特許 7423241 光学機器およびその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-19

(45)【発行日】2024-01-29

(54)【発明の名称】光学機器およびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/08 20210101AFI20240122BHJP

   G02B 7/10 20210101ALI20240122BHJP

   H04N 23/60 20230101ALI20240122BHJP

   H04N 23/50 20230101ALI20240122BHJP

【ＦＩ】

G02B7/08 C

G02B7/10

H04N23/60

H04N23/50

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019185698

(22)【出願日】2019-10-09

(65)【公開番号】P2021060541

(43)【公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-09-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110412

【弁理士】

【氏名又は名称】藤元 亮輔

(74)【代理人】

【識別番号】100104628

【弁理士】

【氏名又は名称】水本 敦也

(74)【代理人】

【識別番号】100121614

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 倫也

(72)【発明者】

【氏名】本間 大貴

(72)【発明者】

【氏名】圓山 智史

【審査官】門田 宏

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－２００９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５７８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０９２０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－６１４３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ７／０２ － ７／１６

Ｇ０２Ｂ ７／２８ － ７／４０

Ｈ０４Ｎ ５／２２２－ ５／２５７

Ｈ０４Ｎ ２３／００

Ｈ０４Ｎ ２３／４０ －２３／７６

Ｈ０４Ｎ ２３／９０ －２３／９５９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

変倍レンズを光軸方向に移動させるズーム操作部と、
フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、
前記第１の駆動手段を前記光軸方向に移動させる第２の駆動手段と、
前記第２の駆動手段による前記第１の駆動手段の移動量に応じて前記第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段とを有する光学機器であって、
前記第２の駆動手段は、前記ズーム操作部が操作されることによって駆動され、前記第２の駆動手段の駆動により前記変倍レンズは移動せず、前記フォーカスレンズが前記光軸方向に移動することを特徴とする光学機器。

【請求項2】

フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、
前記第１の駆動手段を前記光軸方向に移動させる第２の駆動手段と、
前記第２の駆動手段による前記第１の駆動手段の移動量に応じて前記第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段とを有する光学機器であって、
ズーミングに際して前記フォーカスレンズは、第１の駆動手段と前記第２の駆動手段を共に用いて移動され、
前記制御手段は、
ズーム位置に対する前記フォーカスレンズの合焦位置に関する第１のデータと、所定時間後のズーム位置として推定される推定ズーム位置とを用いて前記フォーカスレンズの目標位置である第１のフォーカス目標位置を決定し、
前記第１のフォーカス目標位置と、前記所定時間後までに第２駆動手段により前記第１の駆動手段が移動する量として推定される第１の移動量とを用いて前記第１の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする光学機器。

【請求項3】

前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段の両方によって移動される前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段を有し、
前記制御手段は、前記位置検出手段によって検出された前記フォーカスレンズの位置と、前記第１のフォーカス目標位置と、前記第１の移動量とから前記第１の駆動手段による前記フォーカスレンズの駆動量を算出し、前記駆動量に基づいて前記第１の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項２に記載の光学機器。

【請求項4】

フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、
前記第１の駆動手段を前記光軸方向に移動させる第２の駆動手段と、
前記第２の駆動手段による前記第１の駆動手段の移動量に応じて前記第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段とを有する光学機器であって、
ズーミングに際して前記フォーカスレンズは、第１の駆動手段と前記第２の駆動手段を共に用いて移動され、
前記第１の駆動手段は、前記フォーカスレンズを移動させるための可動部を有し、
前記制御手段は、
ズーム位置に対する前記第１の駆動手段の前記可動部の合焦位置に関する第２のデータと、所定時間後のズーム位置として推定される推定ズーム位置とを用いて前記第１の駆動手段における前記フォーカスレンズの可動範囲内での前記フォーカスレンズの目標位置である第１の駆動目標位置を決定し、
前記第１の駆動目標位置と、前記第２の駆動手段により前記第１の駆動手段が移動した量である第２の移動量とを用いて前記第１の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする光学機器。

【請求項5】

前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段の両方によって移動される前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段を有し
前記制御手段は、前記第２の移動量と、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置とを用いて、前記第１の駆動手段における前記フォーカスレンズの可動範囲内での前記フォーカスレンズの現在位置を算出し、前記第１の駆動目標位置と前記現在位置に基づいて前記第１の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項４に記載の光学機器。

【請求項6】

フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、
前記第１の駆動手段を前記光軸方向に移動させる第２の駆動手段と、
前記第２の駆動手段による前記第１の駆動手段の移動量に応じて前記第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、
前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段の両方によって移動される前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段とを有する光学機器であって、
前記制御手段は、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置と、フォーカスレンズの目標位置である第２のフォーカス目標位置とを用いて前記第１の駆動手段の駆動を制御し、
前記第２のフォーカス目標位置は、前記第２の駆動手段により前記第１の駆動手段が移動した量である第２の移動量と、前記第１の駆動手段における前記フォーカスレンズの可動範囲内での前記フォーカスレンズの目標位置である第２の駆動目標位置に基づいて定められることを特徴とする光学機器。

【請求項7】

前記制御手段は、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置と、前記第２のフォーカス目標位置との偏差に基づいて、前記第１の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項６に記載の光学機器。

【請求項8】

フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、
前記第１の駆動手段を前記光軸方向に移動させる第２の駆動手段と、
前記第２の駆動手段による前記第１の駆動手段の移動量に応じて前記第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、
前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段の両方によって移動される前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段とを有する光学機器であって、
前記制御手段は、前記第１の駆動手段における前記フォーカスレンズの可動範囲内での前記フォーカスレンズの目標位置である第２の駆動目標位置と、前記第１の駆動手段における前記フォーカスレンズの可動範囲内での前記フォーカスレンズの現在位置とを用いて前記第１の駆動手段の駆動を制御し、
前記現在位置は、前記第２の駆動手段により前記第１の駆動手段が移動した量である第２の移動量と、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を用いて算出されることを特徴とする光学機器。

【請求項9】

前記制御手段は、前記現在位置と、前記第２の駆動目標位置との偏差に基づいて、前記第１の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項８に記載の光学機器。

【請求項10】

前記第１の駆動手段におけるベース部に対する可動部の位置を検出する可動部検出手段を有し、
前記制御手段は、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置と、前記可動部検出手段により検出された前記可動部の位置とを用いて、前記第２の移動量を取得することを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の光学機器。

【請求項11】

前記第１の駆動手段は、モータであり、
前記第２の駆動手段は、カムによって前記第１の駆動手段を移動させるカム機構であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学機器。

【請求項12】

前記第１の駆動手段および第２の駆動手段は共にモータであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学機器。

【請求項13】

変倍レンズを光軸方向に移動させるズーム操作部と、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段を前記光軸方向に移動させる第２の駆動手段とを有する光学機器の制御方法であって、
前記第２の駆動手段による前記第１の駆動手段の移動量を取得するステップと、
前記第２の駆動手段による前記第１の駆動手段の移動量に応じて前記第１の駆動手段の駆動を制御するステップとを有し、
前記第２の駆動手段は、前記ズーム操作部が操作されることによって駆動され、前記第２の駆動手段の駆動により前記変倍レンズは移動せず、前記フォーカスレンズが前記光軸方向に移動することを特徴とする光学機器の制御方法。

【請求項14】

光学機器のコンピュータに、請求項１３に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レンズを移動させてズーミングやフォーカシングを行う光学機器に関する。

【背景技術】

【0002】

インナーフォーカスタイプのズームレンズでは、変倍レンズを移動させてズーミングを行うことにより像面位置が変化する。このため、ズーミング中における被写体に対する合焦状態を維持するようにフォーカスレンズを移動させる制御を行う。特許文献１には、変倍レンズの移動に対するフォーカスレンズの移動追従性（ピント追従性）を向上させる方法が開示されている。

【0003】

また、ズーミング中に、フォーカスレンズを移動させるフォーカスモータを移動させる構成のレンズ装置もある。この構成では、フォーカスレンズは、フォーカスモータの移動量とフォーカスモータによるフォーカスレンズの移動量との和の移動量だけ移動する。フォーカスモータは、例えば光軸回りで回転するカムを用いて移動される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１６５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

フォーカスモータを移動させるレンズ装置において、上述した和の移動量に相当するフォーカスレンズの位置を検出する位置検出系から得られるフォーカスレンズの移動量とフォーカスモータによるフォーカスレンズの移動量とが互いに異なる。このため、フォーカスレンズの移動速度を変倍レンズの移動速度に合わせるように制御することが難しい。この結果、変倍レンズの移動に対するピント追従性が低下するおそれがある。

【0006】

本発明は、モータによりフォーカスレンズ等のレンズを移動させるとともに該モータを移動させる場合において、モータの駆動を良好に制御できるようにした光学機器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一側面としての光学機器は、変倍レンズを光軸方向に移動させるズーム操作部と、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、該第１の駆動手段を光軸方向に移動させる第２の駆動手段と、第２の駆動手段による第１の駆動手段の移動量に応じて第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段とを有し、第２の駆動手段は、ズーム操作部が操作されることによって駆動され、第２の駆動手段の駆動により変倍レンズは移動せず、フォーカスレンズが前記光軸方向に移動することを特徴とする。
本発明の一側面としての光学機器は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、第１の駆動手段を前記光軸方向に移動させる第２の駆動手段と、第２の駆動手段による第１の駆動手段の移動量に応じて第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段とを有し、ズーミングに際してフォーカスレンズは、第１の駆動手段と第２の駆動手段を共に用いて移動され、制御手段は、ズーム位置に対するフォーカスレンズの合焦位置に関する第１のデータと、所定時間後のズーム位置として推定される推定ズーム位置とを用いてフォーカスレンズの目標位置である第１のフォーカス目標位置を決定し、第１のフォーカス目標位置と、所定時間後までに第２駆動手段により第１の駆動手段が移動する量として推定される第１の移動量とを用いて第１の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする。
本発明の一側面としての光学機器は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、第１の駆動手段を光軸方向に移動させる第２の駆動手段と、第２の駆動手段による第１の駆動手段の移動量に応じて第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段とを有し、ズーミングに際してフォーカスレンズは、第１の駆動手段と第２の駆動手段を共に用いて移動され、第１の駆動手段は、フォーカスレンズを移動させるための可動部を有し、制御手段は、ズーム位置に対する第１の駆動手段の可動部の合焦位置に関する第２のデータと、所定時間後のズーム位置として推定される推定ズーム位置とを用いて第１の駆動手段におけるフォーカスレンズの可動範囲内でのフォーカスレンズの目標位置である第１の駆動目標位置を決定し、第１の駆動目標位置と、第２の駆動手段により第１の駆動手段が移動した量である第２の移動量とを用いて第１の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする。
本発明の一側面としての光学機器は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、第１の駆動手段を光軸方向に移動させる第２の駆動手段と、第２の駆動手段による第１の駆動手段の移動量に応じて第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、第１の駆動手段と第２の駆動手段の両方によって移動される前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段とを有し、制御手段は、位置検出手段により検出されたフォーカスレンズの位置と、フォーカスレンズの目標位置である第２のフォーカス目標位置とを用いて第１の駆動手段の駆動を制御し、第２のフォーカス目標位置は、第２の駆動手段により第１の駆動手段が移動した量である第２の移動量と、第１の駆動手段におけるフォーカスレンズの可動範囲内でのフォーカスレンズの目標位置である第２の駆動目標位置に基づいて定められることを特徴とする。
本発明の一側面としての光学機器は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、第１の駆動手段を光軸方向に移動させる第２の駆動手段と、第２の駆動手段による第１の駆動手段の移動量に応じて第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、第１の駆動手段と第２の駆動手段の両方によって移動されるフォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段とを有し、制御手段は、第１の駆動手段におけるフォーカスレンズの可動範囲内でのフォーカスレンズの目標位置である第２の駆動目標位置と、第１の駆動手段におけるフォーカスレンズの可動範囲内でのフォーカスレンズの現在位置とを用いて第１の駆動手段の駆動を制御し、現在位置は、第２の駆動手段により第１の駆動手段が移動した量である第２の移動量と、位置検出手段により検出されたフォーカスレンズの位置を用いて算出されることを特徴とする。

【0008】

また、本発明の他の一側面としての制御方法は、変倍レンズを光軸方向に移動させるズーム操作部と、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、該第１の駆動手段を前記光軸方向に移動させる第２の駆動手段とを有する光学機器に適用される。該制御方法は、第２の駆動手段による前記第１の駆動手段の移動量を取得するステップと、第２の駆動手段による前記第１の駆動手段の移動量に応じて前記第１の駆動手段の駆動を制御するステップとを有し、前記第２の駆動手段は、前記ズーム操作部が操作されることによって駆動され、前記第２の駆動手段の駆動により前記変倍レンズは移動せず、前記フォーカスレンズが前記光軸方向に移動することを特徴とする。

【0009】

なお、光学機器のコンピュータに、上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、第１の駆動手段によりフォーカスレンズ等のレンズを移動させるとともに該第１の駆動手段を移動させる光学機器において、第１の駆動手段の駆動を良好に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例１であるレンズ交換式カメラシステムの構成を示すブロック図。

【図2】実施例１におけるフォーカスレンズとフォーカス駆動部とフォーカス位置検出部との関係を示す図。

【図3】実施例１におけるカム機構によるフォーカスレンズの移動量を示す図。

【図4】実施例１におけるズーム－フォーカス位置データを示す図。

【図5】実施例１におけるフォーカスレンズの合焦位置の算出方法を説明する図。

【図6】実施例１におけるモータ駆動指令値を算出する処理を示すフローチャート。

【図7】実施例１における推定ズーム位置の算出方法を説明する図

【図8】実施例１におけるモータ駆動指令値の算出方法を説明する図。

【図9】実施例１におけるズーム－モータ位置データを示す図。

【図10】本発明の実施例２におけるモータ駆動指令値を算出する処理を示すフローチャート。

【図11】実施例１におけるレンズ駆動制御部の構成を示すブロック図。

【図12】実施例１におけるレンズ目標位置の生成方法を説明する図。

【図13】実施例１におけるカム移動量の算出方法を説明する図。

【図14】実施例１においてレンズ駆動制御部が行う処理を示すフローチャート。

【図15】実施例２におけるレンズ駆動制御部の構成を示すブロック図。

【図16】実施例２においてレンズ駆動制御部が行う処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

【実施例1】

【0013】

図１は、本発明の実施例１であるレンズ交換式カメラシステムの構成を示している。このレンズ交換式カメラシステムは、光学機器としての交換レンズ１００と、該交換レンズ１００が着脱可能に装着される撮像装置としてのカメラ本体２００とにより構成され、静止画撮影と動画撮影を行うことができる。

【0014】

交換レンズ１００は、カメラ本体２００の撮像素子２０１上に被写体像を形成する撮像光学系１０１と、ユーザが変倍操作を行うためのズーム操作部１０５と、カメラ本体２００内のカメラ制御部２０７と通信可能なレンズ制御部１０６とを有する。撮像光学系１０１は、被写体側から、変倍レンズ１０２、絞り１０３およびフォーカスレンズ１０４を有する。以下の説明において、撮像光学系１０１の光軸ＡＸが延びる方向を光軸方向という。

【0015】

変倍レンズ１０２は、ユーザが操作環であるズーム操作部１０５を光軸ＡＸ回りで回転操作することで撮像光学系の光軸方向に移動し、撮像光学系の焦点距離を変更する（すなわち変倍を行う）。具体的には、ズーム操作部１０５の回転によって不図示のズームカム環が光軸ＡＸ回りで回転し、該ズームカム環に設けられたカム（溝）部によって変倍レンズ１０２が光軸方向に移動する。

【0016】

また変倍レンズ１０２の移動に伴って、フォーカスレンズ１０４が後述するズーム－フォーカス位置データに従って移動するように制御される。本実施例の撮像光学系は、インナーフォーカス（リアフォーカス）タイプのズームレンズであり、変倍レンズ１０２の移動（ズーミング）により像面位置が変化してピントがぼける。このため、レンズ制御部１０６は、このズーミング中の像面位置の変動を補正する（ピント補正を行う）ため、ズーム－フォーカス位置データを用いてフォーカスレンズ１０４の位置を制御する。

【0017】

この際、フォーカスレンズ１０４は、フォーカス駆動部（第１の駆動手段）１１０によって移動されるとともに、フォーカス駆動部１１０がズーム操作部１０５の回転により駆動されるフォーカスカム機構（第２の駆動手段）１５０によっても移動される。すなわち、フォーカスレンズ１０４の移動量は、フォーカス駆動部１１０による移動量と、フォーカスカム機構１５０によるフォーカス駆動部１１０の移動量との和になる。この構成により、フォーカス駆動部１１０によるフォーカスレンズ１０４の駆動範囲が短縮され、交換レンズ１００の全長を短縮することが可能となる。

【0018】

本実施例では、ズーム操作部１０５の回転が機械的に変倍レンズ１０２に伝達されて変倍レンズ１０２が移動する場合について説明しているが、ズーム操作部１０５の回転を検出し、その回転検出に応じてモータにより変倍レンズ１０２を移動させてもよい。

【0019】

レンズ制御部１０６は、ＣＰＵや内部メモリ等により構成されるコンピュータである。レンズ制御部１０６は、メモリ１０７、ズーム位置検出部１０８、絞り駆動部１０９、フォーカス駆動部１１０およびフォーカス位置検出部（位置検出手段）１１１と電気的に接続されている。

【0020】

記憶手段としてのメモリ１０７はＲＯＭやＲＡＭ等により構成され、各種の情報やデータを記憶する。メモリ１０７には、ズーム－フォーカス位置データ（第１のデータ）が記憶されている。ズーム－フォーカス位置データは、後に図４を用いて説明するように、被写体距離ごとの変倍レンズ１０２の位置に対するフォーカスレンズ１０４の合焦位置（その被写体距離に対してピントが合うフォーカスレンズ１０４の位置）に関するデータである。ズーム－フォーカス位置データは、合焦位置を直接示すデータであってもよいし、合焦位置に変換可能なデータであってもよく、合焦位置に関するデータであればよい。

【0021】

ズーム位置検出部１０８は、可変抵抗等の位置センサを用いて変倍レンズ１０２の位置（以下、ズーム位置という）を検出し、該ズーム位置を示すズーム位置信号をレンズ制御部１０６に出力する。レンズ制御部１０６は、ズーム位置信号からズーム位置を取得する。ズーム位置検出部１０８により検出されるズーム位置は、変倍レンズ１０２の実際の位置であってもよいし、ズーム操作部１０５の回転位置であってもよい。

【0022】

絞り駆動部１０９は、ステッピングモータやボイスコイルモータ等の電動アクチュエータにより構成され、絞り１０３をその開口径が変化するように駆動する。絞り駆動部１０９は、ホール素子等の絞り１０３の駆動位置を検出する絞りセンサを含む。

【0023】

フォーカス駆動部１１０は、ステッピングモータ、振動型モータまたはボイスコイルモータ等の電動アクチュエータにより構成され、フォーカスレンズ１０４を光軸方向に駆動する。

【0024】

フォーカス位置検出部１１１は、エンコーダ等の位置センサにより構成され、フォーカスレンズ１０４の位置を検出し、該位置を示すフォーカス位置信号をレンズ制御部１０６に出力する。レンズ制御部１０６は、フォーカス位置信号からフォーカスレンズ１０４の位置（以下、フォーカス位置）を取得することができる。フォーカス位置検出部１１１により検出されるフォーカス位置は、フォーカス駆動部１１０とフォーカスカム機構１５０の両方により移動される位置である。すなわちフォーカス位置検出部１１１により検出されるフォーカス位置は前述したフォーカス駆動部１１０による移動量とフォーカスカム機構１５０によるフォーカス駆動部１１０の移動量との和の移動量に対応する位置である。フォーカスレンズ１０４、フォーカス駆動部１１０およびフォーカス位置検出部１１１の関係の詳細については後に図２を用いて説明する。

【0025】

カメラ本体２００は、撮像素子２０１、信号処理部２０２、記録処理部２０３、電子ファインダ２０４、表示部２０５、デフォーカス検出部２０６、カメラ制御部２０７およびメモリ２０８を有する。撮像素子２０１は、撮像光学系１０１により形成された被写体像を光電変換（撮像）し、撮像信号を信号処理部２０２に出力する。撮像素子２０１は、撮像信号を生成するための撮像用画素に加えて、焦点検出信号を生成するための焦点検出用画素も有する。

【0026】

信号処理部２０２は、入力された撮像信号に対して、Ａ／Ｄ変換、増幅、ノイズ除去および色補正等の各種処理を行って画像データを生成し、これを記録処理部２０３に出力する。記録処理部２０３は画像データを記録する。電子ファインダ２０４および表示部２０５は、画像データに対応する画像を表示する。

【0027】

デフォーカス検出部２０６は、撮像素子２０１の焦点検出用画素から得られた焦点検出信号（一対の像信号）を用いて、位相差検出方式により被写体像（撮像光学系）のデフォーカス量を算出し、該デフォーカス量のデータをカメラ制御部２０７に出力する。

【0028】

カメラ制御部２０７は、ＣＰＵや内部メモリ等を有するコンピュータであり、記録処理部２０３、デフォーカス検出部２０６およびメモリ２０８と電気的に接続されている。カメラ制御部２０７は、メモリ２０８に記録されたコンピュータプログラムを読み出し、該コンピュータプログラムに従って各種処理を実行したり、撮像に必要なデータをレンズ制御部１０６と通信したりする。またカメラ制御部２０７は、デフォーカス検出部２０６からのデフォーカス量とレンズ制御部１０６から受信したフォーカスレンズ１０４の位置とから、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズ１０４の駆動量を算出する。そして、該駆動量を含むフォーカス指令をレンズ制御部１０６に送信する。レンズ制御部１０６は、フォーカス指令に応じてフォーカス駆動部１１０にフォーカスレンズ１０４を駆動させる。これにより、オートフォーカス（ＡＦ）が行われる。

【0029】

なお、ここでは焦点検出信号を用いた位相差検出方式のＡＦを行う場合について説明したが、撮像信号を用いたコントラスト検出方式のＡＦを行ってもよい。

【0030】

図２は、フォーカスレンズ１０４、フォーカス駆動部１１０およびフォーカス位置検出部１１１の関係を示している。フォーカス駆動部１１０は、モータベース部１２１とモータ可動部１２２とにより構成されている。モータベース部１２１に設けられたカムフォロワ１５２は、フォーカスカム環１５１に形成されたカム溝部(不図示)に係合している。図１に示したズーム操作部１０５が回転操作されると、フォーカスカム環１５１が光軸ＡＸ回りで回転する。カム溝部は、光軸方向に対して傾きを有するように形成されており、フォーカスカム環１５１の回転によってカムフォロワ１５２を介してフォーカス駆動部１１０(モータベース部１２１)とフォーカスレンズ１０４とを一体で光軸方向に移動させる。カム環１５１とカムフォロワ１５２によりフォーカスカム機構１５０が構成される。

【0031】

以下の説明において、フォーカスカム機構１５０によりフォーカス駆動部１１０およびフォーカスレンズ１０４を移動させることをカム駆動といい、カム駆動によるフォーカス駆動部１１０およびフォーカスレンズ１０４の移動量をカム移動量という。

【0032】

またフォーカス駆動部１１０は、前述したズーミング中のピント補正のためにレンズ制御部１０６から出力されたモータ駆動指令値に応じて、モータ可動部１２２をモータベース部１２１に対して移動させる。これにより、モータ可動部１２２により保持されたフォーカスレンズ１０４が移動する。以下の説明において、フォーカス駆動部１１０によりフォーカスレンズ１０４を移動させることをモータ駆動といい、モータ駆動によるフォーカスレンズ１０４の移動量をモータ移動量という。

【0033】

フォーカス位置検出部１１１は、ベース鏡筒１２３に固定されている。フォーカス位置検出部１１１とベース鏡筒１２３は、ズーム位置が変化してもフォーカスカム機構１５０によって移動されない。ただし、フォーカス位置検出部１１１とベース鏡筒１２３が、カム駆動されるフォーカスレンズ１０４の移動軌跡とは異なる移動軌跡で移動してもよい。

【0034】

このような構成では、ズーミング中にフォーカス位置検出部１１１を通じて検出されるフォーカスレンズ１０４の移動量とモータ移動量とが異なる。このため、ズーミング中のピント補正においてフォーカスレンズ１０４に必要な移動量のすべてのフォーカスレンズ１０４の駆動をモータ駆動で行うと、フォーカスレンズ１０４を適切な合焦位置に移動させることができない。本実施例では、フォーカスレンズ１０４を適切な合焦位置に移動させるために、フォーカス駆動部１１０を適切に制御する。

【0035】

図３は、ズーム位置とカム移動量との関係を示す。横軸はワイド（ＷＩＤＥ）端とテレ（ＴＥＬＥ）端との間のズーム位置を、縦軸はフォーカス位置検出部１１１を通じて検出されるフォーカスレンズ１０４のワイド端での位置からの移動量（ここではカム移動量）を示している。メモリ１０７には、図に示したズーム位置に応じたカム移動量のデータ（第３のデータ：以下、ズーム－カム移動量データという）が記憶される。

【0036】

図３のズーム－カム移動量データは、連続した曲線のデータとなっているが、本発明はこれに限定されない。ズーム－カム移動量データは、複数の代表ズーム位置のカム移動量のみを記憶し、代表ズーム位置以外のズーム位置のカム移動量をその近傍の代表ズーム位置のカム移動量を用いた補間演算によって算出するようにしてもよい。また、複数の代表ズーム位置のカム移動量を近似した近似関数を用いて代表ズーム位置以外のズーム位置のカム移動量を算出してもよい。すなわち、ズーム－カム移動量データは、カム移動量に関するデータであればよい。

【0037】

図４は、ズーム－フォーカス位置データの具体例を示している。横軸はズーム位置を、縦軸はフォーカス位置を示している。複数の曲線はそれぞれ、互いに異なる代表被写体距離（例として無限遠、５ｍ、３ｍ、１ｍ）のそれぞれにおいてズーム位置に対して合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１０４の合焦位置を示している。メモリ１０７は、これらの複数の代表被写体距離に対するズーム－フォーカス位置データを記憶している。

【0038】

被写体距離が代表被写体距離と一致するときは、該代表被写体距離とズーム位置に対応する合焦位置を読み出すことで、フォーカスレンズ１０４を移動させるべき目標位置となる合焦位置を取得することができる。代表被写体距離以外の被写体距離に対しては、その被写体距離に近い２つの代表被写体距離に対応する複数の合焦位置を用いた補間演算（線形補間）によって目標位置となる合焦位置を取得することができる。図５（ａ），（ｂ）は、合焦位置の線形補間を示している。

【0039】

図５（ａ），（ｂ）において、横軸はズーム位置を、縦軸はフォーカス位置を示している。図５（ａ）はズーム－フォーカス位置データの全体を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）に示したズーム－フォーカス位置データのうち枠で囲った部分を拡大して示している。ここでは、代表被写体距離Ａと代表被写体距離Ｂとの間の被写体距離Ａ′におけるワイド側ズーム位置ｘとテレ側ズーム位置ｚとの間のズーム位置ｙでの合焦位置を求める場合について説明する。

【0040】

まず、ズーム－フォーカス位置データからワイド側ズーム位置ｘにおける代表被写体距離Ａに対する合焦位置と代表被写体距離Ｂに対する合焦位置を読み出すとともに、代表被写体距離Ａ，Ｂの間の差ａと被写体距離Ａ，Ａ′間の差ｂとの比ｂ／ａを算出する。そして、これら合焦位置と比ｂ／ａを用いてワイド側ズーム位置ｘにおける被写体距離Ａ′での合焦位置を算出する。

【0041】

同様にズーム－フォーカス位置データからテレ側ズーム位置ｚにおける代表被写体距離Ａでの合焦位置と代表被写体距離Ｂでの合焦位置を読み出す。代表被写体距離Ａ，Ｂ間の差ａ′と被写体距離Ａ，Ａ′間の差ｂ′との比ｂ′／ａ′は、比ｂ／ａと同じである。そして、これら合焦位置と比ｂ′／ａ′（＝ｂ／ａ）を用いてテレ側ズーム位置ｚにおける被写体距離Ａ′での合焦位置を算出する。

【0042】

次に、ズーム位置ｘとズーム位置ｙとの差であるズーム移動量ｌと、ズーム位置ｙとズーム位置ｚとの差であるズーム移動量ｍとを算出する。そして、被写体距離Ａ′におけるワイド側およびテレ側ズーム位置ｘ，ｚでの合焦位置と、上記距離の比ｌ／（ｌ＋ｍ）とを用いて、被写体距離Ａ′におけるズーム位置ｙに対する合焦位置を算出する。

【0043】

なお、メモリ１０７に、近似によって上記曲線を描けるような複数の代表的なズーム位置と合焦位置からなるズーム－フォーカス位置データを記憶するようにしてもよい。

【0044】

図６のフローチャートは、レンズ制御部１０６がズーミング中のピント補正のためのモータ駆動指令値を算出する処理を示している。コンピュータとしてのレンズ制御部１０６は、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。レンズ制御部１０６は、制御手段および移動量取得手段として機能する。

【0045】

まずステップＳ６０１において、レンズ制御部１０６は、ズーム位置検出部１０８により検出された現在のズーム位置を取得してメモリ１０７に記憶させる。

【0046】

次にステップＳ６０２では、レンズ制御部１０６は、フォーカス位置検出部１１１により検出された現在のフォーカス位置を取得する。

【0047】

次にステップＳ６０３では、レンズ制御部１０６は、ステップＳ６０１で取得した現在のズーム位置とメモリ１０７に記憶されている過去のズーム位置とを用いて、現在から所定時間後のズーム位置の推定位置である推定ズーム位置を算出（取得）する。推定ズーム位置の算出方法については、後に図７を用いて説明する。所定時間は、レンズ制御部１０６が次回にモータ駆動指令値を算出するまでの時間としての制御周期（第１の制御周期）である。ここでは、推定ズーム位置を算出するための実際のズーム位置の取得間隔が第１の制御周期と等しい場合について説明するが、実際のズーム位置の取得間隔と第１の制御周期とが異なっていてもよい。

【0048】

次にステップＳ６０４では、レンズ制御部１０６は、推定ズーム位置と、メモリ１０７に記憶されているズーム－フォーカス位置データ（図４）とから、所定時間後のフォーカスレンズ１０４の合焦位置としてのフォーカス目標位置（第１のフォーカス目標位置）を決定する。

【0049】

次にステップＳ６０５では、レンズ制御部１０６は、ステップＳ６０３で推定した所定時間後のズーム位置と、メモリ１０７に記憶されているズーム－カム移動量データ（図３）とを用いて、所定時間後の推定カム移動量（第１の移動量）を算出する。

【0050】

次にステップＳ６０６では、レンズ制御部１０６は、モータ駆動指令値を算出する。モータ駆動指令値はモータ駆動量とそのモータ駆動量をフォーカスレンズ１０４が移動する際の速度（以下、モータ駆動速度という）を含む。モータ駆動量とモータ駆動速度はステップＳ６０２で取得した現在のフォーカス位置、ステップＳ６０４で決定したフォーカス目標位置およびステップＳ６０５で算出した推定カム移動量を用いて算出される。そして本処理を終了する。

【0051】

図７（ａ），（ｂ）は、レンズ制御部１０６がステップＳ６０３で推定ズーム位置を算出する方法を示している。縦軸はズーム位置を、横軸は時間を示している。この図は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３のそれぞれで検出したズーム位置ｚ１、ｚ２、ｚ３を用いて時刻ｔ４での推定ズーム位置ｚ４を算出する例を示している。また図中の黒丸は実績値としての時刻とズーム位置を示し、白丸は推定値としての時刻とズーム位置を示している。

【0052】

図７（ａ）は、変倍レンズ１０２の移動速度（以下、ズーム速度という）の変化が少ない場合の例を示している。レンズ制御部１０６は、例えば、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのズーム速度（ｂ１／ａ１）と時刻ｔ２から時刻ｔ３までのズーム速度（ｂ２／ａ２）の差が所定の閾値以下である場合はズーム速度の変化が少ないと判定する。ズーム速度の変化が少ない場合には、レンズ制御部１０６は、直前のズーム速度が維持されると仮定して推定ズーム位置を算出する。例えば、以下の式（１）を用いて時刻ｔ４での推定ズーム位置ｚ４を算出する。

【0053】

ｚ４＝ｚ３＋（ｂ２／ａ２）×ａ３ （１）
図７（ｂ）は、ズーム速度の変化が多い場合の例を示している。レンズ制御部１０６は、例えば、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのズーム速度（ｂ１／ａ１）と時刻ｔ２から時刻ｔ３までのズーム速度（ｂ２／ａ２）の差が上記所定の閾値より大きい場合はズーム速度の変化が多いと判定する。ズーム速度の変化が多い場合には、レンズ制御部１０６は、直前のズーム速度の変化量（以下、ズーム加速度という）が維持されると仮定して推定ズーム位置を算出する。例えば、以下の式（２）を用いて時刻ｔ３から時刻ｔ４までの変倍レンズ１０２の移動量（以下、ズーム移動量という）ｂ３を求める。
（ｂ３／ａ３）＝（ｂ２／ａ２）＋｛（ｂ２／ａ２）－（ｂ１／ａ１）｝ （２）
さらに式（２）をｂ３について解き、以下の（３）を用いて、時刻ｔ４での推定ズーム位置ｚ４を算出する。
ｚ４＝ｚ３＋ｂ３ （３）
ただし、変倍レンズ１０２の停止からの動き出し時や移動方向の反転時等、ズーム速度の急激な変化が生じる場合を考慮して、ズーム速度の変化量に上限を設けてもよい。例えば、ズーム速度が急激に減速して現在のズーム速度がゼロに近くなると、所定時間後に移動方向が反転する可能性があるが、実際に移動方向が反転するとは限らない。そのような場合においては、ズーム速度の符号が反転しない範囲で演算するようにすることで、所定時間後にズーム速度がゼロになると推定される。

【0054】

なお、ここではズーム速度とズーム加速度から推定ズーム位置を算出する方法を説明したが、他の方法で推定ズーム位置を取得してもよい。例えば、変倍レンズ１０２をモータで駆動する場合においては、該モータの駆動を制御するためのズーム駆動指令値とズーム位置とに一定の遅れが生じることを利用して推定ズーム位置を取得してもよい。

【0055】

図８は、図６のステップＳ６０６においてレンズ制御部１０６がモータ駆動指令値を算出する方法を示している。横軸は時間を、縦軸はフォーカス位置を示している。図８中の時刻ｔ３および時刻ｔ４は、図７（ａ），（ｂ）に示した時刻ｔ３と時刻ｔ４と同じである。実線は時刻ｔ３でのフォーカス位置から時刻ｔ４でのフォーカス目標位置までのフォーカスレンズ１０４の移動軌跡（目標軌跡）を示し、破線は時刻ｔ３でのフォーカス位置から時刻ｔ４までのカム駆動によるフォーカスレンズ１０４の移動軌跡を示している。

【0056】

図６のフローチャートにおいて、レンズ制御部１０６は、時刻ｔ３においてステップＳ６０３に進み、図７（ａ），（ｂ）で説明したように時刻ｔ４での推定ズーム位置ｚ４を算出する。さらにステップＳ６０４において、メモリ１０７に記憶されたズーム－フォーカス位置データにおける推定ズーム位置ｚ４に対する合焦位置をフォーカス目標位置ｆ４として決定する。

【0057】

続いてレンズ制御部１０６は、ステップＳ６０５において、メモリ１０７に記憶されたズーム－カム移動量データから、時刻ｔ３から時刻ｔ４までのカム移動量（ｆ４′－ｆ３）を算出する。そしてレンズ制御部１０６は、ステップＳ６０６において、フォーカス目標位置ｆ４からカム移動量（ｆ４′－ｆ３）を差し引いて、時刻ｔ３から時刻ｔ４までに必要なモータ移動量（ｆ４－ｆ４′）を算出する。このようにしてモータ移動量に対応するモータ駆動量とモータ駆動速度（＝モータ駆動量／（ｔ４－ｔ３））をモータ駆動指令値として算出する。

【0058】

本実施例によれば、現在のフォーカス位置とズーミングに応じたフォーカス目標位置（合焦位置）との差からカムフォーカスカム移動量を差し引いてモータ駆動指令値を算出することにより、フォーカス駆動部１１０の駆動を適切に制御することができる。これにより、交換レンズ１００の全長を短縮しつつ、ズーミング時のピント補正の遅れを抑制することができる。

【実施例2】

【0059】

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例において、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同符号を付す。

【0060】

図９は、被写体距離ごとのズーム位置に対するモータ可動部１２２の合焦位置を示している。ここにいうモータ可動部１２２の合焦位置とは、フォーカスレンズ１０４をズーム位置に対して合焦状態が得られる位置に駆動したときのモータベース部１２１に対するモータ可動部１２２の位置である。図９の横軸はズーム位置を、モータベース部１２１に対するモータ可動部１２２の位置（以下、モータ位置という）を示している。すなわちモータ位置とは、モータ可動部１２２の可動範囲内における可動部１２２の位置ともいえる。

【0061】

複数の曲線はそれぞれ、互いに異なる代表被写体距離（例として無限遠、５ｍ、３ｍ、１ｍ）のそれぞれにおけるモータ可動部１２２の合焦位置を示している。メモリ１０７は、これらの複数の代表被写体距離に対するモータ可動部１２２の合焦位置のデータ（第２のデータ：以下、ズーム－モータ位置データという）を、図４に示したズーム－フォーカス位置データに代えて記憶している。

【0062】

このズーム－モータ位置データは、図４に示したズーム－フォーカス位置データと図３に示したカム移動量のデータとを用いて得られる。具体的には、図４に示した被写体距離ごとのズーム位置に対するフォーカスレンズ１０４の合焦位置から、図３に示した同ズーム位置でのカム移動量を差し引くことにより、モータ位置としての合焦位置のデータであるズーム－モータ位置データが求められる。ズーム－モータ位置データは、合焦位置を直接示すデータであってもよいし、合焦位置に変換可能なデータであってもよく、合焦位置に関するデータであればよい。

【0063】

そして本実施例では、実施例１におけるフォーカス目標位置の算出方法と同様の方法によってモータ位置の駆動目標位置（以下、モータ目標位置）を算出することができる。

【0064】

図１０のフローチャートは、本実施例においてレンズ制御部１０６がズーミング中のピント補正のためのモータ駆動指令値を算出する処理を示している。ステップＳ６０１からステップＳ６０３は実施例１で図６に示したステップＳ６０１からステップＳ６０３と同じである。

【0065】

ステップＳ１００４では、レンズ制御部１０６は、所定時間後におけるモータ可動部１２２の可動範囲内におけるモータ可動部１２２の目標位置（第１の駆動目標位置）を決定する。第１の駆動目標位置は、ステップＳ６０３で算出した所定時間後の推定ズーム位置とメモリ１０７に記憶されているズーム－モータ位置データとを用いて決定される。

【0066】

次にステップＳ１００５では、レンズ制御部１０６は、ステップＳ６０１で取得した現在のズーム位置、ステップＳ６０２で取得した現在のフォーカス位置およびメモリ１０７に記憶されているズーム－カム移動量データを用いて、現在のモータ位置を算出する。具体的には、現在のズーム位置に対応する現在のフォーカス位置から同ズーム位置に対応するカム移動量を差し引くことで現在のモータ位置を算出する。

【0067】

ステップＳ１００６では、レンズ制御部１０６は、ステップＳ１００４で決定したモータ目標位置から現在のモータ位置を差し引いて得られるモータ可動部１２２に必要な移動量から、モータ駆動量およびモータ駆動速度をモータ駆動指令値として算出する。そして本処理を終了する。

【0068】

以上述べたように本実施例では、現在のフォーカス位置からカム移動量を差し引いて得られる現在のモータ位置を、予め記憶されたズーム－モータ位置データにおけるモータ目標位置から差し引いてモータ駆動指令値を算出する。これにより、フォーカス駆動部１１０の駆動を適切に制御することができる。これにより、交換レンズ１００の全長を短縮しつつ、ズーミング時のピント補正の遅れを抑制することができる。

【実施例3】

【0069】

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例は、実施例１に述べたモータ駆動指令値に基づく駆動制御の具体例について説明する実施例でもある。実施例１では、図６のフローチャートに従って、所定時間経過後にフォーカスレンズ１０４を所望の位置（最終フォーカス目標位置）に位置させるためのモータ駆動指令値が第１の制御周期毎に算出される。本実施例では、モータ駆動指令値が算出された後、フォーカスレンズがモータ駆動指令値に従う移動が完了するまでの間に、第２の制御周期で行われるフォーカスレンズの駆動制御について述べる。なお、第２の制御周期は第１の制御周期よりも短い。

【0070】

本実施例において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。図１１は、実施例１に示したレンズ制御部１０６の具体的な構成例を示している。レンズ制御部１０６は、モータ目標位置算出部１３２、カム移動量取得部１３３、位置制御部１３４、加算器１３５および減算器１３６を有する。

【0071】

モータ目標位置算出部１３２は、カメラ本体２００から与えられたフォーカス駆動指令に応じて、第２の制御周期内でのフォーカス駆動部１１０（モータ可動部１２２）の駆動目標位置であるモータ目標位置（第２の駆動目標位置）を生成する。カム移動量取得部（移動量取得手段）１３３は、ズーム位置検出部１０８からズーム位置信号を受け取る。そして、図３に示したズーム－カム移動量データから、ズーム操作部１０５の回転操作量（つまりはズーム位置）に応じたフォーカスカム機構１５０によるカム移動量を取得する。

【0072】

加算器１３５は、モータ目標位置とカム移動量とを加算して、第２の制御周期内でのフォーカスレンズ１０４の目標位置（合焦位置）としてのフォーカス目標位置（第２のフォーカス目標位置）を生成する。減算器１３６は、第２のフォーカス目標位置からフォーカス位置検出部１１１により検出されたフォーカス位置を差し引いてフォーカス位置偏差を生成し、位置制御部１３４に出力する。位置制御部１３４は、例えばＰＩＤ制御器であり、フォーカス位置偏差からフォーカスレンズ１０４をフォーカス目標位置に移動させるためのフォーカス駆動部１１０の第２の制御周期内でのモータ駆動量と第２の制御周期内でのモータ駆動速度を算出する。算出されたモータ駆動量とモータ駆動速度はフォーカス駆動部１１０に入力され、フォーカス駆動部１１０はこれに応じて駆動されてフォーカスレンズ１０４を駆動する。

【0073】

図１２～１４を用いて、モータ目標位置算出部１３２、カム移動量取得部１３３および加算器１３５によるフォーカス目標位置の生成手順について詳細に説明する。図１２は、フォーカスレンズ１０４が位置Ｐ_０から位置Ｐ_１０まで移動するときのフォーカス目標位置の軌跡を示している。位置Ｐ_０はフォーカス駆動指令を受けた時点（時刻Ｔ_０）でのフォーカス位置を、位置Ｐ_１～Ｐ_９はそれぞれ、時刻Ｔ_１～Ｔ_９でのフォーカス目標位置を示している。さらに位置Ｐ_１０は、モータ駆動の終了時点での最終フォーカス目標位置（第１のフォーカス目標位置）を示す。最終フォーカス目標位置は実施例１の図６に示したフローチャート内のＳ６０４で定められた値である。時間Ｔｎ（ｎ＝０，１，２，…，１０）は、レンズ制御部１０６の第２の制御周期を示しており、図１２では１０周期でフォーカスレンズ１０４が最終フォーカス目標位置に到達したことを示している。

【0074】

図１３（ａ），（ｂ）は、図１２に示したフォーカスレンズ１０４の駆動におけるズーム位置とカム移動量の変化を示している。図１３（ａ）は、ワイド端からテレ端までのズーム全域のうちの特定の２点間でズーミングを行うときのフォーカスレンズ１０４の移動量（ここではカム移動量）を示している。図１３（ｂ）は図１３（ａ）における上記特定の２点を拡大して示している。フォーカス駆動部１１０の駆動開始時のカム移動量をＣ_０とし、駆動中の制御周期ｎにおけるカム移動量をＣ_０を基準とした相対量としてのＣ_ｎとする。また駆動終了時のカム移動量をＣ_１０とする。図中のＣ′_１０は、モータ駆動指令値を生成する際に推定された推定ズーム位置（図６のステップＳ６０３）から算出された推定カム移動量である。

【0075】

図１４のフローチャートは、本実施例におけるレンズ制御部１０６によるフォーカス駆動部１１０の制御を示す。レンズ制御部１０６は、この処理のＳ１４０２からＳ１４０９までを第２の制御周期ごとに繰り返し実行することで、フォーカスレンズ１０４を最終フォーカス目標位置まで移動させる。

【0076】

フォーカス駆動指令を受けたレンズ制御部１０６（モータ目標位置算出部１３２）は、ステップＳ１４０１にて第２の制御周期内でのフォーカス目標位置の初期位置Ｐ_０に現在のフォーカス位置をセットする。

【0077】

ステップＳ１４０２では、レンズ制御部１０６は、フォーカス位置検出部１１１から現在のフォーカス位置（フォーカスレンズ１０４の現在位置）を取得する。

【0078】

次にステップＳ１４０３では、レンズ制御部１０６（カム移動量取得部１３３）は、現在のズーム位置に対応するカム移動量Ｃ_ｎ（第２の移動量）を取得し、Ｃ′_１０の位置までのカム移動量の残量（カムフォーカス移動残量）を以下の式（４）を用いて算出する。

【0079】

カムフォーカス移動残量＝Ｃ′_１０－Ｃ_ｎ （４）
次にステップＳ１４０４では、レンズ制御部１０６は、フォーカス駆動部１１０の現在のモータ駆動速度からの所定の減速度によってフォーカスレンズ１０４が停止するまでに進む距離（減速距離）を算出する。現在のモータ駆動速度については後述する。例えば、等減速度（負の加速度）運動である場合は、現在のモータ駆動速度と等減速度の値とから減速距離を計算することができる。

【0080】

次にステップＳ１４０５では、レンズ制御部１０６は、現在のフォーカス位置、カムフォーカス移動残量および減速距離から、フォーカス駆動部１１０に対する減速処理を実行するか否かを判断する。減速処理を実行しない場合は第２の制御周期内でのフォーカス目標位置を更新する。減速処理を実行するか否かの判断は、以下の式（５）により行う。

【0081】

現在のフォーカス目標位置Ｐ_ｎ＋カムフォーカス移動残量＋減速距離≧Ｐ_１０ （５）
すなわち、現在のフォーカス目標位置Ｐ_ｎに対してカムフォーカス移動残量と減速距離とを加算して得られるフォーカス位置が、図６のステップＳ６０４で定められた最終フォーカス目標位置Ｐ_１０以上になる場合は、レンズ制御部１０６は減速処理を実行する。最終フォーカス目標位置Ｐ_１０に達しない場合は減速処理を実行せずに、フォーカス目標位置の更新を以下の式（６）～（８）を用いて行う。

【0082】

Ｐ_ｎ＋１＝Ｐ_０＋Ｍ_ｎ＋１＋Ｃ_ｎ （６）
Ｍ_ｎ＋１＝Ｍ_ｎ＋Ｖ_ｎ＋１×Ｔ （７）
Ｖ_ｎ＋１＝Ｖ_ｎ＋α×Ｔ （８）
Ｖ_ｎはｎ周期目におけるモータ駆動速度を、αは加速度を、Ｔはフィードバック演算の演算周期（つまりは第２の制御周期）を表す。式（８）によってモータ駆動速度の目標値が更新される。このようにしてレンズ制御部１０６は、フォーカス駆動部１１０のモータ駆動速度が図６のステップＳ６０６にて算出されたモータ駆動速度に達するまで、所定の加速度αにて加速処理を行う。フォーカス駆動部１１０のモータ駆動速度がステップＳ６０６にて算出されたモータ駆動速度に達すると、レンズ制御部１０６は加速処理を止めて（α＝０として）、それ以降のモータ駆動速度の目標値を固定値に設定する。

【0083】

また、式（７）のＭ_ｎはｎ周期目におけるモータ目標位置（第２の駆動目標位置）を示している。モータ目標位置算出部１３２は、式（７）におけるＭ_０＝０として、フォーカス駆動部１１０がモータ駆動速度Ｖ_ｎで駆動される際のモータ目標位置を第２の制御周期Ｔごとに計算する。

【0084】

第２の制御周期内でのフォーカス目標位置の更新は、式（６）により行われる。フォーカス初期位置Ｐ_０にモータ目標位置算出部１３２により算出されるモータ目標位置Ｍ_ｎ＋１とカム移動量取得部１３３により取得されるカム移動量Ｃ_ｎとが加算器１３５により加算されることで、更新されたフォーカス目標位置（第２のフォーカス目標位置）Ｐ_ｎ＋１が算出される。

【0085】

続いてステップＳ１４０６では、レンズ制御部１０６（減算器１３６）は、ステップＳ１４０５において更新されたフォーカス目標位置（第２のフォーカス目標位置）から現在のフォーカス位置を差し引いてフォーカス位置偏差を算出する。

【0086】

次にステップＳ１４０７では、レンズ制御部１０６（位置制御部１３４）は、フォーカス位置偏差から今回の周期におけるモータ駆動量とモータ駆動速度を演算し、ステップＳ１４０８にてこれらをフォーカス駆動部１１０に出力する。これにより、フォーカスレンズ１０４がステップＳ１４０５にて更新されたフォーカス目標位置に移動される。

【0087】

最後にステップＳ１４０９では、レンズ制御部１０６は、ステップＳ１４０５で算出したレンズ目標位置Ｐ_ｎが最終フォーカス目標位置Ｐ_１０に到達したか否かを判定し、到達した場合は処理を終了する。到達していない場合はステップＳ１４０２に戻ってフォーカス目標位置の更新を続ける。ステップＳ１４０２～Ｓ１４０５の処理が第２の制御周期Ｔごとに繰り返し実行されることにより、図１２に示したような初期フォーカス位置Ｐ_０から最終フォーカス目標位置Ｐ_１０までの、第２の制御周期でのフォーカス目標位置の軌跡が生成される。

【0088】

本実施例によれば、実施例１と同様に、現在のフォーカス位置とフォーカス目標位置（合焦位置）との差からカムフォーカスカム移動量を差し引いてフォーカス駆動部１１０の駆動制御を行うことにより、フォーカス駆動部１１０を適切に制御することができる。

【実施例4】

【0089】

次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例は、実施例２で説明したモータ駆動指令値に基づく駆動制御の具体例について説明する実施例でもある。実施例２では、図１０のフローチャートに従って、所定時間経過後にフォーカスレンズ１０４を所望の位置に位置させるためのモータ駆動指令値が第１の制御周期毎に算出される。本実施例では、モータ駆動指令値が算出された後、フォーカスレンズがモータ駆動指令値に従う移動が完了するまでの間に、第２の制御周期で行われるフォーカスレンズの駆動制御について述べる。なお、第２の制御周期は第１の制御周期よりも短い。

【0090】

本実施例において、上述した各実施例と共通する構成要素には同符号を付して説明する。図１５は、図１のレンズ制御部１０６の具体的な構成例を示している。レンズ制御部１０６は、モータ目標位置算出部１３２、カム移動量取得部１３３、位置制御部１３４および減算器１３６，１３７を有する。

【0091】

レンズ制御部１０６は、フォーカス位置検出部１１１により検出されたフォーカス位置からカム移動量を減算器１３７にて差し引くことでモータ位置を算出する。モータ目標位置算出部１３２は、実施例３にて説明した式（７），（８）を用いて第２の制御周期におけるモータ目標位置（第２の駆動目標位置）を算出する。このとき図１０のＳ１００６にて算出されたモータ駆動指令値が用いられる。減算器１３６は、減算器１３７からの第２の制御周期におけるモータ目標位置からモータ位置（現在位置）を減算してモータ位置偏差を算出する。

【0092】

前述した実施例３ではフォーカス位置検出部１１１により検出されたフォーカス位置とステップＳ１４０５で算出される第２の制御周期内でのフォーカス目標位置との偏差に基づいて今回の周期におけるモータ駆動量とモータ駆動速度を生成した。一方、本実施例では、フォーカス位置検出部１１１により検出されたフォーカス位置からカム移動量を差し引いて得られる現在のモータ位置と第２の制御周期内でのモータ目標位置との偏差に基づいて今回の周期におけるモータ駆動量とモータ駆動速度を生成する。

【0093】

図１６のフローチャートは、本実施例においてレンズ制御部１０６がモータ目標位置を生成してフォーカス駆動部１１０を制御する処理を示す。レンズ制御部１０６は、この処理を第２の制御周期Ｔごとに繰り返し実行することでモータ位置をモータ目標位置（図１０のステップＳ１００４で決定したモータ目標位置）駆動することができる。

【0094】

まずステップＳ１７０１において、レンズ制御部１０６は、フォーカス位置検出部１１１から現在のフォーカス位置を取得する。

【0095】

次にステップＳ１７０２では、レンズ制御部１０６（減算器１３７）は、検出されたフォーカス位置から、カム移動量取得部１３３により取得されたカム移動量を差し引いて現在のモータ位置を算出する。

【0096】

次にステップＳ１７０３では、レンズ制御部１０６（モータ目標位置算出部１３２）は、第２の制御周期におけるモータ目標位置（第２の駆動目標位置）を式（７），（８）に基づいて算出する。

【0097】

次にステップＳ１７０４では、レンズ制御部１０６（減算器１３６）は、Ｓ１７０３で算出されたモータ目標位置からＳ１７０２で算出された現在のモータ位置を差し引いてモータ位置偏差を算出する。

【0098】

次にステップＳ１７０５では、レンズ制御部１０６（位置制御部１３４）は、モータ位置偏差から今回の周期におけるモータ駆動量とモータ駆動速度を演算する。そしてステップＳ１７０６では、算出された今回の周期におけるモータ駆動量とモータ駆動速度フォーカス駆動部１１０に出力する。これにより、フォーカス駆動部１１０（モータ可動部１２２）がステップＳ１７０３で算出されたモータ目標位置に駆動される。そして、図１６の処理をモータ位置がステップＳ１００４にて定められたモータ目標位置に到達するまで繰り返し行うことにより、フォーカスレンズ１０４が合焦位置に移動される。

【0099】

本実施例によれば、現在のモータ位置を、予め記憶されたズーム－モータ位置データにおけるモータ目標位置から差し引いてフォーカス駆動部１１０の駆動を制御することにより、フォーカス駆動部１１０を適切に制御することができる。

【0100】

実施例３，４では、カム移動量取得部１３３が予め記憶されたメモリズーム－カム移動量データを用いてズーム位置に応じたカム移動量を取得する場合について説明した。しかし、フォーカス駆動部１１０におけるモータベース部１２１に対するモータ可動部１２２の位置（モータ位置）を計測するセンサ（可動部検出手段）を設け、検出された現在のフォーカス位置から計測されたモータ位置を差し引いてカム移動量を算出してもよい。

【0101】

また実施例３，４ではフォーカスレンズ１０４を移動させる場合について説明したが、フォーカスレンズに限らず、移動可能なレンズを実施例３，４と同様の構成および処理によって移動させることができる。また実施例３，４でも、フォーカスカム機構に代えて第２の駆動手段としてモータを用いてもよい。

【0102】

さらに実施例１～４では、交換レンズ１００においてレンズの駆動を制御する場合について説明したが、実施例１～４と同様にして光学機器としてのレンズ一体型撮像装置においてレンズの駆動を制御してもよい。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

【0103】

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0104】

１００ 交換レンズ
１０２ 変倍レンズ
１０４ フォーカスレンズ
１０６ レンズ制御部
１１０ フォーカス駆動部
１１１ フォーカス位置検出部

【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】