特許 7427414 制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、プログラム

(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】2024-01-26

(45)【発行日】2024-02-05

(54)【発明の名称】制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、プログラム

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/08 20210101AFI20240129BHJP

   G02B 7/04 20210101ALI20240129BHJP

   G03B 13/34 20210101ALI20240129BHJP

   H04N 23/60 20230101ALI20240129BHJP

【ＦＩ】

G02B7/08 C

G02B7/04 E

G03B13/34

H04N23/60

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019192822

(22)【出願日】2019-10-23

(65)【公開番号】P2021067802

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-10-07

(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】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100223941

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳子

(74)【代理人】

【識別番号】100159695

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 七朗

(74)【代理人】

【識別番号】100172476

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 一史

(74)【代理人】

【識別番号】100126974

【弁理士】

【氏名又は名称】大朋 靖尚

(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２０１６－０９９６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３３２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７４６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８１９７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ７／０２ － ７／１６

Ｇ０３Ｂ ３／００ － ３／１２

Ｇ０３Ｂ １３／３０ －１３／３６

Ｇ０３Ｂ ２１／５３

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】

フォーカシングに際して互いに異なる軌道で移動する第１のフォーカスレンズ群及び第２のフォーカスレンズ群と、前記第１のフォーカスレンズ群を駆動する第１のフォーカス駆動部と、前記第２のフォーカスレンズ群を駆動する第２のフォーカス駆動部とを有するレンズ装置を制御する制御装置であって、
前記第１のフォーカスレンズ群と前記第２のフォーカスレンズ群のそれぞれの位置と被写体距離との関係を示す関係情報を取得する取得手段と、
フォーカス駆動命令と前記関係情報とにより決定される前記第２のフォーカスレンズ群の目標位置に基づいて、前記第２のフォーカスレンズ群の駆動量及び駆動速度を示す第２の目標位置プロファイルを生成する生成手段と、
前記関係情報と、前記第１のフォーカスレンズ群の位置とを用いて、前記目標位置に向けて前記第２のフォーカスレンズ群を移動させている間における前記第１のフォーカスレンズ群の位置に対応する前記第２のフォーカスレンズ群の理想位置を算出し、当該理想位置と前記第２の目標位置プロファイルにおける前記第２のフォーカスレンズ群の位置とのずれを算出する算出手段と、
前記ずれに基づいて前記第２の目標位置プロファイルを補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された前記第２の目標位置プロファイルに基づいて前記第２のフォーカスレンズ群の位置を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする制御装置。

【請求項2】

前記生成手段は、前記第１のフォーカスレンズ群の駆動量および速度に基づいて前記第２の目標位置プロファイルを生成することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記生成手段は、フォーカス駆動命令と前記関係情報とにより決定される前記第１のフォーカスレンズ群の目標位置に基づいて、前記第１のフォーカスレンズ群の駆動量及び駆動速度を示す第１の目標位置プロファイルをさらに生成し、
前記算出手段は、前記第１の目標位置プロファイルに基づいて前記理想位置を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記算出手段は、前記第１のフォーカスレンズ群の目標位置に対応する第２のフォーカスレンズ群の位置を前記理想位置として算出することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記第１のフォーカスレンズ群の位置を検出する位置検出手段を有し、
前記算出手段は、前記位置検出手段により検出された前記第１のフォーカスレンズ群の位置に基づいて前記理想位置を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項6】

前記算出手段は、前記位置検出手段により検出された前記第１のフォーカスレンズ群の位置に対応する第２のフォーカスレンズ群の位置を前記理想位置として算出することを特徴とする請求項５に記載の制御装置。

【請求項7】

前記制御手段による前記第２のフォーカスレンズ群の位置の制御は第１の周期で行われ、
前記算出手段による前記ずれの算出は第２の周期で行われ、
前記第２の周期は前記第１の周期よりも長いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項8】

前記補正手段は、前記第２の目標位置プロファイルの補正が前記第１の周期で行われるよう前記ずれに基づく前記第２のフォーカスレンズ群の目標位置の補正量を分割することを特徴とする請求項７に記載の制御装置。

【請求項9】

前記補正手段は、前記ずれが所定の値よりも大きい場合には前記ずれに基づく前記第２のフォーカスレンズ群の目標位置の補正量にリミットを設けることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項10】

前記第１のフォーカスレンズ群のフォーカス敏感度は、前記第２のフォーカスレンズ群のフォーカス敏感度よりも高いことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項11】

前記第１のフォーカスレンズ群と、
前記第２のフォーカスレンズ群と、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の制御装置と、を有することを特徴とするレンズ装置。

【請求項12】

撮像素子と、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の制御装置と、を有することを特徴とする撮像装置。

【請求項13】

フォーカシングに際して互いに異なる軌道で移動する第１のフォーカスレンズ群及び第２のフォーカスレンズ群と、前記第１のフォーカスレンズ群を駆動する第１のフォーカス駆動部と、前記第２のフォーカスレンズ群を駆動する第２のフォーカス駆動部とを有するレンズ装置を制御する制御方法であって、
フォーカス駆動命令と、前記第１のフォーカスレンズ群と前記第２のフォーカスレンズ群のそれぞれの位置と被写体距離との関係を示す関係情報とにより決定される前記第２のフォーカスレンズ群の目標位置に基づいて、前記第２のフォーカスレンズ群の駆動量及び駆動速度を示す第２の目標位置プロファイルを生成するステップと、
前記第２のフォーカスレンズ群の理想位置と、前記第２の目標位置プロファイルにおける前記第２のフォーカスレンズ群の位置とのずれを算出するステップと、
前記ずれに基づいて前記第２の目標位置プロファイルを補正するステップと、
補正された前記第２の目標位置プロファイルに基づいて前記第２のフォーカスレンズ群の位置を制御するステップと、
を有し、
前記理想位置は、前記関係情報と前記第１のフォーカスレンズ群の位置とを用いて算出され、前記目標位置に向けて前記第２のフォーカスレンズ群を移動させている間における前記第１のフォーカスレンズ群の位置に対応する前記第２のフォーカスレンズ群の位置であることを特徴とする制御方法。

【請求項14】

請求項１３に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異なる軌跡で移動する複数のレンズ群を有するレンズ装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

撮像装置に取り付けられるレンズの中には、フォーカシングに際して移動するフォーカスレンズ群が２つ以上存在するものがある。例えば、１つのフォーカスレンズ群で主としてピントを調整し、別のフォーカスレンズ群でフォーカシングに伴う収差変動を補正することで、最短撮影距離を短くするような効果が得られる。

【0003】

特許文献１では、変倍のためのズームレンズを動かした際の２つのフォーカスレンズ群の目標位置の算出方法が記載されている。特許文献１の方法では、複数のフォーカスレンズ群の位置、焦点距離、被写体距離との関係を表した位置特性データから、目標位置を算出し、主としてフォーカシングを行うフォーカスレンズ群以外のレンズ群の動きが急峻になりすぎないようしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６４８７１９２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の方法においては、位置特性データから目標位置を算出されている。しかしながら位置特性データとして記憶できるデータ量には限界があるため、実際には焦点距離、被写体距離に応じて、保存されているデータから補間演算が行われることがある。

【0006】

このとき、例えば合焦位置を計測するようにフォーカスレンズを高速に動かす際には短い周期で目標位置を算出する必要が生じるが、上記のような方法では目標値の算出が間に合わず十分に滑らかな動作とすることが難しくなる場合がある。このため、特許文献１の方法では複数のフォーカスレンズ群に対して十分な制御性が得られないおそれがあった。

【0007】

本発明の目的は、複数のフォーカスレンズ群の制御性を向上することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の制御装置は、フォーカシングに際して互いに異なる軌道で移動する第１のフォーカスレンズ群及び第２のフォーカスレンズ群と、前記第１のフォーカスレンズ群を駆動する第１のフォーカス駆動部と、前記第２のフォーカスレンズ群を駆動する第２のフォーカス駆動部とを有するレンズ装置を制御する制御装置であって、前記第１のフォーカスレンズ群と前記第２のフォーカスレンズ群のそれぞれの位置と被写体距離との関係を示す関係情報を取得する取得手段と、フォーカス駆動命令と前記関係情報とにより決定される前記第２のフォーカスレンズ群の目標位置に基づいて、前記第２のフォーカスレンズ群の駆動量及び駆動速度を示す第２の目標位置プロファイルを生成する生成手段と、前記関係情報と、前記第１のフォーカスレンズ群の位置とを用いて、前記目標位置に向けて前記第２のフォーカスレンズ群を移動させている間における前記第１のフォーカスレンズ群の位置に対応する前記第２のフォーカスレンズ群の理想位置を算出し、当該理想位置と前記第２の目標位置プロファイルにおける前記第２のフォーカスレンズ群の位置とのずれを算出する算出手段と、前記ずれに基づいて前記第２の目標位置プロファイルを補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された前記第２の目標位置プロファイルに基づいて前記第２のフォーカスレンズ群の位置を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、複数のフォーカスレンズ群の制御性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１のカメラシステム概略図である。

【図2】実施例１のレンズ制御部の構成について表すブロックである。

【図3】ズーム－フォーカス位置データを表したグラフである。

【図4】第１フォーカスレンズ群の目標位置プロファイルの例である。

【図5】第２フォーカスレンズ群の目標位置プロファイルの例である。

【図6】第２フォーカスレンズ群の目標位置と理想位置を示すグラフである。

【図7】第２フォーカスレンズ１０５の目標位置と、理想位置とのずれを示すグラフである。

【図8】実施例１における補正値算出手段のブロック図である。

【図9】実施例１における第２フォーカスレンズ群の制御に関するフローチャートである。

【図10】変形例１におけるレンズ制御部の構成について表したブロック図である。

【図11】実施例２における補正値算出手段のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の制御装置を有する交換レンズ（レンズ装置）及びカメラ本体（撮像装置）から成るレンズ交換式カメラ（カメラシステム）の実施例について、添付の図面に基づいて説明する。なお、各図において同じ構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0012】

［実施例１］
図１に本実施例におけるカメラシステム１０の構成について示す。カメラシステム１０はレンズ装置１００とカメラ本体２００から構成される。レンズ装置１００とカメラ本体２００は不図示のマウントを介して機械的および、電気的に接続されており、マウントに設けられた端子より、電源供給およびレンズ－カメラ間の相互通信が行われる。

【0013】

レンズ装置１００は、カメラ本体２００の撮像素子２０１に被写体の光学像を結像させる光学系１０１を有する。光学系１０１には、変倍レンズ群１０２、絞り１０３、第１フォーカスレンズ群１０４、第２フォーカスレンズ群１０５が構成されている。すなわち、光学系１０１はズームレンズである。「レンズ群」とは、ズーミングとフォーカシングの一方で一体となって静止又は移動するレンズのまとまりであり、１つ以上のレンズを含んで構成される。

【0014】

変倍レンズ群１０２は、ズーム操作部１１３の操作により、光軸方向に駆動し、レンズ装置１００の焦点距離を変更することができる。絞り１０３は不図示の絞り羽根により構成されており、絞り駆動部１０７によりアクチュエータを介して羽根を動かすことで光量調整を行うために用いられる。

【0015】

第１フォーカスレンズ群１０４は、第１フォーカス駆動部１０８によりアクチュエータを介して、光軸方向に移動されて合焦状態の調整や収差の調整が行われる。同様に第２フォーカスレンズ群１０５は、第２フォーカス駆動部１１０によりアクチュエータを介して、光軸方向に移動されて合焦状態の調整や収差の調整が行われる。

【0016】

第１フォーカス位置検出部１０９は、第１フォーカスレンズ群１０４の位置検出を行い、レンズ制御部１０６に第１フォーカスレンズ群１０４の位置を送信する。同様に第２フォーカス位置検出部１１１は、第２フォーカスレンズ群１０５の位置検出を行い、レンズ制御部１０６に第２フォーカスレンズ群１０５の位置を送信する。

【0017】

レンズ制御部１０６は制御装置として機能するものであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有するコンピュータである。レンズ制御部１０６は、絞り駆動部１０７、第１フォーカス駆動部１０８、第２フォーカス駆動部１１０に対し、それぞれの駆動指令値を送信し、絞り１０３、第１フォーカスレンズ群１０４、第２フォーカスレンズ群１０５の駆動を制御する。すなわち、レンズ制御部１０６は各フォーカスレンズ群を制御する制御手段としての機能を有する。この制御方法の詳細や手順については後述する。

【0018】

メモリ１１２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成された記憶手段である。絞り１０３、第１フォーカスレンズ群１０４、第２フォーカスレンズ群１０５を駆動させる上で必要な情報を記憶する。メモリ１１２に記憶されている代表的な情報としては、図３に示すような焦点距離および被写体距離と第１フォーカスレンズ群１０４の位置関係、第２フォーカスレンズ群１０５の位置関係を示す関係情報がある。以下では、この焦点距離、被写体距離に応じたレンズ位置の関係情報をズーム－フォーカス位置データと称する。レンズ制御部１０６はメモリに記憶された種々の情報を取得する取得手段としての機能を有する。

【0019】

ズーム操作部１１３は、ズーム環のように手動で変倍レンズ群１０２を動かす機構や、アクチュエータを用いて電動で変倍レンズ群を動かす機構に相当する。ズーム位置検出部１１４は、変倍レンズ群１０２の位置を検出し、レンズ制御部１０６に変倍レンズ群１０２の位置を送信する。

【0020】

カメラ本体２００は、撮像素子２０１、信号処理部２０２、記録処理部２０３、デフォーカス検出部２０４、カメラ制御部２０５、メモリ２０６、電子ファインダー２０７、表示部２０８により構成される。

【0021】

撮像素子２０１は、光学系１０１からの光を受光し、光電変換によって電気信号を生成し、信号処理部２０２に対し送信する。撮像素子２０１は、撮像用の画素に加えて、不図示の合焦位置検出用の画素も有する。信号処理部２０２は、撮像素子２０１からの電気信号をデジタル信号に変換をする。

【0022】

信号処理部２０２は、デジタル信号に対して、ノイズ除去、色補正などの各種画像処理を行い、記録処理部２０３に画像データを送信する。記録処理部２０３は、入力された画像データを電子ファインダー２０７や表示部２０８に表示する。

【0023】

デフォーカス検出部２０４は、瞳分割を行うマイクロレンズを介して、撮像素子２０１の焦点検出用の画素に対して入射した光により得られた１対の被写体像の信号の位相差を検出する。検出された位相差によりデフォーカス量を決定し、デフォーカス量をカメラ制御部２０５に出力する。

【0024】

カメラ制御部２０５は、ＣＰＵを有する演算装置であり、記録処理部２０３、デフォーカス検出部２０４、メモリ２０６と電気的に接続されている。カメラ制御部２０５は、メモリ２０６に記録されたプログラムを読みだして実行したり、オートフォーカス制御に必要な情報をレンズ制御部１０６と通信したりする。またカメラ制御部２０５は、不図示の撮影スイッチ、各種設定スイッチ等のカメラ操作部からの入力に応じてカメラ本体２００の制御を行う。

【0025】

次に、カメラ本体２００からレンズ装置１００に対して、フォーカスレンズを動かす命令が送信された時のレンズ制御部１０６の動作について順に説明する。

【0026】

レンズ制御部１０６は、カメラ本体２００から駆動命令を受けると、まず第１フォーカスレンズ群１０４と第２フォーカスレンズ群１０５の駆動量を算出する。図３は、焦点距離と被写体距離と第１フォーカスレンズ群１０４の位置および第２フォーカスレンズ群１０５の位置の関係（ズーム－フォーカス位置データ）を表したグラフである。例えば、現在は最至近位置（ＭＯＤ）にいて、無限位置（ＩＮＦ）まで駆動させるような命令を受けた場合を考える。

【0027】

第１フォーカスレンズ群１０４は、Ｐ１Ｓの位置からＰ１Ｅまで動かす必要があるため、駆動量としては、
Ｐ１Ｅ－Ｐ１Ｓ （１）
として計算することができる。同様に第２フォーカスレンズ群１０５の駆動量は、
Ｐ２Ｅ－Ｐ２Ｓ （２）
として計算することができる。図３のズーム－フォーカス位置データは、被写体距離がＭＯＤ、０．７ｍ、１．０ｍ、３．０ｍ、５．０ｍ、ＩＮＦの７種のデータとしている。被写体距離が離散的なのは、メモリ１１２に記憶できる限られたデータ量の範囲内でズーム－フォーカス位置データを保存するためである。このため、２．０ｍ～４．０ｍの位置まで移動するような命令が来た場合には、１．０ｍと３．０ｍのズーム－フォーカス位置データのデータから補間演算を行い、２．０ｍにおけるレンズ位置を求める。同様に３．０ｍと５．０ｍのデータから４．０ｍのレンズ位置を補間演算により求めることで、第１、第２レンズの駆動量を算出すれば良い。なお、焦点距離については連続的なデータのように示しているが、メモリ１１２に保存できるデータ量には限りがあることから、焦点距離に関しても有限個の離散データとして保存されている。焦点距離に関しても、被写体距離とレンズ位置との関係と同様に、隣接したデータから補間演算により対応する焦点距離のレンズ位置を求めることができる。

【0028】

次に、各フォーカスレンズ群の駆動速度の決め方について説明する。本実施例において、カメラ本体２００は、駆動命令送信時に第１フォーカスレンズ群１０４の速度Ｖ１のみを指定する。これは、カメラ本体２００にはフォーカスレンズ群を１つのみ有するレンズ装置も装着され得るため、カメラ本体２００側のフォーカス制御処理を、レンズ装置のフォーカスレンズ群の数に依らず統一するためである。

【0029】

第２フォーカスレンズ群１０５の速度Ｖ２については、第１フォーカスレンズ群１０４と第２フォーカスレンズ群１０５駆動量の比から仮設定を行う。具体的には、式（３）のように計算する。
Ｖ２＝（Ｐ２Ｅ－Ｐ２Ｓ）／（Ｐ１Ｅ－Ｐ１Ｓ）×Ｖ１ （３）

【0030】

図２は本発明に係るレンズ制御部１０６の詳細な構成について表したブロック図である。第１フォーカスレンズ群１０４、第２フォーカスレンズ群１０５の駆動量と速度が定まると、それぞれの駆動量、速度が、第１位置プロファイル生成手段１０６１と第２位置プロファイル生成手段１０６３に対して設定される。第１位置プロファイル生成手段１０６１は、図４に示すような予め定められた加速度α１で速度Ｖ１まで加速し、速度Ｖ１にて等速で進んだ後に減速し、位置Ｐ１Ｅで止まるような目標位置のプロファイルを生成する。同様に第２位置プロファイル生成手段１０６３は、図５に示すような予め定められた加速度－α２で速度－Ｖ２まで加速し、速度－Ｖ２にて等速で進んだ後に減速し、位置Ｐ２Ｅで止まるような目標位置のプロファイルを生成する。ここでは、説明の簡略化のために等加速度駆動、等速駆動の組み合わせとしたが、駆動に用いる位置プロファイルの導出方法はどのような手法を用いてもかまわない。第１位置プロファイル生成手段１０６１で生成された目標位置プロファイルは、位置制御周期毎に第１減算器１０６７に送信される。なお、目標位置プロファイルとは、各位置制御周期内での目標位置の時間的な集合により形成されるプロファイルであり、目標位置の時間変化を表すプロファイルということもできる。

【0031】

第１減算器１０６７では、第１フォーカス位置検出部１０９から受信した第１フォーカスレンズ群１０４の実際の位置と第１位置プロファイル生成手段１０６１から受信した目標位置（位置制御周期内での目標位置）との差分を演算する。そして、第１減算器１０６７は第１位置制御器１０６２に対し、位置偏差の送信を行う。第１位置制御器１０６２は、ＰＩＤ制御のような制御演算を行う位置制御器で、第１減算器１０６７から受信した位置偏差に応じて、第１フォーカスレンズ群１０４を目標位置に追従させるための操作量を第１フォーカス駆動部１０８に対し出力する。第１フォーカスレンズ群１０４は、上記のような演算が位置制御周期毎に繰り返されることにより、第１位置プロファイル生成手段１０６１からの目標位置に従い、Ｐ１Ｓ～Ｐ１Ｅ（最終目標位置）への移動を行う。

【0032】

軌道ずれ量算出手段１０６５は、第１位置プロファイル生成手段１０６１と第２位置プロファイル生成手段１０６３から、各レンズの目標位置を受信し、メモリ１１２に記録されているズーム－フォーカス位置データから軌道ずれ量を算出する。本実施例において起動ずれ量の演算周期は位置制御周期と同じである。軌道ずれ量算出手段１０６５は、第１位置プロファイル生成手段１０６１から受信した第１フォーカスレンズ群１０４の目標位置と、図３（ａ）のズーム－フォーカス位置データを用いて、被写体距離を算出する。図３（ａ）のズーム－フォーカス位置データは離散的なデータであるため、隣接するデータから補間演算をすることで第１フォーカスレンズ群１０４の目標位置に対応した被写体距離を求めることができる。

【0033】

このようにして得られた被写体距離と図３（ｂ）のズーム－フォーカス位置データの関係より、第２フォーカスレンズ群１０５の理想位置（第１フォーカスレンズ群１０４の位置に対応した第２フォーカスレンズ群１０５の理想的な位置）を求めることができる。このように算出された第２フォーカスレンズ群１０５の位置を「理想位置」としたのは、図３（ａ），（ｂ）のズーム－フォーカス位置データに示される通りに各レンズ群を配置させることが光学的に理想的であるためである。

【0034】

なお、光学的に理想的とは、設計通りの光学性能を発揮できる状態である、と言い換えることができる。フォーカスレンズ群が複数存在する場合には、互いの位置関係に応じて光学系の収差量が変化し得る。それゆえ、複数のフォーカスレンズ群の位置関係を設計値通りに保ちつつ駆動することが重要になる。

【0035】

図６に、第２位置プロファイル生成手段１０６３により生成された第２フォーカスレンズ群１０５の目標位置のプロファイル（実線）と、軌道ずれ量算出手段１０６５により算出した第２フォーカスレンズ群１０５の理想位置のプロファイル（破線）を示す。本実施例では、第１フォーカスレンズ群１０４と第２フォーカスレンズ群１０５の駆動量比から第２フォーカスレンズ群１０５の速度Ｖ２を仮設定し第２フォーカスレンズ群１０５の目標位置を設定している。このため、目標位置と理想位置がＰ２Ｅ（最終目標位置）に到着するまでに要する時間は同じである。しかしながら、両者のプロファイルには、第１フォーカスレンズ群１０４および第２フォーカスレンズ群１０５のズーム－フォーカス位置データにおける曲率の違いに起因する差が生じている。図７の破線に、第２フォーカスレンズ群１０５の目標位置と、理想位置とのずれ量のプロファイルを示す。軌道ずれ量算出手段１０６５では、このようなずれ量を演算周期（本実施例では位置制御周期と同じ）毎に算出し、補正値算出手段１０６６に出力する。

【0036】

補正値算出手段１０６６は、受信したずれ量から第２フォーカスレンズ群１０５の目標位置を補正するための補正値の算出を行う。図８は、補正値算出手段１０６６のブロック図である。軌道ずれ量算出手段１０６５から受信したずれ量は、リミット処理部１０７０にて、リミット処理が行われる。軌道ずれ量算出手段１０６５が算出したずれ量が過大な場合、第２フォーカスレンズ群１０５の目標位置を大きく補正してしまうことになる。このため、リミット処理部１０７０は、ずれ量に補正量が第２フォーカス駆動部１１０のアクチュエータの出力限界を超えないようにしたり、補正値が急峻となる結果駆動の騒音が大きくならないようにしたりするために補正値にリミット（上限値）を定める。例えば、例えばずれ量が所定値よりも大きくなった場合にリミットが設定されるようにすれば良い。

【0037】

リミット処理がされた補正量は、積分器処理をされて補正値として出力される。出力された補正値は、加算器１０６９で第２位置プロファイル生成手段１０６３により出力された第２フォーカスレンズ群１０５の目標位置と加算される。加算された信号は、第２フォーカスレンズ群１０５の補正後の目標位置として第２減算器１０６８に送られる。第２減算器１０６８では、第２フォーカス位置検出部１１１から得た第２フォーカスレンズ群１０５の実位置と差分を取り、第２フォーカスレンズ群１０５の位置偏差として、第２位置制御器１０６４に送信する。第２位置制御器１０６４は、第１位置制御器１０６２と同様にＰＩＤ制御器のような制御器であって、第２フォーカスレンズ群１０５が目標位置に対して動くような操作量を第２フォーカス駆動部１１０に対して出力する。

【0038】

図７の実線は、軌道ずれ量算出手段１０６５、第２フォーカスレンズ群１０５をＰ２ＳからＰ２Ｅまで移動させるときの、補正値算出手段１０６６により補正された目標位置と理想位置のずれ量のプロファイルである。補正値を使用することで、第１フォーカスレンズ群１０４と第２フォーカスレンズ群１０５の位置関係のずれが小さくなっていることがわかる。

【0039】

次に、本実施例における第２フォーカスレンズ群１０５の制御方法について、図９のフローチャートを用いて説明する。図９のフローチャートは、第２フォーカスレンズ群１０５をＰ２Ｅまで駆動する駆動命令が出された時点から開始される。なお。図９における「Ｓ」はステップ（工程）を表す。図９のフローチャートはレンズ装置１００内のレンズ制御部１０６で行われる。なお、本実施例はこれらのフローをコンピュータに実行させるプログラムとしても具現化可能である。

【0040】

Ｓ９０１では、軌道ずれ量算出手段１０６５が第１フォーカスレンズ群１０４の位置を取得する。本実施例においてＳ９０１で取得する第１フォーカスレンズ群１０４の位置とは、第１位置プロファイル生成手段１０６１が生成した第１フォーカスレンズ群１０４の目標位置である。なお、後述する変形例で説明するように、Ｓ９０１で取得される第１フォーカスレンズ群１０４の位置はこれに限定されない。第１フォーカスレンズ群１０４の位置としては第１フォーカスレンズ群１０４の現在の位置（実際の位置）を用いても良い。

【0041】

Ｓ９０２では、軌道ずれ量算出手段１０６５がズーム位置検出部１１４から現在のズーム位置に関する情報を取得する。なお、光学系１０１がズームレンズではなく単焦点レンズである場合にはこの工程は行う必要はない。

【0042】

Ｓ９０３では、軌道ずれ量算出手段１０６５が第２フォーカスレンズ群１０５の理想位置を算出する。第２フォーカスレンズ群１０５の理想位置は前述の通りである。すなわち、軌道ずれ量算出手段１０６５は第１フォーカスレンズ群の位置（本実施例では目標位置）と第１フォーカスレンズ群１０４のズーム－フォーカス位置データから第１フォーカスレンズ群１０４に関する被写体距離を算出する。そして、被写体距離と第２フォーカスレンズ群１０５のズーム－フォーカス位置データから、第１フォーカスレンズ群１０４の位置（本実施例では目標位置）に対応する第２フォーカスレンズ群１０５の理想位置を算出する。

【0043】

Ｓ９０４では、軌道ずれ量算出手段１０６５が第２フォーカスレンズ群１０５のずれ量を算出する。すなわち、軌道ずれ量算出手段１０６５は第２位置プロファイル生成手段が生成した第２フォーカスレンズ群１０５の目標位置からＳ９０３で算出した第２フォーカスレンズ群１０５の理想位置の差を算出し、それをずれ量とする。

【0044】

Ｓ９０５では、補正値算出手段１０６６がずれ量を補正値に換算する。

【0045】

Ｓ９０６では、加算器１０６９において第２位置プロファイル生成手段が生成した第２フォーカスレンズ群１０５の目標位置に、補正値算出手段１０６６が算出した補正値が加算され、補正された第２フォーカスレンズ群の目標位置が算出される。そして、この補正された目標位置に基づいて第２フォーカスレンズ群１０５の駆動制御が行われる。

【0046】

Ｓ９０７では、第２フォーカスレンズ群が最終目標位置Ｐ２Ｅに到達したか否かを判定する。到達していた場合には処理を終了し、到達していない場合にはＳ９０１に戻る。

【0047】

本実施例では第１フォーカスレンズ群１０４は第１位置プロファイル生成手段の出力に基づき駆動し、第２フォーカスレンズ群１０５の駆動制御にズーム－フォーカス位置データを用いている。このため、第１フォーカスレンズ群１０４と第２フォーカスレンズ群１０５の両方に対してズーム－フォーカス位置データを用いて精緻に制御する場合と比べて演算量が軽減でき、高速かつ滑らかに複数のフォーカスレンズ群を駆動できる。すなわち、以上の処理により、複数のフォーカスレンズ群の制御性を向上することができる。

【0048】

なお、本実施例では第２フォーカスレンズ群１０５の理想位置を算出するのに第１フォーカスレンズ群１０４の位置（目標位置）を用いた。このとき、第１フォーカスレンズ群１０４は第２フォーカスレンズ群１０４に比べてフォーカス敏感度（フォーカスレンズ群の移動量あたりの像面移動量）が大きいことが好ましい。これは第１フォーカスレンズ群１０４によって主たるフォーカシングを行うことを意味する。相対的にフォーカス敏感度が低いフォーカスレンズ群に対して本実施例の目標値の補正処理を行うことにより、より滑らかなフォーカス制御が可能となる。

【0049】

［変形例１］
次に、上述した実施例１の変形例について述べる。

【0050】

本変形例におけるレンズ制御部１０６の構成を図１０に示す。

【0051】

本変形例は、軌道ずれ量算出手段１０６５に入力される第１フォーカスレンズ群１０４の位置情報が、第１位置プロファイル生成手段１０６１が生成する目標位置ではなく、第１フォーカスレンズ群１０４の実位置になっている点で実施例１と異なる。すなわち、軌道ずれ量算出手段１０６５には第１フォーカス位置検出部１０９により検出された第１フォーカスレンズ群１０４の位置が入力される。その後の処理については実施例１と同様である。

【0052】

第１フォーカスレンズ群１０４の実位置をもとに第２フォーカスレンズ群１０５の目標位置を補正することで、実施例１よりも第１フォーカスレンズ群１０４と第２フォーカスレンズ群１０５の位置関係のずれをより少ない状態を保ちながら駆動することができる。

【0053】

しかしながら、第１フォーカスレンズ群１０４の位置制御系の周波数特性と第２フォーカスレンズ群１０５の位置制御系の周波数特性が近い場合には、お互いの制御系が干渉し合うことも想定される。そのような場合には、実施例１のように第１フォーカスレンズ群１０４の目標位置を利用してずれ量を計算する方が好ましい。

【0054】

［変形例２］
実施例１では、第１フォーカスレンズ群１０４、第２フォーカスレンズ群１０５の位置制御周期と、軌道ずれ量算出手段１０６５の演算周期は同じとして説明をした。しかし、軌道ずれ量算出手段１０６５で行われているようなズーム－フォーカス位置データに対して補間処理を行い第２フォーカスレンズ群１０５の補正量を行う場合、ずれ量の演算に要する時間は位置制御周期よりも長くなってしまうことがある。

【0055】

本変形例では、位置制御周期よりもずれ量の演算周期が長い場合について述べる。

【0056】

図１１は、本変形における補正値算出手段１０６６のブロック図である。実施例１と異なる点はリミット処理部１０７０の出力段に分割処理部１０７１が追加になっていることである。分割処理部１０７１では、軌道ずれ量算出手段１０６５により算出したずれ量を位置制御演算の１クロックあたりの補正量に換算する。例えば位置制御周期とずれ量の演算周期が１０倍異なっているとき、分割処理部はずれ量を１０分割に分けることで補正値を漸次的に変化させながら第２フォーカスレンズ群１０５の目標位置に足すことができる。

【0057】

なお、軌道ずれ量算出手段１０６５により算出されるずれ量自体が十分に小さい場合には、必ずしも分割処理を行う必要はない。アクチュエータの特性や急峻な動きによる騒音におり、適宜分割処理を設定すればよい。このような構成により、ズーム－フォーカス位置データを参照して演算の時間が掛かる軌道ずれ量算出手段１０６５と、位置制御周期を分けることが可能となり、位置制御に使われる目標位置を高速な演算周期で演算することが可能になる。

【0058】

なお、位置制御周期とずれ量の演算周期が１０倍異なっているとすると、本変形例における図９に示すフローチャートのＳ９０１乃至Ｓ９０４の処理は、他の処理が１０回行われるたびに１度行われ、これによりずれ量が更新される。そして、Ｓ９０５における処理においては分割処理部により分割された補正値が算出される。

【0059】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0060】

１００ レンズ装置
１０６ レンズ制御部（制御装置）
１０６３ 第２位置プロファイル生成手段（生成手段）
１０６５ 軌道ずれ量算出手段（算出手段）
１０６６ 補正値算出手段（補正手段）
１０６４ 第２位置制御器（制御手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】