特許 7532211 制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、およびプログラム

(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】2024-08-02

(45)【発行日】2024-08-13

(54)【発明の名称】制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/08 20210101AFI20240805BHJP

   G02B 7/28 20210101ALI20240805BHJP

   H04N 23/67 20230101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

G02B7/08 C

G02B7/28 Z

H04N23/67

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020182003

(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公開番号】P2022072522

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-10-03

(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】因 紘生

【審査官】門田 宏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１２２８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７４６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０９０３４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０５１７３０（ＷＯ，Ａ１）

(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】

光軸方向に移動可能な複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する制御装置であって、
収差可変手段により設定された収差量を取得する取得手段と、
前記複数のフォーカスレンズ群のそれぞれが上限速度を超えないように前記複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する制御手段と、を有し、
前記上限速度は、前記収差量に応じて異なることを特徴とする制御装置。

【請求項2】

前記上限速度を記憶する記憶手段を更に有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】

前記記憶手段は、前記収差量と前記上限速度との関係を示すテーブルデータを記憶していることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記上限速度は、前記収差量および被写体距離に応じて異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項5】

前記複数のフォーカスレンズ群は、フォーカシングに際して互いの間隔が変化する第１フォーカスレンズ群と第２フォーカスレンズ群とからなり、
前記制御手段は、前記第１フォーカスレンズ群および前記第２フォーカスレンズ群のそれぞれの速度が前記上限速度を超えないように、前記第１フォーカスレンズ群および前記第２フォーカスレンズ群の駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項6】

光軸方向に移動可能な複数のフォーカスレンズ群と、
前記複数のフォーカスレンズ群を駆動する駆動手段と、
ユーザの操作により収差量を変更可能な収差可変手段と、
前記収差可変手段により設定された収差量を取得する取得手段と、
前記複数のフォーカスレンズ群のそれぞれが上限速度を超えないように前記複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する制御手段と、を有し、
前記上限速度は、前記収差量に応じて異なることを特徴とするレンズ装置。

【請求項7】

撮像素子と、
請求項６に記載のレンズ装置と、を有することを特徴とする撮像装置。

【請求項8】

光軸方向に移動可能な複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する制御方法であって、
収差可変手段により設定された収差量を取得する取得ステップと、
前記複数のフォーカスレンズ群のそれぞれが上限速度を超えないように前記複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する制御ステップと、を有し、
前記上限速度は、前記収差量に応じて異なることを特徴とする制御方法。

【請求項9】

請求項８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、複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する制御装置およびレンズ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数のフォーカスレンズ群を駆動してオートフォーカス制御（ＡＦ制御）を行う撮像装置が知られている。このようなオートフォーカス制御では、主群としてのフォーカスレンズ群でピント調整を行い、副群としてのフォーカスレンズ群で収差を補正することにより、合焦状態であるとともに良好な光学特性を実現する。

【0003】

特許文献１には、変倍のためのズームレンズを移動した際の主群レンズと副群レンズの２つのレンズの目標位置の算出方法が開示されている。特許文献１に開示された方法では、主群レンズと副群レンズの位置と焦点距離と被写体距離との関係を示す位置特性データから、主群レンズと副群レンズの位置が同一焦点距離かつ同一被写体距離になるような目標位置（同期位置）を算出する。このとき、副群レンズの動きが急峻にならないように、副群レンズの目標位置が補正される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６４８７１９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された方法では、副群レンズの目標位置のみが補正されるため、主群レンズと副群レンズの同期位置に大きなずれが発生する。その結果、球面収差や歪曲収差などの収差が発生し、被写体距離の算出精度に誤差が生じて合焦精度が劣化してしまう。また、ユーザが収差量を設定することが可能な収差可変機構が設けられている場合、２つのレンズの同期位置のずれ（位置ずれ）の許容量は、ユーザにより設定された収差量に応じて異なる。

【0006】

そこで本発明は、ユーザにより設定された収差量に応じて複数のフォーカスレンズ群の駆動を適切に制御することが可能な制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、およびプログラム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】

本発明の一側面としての制御装置は、光軸方向に移動可能な複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する制御装置であって、収差可変手段により設定された収差量を取得する取得手段と、前記複数のフォーカスレンズ群のそれぞれが上限速度を超えないように前記複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する制御手段とを有し、前記上限速度は前記収差量に応じて異なる。

【0008】

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ユーザにより設定された収差量に応じて複数のフォーカスレンズ群の駆動を適切に制御することが可能な制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、およびプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１における撮像装置のブロック図である。

【図2】実施例１におけるレンズ制御部のブロック図である。

【図3】実施例１における収差可変値と被写体距離と複数のフォーカスレンズ群の合焦位置との関係を示す図である。

【図4】実施例１における同期制御時の時系列速度データを示す図である。

【図5】実施例１における収差可変値および被写体距離と合成フォーカス上限速度との関係を示すテーブルデータである。

【図6】実施例１における同期制御時の時系列速度データの比較を示す図である。

【図7】実施例２における合成フォーカス上限速度の算出方法を示す図である。

【図8】実施例２における収差可変値および被写体距離と合成フォーカス上限速度との関係を示すテーブルデータである。

【図9】実施例２における同期制御時の時系列速度データの比較を示す図である。

【図10】実施例３における合成フォーカス上限速度の切替え方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

【実施例1】

【0012】

まず、本発明の実施例１における撮像装置について説明する。図１は、本実施例における撮像装置１０のブロック図である。撮像装置１０は、カメラ本体（撮像装置本体）２００と、カメラ本体２００に着脱可能なレンズ装置（交換レンズ）１００とを備えて構成されるレンズ交換式カメラシステムである。ただし本発明は、これに限定されるものではなく、カメラ本体とレンズ装置とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。本実施例の撮像装置１０は、光軸方向に移動可能な複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する制御装置を有する。

【0013】

カメラ本体２００とレンズ装置１００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いる。カメラ本体２００は、マウントに設けられた電源端子部を介してレンズ装置１００に電源を供給し、またマウントに設けられた通信端子部を介してレンズ装置１００と通信を行う。

【0014】

レンズ装置１００は、撮像光学系１０１を有する。撮像光学系１０１は、不図示の被写体からの光を結像させて、カメラ本体２００内の撮像素子２０１上に光学像（被写体像）を結像する。レンズ装置１００は、後述するレンズ制御部（制御手段）１０６を含む。撮像光学系１０１は、被写体側から順に、フィールドレンズ１０２、絞りユニット１０３、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を有する。絞りユニット１０３は、絞り駆動部１０７のアクチュエータにより不図示の絞り羽根を開閉駆動して開口径を変化させることで、光量調節を行う。

【0015】

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は、光軸方向に移動可能な複数のフォーカスレンズ群を構成する。第１フォーカスレンズ群１０４は、主として被写体に対する焦点調節を行うために撮像光学系１０１の光軸ＯＡに沿った方向（光軸方向）に移動可能であり、第１フォーカス駆動部（駆動手段）１０８のアクチュエータによって駆動される。第２フォーカスレンズ群１０５は、第１フォーカスレンズ群１０４の移動により生じる収差を低減するための収差補正を行うために光軸方向に移動可能であり、第２フォーカス駆動部（駆動手段）１１０のアクチュエータによって駆動される。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は、フォーカシングに際して互いの間隔が変化する。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のそれぞれの位置は、第１フォーカス位置検出部１０９と第２フォーカス位置検出部１１１により検出される。なお本実施例では、第２フォーカスレンズ群１０５が収差補正を行うが、第１フォーカスレンズ群１０４が収差補正を行ってもよい。また本実施例において、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はそれぞれ、複数または一枚のレンズからなる。

【0016】

収差操作部（収差可変手段）１１３は、ユーザの操作に応じて、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を光軸方向に移動させて収差量（収差値）を設定可能（変更可能）である。収差操作部１１３は、ズーム環などの手動で操作可能な機構や、アクチュエータにより電動で操作可能な機構のいずれでもよい。収差可変値検出部１１４は、収差操作部（収差可変手段）１１３により設定された収差量を取得する取得手段であり、収差操作部１１３の操作量を検出してレンズ制御部１０６に収差可変値を送信する。

【0017】

レンズ制御部１０６は、ＣＰＵや内部メモリなど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、および第２フォーカス駆動部１１０を制御する。後述のように、レンズ制御部１０６は、複数のフォーカスレンズ群のそれぞれが上限速度を超えないように複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する。すなわちレンズ制御部１０６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のそれぞれの速度が上限速度を超えないように、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の駆動を制御する。

【0018】

メモリ１１２は、ＲＯＭやＲＡＭなどにより構成された記憶部であり、各種データを記憶する。メモリ１１２に記憶されるデータには、収差可変値（収差量）および被写体距離と、合焦状態が得られる第１フォーカスレンズ群１０４と第２フォーカスレンズ群１０５のそれぞれの位置との関係を示すデータが含まれている。またメモリ１１２には、収差可変値および被写体距離と、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のそれぞれの単位移動量に対する像面の移動量の比率を示すフォーカス敏感度との関係を示すデータが含まれている。またメモリ１１２には、収差可変値および被写体距離と、後述の合成敏感度との関係を示すデータが含まれている。またメモリ１１２には、収差可変値および被写体距離と、後述の合成フォーカス上限速度との関係を示すデータが含まれている。なお本実施例では、収差可変レンズである場合について説明するが、焦点距離が一定である単焦点レンズや焦点距離を変更可能な変倍レンズであってもよい。

【0019】

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、操作部２０７、および表示部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（光学像）を光電変換して電気信号（アナログ撮像信号）を生成し、信号処理部２０２に出力する。撮像素子２０１は、画像データを生成するための撮像用画素に加えて、撮像光学系１０１の焦点状態を検出するための焦点検出用画素を有する。信号処理部２０２は、撮像素子２０１からのアナログ撮像信号をデジタル撮像信号に変換し、デジタル撮像信号に対してノイズ除去や色補正等の各種画像処理を行って画像データを生成する。信号処理部２０２は、画像データを記録処理部２０３に出力して記録媒体に記録させ、また、画像データを表示部２０８に出力して表示させる。

【0020】

デフォーカス検出部２０４は、焦点検出用画素からの信号を用いて撮像光学系１０１の焦点状態（デフォーカス量）を検出する。具体的には、デフォーカス検出部２０４は、焦点検出用画素からデフォーカス量に応じた位相差を有する対の像信号を取得し、対の像信号に対して相関演算を行うことで位相差を算出し、位相差からデフォーカス量を算出する。デフォーカス検出部２０４は、検出したデフォーカス量をカメラ制御部２０５に出力する。

【0021】

カメラ制御部２０５は、ＣＰＵや内部メモリなど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２０４、およびメモリ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に記録されたコンピュータプログラムを読み出して実行し、また、オートフォーカス（ＡＦ）制御に必要な情報をレンズ制御部１０６との間で通信する。またカメラ制御部２０５は、不図示の撮像スイッチや各種設定スイッチを含む操作部２０７からの入力に応じて、カメラ本体２００およびレンズ装置１００を制御する。例えば、カメラ制御部２０５は、撮像スイッチの半押し操作に応じてデフォーカス検出部２０４にデフォーカス量を検出させる。そしてカメラ制御部２０５は、デフォーカス量に応じて第１フォーカスレンズ群１０４と第２フォーカスレンズ群１０５をレンズ制御部１０６から取得したそれらの現在位置から合焦状態が得られる位置（合焦位置）へ移動させるためのフォーカス駆動量を算出する。そしてカメラ制御部２０５は、フォーカス駆動量を含むフォーカス駆動指令をレンズ制御部１０６に送信する。

【0022】

ここで、カメラ本体２００から、レンズ装置１００に対して、像面速度Ｖでフォーカスレンズ群を移動させる命令が送信されたときの、レンズ制御部１０６の動作について、順に説明する。カメラ本体２００から駆動命令を受けると、レンズ制御部１０６は、まず第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の駆動量を算出する。

【0023】

図３（ａ）は、収差可変値と被写体距離と第１フォーカスレンズ群１０４の合焦位置との関係を示すグラフである。図３（ｂ）は、収差可変値と被写体距離と第２フォーカスレンズ群１０５の合焦位置との関係を示すグラフである。図３（ａ）において、横軸は収差可変値、縦軸は第１フォーカスレンズ群１０４の合焦位置（第１フォーカス位置）をそれぞれ示す。図３（ｂ）において、横軸は収差可変値、縦軸は第２フォーカスレンズ群１０５の合焦位置（第２フォーカス位置）をそれぞれ示す。以下、図３（ａ）、（ｂ）に示されるデータを位置特性データと定義する。なお、収差可変値の符号は、収差操作部１１３により被写体側に収差を生じさせた場合を正符号（＋側）、撮像素子側に収差を生じさせた場合を負符号とする。例えば、現在は、至近位置（ＭＯＤ）で収差可変値ｆの状態において、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。第１フォーカスレンズ群１０４は、位置ａ_０から位置ａ_１まで移動させる必要がある。このため、第１フォーカスレンズ群１０４の駆動量は、ａ_１－ａ_０として算出することができる。同様に、第２フォーカスレンズ群１０５の駆動量は、ｂ_１－ｂ_０として算出することができる。

【0024】

図３の位置特性データは、代表として、被写体距離がＭＯＤ、１．０ｍ、３．０ｍ、ＩＮＦの４種のデータを図示している。メモリ１１２には、限られたデータ量の範囲内で位置特性データを保存する必要がある。レンズ制御部１０６は、２．０ｍの位置まで移動するような命令が受けた場合、１．０ｍと３．０ｍの位置特性データのデータから補間演算を行い、２．０ｍにおけるフォーカスレンズ群の合焦位置を求める。これによりレンズ制御部１０６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のそれぞれの駆動量を算出することができる。収差可変値においては、連続的なデータのようにグラフ化されているが、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、収差可変値に関しても有限個のデータとして保存されている。収差可変値に関しても、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収差可変値のレンズ位置を求めることができる。

【0025】

次に、図２を参照して、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の駆動の制御方法について説明する。図２は、レンズ制御部１０６のブロック図であり、レンズ制御部１０６のうち第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の駆動を制御する制御部を示す。

【0026】

レンズ制御部１０６は、第１フォーカス位置プロファイル生成部１０６１、第１フォーカス制御部１０６４、第２フォーカス位置プロファイル生成部１０６５、および第２フォーカス制御部１０６８を有する。第１フォーカス位置プロファイル生成部１０６１は、第１フォーカス目標位置生成部１０６２および第１フォーカス目標速度生成部１０６３を有する。第２フォーカス位置プロファイル生成部１０６５は、第２フォーカス目標位置生成部１０６６、第２フォーカス目標速度生成部１０６７を有する。

【0027】

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の駆動量が定まると、それぞれの駆動量が、第１フォーカス目標位置生成部１０６２および第２フォーカス目標位置生成部１０６６に対して設定される。また、カメラ本体２００から指定された像面速度Ｖは、第１フォーカス目標速度生成部１０６３に対して設定される。

【0028】

第１フォーカス目標速度生成部１０６３は、カメラ本体２００から指定された像面速度Ｖで駆動するため、以下の式（１）に従って、像面速度Ｖを被写体距離ごとの合成敏感度で割り、第１フォーカス目標速度Ｖ_ａを所定の周期で算出する。

【0029】

Ｖ_ａ＝Ｖ／合成敏感度 … （１）
被写体距離は、第１フォーカス目標位置生成部１０６２から受信した第１フォーカスレンズ群１０４の目標位置と、収差可変値検出部１１４から取得した収差可変値と、図３（ａ）の位置特性データとに基づいて、所定の周期で算出される。なお、合成敏感度は、以下の式（２）のように定義される。

【0030】

合成敏感度＝第１フォーカス敏感度±第２フォーカス敏感度×第２フォーカス駆動量／第１フォーカス駆動量 … （２）
第１フォーカスレンズ群１０４の移動に伴う像面の移動方向と、第２フォーカスレンズ群１０５の移動に伴う像面の移動方向とが同一方向の場合は正符号、逆方向の場合は負符号となる。第１フォーカス敏感度および第２フォーカス敏感度は、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のそれぞれの単位移動量に対する像面の移動量の比率である。また本実施例では、所定の被写体距離範囲と、収差可変値範囲ごとに、式（２）で合成敏感度を算出し、テーブルデータとしてメモリ１１２に保存している。また、第１フォーカス駆動量および第２フォーカス駆動量に関しては、図３（ａ）の位置特性データに基づいて、所定の被写体距離範囲と、収差可変値範囲ごとに算出した駆動量を用いている。

【0031】

また。第１フォーカス目標速度生成部１０６３は、メモリ１１２に記憶された合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌに基づいて、算出した第１フォーカス目標速度Ｖ_ａに対して制限を掛ける。なお、合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌの算出方法については後述する。また、第１フォーカス目標速度Ｖ_ａが第１フォーカス上限速度Ｖ_ａＬを超えている場合、第１フォーカス上限速度Ｖ_ａＬに制限する。第１フォーカス上限速度Ｖ_ａＬは、モータ性能で駆動可能となる限界速度、または、動画撮影モードなどの撮影モードによって制限される速度である。

【0032】

図４（ａ）は、同期制御時の時系列速度データを示す図であり、横軸は時間、縦軸は第１フォーカス目標位置をそれぞれ示す。第１フォーカス目標位置生成部１０６２は、所定の周期で、第１フォーカス目標速度生成部１０６３で生成される第１フォーカス目標速度Ｖ_ａに対して、予め定められた加速度または減速度で加減速を行い、位置ａ₁で止まるような位置プロファイルを生成する。

【0033】

第２フォーカス目標速度生成部１０６７は、第１フォーカスレンズ群１０４の目標位置に対して、第２フォーカスレンズ群１０５が同期位置に駆動するような目標速度を算出する。具体的には、まず、第１フォーカス目標位置生成部１０６２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）の位置特性データとに基づいて、被写体距離を算出する。得られた被写体距離と図３（ｂ）の位置特性データの関係より、第２フォーカスレンズ群１０５の同期位置を求めることができる。また、同期位置と第２フォーカス目標位置生成部１０６６で生成された第２目標位置との差分を位置制御演算周期で割ることで、第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂを算出する。算出された第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂによって、第１フォーカスレンズ群１０４に対する第２フォーカスレンズ群１０５の同期位置に、第２フォーカスレンズ群１０５を追従させるように制御を行う。このとき、第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂが第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬを超えている場合、第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬに制限する。第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬは、モータ性能で駆動可能となる限界速度、または、動画撮影時など撮影モードによって制限される速度である。

【0034】

図４（ｂ）は、同期制御時の時系列速度データを示す図であり、横軸は時間、縦軸は第２フォーカス目標位置をそれぞれ示す。第２フォーカス目標位置生成部１０６６は、所定の周期で、第２フォーカス目標速度生成部１０６７で生成された第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂに対して予め定められた加速度または減速度で加減速を行い、位置ｂ₁で止まるような位置プロファイルを生成する。

【0035】

第１フォーカス位置プロファイル生成部１０６１で生成された位置プロファイルは、位置制御演算周期ごとに第１フォーカス制御部１０６４に送信される。第１フォーカス制御部１０６４は、第１フォーカス位置偏差を算出する。第１フォーカス位置偏差とは、第１フォーカス目標位置生成部１０６２から取得した第１フォーカス目標位置と第１フォーカス位置検出部１０９から取得した第１フォーカスレンズ群１０４の実際の位置（第１フォーカス実位置）との差分（位置差）である。また第１フォーカス制御部１０６４は、算出した第１フォーカス位置偏差に対して例えばＰＩＤ制御器などを用いて制御演算を行うことで、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、前述のような演算が制御周期ごとに繰り返されることにより、第１フォーカス目標位置生成部１０６２の目標位置に従い、位置ａ_０～ａ_１へ移動する。

【0036】

複数のフォーカスレンズ群が存在する場合、互いの位置関係がずれると撮像素子２０１に入射する光学像に収差が発生するため、互いの位置関係を保ちつつ駆動することが必要である。本実施例では、第１フォーカス目標速度生成部１０６３において、合成フォーカス上限速度による制限をかけている。合成フォーカス上限速度は、第１フォーカス目標速度および第２フォーカス目標速度がそれぞれ第１フォーカス上限速度および第２フォーカス上限速度を超過しないように設定されているため、同期を保ちつつ駆動することが可能となる。

【0037】

次に、図５を参照して、第１フォーカス目標速度生成部１０６３による合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌの算出方法について説明する。図５は、メモリ１１２に記録されている収差可変値および被写体距離と、合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌとの関係を示すテーブルデータである。図５において、横軸は所定の範囲に区切られた被写体距離、縦軸は所定の範囲に区切られた収差可変値をそれぞれ示す。テーブルデータは、各収差可変値範囲ｉ（ｉ＝１～Ｎ）と、各被写体距離範囲ｊ（ｊ＝１～Ｎ）における合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌｉｊを示している。合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌｉｊは、第１フォーカス上限速度Ｖ_ａＬと第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬと第１フォーカス駆動量ｘ_ａｉｊと第２フォーカス駆動量ｘ_ｂｉｊとを用いて、以下の式（３）、（４）により導出される。

【0038】

（ｉ）Ｖ_ａＬ＜Ｖ_ｂＬの場合（第１フォーカス上限速度＜第２フォーカス上限速度の場合）

【0039】

【数1】

【0040】

（ｉｉ）Ｖ_ａＬ≧Ｖ_ｂＬの場合（第１フォーカス上限速度≧第２フォーカス上限速度の場合）

【0041】

【数2】

【0042】

なお第１フォーカス駆動量ｘ_ａｉｊは、図３の収差可変値－フォーカス位置データより算出される、所定の範囲で区切られた収差可変値範囲ｉと被写体距離範囲ｊにおける第１フォーカス位置の変位量を示している。同様に、第２フォーカス駆動量ｘ_ｂｉｊは、図３の収差可変値－フォーカス位置データより算出される、所定の範囲で区切られた収差可変値範囲ｉと被写体距離範囲ｊにおける第２フォーカスの変位量を示している。

【0043】

まず、条件（ｉ）において、駆動量比ｘ_ｂｉｊ／ｘ_ａｉｊが上限速度比Ｖ_ｂＬ／Ｖ_ａＬよりも大きい場合、第１のフォーカス目標速度Ｖ_ａｉｊが第１フォーカス上限速度Ｖ_ａＬとなると、第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂｉｊが第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬを超過する。したがって、第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬに逆駆動量比ｘ_ａｉｊ／ｘ_ｂｉｊを乗じた結果を合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌｉｊとすると、第１フォーカス目標速度Ｖ_ａｉｊと、第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂｉｊが共に、上限速度を超過しない速度で駆動可能となる。次に、駆動量比ｘ_ｂｉｊ／ｘ_ａｉｊが、上限速度比Ｖ_ｂＬ／Ｖ_ａＬ以下の場合、第１フォーカス目標速度Ｖ_ａｉｊが第１フォーカス上限速度Ｖ_ａＬで駆動したとしても、第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂｉｊが第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬを超過することはない。したがって、第１フォーカス上限速度Ｖ_ａＬが合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌｉｊとなる。

【0044】

次に、図６（ａ）、（ｂ）を参照して、合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌｉｊに基づいて第１フォーカス目標速度Ｖ_ａおよび第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂを生成した場合について説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、カメラ本体２００からある像面速度で駆動命令が発行されたときの、第１フォーカス目標速度Ｖ_ａおよび第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂのそれぞれの時系列データを示している。図６（ａ）、（ｂ）において、横軸は時間、縦軸は第１フォーカス目標速度Ｖ_ａおよび第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂをそれぞれ示している。また図６（ａ）、（ｂ）において、実線は、合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌで制限をした場合の第１フォーカス目標速度Ｖ_ａおよび第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂを示す。一方、点線は、合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌで制限されていない場合の第１フォーカス目標速度Ｖ_ａおよび第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂを示す。

【0045】

図６（ｂ）中の破線は、合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌで制限されていないが、第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬで制限されている場合の第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂを示している。説明を簡易化するため、第１フォーカス上限速度Ｖ_ａＬと第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬとを同じにしている。図６（ｂ）より、合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌで制限していない場合、第１フォーカスレンズ群１０４と同期するための第２フォーカスレンズ群１０５の目標速度が第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬを超過していることが分かる。この速度で第２フォーカスレンズ群１０５を駆動させると、騒音などの影響が生じる可能性がある。また、合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌｉｊで制限していない場合で、第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬで制限を掛けた場合、第１フォーカスレンズ群１０４に対する第２フォーカスレンズ群１０５の同期位置が大きくずれ、収差が発生し、合焦精度の劣化が生じる。

【0046】

本実施例では、前述のように、第１フォーカス上限速度Ｖ_ａＬと、第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬと、第１フォーカス駆動量ｘ_ａと第２フォーカス駆動量ｘ_ｂとの比率とを考慮して、合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌｉｊを決定している。このため、合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌｉｊで制限を掛けた場合、第１フォーカス目標速度Ｖ_ａが下がるとともに、相対的に第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂが下がり、第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬ以下に収まる。したがって、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の同期位置が大きくずれることなく、移動させることができる。

【実施例2】

【0047】

次に、本発明の実施例２について説明する。実施例１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との位置ずれが大きく生じないような合成フォーカス上限速度の算出方法を説明した。しかしながら、位置ずれが大きく生じないように第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の目標速度を制限すると、駆動時間が伸びることが想定される。そこで本実施例では、合成フォーカス上限速度の算出方法に、位置ずれの許容量を導入することで、位置ずれの許容量内で、より短い駆動時間で第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を駆動させる方法を説明する。

【0048】

図７（ａ）、（ｂ）は、合成フォーカス上限速度の算出方法を示す図であり、第１フォーカス目標速度Ｖ_ａおよび第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂの時系列データをそれぞれ示している。図７（ａ）の第１フォーカス目標速度Ｖ_ａ１～Ｖ_ａ４は、前述の式（２）により第１フォーカス目標速度生成部１０６３で生成された第１フォーカス目標速度である。図７（ｂ）の第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂ１～Ｖ_ｂ４は、第１フォーカスレンズ群１０４の位置に対して第２フォーカスレンズ群１０５が同期位置を保てるように、第２フォーカス目標速度生成部１０６７で算出された速度（理想同期速度）である。図７（ｂ）より、第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂは第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬで制限されるため、時間範囲ｔ_１～ｔ_４で同期位置のずれが生じる。同期位置のずれ量（位置ずれ量δＴ）は、理想同期速度Ｖ_ｂ１～Ｖ_ｂ４と、第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬとの差分を、時間範囲ｔ_１～ｔ_４で時間積分した値として概算することができる（図７（ｂ）中の斜線部）。

【0049】

したがって、位置ずれ量δＴは、第１フォーカス目標速度Ｖ_ａ、第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬ、第１フォーカス駆動量ｘ_ａｍ、第２フォーカス駆動量ｘ_ｂｍ、および合成敏感度Ｓ_ｍを用いて、以下の式（５）により導出される。なお、式（５）において、ｍは区切られた被写体距離および収差可変値の所定範囲を示す添え字である。

【0050】

【数3】

【0051】

このとき、第１フォーカス目標速度Ｖ_ａｍは、像面速度Ｖと合成敏感度Ｓ_ｍとを用いて、以下の式（６）で算出される。

【0052】

【数4】

【0053】

したがって、像面速度Ｖに応じて位置ずれ量δＴが一意に決まるため、位置ずれ量δＴが位置ずれ許容量Ｔとなる像面速度Ｖを合成フォーカス上限速度とすればよい。また合成フォーカス上限速度は、式（５）、（６）に基づいて事前に算出可能である。このため、図８に示されるように、収差可変値および被写体距離ごとに、テーブルデータとして保存すればよい。図８は、収差可変値および被写体距離と合成フォーカス上限速度との関係を示すテーブルデータである。

【0054】

次に、図９（ａ）、（ｂ）を参照して、本実施例で算出した合成フォーカス上限速度に基づいて第１フォーカス目標速度および第２目標速度を生成した場合について説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、カメラ本体２００からある像面速度で駆動命令が発行されたときの、第１フォーカス目標速度および第２フォーカス目標速度のそれぞれの時系列データである。図９（ａ）、（ｂ）において、横軸は時間、縦軸は第１フォーカス目標速度および第２フォーカス目標速度をそれぞれ示す。また図９（ａ）、（ｂ）において、点線は、実施例１で算出した合成フォーカス上限速度で制限をした場合の第１フォーカス目標速度および第２フォーカス目標速度をそれぞれ示す。一方、実線は、本実施例で算出した合成フォーカス上限速度で制限をした場合の第１フォーカス目標速度および第２フォーカス目標速度をそれぞれ示す。図９（ｂ）の破線は、本実施例で算出した合成フォーカス上限速度で制限されており、かつ第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬで制限されている場合の第２フォーカス目標速度を示す。説明を簡易化するため、第１フォーカス上限速度Ｖ_ａＬと第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬを同じにしている。

【0055】

図９（ｂ）より、本実施例の方法の場合、第２フォーカス目標速度Ｖ_ａは第２フォーカス上限速度Ｖ_ｂＬで律速され、第１フォーカスレンズ群１０４に対する第２フォーカスレンズ群１０５の同期位置にずれが生じる。しかしながら、同期ずれが許容量となるように合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌを算出しているため、問題とはならない。また本実施例の方法では、同期ずれを許容するため、実施例１の方法と比較して合成フォーカス上限速度Ｖ_Ｌが大きくなり、第１フォーカス目標速度Ｖ_ａおよび第２フォーカス目標速度Ｖ_ｂが増加する。したがって、本実施例では、実施例１の場合よりも駆動時間が短くなる。その結果、本実施例によれば、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との同期位置が許容量に収まり、かつ実施例１よりも短い駆動時間で各フォーカスレンズを移動させることができる。

【実施例3】

【0056】

次に、本発明の実施例３について説明する。実施例１では、収差が発生しないように複数のフォーカスレンズ群を駆動する代わりに、駆動時間が長くなる。一方、実施例２では、駆動時間が短くなる代わりに、許容範囲内の収差が発生する。したがって、実施例１と実施例２とはトレードオフの関係にあり、状況に応じて使い分ける方法が考えられる。例えば、動画撮影時など、像面変化がユーザによって視認される場合、実施例１のように、収差が発生しないように駆動させることが望ましい。一方、静止画撮影時など、駆動時間短縮が必要とされる場合、実施例２のように、駆動時間を短くするように駆動させることが望ましい。

【0057】

また、収差操作部１１３で収差無し状態に設定されている場合、実施例１のように、収差が発生しないように駆動させることが望ましい。一方、収差操作部１１３で収差を生じさせる状態に設定されている場合は、実施例２のように、駆動時間を短くするように駆動させることが望ましい。

【0058】

次に、図１０を参照して、第１フォーカス目標速度生成部１０６３で参照される合成フォーカス上限速度テーブルを切替える方法について説明する。図１０は、合成フォーカス上限速度の切替え方法を示すフローチャートである。図１０の各ステップは、レンズ制御部１０６によりコンピュータプログラムに従って実行される。

【0059】

まずステップＳ３０１において、レンズ制御部１０６は、カメラ本体２００から現在の撮影モードを取得し、撮影モードが動画撮影モードであるか否かを判定する。撮影モードが動画撮影モードである場合、ステップＳ３０２に進む。一方、撮影モードが静止画撮影モードである場合、ステップＳ３０３に進む。

【0060】

ステップＳ３０２において、レンズ制御部１０６は、実施例１の方法で算出された合成フォーカス上限速度テーブル（図５）から、合成フォーカス上限速度を取得する。一方、ステップＳ３０３において、レンズ制御部１０６は、実施例２の方法で算出された合成フォーカス上限速度テーブル（図８）から、合成フォーカス上限速度を取得する。続いてステップＳ３０４において、レンズ制御部１０６は、ステップＳ３０２またはステップＳ３０３にて取得した合成フォーカス上限速度で、第１フォーカス目標速度を制限する。

【0061】

本実施例によれば、撮影モードに応じて適切な第１フォーカス目標速度を設定することができる。

【0062】

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施例の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。

【0063】

このように各実施例において、レンズ制御部１０６は、複数のフォーカスレンズ群のそれぞれが収差操作部１１３により設定された収差量に応じて異なる上限速度を超えないように、複数のフォーカスレンズ群の駆動を制御する。このため各実施例によれば、ユーザにより設定された収差量に応じて複数のフォーカスレンズ群の駆動を適切に制御することが可能な制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、およびプログラムを提供することができる。

【0064】

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

【符号の説明】

【0065】

１０６ レンズ制御部（制御手段）
１１３ 収差操作部（収差可変手段）
１１４ 収差可変値検出部（取得手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】