(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍を行うズームレンズ、および焦点調節を行うとともに前記変倍に伴う焦点面位置の変化を補正するフォーカスレンズを通して入射する光束を制限する絞り手段を制御する絞り制御手段であって、前記ズームレンズの位置に応じて前記絞り手段の開放量を制限する絞り制御手段と、
前記ズームレンズと前記フォーカスレンズとの被写体距離ごとの関係の情報を記憶する記憶手段であって、前記絞り制御手段により前記絞り手段の開放量が制限された状態での合焦位置関係の情報を記憶する記憶手段と、
前記ズームレンズの位置に応じて前記絞り手段の開放量が制限された状態で、前記フォーカスレンズの合焦位置を検出し、前記ズームレンズおよび前記フォーカスレンズの基準位置を調整する調整手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記絞り制御手段により制限される前記絞り手段の開放量からの絞り量変化に伴う前記フォーカスレンズの合焦位置の変化を補正するための補正量を記憶する補正量記憶手段と、
前記絞り手段の絞り量を検出する絞り量検出手段と、
前記絞り量検出手段により検出された絞り量と前記補正量に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を補正するフォーカス補正制御手段とをさらに備え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】
前記フォーカス補正制御手段は、制限される前記絞り手段の開放量より絞っている場合に第１の補正量により前記フォーカスレンズの位置を補正する第１の補正モードと、制限される前記絞り手段の開放量よりも開いている場合に第２の補正量により補正する第２の補正モードとを有し、
前記絞り量検出手段により検出された前記絞り量と制限される前記絞り手段の開放量との大小関係に応じて前記第１の補正モードと前記第２の補正モードを切り替えて制御することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞りを有するレンズシステムにおけるズームレンズとフォーカスレンズの合焦位置関係を調整する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１０は一般的なリアフォーカスタイプレンズシステムの簡単な構成を示すものである。
図１０において、１０１は固定されている第１のレンズ群、１０２は変倍を行う第２のレンズ群（ズームレンズ）、１０３は絞り、１０４は固定されている第３のレンズ群である。１０５は焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正する、所謂コンペンセータ機能とを兼ね備えた第４のレンズ群（フォーカスレンズ）、１０６はＣＣＤ等の撮像素子である。公知のように、図１０のように構成されたレンズシステムでは、フォーカスレンズ１０５がコンペンセータ機能と焦点調節機能を兼ね備えているため、焦点距離が等しくても、撮像素子１０６の撮像面に合焦するためのフォーカスレンズ１０５の位置は被写体距離によって異なってしまう。また被写体距離が等しくても、変倍動作によって焦点距離が変化すると、合焦するためのフォーカスレンズ位置は異なってくる。そして各被写体距離ごとに、ズームレンズを駆動して変倍動作を行っている間において、撮像面上に合焦させるためのフォーカスレンズ１０５の位置を連続してプロットすると、図１１のようになる。図１１において横軸はズーム位置すなわち焦点距離、縦軸はフォーカスレンズ位置を示す。そして変倍動作中は、被写体距離に応じて、図１１に示された軌跡のいずれかを選択し、その軌跡にしたがってフォーカスレンズ１０５を移動させれば、ボケのない変倍動作が可能になる。
【０００３】
リアフォーカスタイプのレンズシステムの制御においては、図１１の光学設計値に基づいて軌跡情報（カム軌跡情報）を何らかの形（軌跡そのものでも、レンズ位置を変数とした関数でも良い）でレンズ制御用マイコンに記憶させておく。そして、フォーカスレンズとズームレンズの位置に応じて軌跡を選択して特定し、この選択した軌跡上をたどりながらズーミングを行うのが一般的である。ところが、実際のレンズシステムでは、カム軌跡情報は光学設計値に基づいて作られているのに対して、実際にはレンズの製造時において、レンズの各構成部品に寸法公差が生じたり、鏡筒に対する位置の取り付け寸法公差が生じたりする。このため、この軌跡は設計値通りになっておらず、ズーミングを行うとピントのずれが生じてしまう。
【０００４】
そこで、通常、製造後の調整段階において、各製造品毎にピントのずれ量を検出し、検出したずれ量から算出された補正量を、例えば、各製造品の制御回路の不揮発性メモリに記憶させて、ピントずれが生じないようにしている。調整方法としては、特許文献１にあるようにテレ端からワイド端のズームレンズのストロークを設計値通りに保ち、さらに調整距離（例えば無限）でのテレ端とワイド端のフォーカスレンズの合焦位置差（バランス）も設計値となるように求める。さらにミドル（中間の焦点距離）で最もフォーカスレンズが軌跡上の最高点に達する位置とテレ端のフォーカスレンズ位置からの移動量が設計値となるようなズームレンズ位置を求め、テレ端とワイド端のズームレンズの位置とする、所謂テレーミドルトラッキング調整方法が知られている。さらに上記の方法で調整を行った上で、複数のズーム位置において調整距離での実合焦位置と設計のカム軌跡上での位置とのずれ量を検出し、補正量として算出する、所謂カム補正調整方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０７２２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示したような従来の調整方法では、フォーカスレンズやズームレンズを移動させて合焦位置を求める際には、合焦位置の検出精度を確保するため焦点深度が浅くなるよう絞りをメカ機構上一番開いた状態（メカ開放状態）に制御する。そして、映像信号の鮮鋭度（ＡＦ評価値）に基づいて合焦位置を求め、メカ開放状態における設計のカム軌跡情報とのずれ量を検出して基準位置を決定したり、カム補正量を算出するのが一般的であった。
【０００７】
しかしながら、レンズは周辺部になるほどさまざまな収差、特に球面収差を持ち、量産の製造コストを抑えた安価なレンズや超小型で超高倍率のレンズ等ではレンズ周辺部の球面の精度を出すことが難しい。そのため、一部の焦点距離において、絞り開放時に球面収差が悪くなったり、フレアーという現象により解像感の低下を招くことがあり、上述したように絞りを開放状態にして調整を行うと、収差の影響による合焦位置のずれを含んで調整されることになる。一方、実際のカメラ制御では、収差の悪い焦点距離において、絞りの開放量を制限することによりレンズ周辺部の収差の影響を少なくする制御を行っており、収差の影響を含んだ合焦位置から基準位置を決定したり、カム補正量を算出することは実制御と合っていないという問題があった。
【０００８】
また、絞りを変化させるとレンズ周辺の収差の影響により合焦位置が徐々に変化していくため、例えばマニュアルフォーカスロック（ＭＦ）機能によりフォーカスレンズ位置を固定した状態で絞りを変化させた場合には、その絞り量に応じてフォーカスレンズ位置の補正を行っている。これは、所謂絞りピント補正制御というものである。この絞りピント補正制御では、従来、絞りをメカ開放状態にしたときの合焦位置と所定の絞り量（Ｆ値）にしたときの合焦位置とのずれ量を設計データや実測値等から求め、テーブルデータ等の補正値としてあらかじめ持っている。そして、絞り量に応じて補正値分フォーカスレンズ位置を移動させることを行っている。
【０００９】
しかしながら、絞りのメカ開放位置とは絞りの構成部品の寸法公差や組立時の取り付け公差によりバラつくものであり、特に製造コストを抑えた安価なレンズや超小型で超高倍率のレンズ等では寸法公差や取り付け公差が従来のレンズに比べて大きくバラつく。そのため、メカ開放状態での合焦位置も大きくバラついてしまう。その状態で設計データ等から求めた補正値分だけフォーカスレンズを移動させても補正残りが発生し、悪い場合には補正残り量が焦点深度を越えるためボケとして見えてしまうという問題もあった。
【００１０】
なお、上述したようなレンズ周辺部の収差を小さくするには、レンズを設計する際にレンズ周辺部の球面の精度をあげる必要があり、開発コストがかかる。また、量産時には精度が確保できないレンズも出てくるため、歩留まりが悪くなり、製造コストもかかってしまう懸念もある。
【００１１】
（発明の目的）
本発明の目的は、レンズの製造上の寸法公差等に起因するズームレンズおよびフォーカスレンズの基準位置を調整する調整段階において、レンズのさまざまな収差の影響による合焦位置のずれを少なくすることができる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、変倍を行うズームレンズ、および焦点調節を行うとともに前記変倍に伴う焦点面位置の変化を補正するフォーカスレンズを通して入射する光束を制限する絞り手段を制御する絞り制御手段であって、前記ズームレンズの位置に応じて前記絞り手段の開放量を制限する絞り制御手段と、前記ズームレンズと前記フォーカスレンズとの被写体距離ごとの関係の情報を記憶する記憶手段であって、前記絞り制御手段により前記絞り手段の開放量が制限された状態での合焦位置関係の情報を記憶する記憶手段と、前記ズームレンズの位置に応じて前記絞り手段の開放量が制限された状態で、前記フォーカスレンズの合焦位置を検出し、前記ズームレンズおよび前記フォーカスレンズの基準位置を調整する調整手段を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レンズの製造上の寸法公差等に起因するズームレンズおよびフォーカスレンズの基準位置を調整する調整段階において、レンズのさまざまな収差の影響による合焦位置のずれを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１である撮像装置としてのビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１のテレーミドルトラッキング調整を示すフローチャートである。
【図３】図２の続きを示すフローチャートである。
【図４】実施例１のカム補正調整を示すフローチャートである。
【図５】実施形１の絞りピント補正制御を示すフローチャートである。
【図６】実施例１における焦点距離に応じた制限する絞り量の変化を示す概念図である。
【図７】実施例１の絞り量に応じた絞りピント補正量を示す概念図である。
【図８】本発明の実施例２の絞りピント補正制御を示すフローチャートである。
【図９】実施例２の絞り量に応じた絞りピント補正量を示す概念図である。
【図１０】一般的なリアフォーカスタイプレンズシステムの構成を示す概念図である。
【図１１】被写体距離に応じた合焦カム軌跡を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態は、以下の実施例１および２に記載される通りである。
【実施例１】
【００１６】
本実施例１の特徴とするところは、実際のレンズにおいてレンズの製造上の寸法公差等に起因するズームレンズおよびフォーカスレンズの基準位置を調整し、カム軌跡形状の設計データとのずれを設計カム軌跡とのマッチングを行うことで調整する調整段階において、焦点距離（ズーム位置）に応じて絞りの開放量をレンズそのものの絞り量（Ｆ値）より絞った状態に制限し、調整を実施することで、実合焦位置を検出する際に、レンズのさまざまな収差、特に球面収差の影響による合焦位置のずれの影響を少なくすることにある。また、絞りを変化させたときのピント補正制御において、絞りのメカ開放位置がバラつくことによる補正残りのバラつきを抑えることにある。
【００１７】
本発明の実施例１について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１には、本発明の実施例１であるズームレンズおよびフォーカスレンズ、絞りを含むレンズシステムを搭載した撮像装置としてのビデオカメラの構成を示す。なお、本発明は、ビデオカメラに限らず、デジタルスチルカメラ等、各種の撮像装置にも適用できる。
【００１９】
１０１は固定されている第１のレンズ群、１０２は光軸方向に移動して変倍を行う第２のレンズ群であるズームレンズ、１０３は入射する光束を制限する絞り羽構造のアイリスなどの絞り、１０４は固定されている第３の固定レンズ群である。１０５は焦点調節機能と変倍による焦点面位置の変化を補正するコンペンセータ機能とを兼ね備え、ズームレンズ１０２の光軸後方にあって光軸方向に移動する第４のレンズ群であるフォーカスレンズである。これらのレンズ群ユニットにより構成される撮影光学系は、物体側（図の左側）から順に、正、負、正、正の光学パワーを有する４つのレンズ群で構成されたリアフォーカス光学系である。なお、図中には、各レンズ群が１枚のレンズにより構成されているように記載されているが、実際には、１枚のレンズにより構成されていてもよいし、複数枚のレンズにより構成されていてもよい。本実施例１では、リアフォーカス光学系を例に説明するが、これに限らず他のレンズ構成による光学系であっても本発明は適用可能である。
【００２０】
１０６はＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成される撮像素子である。撮影光学系を通ってきた物体からの光束はこの撮像素子１０６上に結像する。撮像素子１０６は、結像した物体像を光電変換して撮像信号を出力する。撮像信号は、増幅器（ＡＧＣ）１０７で最適なレベルに増幅されてカメラ信号処理回路１０８へと入力される。カメラ信号処理回路１０８は、入力された撮像信号を標準テレビ信号に変換し、モニタ装置１０９に送られ、撮影画像として表示される。
【００２１】
また、ＡＧＣ１０７の出力信号は、ＡＦ信号処理回路１１４およびＡＥ検波回路１１５へも入力される。ＡＦ信号処理回路１１４では、撮影画像のコントラストに応じた情報を検出する。ＡＦ信号処理回路１１４で生成されたＡＦ評価値信号（鮮鋭度信号）は、カメラマイコン１１６との通信によりデータとして読み出される。ＡＥ検波回路１１５では、ＡＧＣ１０７の出力信号から輝度レベルを検出し、被写体の露出状態を検出し、カメラマイコン１１６内の絞り制御手段１１７へ出力される。絞り制御手段１１７は、ＡＥ検波回路１１５の出力に応じて絞り１０３の開閉制御を行う。
【００２２】
１１０、１１１は後述するズーム／フォーカス制御手段１１９から出力される駆動信号によりそれぞれズームレンズ１０２、フォーカスレンズ１０５を光軸方向に駆動させるステッピングモータ等のズーム駆動源、フォーカス駆動源である。１１２は絞り制御手段１１７から出力される駆動信号により絞り１０３の開閉駆動をさせるＩＧメータ等の絞り駆動源である。１１３は絞り１０３の状態（絞り量あるいは開放量）を検出するホール素子等を用いた絞り量検出手段（アイリスエンコーダ）である。
【００２３】
カメラマイコン１１６は、絞り１０３を制御する絞り制御手段１１７、上述したＡＦ評価値信号を生成する際に撮影画像の範囲を限定する枠、所謂ＡＦ枠などの枠を生成する枠生成手段１１８を有する。また、ズームレンズ１０２およびフォーカスレンズ１０５を駆動するための信号を出力し、ズーム駆動源１１０およびフォーカス駆動源１１３を介して制御するズーム／フォーカス制御手段１１９を有する。さらに、図１１に示すような被写体距離毎の設計された合焦位置関係の情報として複数の電子カム軌跡を記憶するカム軌跡記憶手段１２０、調整時の実合焦位置とカム軌跡記憶手段１２０に記憶されている設計位置とを比較してずれを補正するための補正量を算出する補正量算出手段１２１を有する。
【００２４】
ズーム／フォーカス制御手段１１９は、不図示のズームスイッチなどの操作部材の操作されている方向に対応したテレまたはワイド方向にズームレンズ１０２を駆動するための信号（目標駆動位置や駆動速度）を生成する。また、ＡＦ信号処理回路１１４から得られるＡＦ評価値信号に基づいて、フォーカス駆動源１１１を介して至近または無限方向にフォーカスレンズ１０５を駆動させてピントを合わせる、所謂ＡＦ動作を行う。また、ズーム／フォーカス制御手段１１９は、カム軌跡記憶手段１２０に記憶されているカム軌跡情報に基づいてズームレンズ１０２の移動に伴う像面移動を補正するようにフォーカスレンズ１０５を制御する、所謂コンピュータズーム（カムトレース）動作を行う。
【００２５】
絞り制御手段１１７は、レンズ周辺部の収差の影響による合焦位置のずれおよび投影解像力の低下の影響を抑えるため、絞り駆動源１１２を介して絞り１０３の絞り量を制御する。つまり、図６に示すような焦点距離（ズーム位置）に応じて絞りの開放量の制限値を規定したデータ（軌跡そのものでも、レンズ位置を変数とした関数でも、離散的なテーブルデータでも良い）と、絞り量検出手段１１３から出力される現在の絞り量とを比較する。そして、両者が同じになるように絞り１０３の絞り量を制御する。ここで、絞り制御手段１１７が参照するレンズ位置の管理について説明する。本実施例１ではズーム駆動源１１０およびフォーカス駆動源１１１をステッピングモータとして説明するが、ズーム／フォーカス制御手段１１９はステッピングモータの歩進カウンタを持っている。例えばカメラの起動時等に不図示のリセットセンサ位置を見つけ、そのときの歩進カウンタを基準とし駆動方向に応じてその歩進カウンタを増減させることにより位置を把握している。また、位置検出手段をそれぞれのレンズの移動軸等に取り付けて、その検出結果により位置管理をするようにしてもよい。
【００２６】
次にカメラマイコン１１６内で行う、本実施例１の特徴とするレンズの収差の影響を少なくしてレンズの製造品毎のずれを調整する調整方法および調整後のピント補正制御について説明する。
【００２７】
図２は、本実施例１におけるテレーミドルトラッキング調整の流れを示すフローチャートである。
【００２８】
Ｓｔｅｐ２０１では、ズームレンズ１０２をテレーミドルトラッキング調整の開始時のズーム位置Ｚｓに移動させる。本実施例１では、ズーム位置Ｚｓは設計カム軌跡におけるフォーカスレンズ１０５が軌跡上の最高点に達する位置に相当するズーム位置に設定する。Ｓｔｅｐ２０２では、図６に示したような焦点距離（ズーム位置）に応じた絞り量（Ｆ値）のデータよりズーム位置Ｚｓに対応した絞り量Ｉｓを読み出して設定する。Ｓｔｅｐ２０３では、ズームレンズ１０２がＳｔｅｐ２０１で設定したズーム位置Ｚｓに到達しているか否か、絞りがＳｔｅｐ２０２で設定した絞り量Ｉｓになっているか否かを判定する。両方とも条件を満たしている場合はＳｔｅｐ２０４へ、どちらか一方でも満たしていない場合はＳｔｅｐ２０１へと遷移する。Ｓｔｅｐ２０４では、ＡＦ信号処理回路１１４において枠生成手段１１８により設定されたＡＦ枠内の映像信号を基に算出するＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ１０５を駆動させてピント合わせを行うＡＦ合焦動作を行い、Ｓｔｅｐ２０５へ遷移する。なお、ここで被写体距離は調整距離に設定されているものであり、何らかの調整のためのチャートなどの被写体を配置している。
【００２９】
Ｓｔｅｐ２０５では、合焦したか否かを判定し、合焦するまでＳｔｅｐ２０４のＡＦ合焦動作を繰り返す。実際には被写体のコントラストに関係するＡＦ評価値とフォーカスレンズ１０５の移動方向との相関を調べることによって、ピントの合う移動方向を決定しながら合焦位置を探しているが、簡単のためにこのフローでは詳細は省略する。
【００３０】
Ｓｔｅｐ２０５で合焦したと判定した場合は、Ｓｔｅｐ２０６にて合焦位置であるフォーカスレンズ位置をＦｓとして記憶させ、Ｓｔｅｐ２０７へ遷移する。Ｓｔｅｐ２０７では、フォーカスレンズ１０５を規定量Ａだけ無限側へ移動させる。ここで、規定量Ａは設計カム軌跡形状においてフォーカスレンズ１０５が最高点となる位置からテレ端におけるフォーカスレンズ合焦位置までの距離で規定する。Ｓｔｅｐ２０８では、ズームレンズ１０２を設計値におけるテレ端よりも少しワイド側の位置Ｚｔｍへ移動させる。ここで、少しワイド側の位置に移動させるのは、後述するＳｔｅｐ２１１においてズームレンズ１０２のサーチ駆動による合焦ズーム位置の探索の際に、サーチ駆動を開始する時点で合焦位置を越えてしまっているのを避けるためである。合焦位置を越えてしまうと、ズームレンズ１０２の駆動方向を反転させたりして合焦位置の探索に時間がかかってしまうため、開始時点で合焦位置を越えてしまわないようにする。ただし、ステッピングモータのようなアクチュエータで制御する場合、駆動方向反転時にガタを持つため、ガタ分片寄せした状態の基準とする駆動方向でサーチ駆動を行うことが望ましい。本実施例１ではズームサーチ駆動をワイドからテレ方向に行うものとして説明するが、サーチ駆動をテレからワイド方向で行う場合は、Ｓｔｅｐ２０８では、ズームレンズ１０２を設計値におけるテレ端よりも少しテレ側の位置へ移動させるようにしてもよい。
【００３１】
Ｓｔｅｐ２０９では、テレ端のズーム位置に対応した絞り量Ｉｔを読み出して設定する。Ｓｔｅｐ２１０では、ズームレンズ１０２がＳｔｅｐ２０８で設定したズーム位置Ｚｔｍに到達しているか否か、絞り量がＳｔｅｐ２０９で設定した絞り量Ｉｔになっているか否かを判定する。両方とも条件を満たしている場合はＳｔｅｐ２１１へ、どちらか一方でも満たしていない場合はＳｔｅｐ２０８へと遷移する。Ｓｔｅｐ２１１では、ズームレンズ１０２をサーチ動作させて、ＡＦ評価値に基づいて合焦するズーム位置を探索し、合焦したズーム位置をＺｔとして記憶させる。このズーム位置Ｚｔがテレ端のズーム位置に相当する。Ｓｔｅｐ２１２では、Ｓｔｅｐ２０４と同様にＡＦ合焦動作を行い、Ｓｔｅｐ２１３へ遷移する。Ｓｔｅｐ２１３では、Ｓｔｅｐ２０５と同様に、合焦したか否かを判定し、合焦するまでＳｔｅｐ２１３のＡＦ合焦動作を繰り返す。
【００３２】
Ｓｔｅｐ２１３で合焦したと判定した場合は、図４のＳｔｅｐ２１４にて合焦位置であるフォーカスレンズ位置をＦｔとして記憶させ、Ｓｔｅｐ２１５へ遷移する。Ｓｔｅｐ２１５では、フォーカスレンズ１０５を規定量Ａだけ至近側へ移動させる。Ｓｔｅｐ２１６では、ズームレンズ１０２をズーム位置Ｚｔから規定量Ｂだけワイド側に移動させたズーム位置Ｚｍへ移動させる。ここで、規定量Ｂは設計カム軌跡形状においてフォーカスレンズ１０５が最高点となる位置に対応したズーム位置からテレ端位置までの距離で規定する。Ｓｔｅｐ２１７では、ズーム位置Ｚｍに対応した絞り量Ｉｍを読み出して設定する。Ｓｔｅｐ２１８では、ズームレンズ１０２がＳｔｅｐ２１６で設定したズーム位置Ｚｍに到達しているか否か、絞り量がＳｔｅｐ２１７で設定した絞り量Ｉｍになっているか否かを判定する。両方とも条件を満たしている場合はＳｔｅｐ２１９へ、どちらか一方でも満たしていない場合はＳｔｅｐ２１６へと遷移する。Ｓｔｅｐ２１９およびＳｔｅｐ２２０では、Ｓｔｅｐ２０４、Ｓｔｅｐ２０５と同様に合焦するまでＡＦ合焦動作を繰り返す。
【００３３】
Ｓｔｅｐ２２０で合焦したと判定した場合は、Ｓｔｅｐ２２１にて合焦位置であるフォーカスレンズ位置をＦｍとして記憶させ、Ｓｔｅｐ２２２へ遷移する。Ｓｔｅｐ２２２では、Ｓｔｅｐ２０６で記憶したフォーカスレンズ位置Ｆｓと、Ｓｔｅｐ２２１で記憶したフォーカスレンズ位置Ｆｍとの差分を計算し、その差分が規定値以内か否かを判定する。ここで、規定値とは焦点深度に基づく値であってもよいし、実測値から決めた値であってもよく、なるべく小さい値の方が調整精度が向上する。規定値以内である場合はＳｔｅｐ２２３へ、規定値より大きい場合は図２のＳｔｅｐ２０６へと遷移し、Ｓｔｅｐ２２０が終了した時点でのフォーカスレンズ位置をＦｓとして上書きする。Ｓｔｅｐ２２３では、ズーム位置Ｚｔ、Ｚｍに基づいてズームレンズ１０２の基準位置となるテレ端の値およびワイド端の値を規定する。また、フォーカスレンズ位置Ｆｔをフォーカスレンズ１０５の基準位置に決定する。Ｓｔｅｐ２２４では、Ｓｔｅｐ２２３で決定したズームレンズ１０２、フォーカスレンズ１０５の基準位置を不図示の不揮発性のメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等に格納する。
【００３４】
次に、上述したテレーミドルトラッキング調整を行った上で、複数のズーム位置において調整距離での実合焦位置と設計のカム軌跡上での位置とのずれ量を検出し、補正量として算出するカム補正調整方法について説明する。図４は、本実施例１におけるカム補正調整の流れを示すフローチャートである。
【００３５】
Ｓｔｅｐ３０１では、カム補正調整を行うズーム位置のポイント数ｎを設定する。カム補正調整を行うズーム位置はあらかじめテーブルデータやＥＥＰＲＯＭに設定するものとし、例えば、ズームのストロークを等分割したズーム位置に設定してもよく、設計カム軌跡とのずれ量やずれ方向のバラつきが大きくなるズーム位置を設定してもよい。本実施例１では、図６に示すようにテレ端、ワイド端を含むズーム位置Ｚ［ｎ］（ｎ＝６〜０）の７ポイントにおいてカム補正調整を実施するものとして説明する。Ｓｔｅｐ３０２では、ズームレンズ１０２をカム補正調整用ズーム位置Ｚ［ｎ］へ移動させる。Ｓｔｅｐ３０３では、Ｓｔｅｐ３０２で設定したズーム位値Ｚ［ｎ］における設計カム軌跡上でのフォーカスレンズ位置Ｆ［ｎ］を設計カム軌跡情報から読み出し、その位置へフォーカスレンズ１０５を移動させる。Ｓｔｅｐ３０４では、ズーム位置Ｚ［ｎ］に対応した絞り量Ｉ［ｎ］を読み出して設定する。ここで、ズーム位置Ｚ［ｎ］に対応した絞り量Ｉ［ｎ］はテレーミドルトラッキング調整と同様に、図６に示したような焦点距離（ズーム位置）に応じた絞り量（Ｆ値）の関係を示すデータ（軌跡そのものでも、レンズ位置を変数とした関数でも、離散的なテーブルデータでも良い）に基づいて設定するものとする。Ｓｔｅｐ３０５では、ズームレンズ１０２がＳｔｅｐ３０２で設定したズーム位置Ｚ［ｎ］に到達しているか否か、フォーカスレンズ１０５がＳｔｅｐ３０３で設定したフォーカスレンズ位置Ｆ［ｎ］に到達しているか否か、絞り量がＳｔｅｐ３０４で設定した絞り量Ｉ［ｎ］になっているか否かを判定する。すべて条件を満たしている場合はＳｔｅｐ３０６へ、いずれか一つでも満たしていない場合はＳｔｅｐ３０２へと遷移する。
【００３６】
Ｓｔｅｐ３０６では、テレーミドルトラッキング調整と同様に、ＡＦ評価値に基づいてＡＦ合焦動作を行い、Ｓｔｅｐ３０７へ遷移する。Ｓｔｅｐ３０７では、合焦したか否かを判定し、合焦するまでＳｔｅｐ３０６のＡＦ合焦動作を繰り返す。Ｓｔｅｐ３０７で合焦したと判定した場合は、Ｓｔｅｐ３０８にて合焦位置であるフォーカスレンズ位置をＦ［ｎ］’として記憶させ、Ｓｔｅｐ３０９へ遷移する。Ｓｔｅｐ３０９では、Ｓｔｅｐ３０３で設定したフォーカス位置Ｆ［ｎ］とＳｔｅｐ３０８で記憶したフォーカス位置Ｆ［ｎ］’との差分を算出し、その差分をカム補正量として不揮発性のメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等に格納する。Ｓｔｅｐ３１０では、次のカム補正調整ポイントにズーム位置を移動させるため、ズーム位置参照のためのインデックス値ｎをデクリメントして、Ｓｔｅｐ３１１へ遷移する。Ｓｔｅｐ３１１では、ズーム位置参照のためのインデックス値ｎが０より小さいか否かを判定し、０以上である場合はＳｔｅｐ３０２からＳｔｅｐ３１０までの処理を繰り返し、０より小さい場合はカム補正調整が終わったとして終了する。
【００３７】
次に、これまで説明した調整が施されたレンズシステムにおいて、絞り１０３の絞り量変化に伴うフォーカスレンズ１０５の合焦位置が変化した場合のピント補正、所謂絞りピント補正制御について説明する。図５は、本実施例１における絞りピント補正制御の流れを示すフローチャートである。
【００３８】
Ｓｔｅｐ４０１では、ＭＦロックされているか否かを判定し、ＭＦロックされている場合はＳｔｅｐ４０２へ、ＭＦロックされていない（ＡＦ動作）している場合は、絞りピント補正は行わないで終了する。ＭＦロック機能とはカメラマイコン１１６が不図示のスイッチ操作やメニュー操作による入力を受けて、フォーカスレンズ位置を現在位置に固定するものとする。Ｓｔｅｐ４０２では、現在のズーム位置Ｚおよびフォーカスレンズ位置Ｆを検出する。ズーム位置およびフォーカスレンズ位置の読み出しに関しては前述したように、不図示の位置センサの出力により検出するようにしてもよいが、本実施例１ではステッピングモータの歩進カウンタにより読み出すものとする。Ｓｔｅｐ４０３では、ホール素子等を用いた絞り量検出手段（アイリスエンコーダ）１１３より現在の絞り量Ｉを検出する。Ｓｔｅｐ４０４では、絞りピント補正を有効にする絞り量の閾値Ｉｔｈ［ｎ］を設定する。ここで、絞りピント補正を有効にする絞り量の閾値Ｉｔｈ［ｎ］の設定について説明する。絞りを変化させていくと、収差の影響により合焦位置が変化すると前述した。しかし、例えば、ある所定の絞り量で合焦させた状態で、そこから絞り量変化があって合焦位置が変化したとしても、その変化量が焦点深度に対して小さい場合はボケとして見えないため、絞りピント補正を行わなくても問題はない。また、絞りを絞りこんでいくと、焦点深度が深くなっていくため、ある所定の絞り量より絞った場合は、合焦位置の変化があっても、ボケとして見えなくなってくる。そこで、各ズーム位置（焦点距離）における開放量を制限した絞り量からどれだけ絞っていけば、合焦位置の変化量が焦点深度を越えるか否かをシミュレーションなどで予測しておく。そして、合焦位置の変化量が焦点深度を越えてしまう場合には、その絞り量に変化する前で絞りピント補正を入れるように設定しておけば、ボケが見えないように補正を行うことができる。ただし、絞り量に応じて合焦位置の変化量は異なるため、一律に補正量を入れるだけでは適正な補正ができない。そこで、絞りピント補正を有効にする絞り量の閾値を複数設定しておき、その閾値に応じて補正する補正量を切り替えるようにしてもよい。本実施例１では、閾値の数を４（ｎ＝３〜０）として説明する。
【００３９】
Ｓｔｅｐ４０５では、Ｓｔｅｐ４０３で検出した絞り量ＩがＳｔｅｐ４０４で設定した閾値Ｉｔｈ［ｎ］よりも絞っているか否かを判定し、絞っている場合はＳｔｅｐ４０６へ、そうでない場合はＳｔｅｐ４０７へ遷移する。Ｓｔｅｐ４０６では、図７に示すように焦点距離（ズーム位置）に応じた絞りピント補正量Ｆｉｒｉｓを読み出す。絞りピント補正量Ｆｉｒｉｓは、不図示の不揮発性のメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶されている。このメモリが補正量記憶手段に相当する。ここで絞りピント補正量は焦点距離（ズーム位置）に応じた補正量を示すデータ（軌跡そのものでも、レンズ位置を変数とした関数でも、離散的なテーブルデータでも良い）に基づいて設定するものとする。図７は図６で示した開放量を制限した状態での設計カム軌跡上の合焦位置に対して、絞り量をＩ［２］およびＩ［５］にしたときに変化する合焦位置の変化量、つまりは補正量を示している。開放量を制限した状態での設計カム軌跡上の合焦位置を基準とした変化量で規定しているため、前述したようなメカ開放位置のバラつきによる合焦位置のバラつきの影響を小さくすることができる。なお、図６にあるように開放量を制限しているため、例えばＩ［２］の絞り量に絞ったときは、絞り量がＩ［２］を越えるテレ側の領域においては補正を入れる必要がないため補正量を０としている。また、補正量を離散的なテーブルで持つ場合は、ズーム位置に応じて内挿計算して求めることで補正精度をあげることができる。
【００４０】
Ｓｔｅｐ４０７では、閾値のインデックスｎが０であるか否かを判定し、０でない場合はＳｔｅｐ４０８でｎをデクリメントし、Ｓｔｅｐ４０４からＳｔｅｐ４０５の処理を繰り返す。Ｓｔｅｐ４０７でｎが０であると判定した場合は、現在の絞り量Ｉがどの閾値Ｉｔｈ［ｎ］よりも開いているとして、ピント補正を行わないで終了する。Ｓｔｅｐ４０９では、Ｓｔｅｐ４０２で読みだした現在のフォーカスレンズ位置ＦにＳｔｅｐ４０６で読みだした絞りピント補正量Ｆｉｒｉｓを加算した位置にフォーカスレンズ１０５を移動させる。Ｓｔｅｐ４１０では、Ｓｔｅｐ４０９で設定したフォーカスレンズ位置（Ｆ＋Ｆｉｒｉｓ）に到達しているか否かを判定し、到達するまでＳｔｅｐ４０９を繰り返す。Ｓｔｅｐ４０９、Ｓｔｅｐ４１０を実行する手段が、フォーカス補正制御手段に相当する。
【００４１】
以上説明したように、本実施例１によれば、レンズの製造上の寸法公差等に起因するズームレンズおよびフォーカスレンズの基準位置を調整し、カム軌跡形状の設計データとのずれを調整する調整段階や、絞りを変化させたときの絞りピント補正制御において、レンズのさまざまな収差の影響による合焦位置のずれや、絞りのメカ開放位置がバラつくことによる補正残りを少なくすることができる。また、レンズ収差を持っている安価なレンズや高倍レンズを用いた場合でも、ズーミング性能やピント補正の性能を確保することができる。
【実施例２】
【００４２】
実施例１では、絞りの開放量を収差の影響が少なくなるように制限してレンズの調整や絞りが変化したときの絞りピント補正を行った。しかし、開放量制限時というのは絞りを絞りこんでいるため、特にテレ側の領域では被写体の明るさが十分に得られず、低照度の被写体を撮影することが困難となる場合がある。低照度においては被写体のコントラストが低いため、ＡＦ合焦動作でも誤動作を招く恐れがある。低照度の場合には、ＡＧＣ１０７により撮像信号を増幅して明るさを確保する方法もあるが、撮像信号に含まれるノイズ等も増幅してしまい、画質が劣化してしまう欠点がある。他にもシャッタ速度を遅くして明るさを確保する方法などもあるが、それぞれを組み合わせても明るさが確保できないこともあり、絞りを開放にして光量を確保したくなることがあった。
【００４３】
そこで、実施例２の特徴とするところは、低照度時には解像度を犠牲にしてでも絞りを開放側に制御するレンズシステムにおいて、適正な絞りピント補正を行うことにある。
【００４４】
実施例２の構成は、実施例１の構成と同様である。これまで説明した調整が施されたレンズシステムにおいて、被写体の明るさが暗い、特に低照度での撮影において被写体の明るさを確保するために絞り１０３の絞り量を制限している開放量よりも開く制御を行った場合でも、絞り量変化による合焦位置のずれを適正に補正する絞りピント補正制御について説明する。図８は、実施例２における絞りピント補正制御の流れを示すフローチャートである。
【００４５】
Ｓｔｅｐ７０１では、ＭＦロックされているか否かを判定し、ＭＦロックされている場合はＳｔｅｐ７０２へ、ＭＦロックされていない（ＡＦ動作）している場合は、絞りピント補正は行わないで終了する。Ｓｔｅｐ７０２では、現在のズーム位置Ｚおよびフォーカスレンズ位置Ｆを検出する。Ｓｔｅｐ７０３では、現在の絞り量Ｉを検出する。Ｓｔｅｐ７０４では、Ｓｔｅｐ７０２で検出したズーム位置Ｚに対応した開放量制限時の絞り量Ｉ［Ｚ］を実施例１と同様に読みだす。Ｓｔｅｐ７０５では、Ｓｔｅｐ７０３で検出した絞り量ＩがＳｔｅｐ７０４で読み出した絞り量Ｉ［Ｚ］よりも絞っているか否かを判定する。絞り量Ｉ［Ｚ］よりも絞っている場合はＳｔｅｐ７０６へ、そうでない場合はＳｔｅｐ７１３へ遷移する。ここが本実施例２の特徴とするところで、開放量制限時の絞り量Ｉ［Ｚ］、つまりは調整時の絞り量よりも絞っているか（第１の補正モード）、開いているか（第２の補正モード）で絞りピント補正制御を切り替える。つまり、絞り量Ｉと絞り量Ｉ［Ｚ］の大小関係に応じて第１の補正モードと第２の補正モードを切り替える。絞っている場合（第１の補正モード）は、実施例１のＳｔｅｐ４０４からＳｔｅｐ４０８と同様に絞りこんだ場合のピント補正量（第１の補正量）を読み出し、開く場合（第２の補正モード）は、それとは別の補正量（第２の補正量）を読み出す。Ｓｔｅｐ７０６からＳｔｅｐ７１０に関しては、実施例１のＳｔｅｐ４０４からＳｔｅｐ４０８の処理と同様で閾値をＩｔｈ［ｎ］をＩｃｌｏｓｅ［ｎ］に置き換えたものである。説明は簡単のため省略する。Ｓｔｅｐ７１３では、絞りピント補正を有効にする絞り量の閾値Ｉｏｐｅｎ［ｎ］を設定する。ここで、絞りピント補正を有効にする絞り量の閾値Ｉｏｐｅｎ［ｎ］の設定について説明する。絞りを絞りこんでいくときと同様に、合焦位置の変化量が焦点深度を越えるか否かをシミュレーションなどで予測して絞りピント補正を有効にする絞り量を設定するが、開放にする場合は焦点深度が浅くなっていくため、ボケとして見えやすくなってくる点に注意しなければならない。また実施例１と同様に、絞り量に応じて合焦位置の変化量は異なるため、一律に補正量を入れるだけでは適正な補正ができないため、絞りピント補正を有効にする絞り量の閾値を複数設定しておき、その閾値に応じて補正する補正量を切り替えるようにしてもよい。
【００４６】
Ｓｔｅｐ７１４では、Ｓｔｅｐ７０３で検出した絞り量ＩがＳｔｅｐ７１３で設定した閾値Ｉｏｐｅｎ［ｎ］よりも開いているか否かを判定し、開いている場合はＳｔｅｐ７１５へ、そうでない場合はＳｔｅｐ７１６へ遷移する。Ｓｔｅｐ７１５では、図８に示すように焦点距離（ズーム位置）に応じた絞りピント補正量Ｆｉｒｉｓを読み出す。図９は図６で示した開放量を制限した状態での設計カム軌跡上の合焦位置に対して、絞り量をＩ［２］にしたときに変化する合焦位置の変化量、つまりは補正量を示している。なお、開く方向での補正量は制限している開放量よりも、絞り量がＩ［２］を下回るワイド側の領域においては補正を入れる必要がないため補正量を０としている。
【００４７】
Ｓｔｅｐ７１６では、閾値のインデックスｎが０であるか否かを判定し、０でない場合はＳｔｅｐ７１７でｎをデクリメントし、Ｓｔｅｐ７１３からＳｔｅｐ７１４の処理を繰り返す。Ｓｔｅｐ７１６でｎが０であると判定した場合は、現在の絞り量Ｉがどの閾値Ｉｏｐｅｎ［ｎ］よりも絞っているとして、ピント補正を行わないで終了する。Ｓｔｅｐ７１１では、Ｓｔｅｐ７０２で読みだした現在のフォーカスレンズ位置ＦにＳｔｅｐ７０８あるいはＳｔｅｐ７１５で読みだしたピント補正量Ｆｉｒｉｓを加算した位置にフォーカスレンズ１０５を移動させる。Ｓｔｅｐ７１２では、Ｓｔｅｐ７１１で設定したフォーカスレンズ位置（Ｆ＋Ｆｉｒｉｓ）に到達しているか否かを判定し、到達するまでＳｔｅｐ７１１を繰り返す。
【００４８】
以上、説明したように、本実施例２によれば、レンズのさまざまな収差の影響による合焦位置のずれや、絞りのメカ開放位置がバラつくことによる補正残りを少なくして、レンズの調整や絞りを変化させたときのピント補正を行いつつ、低照度時には被写体の明るさを確保した上で適正なピント補正を行うことが可能となる。
【００４９】
以上、本発明をその好適な実施例１および２に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施例の一部を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０２  ズームレンズ
１０３  絞り
１０５  フォーカスレンズ
１１３  絞り量検出手段
１１６  カメラマイコン
１１７  絞り制御手段
１１９  ズーム／フォーカス制御手段
１２０  カム軌跡記憶手段
１２１  補正量算出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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