(57)【要約】【課題】ズーム操作による焦点位置ずれに拘わりなく短時間で精度よく焦点調節を行う。【解決手段】撮像装置はズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化するバリフォーカルタイプのレンズユニットを有している。カメラ制御部２０１はレンズ制御部３０１によって、ズーム操作による焦点位置が変化した際にフォーカスレンズを駆動して焦点位置が一定となるように追従を行い、また、焦点検出部２０３によってレンズユニットを介して入射した光学像に応じて焦点検出を行い、焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う。さらに、カメラ制御部はズーム操作が行われて追従が行われた際に、焦点検出結果に基づいて得られるピントずれ量が第１の所定値より小さくなるまで焦点調節を中止する。【選択図】図３
2015011112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化するバリフォーカルタイプのレンズユニットを有する撮像装置であって、
前記ズーム操作による焦点位置が変化した際に前記レンズユニットに備えられたフォーカスレンズを光軸に沿って駆動して前記レンズユニットにおける焦点位置が一定となるように追従を行う焦点追従手段と、
前記レンズユニットを介して入射した光学像に応じて焦点検出を行って、当該焦点検出の結果として得られた焦点検出結果に基づいて前記フォーカスレンズを前記光軸に沿って駆動して焦点調節を行う焦点調節手段と、
前記ズーム操作が行われて前記焦点追従手段によって前記追従が行われた際、前記焦点検出結果に基づいて得られるピントずれ量が予め定められた第１の所定値より小さくなるまで前記焦点調節手段による焦点調節を中止する中止制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、所定の焦点検出指示を受けた際、前記焦点追従手段によって前記フォーカスレンズが駆動されていると、前記中止制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記焦点検出指示を受けた際、前記焦点追従手段によって前記フォーカスレンズが駆動されていないと、前記焦点調節手段による焦点調節を実行することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ピントずれ量が前記第１の所定値以上であると前記焦点追従手段による追従を優先させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記焦点追従手段によって前記フォーカスレンズが駆動されていると、前記フォーカスレンズの現在位置から前記フォーカスレンズが駆動されるべき目標位置までの距離と前記フォーカスレンズの駆動速度とに応じて、前記ピントずれ量が前記第１の所定値より小さくなるまでの予測経過時間を求めて、当該予測経過時間が予め定められた経過時間以下となると、前記ピントずれ量が前記第１の所定値より小さいか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記予測経過時間が前記経過時間よりも大きいと、前記焦点検出の中止を通知することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化するバリフォーカルタイプのレンズユニットを有する撮像装置の制御方法であって、
前記ズーム操作による焦点位置が変化した際に前記レンズユニットに備えられたフォーカスレンズを光軸に沿って駆動して前記レンズユニットにおける焦点位置が一定となるように追従を行う焦点追従ステップと、
前記レンズユニットを介して入射した光学像に応じて焦点検出を行って、当該焦点検出の結果として得られた焦点検出結果に基づいて前記フォーカスレンズを前記光軸に沿って駆動して焦点調節を行う焦点調節ステップと、
前記ズーム操作が行われて前記焦点追従ステップによって前記追従が行われた際、前記焦点検出結果に基づいて得られるピントずれ量が予め定められた第１の所定値より小さくなるまで前記焦点調節ステップによる焦点調節を中止する制御ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項８】
ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化するバリフォーカルタイプのレンズユニットを有する撮像装置で用いられる制御プログラムであって、
前記撮像装置が備えるコンピュータに、
前記ズーム操作による焦点位置が変化した際に前記レンズユニットに備えられたフォーカスレンズを光軸に沿って駆動して前記レンズユニットにおける焦点位置が一定となるように追従を行う焦点追従ステップと、
前記レンズユニットを介して入射した光学像に応じて焦点検出を行って、当該焦点検出の結果として得られた焦点検出結果に基づいて前記フォーカスレンズを前記光軸に沿って駆動して焦点調節を行う焦点調節ステップと、
前記ズーム操作が行われて前記焦点追従ステップによって前記追従が行われた際、前記焦点検出結果に基づいて得られるピントずれ量が予め定められた第１の所定値より小さくなるまで前記焦点調節ステップによる焦点調節を中止する制御ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化する所謂バリフォーカルタイプのレンズを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルカメラなどの撮像装置において、ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化する所謂バリフォーカルタイプのレンズ（以下バリフォーカルレンズと呼ぶ）を有するものが知られている。このバリフォーカルレンズは、一般的なズームレンズよりも小形化されており、さらに、近接距離の被写体を撮影できるという利点を有している。
【０００３】
バリフォーカルレンズを備える撮像装置では、ズーム操作を行っても焦点位置が変化しないようにズーム操作に連動してフォーカスレンズを駆動することが行われる。例えば、ズーム操作に伴うフォーカスレンズの駆動量を予めメモリに記憶する。そして、ズーム操作の際にそのズーム操作量を検出し、当該ズーム操作量に応じてメモリを参照してフォーカスレンズを駆動する。
【０００４】
一方、バリフォーカルレンズを備える交換レンズユニットがあり、この交換レンズユニットを撮像装置に装着するようにしたものがある。このような撮像装置では、撮像装置本体に焦点検出のための焦点検出部が搭載され、焦点検出部による焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズを合焦位置に駆動する。
【０００５】
また、バリフォーカルレンズが装着された撮像装置において、ズーム操作中に焦点検出を行ってフォーカスレンズを駆動して合焦させる際、ズーム操作および焦点検出を行うタイミングのずれを考慮したものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−３５０６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に記載の撮像装置においては、ズーム操作による焦点位置の変化に対するフォーカスレンズの追従が間に合わなくなって、ボケ状態において焦点検出を行わなければならないことに対する考慮がなされていない。特に、所謂レンズ交換式の一眼レフデジタルカメラにおいて、ユーザ手動によるズーム操作機構が用いられており、手動によるズーム操作の速度が速いと、不可避的にフォーカスレンズの追従が間に合わなくなってしまう。この結果、焦点位置ずれが大きくなってしまう。
【０００８】
このような焦点位置ずれが生じると、ボケ状態となって焦点検出が良好に行われない結果、所謂サーチ動作が必要となって、合焦までの時間が長くなってしまう。
【０００９】
さらに、近年、動画撮影に対応のため、撮像装置にバリフォーカルレンズを用いることが多く、高倍率のズームを行うと、特に、近距離の被写体についてズーム操作に伴う焦点位置の変化が非常に大きくなってしまう。これによって、合焦までの時間が極めて長くなってしまう。
【００１０】
従って、本発明の目的は、ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化するバリフォーカルレンズを備える場合に、ズーム操作による焦点位置ずれに拘わりなく短時間で精度よく焦点調節を行うことができる撮像装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化するバリフォーカルタイプのレンズユニットを有する撮像装置であって、前記ズーム操作による焦点位置が変化した際に前記レンズユニットに備えられたフォーカスレンズを光軸に沿って駆動して前記レンズユニットにおける焦点位置が一定となるように追従を行う焦点追従手段と、前記レンズユニットを介して入射した光学像に応じて焦点検出を行って、当該焦点検出の結果として得られた焦点検出結果に基づいて前記フォーカスレンズを前記光軸に沿って駆動して焦点調節を行う焦点調節手段と、前記ズーム操作が行われて前記焦点追従手段によって前記追従が行われた際、前記焦点検出結果に基づいて得られるピントずれ量が予め定められた第１の所定値より小さくなるまで前記焦点調節手段による焦点調節を中止する中止制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明による制御方法は、ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化するバリフォーカルタイプのレンズユニットを有する撮像装置の制御方法であって、前記ズーム操作による焦点位置が変化した際に前記レンズユニットに備えられたフォーカスレンズを光軸に沿って駆動して前記レンズユニットにおける焦点位置が一定となるように追従を行う焦点追従ステップと、前記レンズユニットを介して入射した光学像に応じて焦点検出を行って、当該焦点検出の結果として得られた焦点検出結果に基づいて前記フォーカスレンズを前記光軸に沿って駆動して焦点調節を行う焦点調節ステップと、前記ズーム操作が行われて前記焦点追従ステップによって前記追従が行われた際、前記焦点検出結果に基づいて得られるピントずれ量が予め定められた第１の所定値より小さくなるまで前記焦点調節ステップによる焦点調節を中止する制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明による制御プログラムは、ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化するバリフォーカルタイプのレンズユニットを有する撮像装置で用いられる制御プログラムであって、前記撮像装置が備えるコンピュータに、前記ズーム操作による焦点位置が変化した際に前記レンズユニットに備えられたフォーカスレンズを光軸に沿って駆動して前記レンズユニットにおける焦点位置が一定となるように追従を行う焦点追従ステップと、前記レンズユニットを介して入射した光学像に応じて焦点検出を行って、当該焦点検出の結果として得られた焦点検出結果に基づいて前記フォーカスレンズを前記光軸に沿って駆動して焦点調節を行う焦点調節ステップと、前記ズーム操作が行われて前記焦点追従ステップによって前記追従が行われた際、前記焦点検出結果に基づいて得られるピントずれ量が予め定められた第１の所定値より小さくなるまで前記焦点調節ステップによる焦点調節を中止する制御ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ズーム操作が行われてレンズユニットにおける焦点位置が一定となるように追従が行われた際に、焦点検出結果に基づいて得られるピントずれ量が予め定められた第１の所定値より小さくなるまで焦点調節を中止するようにしたので、ズーム操作による焦点位置ずれに拘わりなく短時間で精度よく焦点調節、つまり、合焦を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態による撮像装置に装着されるバリフォーカルタイプのレンズユニットについてその一例を説明するための断面図である。
【図２】図１に示すレンズユニットにおける焦点距離とフォーカスレンズ位置との関係を示す図である。
【図３】図１に示すレンズユニットが装着されたカメラの構成についてその一例を示すブロック図である。
【図４】図３に示すカメラにおいてズーム操作を行った際の追従遅れを説明するための図であり、（Ａ）は広角端において無限遠物体に合焦している状態で所定の速度で望遠端に向けてズームした際の焦点位置ずれ量を示す図、（Ｂ）は広角端において至近距離物体に合焦している状態で所定の速度で望遠端に向けてズームした際の焦点位置ずれ量を示す図である。
【図５】図３に示すカメラにおいてズーム操作に追従して焦点検出を行う際の通中動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】図３に示すカメラにおいてズーム操作に対して焦点追従の遅延が生じた際の追従動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図３に示すカメラにおいて焦点追従に要する時間とフォーカスレンズの位置との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態によるカメラにおいてズーム操作に対して焦点追従の遅延が生じた際の追従動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態による撮像装置に装着されるバリフォーカルタイプのレンズユニットについてその一例を説明するための断面図である。
【００１８】
図示のバリフォーカルタイプのレンズユニット（以下単にレンズユニットと呼ぶ）は、一眼レフデジタルカメラなどの撮像装置（以下カメラと呼ぶ）に装着される。図示のレンズユニットは第１のレンズ群Ｌ１、第２のレンズ群Ｌ２、第３のレンズ群Ｌ３、第４のレンズ群Ｌ４、第５のレンズ群Ｌ５、および第６のレンズ群Ｌ６を有している。
【００１９】
第１のレンズ群Ｌ１は正の屈折力を有しており、第２のレンズ群Ｌ２は負の屈折力を有している。また、第３のレンズ群Ｌ３は正の屈折力を有し、第４のレンズ群Ｌ４は正の屈折力を有している。そして、第５のレンズ群Ｌ５は負の屈折力を有し、第６のレンズ群Ｌ６は正の屈折力を有している。
【００２０】
第３のレンズ群Ｌ３と第４のレンズ群Ｌ４との間には第３のレンズ群Ｌ３に近接して絞りＳＰが配置されている。そして、図中第６レンズ群Ｌ６の右側には撮像面（図示せず）が位置し、当該撮像面の位置にカメラに備えられた撮像素子（例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ：図示せず）が配置される。これによって、レンズユニットを通過した光学像（被写体像）が撮像素子に結像して、撮像素子は光学像に応じた画像信号を出力する。
【００２１】
図示の例では、レンズユニットが広角端の場合が示されており、望遠端にズームする際には、第１のレンズ群Ｌ１および第３のレンズ群Ｌ３が図中左側に駆動される。さらに、第４のレンズ群Ｌ４、第５のレンズ群Ｌ５、および第６のレンズ群Ｌ６が一体に図中左側に駆動される。なお、ズームに伴って焦点位置が変化するので、後述するように焦点位置を一定に保つように第５レンズ群Ｌ５を単独で移動させる必要がある。
【００２２】
図示のレンズユニットは、無限遠物体から至近距離の物体にフォーカスするに際しては第５レンズ群Ｌ５が撮像面側に駆動される所謂リアフォーカス構成となっている。よって、高倍率のズームを行っても第５のレンズ群Ｌ５（フォーカスレンズ）を小型化することができる。
【００２３】
第５のレンズ群Ｌ５を小型化できるので、安価でかつ小型のアクチュエータを用いて動画撮影のためのウォブリング動作および静止画撮影のための高速駆動を両立させることができる。なお、図１に示すレンズユニットにおいては、無限遠物体から至近距離物体にフォーカスする際、広角端と望遠端とにおいて第５のレンズ群Ｌ５の移動量が異なり、広角端から望遠端に向かうほど第５のレンズ群Ｌ５の移動量は増加する。
【００２４】
図２は、図１に示すレンズユニットにおける焦点距離とフォーカスレンズ位置との関係を示す図である。
【００２５】
図２において、横軸はズーム操作による焦点距離を示し、原点側が広角端（Ｗ）で右側が望遠端（Ｔ）となる。縦軸はフォーカスレンズ（第５のレンズ群Ｌ５）の位置を示し、原点側が図１における物体側を示しており、上側が像面側に対応する。
【００２６】
軌跡１０１は至近距離物体におけるフォーカスレンズＬ５の移動軌跡を示し、同様に、軌跡１０２は無限遠物体におけるフォーカスレンズＬ５の移動軌跡を示す。そして、軌跡１０３は標準距離物体におけるフォーカスレンズＬ５の移動軌跡を示す。
【００２７】
広角端から望遠端にズームを行う際には、第４のレンズ群Ｌ４、第５のレンズ群Ｌ５、および第６のレンズ群Ｌ６は一体で駆動される。この際、第５のレンズ群Ｌ５については、ズームによる焦点位置の変化に対して焦点位置を一定に保つため、図２に示す軌跡１０１〜１０３のいずれかに沿って駆動される。
【００２８】
被写体が至近距離物体の場合には、第５のレンズ群Ｌ５、つまり、フォーカスレンズは軌跡１０１に沿って移動する。よって、フォーカスレンズは縦軸上の至近Ｗから至近Ｔに移動することになって、その移動量は大きい。一方、被写体が無限遠物体の場合には、フォーカスレンズは軌跡１０２に沿って移動する。よって、フォーカスレンズは縦軸上の無限遠Ｗから無限遠Ｔに移動することになって、その移動量は小さい。
【００２９】
このように、広角端から望遠端にズーム操作を行う際には、無限遠物体よりも至近側物体の方がフォーカスレンズを大きく移動させる必要があることが分かる。そして、ズーム操作中においても、図２に示す軌跡に沿ってフォーカスレンズの移動を行うことによって焦点位置を一定に保つことができる。
【００３０】
図３は、図１に示すレンズユニットが装着されたカメラの構成についてその一例を示すブロック図である。
【００３１】
なお、図中破線よりも右側がカメラ部であり、左側がレンズユニットであって、マウント機構（図示せず）によってレンズユニットはカメラ部に対して交換可能に連結されている。また、図１においては、レンズ群および絞りのみが示されており、図３に示す制御系および駆動系などは省略されている。
【００３２】
カメラ部には、カメラ制御部２０１が備えられており、カメラ制御部２０１はカメラ全体の制御を司る。カメラ部に備えられたカメラ入出力部２０２はレンズユニットに備えられたレンズ入出力ユニット３０２と接続されており、カメラ入出力部２０２はレンズ入出力部３０２との間で画像データなどの各種データの入出力を行う。
【００３３】
さらに、カメラ部には、焦点検出部２０３が備えられており、焦点検出部２０３はレンズユニット３０９を介して入射した光束（光学像）に応じてレンズユニットの焦点位置を検出して、焦点検出信号を出力する。そして、カメラ制御部２０１は焦点検出信号（つまり、焦点検出結果）を用いて、焦点調節プログラムに従って、後述するようにして、図３に示すフォーカスレンズ群ＬＦをレンズ制御部３０１を介して駆動制御して焦点調節を行う。
【００３４】
図３に示すレンズユニットにおいて、ズームレンズ群ＬＺはズーム操作によって移動する第１のレンズ群Ｌ１、第３のレンズ群Ｌ３、第４のレンズ群Ｌ４、第５のレンズ群Ｌ５、および第６のレンズ群Ｌ６に対応する（図１参照）。そして、フォーカスレンズ群ＬＦは図１に示す第５のレンズ群Ｌ５に対応している。
【００３５】
ズーム操作部材３０３はメカ機構（図示せず）によってズームレンズ群ＬＺに連結されている。そして、撮影者（ユーザ）はズーム操作部材３０３の操作によってレンズユニット３０９のズームを行うことができる。つまり、ズーム操作部材３０３の操作量および操作時間に応じてダイレクトにズームレンズ群ＬＺが光軸に沿って移動することになる。
【００３６】
ズーム位置検知部３０４はメカ機構によってズーム操作部材３０３に連結されており、ユーザによるズーム操作部材３０３の操作量、操作方向、および操作速度を検知して、ズーム操作情報としてレンズ制御部３０１に出力する。
【００３７】
フォーカス操作部材３０５はユーザによって直接操作される。このフォーカス操作部材３０５はメカ機構などによって直接フォーカスレンズ群ＬＦには連結されておらず、後述するようにして、レンズ制御部３０１がフォーカス操作部材３０５の操作に応じてフォーカスモータ３０７を駆動制御してフォーカスレンズＬＦを光軸に沿って移動させる。
【００３８】
フォーカス操作量検知部３０６はフォーカス操作部材３０５およびレンズ制御部３０１に接続されている。フォーカス操作量検知部３０６はユーザによるフォーカス操作部材３０５の操作量、操作方向、および操作速度などを検知して、フォーカス操作情報としてレンズ制御部３０１に出力する。
【００３９】
フォーカスモータ３０７はフォーカスレンズ群ＬＦにメカ機構によって連結されている。ここでは、フォーカスモータ３０７として、例えば、ステップ単位で駆動が可能なステッピングモータが用いられる。そして、ステッピングモータの回転軸に一体的に設けられたスクリューネジにフォーカスレンズ群ＬＦを保持するラックが係合され、ネジ送りによってフォーカスレンズ群ＬＦが光軸に沿って駆動される。
【００４０】
フォーカスレンズ位置検知部３０８はフォーカスレンズ群ＬＦの位置を検出する。ここでは、フォーカスモータ３０７としてステッピングモータが用いられているので、フォーカスレンズ位置検知部３０８はフォトインタラプタおよび遮光版を備えている。そして、フォトインタラプタおよび遮光板によってフォーカスレンズ群ＬＦの原点位置情報を得て、ステッピングモータの駆動パルスをインクリメントしてカウントしてフォーカスレンズ群ＬＦの位置を検出し、フォーカスレンズ位置検出部３０８はレンズ制御部３０１にフォーカスレンズ群ＬＦの位置を示すフォーカスレンズ位置情報を出力する。
【００４１】
いま、広角側のズーム位置である物体距離の被写体に合焦している際に、ユーザによってズーム操作部材３０３が操作されて望遠端までズームしたとする。この場合、ズーム操作部材３０３の操作前における焦点距離（つまり、ここでは、ズーム操作情報）およびフォーカスレンズ位置情報に応じて、レンズ制御部３０１は被写体までの物体距離を算出する。
【００４２】
次に、前述のように、ズーム操作部材３０３が操作されると、ズーム位置検知部３０４によってズーム位置の変化が検出されて、ズーム操作情報としてレンズ制御部３０１に出力される。レンズ制御部３０１には、ズーム位置が変化しても焦点位置が変化しないようにフォーカスレンズ群ＬＦを駆動するための図２に示す軌跡が予め記憶されている。
【００４３】
レンズ制御部３０１はズーム操作情報およびフォーカス位置情報に基づいて物体距離を算出して、当該物体距離に応じて図２に示す軌跡のいずれかを選択する。そして、レンズ制御部３０１は選択した軌跡に応じてフォーカスモータ３０７を駆動制御して、フォーカスレンズ群ＬＦを光軸に沿って移動させる。これによって、焦点位置の変化がなく違和感のないズーム操作が可能となる。
【００４４】
ところで、ズーム操作が速いと、フォーカスレンズ群ＬＦを駆動するフォーカスモータ３０７の速度が限界に達してしまい追従に遅れが生じる。特に、ズーム操作部材３０３はメカ機構によってズームレンズ群ＬＺに連結されているので、ユーザのズーム操作によっては高速なズーム操作ができてしまい、上記のような追従遅れが発生してしまう。また、一般的に望遠ズームにおいては、図２で説明したように、望遠端におけるフォーカスレンズ群ＬＦの駆動範囲が非常に大きくなるので、追従遅れが発生しやすい。
【００４５】
図４は、図３に示すカメラにおいてズーム操作を行った際の追従遅れを説明するための図である。そして、図４（Ａ）は広角端において無限遠物体に合焦している状態で所定の速度で望遠端に向けてズームした際の焦点位置ずれ量を示す図であり、図４（Ｂ）は広角端において至近距離物体に合焦している状態で所定の速度で望遠端に向けてズームした際の焦点位置ずれ量を示す図である。
【００４６】
図４において、横軸はズーム位置を示し、左側の原点位置が広角端であり、右側が望遠端となる。縦軸は焦点位置のずれ量、つまり、ピントずれ量を示す。図４（Ａ）に示す破線（点線）４０１は、広角端において無限遠物体に合焦している状態で所定の速度で望遠端に向けてズームした際の焦点位置ずれ量を示しており、図４（Ｂ）に示す破線４０２は、広角端において至近距離物体に合焦している状態で所定の速度で望遠端に向けてズームした場合の焦点位置ずれ量を示している。
【００４７】
無限遠物体の場合にはズーム操作に伴うフォーカスレンズ群ＬＦの駆動範囲は、図２に示す軌跡１０３のように小さい。このため、フォーカスモータ３０７の駆動速度はズーム操作に十分に間に合うので、点線４０１で示すように焦点位置ずれは発生しない（つまり、追従遅れがない状態となる）。
【００４８】
一方、至近距離物体の場合には、ズーム操作に伴うフォーカスレンズ群ＬＦの駆動範囲は、図２に示す軌跡１０１のように非常に大きい。このため、フォーカスモータ３０７の駆動速度はズーム操作に間に合わなくなって、点線４０２で示すように途中から焦点位置ずれが発生して望遠端で最大となる（つまり、追従遅れが発生している状態となる）。
【００４９】
上述のように、フォーカスレンズ群ＬＦの駆動範囲が大きい場合には、不可避的に追従遅れが発生してしまう。そして、この追従遅れはズーム操作部材３０３の操作速度にも依存し、操作速度が速いほど追従遅れが発生しやすい。逆に、ズーム操作部材３０３の操作速度がゆっくりであれば、追従遅れは発生しにくい。
【００５０】
また、追従遅れは、フォーカスモータ３０７の最高速度限界に起因しており、時間の経過によって次第に追従遅れが解消して合焦状態となる。ところが、追従遅れが大きい状態で焦点検出が行われると、所謂大ボケ状態であるので焦点検出を良好に行うことができず、前述したように、サーチ動作が必要となってしまう。そして、サーチ動作を実行すると、合焦までの時間が長くなってしまう。
【００５１】
そこで、ここでは、追従遅れが発生している状態で焦点検出を行う際、焦点検出アルゴリズムによってサーチ動作に陥ることを回避する。
【００５２】
図５は、図３に示すカメラにおいてズーム操作に追従して焦点検出を行う際の通中動作を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートにおける処理は、カメラ制御部２０１に格納された動作プログラム（焦点検出アルゴリズム）に応じてカメラ制御部２０１の制御下でレンズ制御部３０１によって行われる。
【００５３】
追従動作を開始すると、レンズ制御部３０１はズーム位置検出部２０３の出力（ズーム操作情報）に応じて、ユーザによってズーム操作部材３０３の操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ５０１）。ズーム操作部材３０３の操作が行われないと（ステップＳ５０１において、ＮＯ）、レンズ制御部３０１は待機する。
【００５４】
一方、ズーム操作部材３０３の操作が行われると（ステップＳ５０１において、ＹＥＳ）、レンズ制御部３０１はズーム操作情報に応じてズーム操作方向、ズーム量、およびズーム速度を得る（ステップＳ５０２）。そして、レンズ制御部３０１はズーム操作直前の焦点距離とフォーカスレンズ位置検出部３０８から出力されるフォーカスレンズ位置情報とに基づいて被写体距離を算出する（ステップＳ５０３）。
【００５５】
前述のように、ズーム操作に伴う被写体距離に対応するフォーカスレンズ群ＬＦの駆動量が図２に示す軌跡として予めレンズ制御部３０１に備えられたメモリ領域に記憶されており、レンズ制御部３０１はズーム操作方向、ズーム量、およびズーム速度と被写体距離とに応じてフォーカスレンズ群ＬＦの駆動量および駆動速度を算出する（ステップＳ５０４）。そして、レンズ制御部３０１は駆動量および駆動速度に基づいてフォーカスモータ３０７を駆動制御してフォーカスレンズ群ＬＦを光軸に沿って駆動して（ステップＳ５０５）、ズーム操作に伴う追従動作（フォーカス追従動作）を終了する。
【００５６】
上述のステップＳ５０１〜Ｓ５０５の処理は、例えば、数十ｍｓｅｃ毎に行われて、ユーザによるズーム操作に対して応答性を高めて焦点追従が行われる。つまり、数十ｍｓｅｃ毎に検出されるズーム操作量（ズーム方向、ズーム量、およびズーム速度）に応じてフォーカスレンズＬＦの駆動が繰り返し行われて焦点追従が行われることになる。
【００５７】
ところが、図４（Ｂ）に示すように、ズーム操作に対する焦点追従に遅れが発生すると、検出したズーム操作量に対応するフォーカスレンズ群ＬＦの駆動が間に合わない状態となる。つまり、上述のステップＳ５０５の処理におけるフォーカスモータ３０７の駆動が遅れて、その結果、フォーカスレンズ群ＬＦの移動が遅延してしまうことになる。
【００５８】
図６は図３に示すカメラにおいてズーム操作に対して焦点追従の遅延が生じた際の追従動作を説明するためのフローチャートである。なお、図６に示すフローチャートに係る処理はカメラ制御部２０１に格納された動作プログラムに基づいて行われる。
【００５９】
図示のフローチャートに係る処理は操作部（操作ボタン：図示せず）などによってカメラ制御部２０１に対してユーザが焦点検出指示を行った場合に実行される。
【００６０】
まず、カメラ制御部２０１はユーザによって焦点検出指示が行われたか否かを判定する（ステップＳ６０１）。焦点検出指示がないと（ステップＳ６０１において、ＮＯ）、カメラ制御部２０１は待機する。一方、焦点検出指示があると（ステップＳ６０１において、ＹＥＳ）、カメラ制御部２０１はその旨をカメラ入出力部２０２およびレンズ入出力部３０２を介してレンズ制御部３０１に送る。なお、以下の説明ではカメラ制御部２０１はカメラ入出力部２０２およびレンズ入出力部３０２を介してレンズ制御部３０１と通信を行う。
【００６１】
レンズ制御部３０１はズーム操作に応じた焦点追従のためフォーカスレンズ群ＬＦが駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ６０２）。レンズ制御部３０１によってフォーカスレンズ群ＬＦが駆動中であると判定されると（ステップＳ６０２において、ＹＥＳ）、カメラ制御部２０１は焦点検出部２０３から得られる焦点検出信号に応じて、ズーム操作による焦点追従の遅延に起因する現時点の焦点位置ずれ量、つまり、ピントずれ量が第１の所定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ６０３）。
【００６２】
図３には示されていないが、焦点検出部２０３は、例えば、２次結像光学系による位相差方式によって焦点検出を行う第１の焦点検出ユニットと撮像素子（図示せず）の出力（画像信号）に応じて焦点検出を行う第２の焦点検出ユニットとを有している。この場合、第１および第２の焦点検出ユニットにおいては検出可能なボケ像の限界が異なる。
【００６３】
従って、前述の第１の所定値は第１および第２の焦点検出ユニットにおいて異なり、第１および第２の焦点検出ユニットの各々について設定される。そして、ユーザによって指定された焦点検出ユニットに応じて第１の所定値が切り替えられる。
【００６４】
ピントずれ量が第１の所定値よりも小さいと（ステップＳ６０３において、ＹＥＳ）、カメラ制御部２０１はレンズ制御部３０１によってズーム操作に応じた焦点追従を中断して、焦点検出部２０３によって焦点検出を行う（ステップＳ６０４）。そして、カメラ制御部２０１は焦点検出部２０３から得られる焦点検出信号（つまり、焦点位置ずれ量）に基づいてフォーカスレンズの駆動量を算出駆動量として求める（ステップＳ６０５）。
【００６５】
この算出駆動量はカメラ制御部２０１からレンズ制御部３０１に送られて、レンズ制御部３０１は算出駆動量に応じてフォーカスモータ３０７を駆動制御して、フォーカスレンズＬＦを光軸に沿って駆動する（ステップＳ６０６）。そして、カメラ制御部２０１は追従動作を終了する。
【００６６】
ピントずれ量が第１の所定値以上であると（ステップＳ６０３において、ＮＯ）、カメラ制御部２０１はズーム操作に応じた焦点追従を優先して、レンズ制御部３０１によるフォーカスレンズＬＦの駆動を継続する（ステップＳ６０７）。つまり、ズーム操作による焦点追従の遅延に起因するピントずれ量が第１の所定値以上であると、ステップＳ６０１で焦点検出指示があっても、カメラ制御部２０１は焦点検出を行うことなく（つまり、焦点調節を中止制御して）、焦点追従のためのフォーカスレンズの駆動を優先することになる。そして、カメラ制御部２０１はステップＳ６０３の処理に戻ってピントずれ量が第１の所定値よりも小さいか否かを判定する。
【００６７】
なお、ステップＳ６０２において、レンズ制御部３０１によってフォーカスレンズ群ＬＦが駆動中でないと判定されると（ステップＳ６０２において、ＮＯ）、カメラ制御部２０１はステップＳ６０４の処理に進んで、焦点検出部２０３によって焦点検出を行う。
【００６８】
ところで、ピントずれ量が第１の所定値以上である場合には、画像がボケ状態となって焦点検出を良好に行うことが困難となって、カメラ制御部２０１は所謂サーチ動作を行うことになる。サーチ動作を行うと、合焦状態を検出するまでの時間が極めて長くなってしまう。このため、ここでは、ピントずれ量が第１の所定値よりも小さくなるまで、カメラ制御部２０１は焦点検出を行わないようにした。
【００６９】
図７は、図３に示すカメラにおいて焦点追従に要する時間とフォーカスレンズの位置との関係を示す図である。
【００７０】
図７において、横軸は時間を示し、縦軸はフォーカスレンズ群ＬＦの位置を示す。曲線７００は図２に示す軌跡１０１に相当し、至近距離物体において広角端から望遠端にズーム操作を行った際の焦点追従を最高速度で行った場合を示している。
【００７１】
ここでは、時間Ｔ１におけるフォーカスレンズ位置Ｆ１から焦点追従動作が開始され、時間Ｔ２におけるフォーカスレンズ位置Ｆ２で焦点追従動作を完了する。よって、時間Ｔ１において広角端からズーム操作を開始し、時間Ｔ２以降で望遠端となるようにズーム操作を行えば、焦点追従遅れは発生しないことになる。
【００７２】
一方、時間Ｔ１において広角端からズーム操作を開始し、時間Ｔ３で望遠端となるようにズーム操作を行ったとすると、時間Ｔ３においてフォーカスレンズはフォーカスレンズ位置Ｆ２に達するべきであるが、実際には未だフォーカスレンズ位置Ｆ３にある状態となる。これによって、フォーカスレンズ位置Ｆ２〜Ｆ３の分だけ焦点追従遅れによるピントずれが発生することになる。この際、時間Ｔ２となるまで待てばピントずれは解消する。
【００７３】
この際、時間Ｔ３の時点で焦点検出指示が行われても、図６のフローチャートで説明したように焦点追従遅れに起因するピントずれ量が第１の所定値より小さくなるまで焦点検出は実行されない。この第１の所定値をフォーカスレンズ位置に換算すると、図７に示す幅Ａとなる。
【００７４】
そして、フォーカスレンズ位置Ｆ２から幅Ａだけずれたフォーカスレンズ位置（Ｆ２−Ａ）に対応する時間Ｔ４となるまで、カメラ制御部２０１は焦点検出を行わない。つまり、時間Ｔ３〜Ｔ４までが焦点検出を待つ時間となって、カメラ制御部２０１は時間Ｔ４以降に焦点検出を行って合焦状態とする。
【００７５】
これによって、本発明の第１の実施形態では、ズーム操作に起因する焦点位置ずれが大きい場合においても、短時間で正確に合焦動作を行うことができる。
【００７６】
［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態による撮像装置について説明する。
【００７７】
なお、第２の実施形態による撮像装置（カメラ）の構成は図３に示すカメラと同様であり、第２の実施形態によるカメラは図１に示すレンズユニットを備えている。
【００７８】
第２の実施形態では、ズーム操作に応じてフォーカスレンズが駆動されている際に焦点検出指示があった場合に、焦点検出までの時間が長いと焦点検出を中止する。
【００７９】
図８は、本発明の第２の実施形態によるカメラにおいてズーム操作に対して焦点追従の遅延が生じた際の追従動作を説明するためのフローチャートである。
【００８０】
なお、図８に示すフローチャートに係る処理はカメラ制御部２０１に格納された動作プログラムに基づいて行われる。また、図８において、図６に示すフローチャートに係る処理と同一の処理について同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００８１】
図６で説明したステップＳ６０４において、フォーカスレンズＬＦが駆動中であると判定されると、カメラ制御部２０１はズーム操作に応じた焦点追従のためのフォーカスレンズ駆動によってピントずれ量が第１の所定値未満となるまでの予測経過時間を算出する（ステップＳ７０１）。予測経過時間の算出に当たっては、カメラ制御部２０１は、フォーカスレンズＬＦの現在位置からフォーカスレンズＬＦの駆動目標位置までの距離とフォーカスモータ３０７の駆動速度とに応じて予測経過時間を算出する。
【００８２】
続いて、カメラ制御部２０１は第２の所定値（つまり、所定の経過時間）よりも大きいか否か否かを判定する（ステップＳ７０２）。予測経過時間が第２の所定値より大きい場合には（ステップＳ７０２において、ＹＥＳ）、カメラ制御部２０１は焦点検出を中止して、その旨をカメラに備えられた表示部（図示せず）に表示するか又はスピーカ（図示せず）によって音声でユーザに通知する（ステップＳ７０３）。
【００８３】
ユーザが焦点検出の指示を行っても焦点検出が完了するまで（つまり、合焦状態となるまで）に時間を要する際には、焦点検出指示から焦点検出（つまり、合焦）までにタイムラグが発生する。これによって、撮影者が違和感を感じ、さらに、他の被写体に対して焦点を合わせる可能性が高くなる。よって、ここでは、焦点検出を中止して中止の旨をユーザに通知して上記の違和感などを防止するようにしている。
【００８４】
上記の通知を行った後、カメラ制御部２０１はレンズ制御部３０１によってズーム操作に応じた焦点追従のためのフォーカスレンズの駆動を行って（ステップＳ７０４）、追従動作を終了する。
【００８５】
なお、予測経過時間が第２の所定値以下（所定の経過時間以下）の場合には（ステップＳ７０２において、ＮＯ）、カメラ制御部２０１は、図６に示すステップＳ６０３の処理に移行する。
【００８６】
このように、本発明の第２の実施形態では、合焦状態となるまでに時間を要する場合には、焦点検出動作を中止して、ズーム操作に応じた焦点追従のためのフォーカスレンズ駆動を行うようにしたので、ユーザに違和感を与えることなく、しかも焦点検出を行うよりも速やかに合焦動作を行うことができる。
【００８７】
以上のように、本発明の実施の形態では、ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化するバリフォーカルタイプのレンズユニットを備えたカメラにおいて、ズーム操作による焦点位置ずれが（ピントずれ量）大きい場合においても、短時間で正確に焦点調節を行うことができる。
【００８８】
上述の説明から明らかなように、図３に示す例においては、カメラ制御部２０１、レンズ制御部３０１、ズーム位置検出部３０４、およびフォーカスモータ３０７が焦点追従手段として機能する。また、焦点検出部２０３、カメラ制御部２０１、レンズ制御部３０１、フォーカスレンズ位置検知部３０８、およびフォーカスモータ３０７が焦点調節手段として機能する。そして、カメラ制御部２０１およびレンズ制御部３０１は制御手段として機能する。
【００８９】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、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。
【００９０】
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。
【００９１】
上記の制御方法および制御プログラムの各々は、少なくとも焦点追従ステップ、焦点調節ステップ、および制御ステップを有している。
【００９２】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。つまり、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種の記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００９３】
２０１  カメラ制御部
２０３  焦点検出部
３０１  レンズ制御部
３０３  ズーム操作部材
３０４  ズーム位置検出部
３０５  フォーカス操作部材
３０６  フォーカス操作量検知部
３０７  フォーカスモータ
３０８  フォーカスレンズ位置検出部
【図１】
2015011112.tif 000003
【図２】
2015011112.tif 000004
【図３】
2015011112.tif 000005
【図４】
2015011112.tif 000006
【図５】
2015011112.tif 000007
【図６】
2015011112.tif 000008
【図７】
2015011112.tif 000009
【図８】
2015011112.tif 000010