(57)【要約】【課題】小型で安価なマニュアル操作用のリング部材を用いて、該リング部材の操作性を損なうことなく、該リング部材の操作に対するリニアなピント変化の応答性を最適化し得る撮像装置を実現する。【解決手段】フォーカスレンズと機械的に連結されていないフォーカスリングの回転操作量を検出し、この検出結果に基づいてフォーカスレンズを光軸方向に移動・停止する際に、少なくとも焦点深度に応じて、前記検出されたフォーカスリングの回転操作量に対するリニアなピント変化の応答性を制御する。【選択図】      図４
2004287038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なリング部材と、該リング部材の回転操作状況を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいてフォーカスレンズを光軸方向に移動・停止する制御手段を少なくとも含む撮像装置において、
少なくとも焦点深度に応じて、前記検出手段により検出された前記該リング部材の回転操作状況に対するリニアなピント変化の応答性を制御する応答性制御手段を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動によってフォーカスレンズを移動させる機能を搭載した撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、民生用のレンズ一体型カメラでは、低安価化、システムの簡素化、レンズ鏡筒の小型軽量化を実現できるインナーフォーカス型のレンズユニットが主流になってきている。
【０００３】
図１０は、従来から用いられているインナーフォーカス型のレンズユニット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、１０３は絞り、１０４は固定されている第３のレンズ群、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、所謂コンペ機能とを兼ね備えた第４のレンズ群（以下フォーカスレンズと称す）、１０６は撮像面である。
【０００４】
周知のとおり、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、撮像面１０６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。
【０００５】
各焦点距離において被写体距離を変化させたとき、撮像面１０６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のような軌跡になる。そこで、変倍中は、被写体距離に応じて図１１に示された合焦軌跡を選択し、この合焦軌跡に従ってフォーカスレンズ１０５を移動させれば、ボケのないズームが可能になる。
【０００６】
このようなインナーフォーカス型のレンズユニットにおいて、ズームレンズ又はフォーカスレンズをマニュアルで駆動する場合は、レンズ群とレンズ光軸に同心円状に設けられ、フォーカスレンズ１０５と機械的に連結されていない操作部材を設け、この操作部材の操作量を電気的に検出して、その操作量に応じた分だけレンズを移動させるのが一般的である。
【０００７】
その中で、前玉フォーカスタイプの操作感、或いは業務用カメラの操作感と同様の操作感を実現するために、回転リングに一体的に形成されたエンコーダを鏡筒に嵌合させ、このエンコーダの回転方向と回転速度を電気的に検出することによってズームレンズ又はフォーカスレンズを移動させる、図１２のような方式が提案されている。
【０００８】
図１２（ａ）の６００は、鏡筒に嵌合する回転リング６００であり、この回転リング６００には、櫛形構造部６０２を有するエンコーダ６０１が一体的に形成されている。ここでは、回転リング６００は、フォーカスレンズ１０５と非接触でフォーカスレンズ１０５を移動させる操作部材として示しており、以下、フォーカスリングと称する。
【０００９】
上記櫛形構造部６０２には、図１２（ｂ）に示した投光部６０６と受光部６０７をそれぞれ有する２つの投受光素子（以下、リング回転センサと称する）６０３，６０４が設けられており、エンコーダ６０１の櫛形構造部６０２は、リング回転センサ６０３，６０４の投光部６０６と受光部６０７との間のギャップ部を通過するようになっている。
【００１０】
従って、櫛形構造部６０２の櫛歯が上記ギャップ部を通過する際には、投光部６０６からの光は受光部６０７に入射されずその出力電流は大幅に減少し、櫛形構造部６０２の櫛歯と櫛歯との間の部分が上記ギャップ部を通過する際には、投光部６０６からの光は受光部６０７に入射されてその出力電流は大幅に増加する。
【００１１】
エンコーダ６０１を回転させると、リング回転センサ６０３、６０４の出力信号は、図１２（ｃ）、又は図１２（ｄ）のように変化する。すなわち、リング回転センサ６０３、６０４の位置関係は、２つの出力信号の位相が適当な量だけずれるように決められており、出力信号の変化の周期に基づいて回転量、若しくは回転速度を検出し、２つの出力信号の位相関係に基づいて回転方向を検出する仕組みになっている。
【００１２】
なお、図１２（ｃ）と図１２（ｄ）の関係は、例えば図１２（ｃ）がフォーカスリング６００を正方向に回転させた時のリング回転センサ６０３、６０４の出力波形であるとすると、図１２（ｄ）は逆回転方向に回転させた時のリング回転センサ６０３、６０４の出力波形となっている。
【００１３】
図１２のようなエンコーダ６０１を装備し、フォーカスリング６００の回転操作に応じてステッピングモータ等のレンズアクチュエータを駆動することにより、インナーフォーカス型のレンズユニットでありながら、あたかも前玉型のレンズユニットと同じような操作感を維持しながら、パワーズーム／パワーフォーカスでズーミング動作／フォーカシング動作を行うことが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１０−１０４０５公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例のマニュアル操作時に、リング回転センサ６０３、６０４の出力信号に基づいてフォーカスリング６００の回転速度を検出し、その回転速度に応じてピント移動の制御を行うと、低速回転操作時と高速回転操作時とで合焦となるフォーカスリング６００の回転位置が異なってしまい、機械的にフォーカスレンズに接続されたフォーカスリングとは操作感が異なってしまうという問題が発生する。
【００１６】
これに対し、フォーカスリング６００の回転量に応じて移動するピント移動量（フォーカス移動量）を線形特性にすると、低速回転操作時と高速回転操作時とで合焦となるフォーカスリング６００の回転位置を同じにすることができ、機械的にフォーカスレンズに接続されたフォーカスリングと同じ操作感を実現することが可能となる。
【００１７】
しかしながら、上述のフォーカスリング６００の回転量とピント移動量とを線形特性にした場合、フォーカスリング６００の回転量に対するピント移動量の応答性を最適にすることが困難であった。
【００１８】
例えば、フォーカスリング６００の微妙な操作で確実に合焦させるべく応答性を低く設定すると、大ボケ状態からピント送りする場合等、高い応答性を求められるような操作状況下では、フォーカスリング６００を何回転も回転させなければ合焦位置までピント送りができなかった。
【００１９】
逆に、応答性を優先してフォーカスリング６００の少ない回転量で大きなピント移動量が得られるように設定すると、合焦位置近傍の微妙なピント操作では、フォーカスリング６００を少し回転させただけで合焦位置を乗り越え、フォーカスリング６００を少しだけ逆回転させても、合焦位置を乗り越えた位置までピント移動してしまうというような、ハンチング現象が発生していた。
【００２０】
この問題を解決するためには、フォーカスリング６００の回転量の検出精度を高くする必要がある。この回転量の検出精度を高くするためには、図１２に示した櫛形構造部６０２の櫛歯のピッチを細かくして、１回転当たりの歯数を増加させることが考えられるが、櫛歯の機械的な成形精度には限界があるため、フォーカスリング６００の径を大きくしなければならず、小型化、低価格化の点で問題となる。
【００２１】
また、近年、撮像素子の小型化、多画素化が進み、撮影画像の許容錯乱円が小さくなってきている。このため、エンコーダ６０１に求められる性能として、より高精細なピント制御が要求されており、フォーカスリング６００の回転操作に対するピント移動量の応答性を更に低くすることが要望されている。この場合、ボケたときのピント送りには、フォーカスリング６００をより一層多くの回転させる必要があり、操作性の劣化が無視できないものとなってきている。
【００２２】
更に、低照度下の被写体の撮影などで、充分な明るさが確保できるようにシャッタ速度を低速にして連続的に撮影する場合（所謂、スローシャッタ撮影）、モニタ等に表示される撮影画像は、間欠的な画像（例えばシャッタ速度１／２秒では、秒間２コマの画像となる）となるため、撮影者はフォーカスリング６００の操作に対するピント変化を間欠的にしか確認できず、さらに、ピント変化した撮影画像は、フォーカスリング６００の操作に対して時間的に遅れて表示される。
【００２３】
このため、通常のシャッタ速度では問題のないリング応答性であったとしても、低速なシャッタ速度では、表示された撮影画像の合焦度に応じてピント変化させようと撮影者自身がサーボをかける結果となり、ピント移動のハンチングを繰り返し、ピント合わせするのが極めて困難になっていた。
【００２４】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、小型で安価なマニュアル操作用のリング部材を用いて、該リング部材の操作性を損なうことなく、該リング部材の操作に対するリニアなピント変化の応答性を最適化し得る撮像装置を実現することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、回転可能なリング部材と、該リング部材の回転操作状況を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいてフォーカスレンズを光軸方向に移動・停止する制御手段を少なくとも含む撮像装置において、少なくとも焦点深度に応じて、前記検出手段により検出された前記該リング部材の回転操作状況に対するリニアなピント変化の応答性を制御する応答性制御手段を有している。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて、詳細に説明する。
【００２７】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。
【００２８】
被写体からの光は、固定されている第１のレンズ群１０１、変倍を行う第２のレンズ群１０２（以下ズームレンズと称す）、絞り１０３、固定されている第３のレンズ群１０４、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するコンペ機能とを兼ね備えた第４のレンズ群１０５（以下フォーカスレンズと称す）を通って、ＣＣＤ等の撮像素子１０６上に結像される。
【００２９】
図１に示したフォーカスリング６００、リング回転センサ６０３、６０４は、従来例で説明したものと同一であり、同様に機能する。リング回転検出回路１３７は、後述の図２の回路と等価である。
【００３０】
各レンズを通過し撮像素子１０６に結像された光学像は、撮像素子１０６により光電変換され、撮像信号（撮影画像信号）として増幅器１０９で最適な信号レベルに増幅され、カメラ信号処理回路１１２に入力されて標準テレビ信号に変換された後、増幅器１３２で最適なレベルに増幅され、磁気記録再生装置１３３に送られて撮影画像として記録される。また、この撮影画像信号は、ＬＣＤ表示回路１３４にも送られ、ＬＣＤ１３５に表示される。
【００３１】
なお、ＬＣＤ１３５には、撮影モードや撮影状態、警告等を撮影者に知らせるための情報も表示される。この際、カメラマイコン１１６によりキャラクタジェネレータ１３６を制御して上記情報に係る文字信号を取り出し、ＬＣＤ表示回路１３４で撮影画像信号とミックスすることで、ＬＣＤ１３５に上記情報と撮影画像とを重畳して表示させる。
【００３２】
また、カメラ信号処理回路１１２に入力される撮像信号は、内部メモリを使ってＪＰＥＧ変換処理が行われ、カードメディア等の静止画記録媒体１１４に記録することが可能である。さらに、カメラ信号処理回路１１２に入力される撮像信号は、ＡＦ信号処理回路１１３に入力され、ＡＦ評価値が生成される。このＡＦ評価値は、カメラマイコン１１６により読み出され、合焦制御に利用される。
【００３３】
また、カメラマイコン１１６は、ズームスイッチ１３０及びＡＦスイッチ１３１を読み込み、又フォトスイッチ１４０の状態を検出する。フォトスイッチ１４０は、スイッチの押下量に応じた２つの位置にそれぞれスイッチがあり、半押し状態では、ＡＦ操作して合焦位置でフォーカスロックを行うことができる。また、全押し（深押し）状態では、カメラ信号処理１１２内のメモリ（図示省略）に画像を取り込み、磁気記録再生装置１３３や静止画記録媒体１１４等に静止画記録を行うことができる。
【００３４】
カメラマイコン１１６は、モードスイッチ１０７の状態により、動画撮影か静止画撮影かを判別して、カメラ信号処理回路１１２を介して、磁気記録再生装置１３３や静止画記録媒体１１４を制御しており、記録メディアに適した映像信号を供給する。また、カメラマイコン１１６は、モードスイッチ１０７が再生状態の場合には、磁気記録再生装置１３３や静止画記録媒体１１４に記録された画像を再生させる制御も行っている。
【００３５】
カメラマイコン１１６は、モータ制御部１１８を有しており、モータ制御部１１８の制御の下に、コンピュータズームプログラム１１９に基づいてズームモータドライバ１２２、フォーカスモータドライバ１２６を以下のように制御することにより、変倍動作を行っている。
【００３６】
すなわち、モータ制御部１１８は、ＡＦスイッチ１３１がオフで、ズームスイッチ１３０が押されているときは、ズームスイッチ１３０の押されている方向に応じて、テレまたはワイド方向にズームレンズ１０２を駆動させると共に、フォーカスレンズ１０５を駆動させることで変倍動作を行う。この際、モータ制御部１１８は、予め記憶されたレンズカムデータ１２０に基づいてズームモータドライバ１２２、フォーカスモータドライバ１２６に信号を送り、ズームモータ１２１、フォーカスモータ１２５を駆動制御する。
【００３７】
また、モータ制御部１１８は、ＡＦスイッチ１３１がオンで、ズームスイッチ１３０が押されているときは、合焦状態を保ちつづける必要があるので、レンズカムデータ１２０だけでなく、ＡＦ信号処理回路１１３から送られるＡＦ評価値信号も参照して、ＡＦ評価値信号が最大になる状態を保ちつつ変倍動作を行う。
【００３８】
また、モータ制御部１１８は、以下のようなモータ制御により、合焦制御を行う。すなわち、モータ制御部１１８は、ＡＦスイッチ１３１がオンでズームスイッチ１３０が押されていないときは、ＡＦプログラム１１７に従って、ＡＦ信号処理回路１１３から送られるＡＦ評価値信号が最大になるようにフォーカスモータドライバ１２６に信号を送り、フォーカスモータ１２５を介してフォーカスレンズ１０５を動かすことで、自動焦点調節動作を行う。
【００３９】
更に、モードスイッチ１０７によりマニュアルフォーカスモードが設定されている場合（ＡＦスイッチ１３１がオフでズームスイッチ１３０が押されていない状態でフォーカスリング６００が回転操作された場合）、モータ制御部１１８は、マニュアルフォーカス操作でピントを変化させるべく、フォーカスリング６００の回転操作状況に応じて、フォーカスレンズ１０５の移動制御を行う。
【００４０】
カメラマイコン１１６は、電源１３８に直結されたスイッチ１３９（図２のＶｃｃ−ＳＷに相当）をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、リング回転検出回路１３７に対する電源供給をＯＮ／ＯＦＦする。なお、図２は、リング回転検出回路１３７の等価回路である。
【００４１】
なお、カメラマイコン１１６は、マニュアルフォーカスモード時にのみ、リング回転検出回路１３７に対して通電することにより、省電力化を図っている。
【００４２】
この通電時には、リング回転センサ６０３、６０４のフォトダイオードＤが発光されるが、フォーカスリング６００の回転に応じて、エンコーダ６０１の櫛歯による投光／遮光が繰り返されるため、フォトトランジスタＴｒの出力信号は、パルス出力となる（図３（ａ），（ｂ）参照）。
【００４３】
２つのリング回転センサ６０３，６０４は、出力信号の位相が９０度ずれるように配置されており、２相パルス出力がカメラマイコン１１６に送られる。カメラマイコン１１６では、２相パルスの位相関係を検出することで、回転方向を確定し、且つ２相パルスの論理変化回数をカウントすることで、回転量を検出している。具体的には、一般的なマイコン機能として装備されている２相パルスのイベントカウント機能やパルスアキュムレータ機能を使うことにより、ハード的に、読み飛ばしの無く回転方向と回転量に応じたアップダウンカウント値を生成している。
【００４４】
図３は、一般的な２相パルスを４逓倍してアップダウンカウント値を生成する方式を説明するための図面である。図３（ａ）、（ｂ）には正回転／逆回転の異なるリング回転方向での２相パルス出力波形、図３（ｃ）には生成されるアップダウンカウント値の模式図を記す。
【００４５】
今、図中▲１▼の位相状態にあるとき、図３（ａ）の正回転時に位相状態が▲１▼→▲２▼→▲３▼→▲４▼と変化すると、リング回転センサ６０３、６０４の出力の状態は（Ｈ，Ｌ）→（Ｈ，Ｈ）→（Ｌ，Ｈ）→（Ｌ，Ｌ）と変化する。この状態変化でアップダウンカウント値は、図３（ｃ）のように、カウント値が増加する。
【００４６】
一方、図３（ｂ）の逆回転時に位相状態が▲１▼→▲２▼→▲３▼→▲４▼と変化すると、リング回転センサ６０３、６０４の出力の状態は（Ｈ，Ｈ）→（Ｈ，Ｌ）→（Ｌ，Ｌ）→（Ｌ，Ｈ）と変化するので、アップダウンカウント値は図３（ｃ）のように、カウント値が減少する。
【００４７】
イベントカウンタ機能は、これら２相パルスの状態変化をエッジ検出し、一方のエッジ変化時に他方のＨ／Ｌ論理を検出することにより、アップダウンカウント値を１だけ増加させたり減少させたりと、ハード的に行う。この検出を２相パルスの両者に対して行うことで、４逓倍の精度で回転方向に応じた増減カウント値を生成することが可能となる。
【００４８】
図４は、図３の検出方法で検出されたリング回転に応じてフォーカスレンズ１０５を移動させる第１の実施形態に係る合焦制御を示すフローチャートである。なお、図４の合焦制御は、映像信号の垂直同期信号に同期してなされている（図７の第２の実施形態、図８の第３の実施形態も同様）。また、第１の実施形態に係る合焦制御は、カメラマイコン１１６により実行されるものである（図７の第２の実施形態、図８の第３の実施形態に係る合焦制御も同様）。
【００４９】
図４のステップＳ４０１で処理を開始し、先ずイベントカウント機能で自動的にカウントされているカウント値を読み込む（ステップＳ４０２）。ステップＳ４０３で、前回のカウント値（α）と比較し、変化が有れば、フォーカスリング６００が回転されたものとして、ステップＳ４０６に進む。
【００５０】
カウント値の変化が無ければ、フォーカスリング６００が回転されなかったものとして、フォーカスレンズ１０５の駆動を禁止して（ステップＳ４０４）、ステップＳ４０２にて読み込んだカウント値を前回のカウント値αとして保持して（ステップＳ４０５）、処理を終了する（ステップＳ４１７）。
【００５１】
ステップＳ４０６では、カウント値が前回値αに比べて増加か減少かを判別し、増加であれば、フォーカスレンズ１０５の駆動方向を至近方向に設定し（ステップＳ４０７）、減少であれば、フォーカスレンズ１０５の駆動方向を無限方向に設定する（ステップＳ４０８）。
【００５２】
次に、ステップＳ４０９からステップＳ４１５に至る処理ステップＳ４１８で、カウント値の差分量に応じてフォーカス速度を設定する。そして、フォーカス駆動命令をモータドライバ１２６に出力し（ステップＳ４１６）、ステップＳ４０２にて読み込んだカウント値を前回のカウント値αとして保持して（ステップＳ４０５）、処理を終了する（ステップＳ４１７）。
【００５３】
次に、処理ステップＳ４１８について詳細に説明する。ステップＳ４０９からステップＳ４１３は、現在のレンズ状態に於ける焦点深度をステップＳ４１４で決定するための前処理である。焦点深度は、見た目にボケを認識できない深度幅を表しており、一般に、レンズのＦ値と許容錯乱円径δの乗算値Ｆδで表せる。
【００５４】
このＦδは、撮像素子１０６の感面上での深度幅を表しており、フォーカスレンズ１０５、撮像素子１０６を相対的に移動させてもピント変化が判らない相対移動量に相当する。フォーカスレンズ１０５の移動にてピント調節する本実施形態の場合には、フォーカスモータ１２５の１パルス分だけフォーカスレンズ１０５が動いても、撮像素子１０６の移動に換算すると、フォーカスレンズ１０５の位置敏感度分（例えば０．８）の移動量しか動かないことになる。
【００５５】
従って、本実施形態のように、フォーカスレンズ１０５にてピント調節する場合には、焦点深度は、
【００５６】
【数１】
焦点深度＝Ｆδ／フォーカス位置敏感度
となる。
【００５７】
また、レンズのＦ値には、焦点距離変化でズームレンズ１０２を通過する光量が変化することに伴って明るさが変化する所謂バリＦと、絞り制御による明るさ調節で決定されるＦ値とがあり、Ｆ値が大きい何れか一方のＦ値が実際のレンズの明るさに相当する。
【００５８】
焦点距離によるＦ値の変化、及び絞り径によるＦ値の変化の様子を図５（ａ），（ｂ）に示す。なお、図５（ｃ）は、焦点距離により変動するフォーカスレンズ１０５の位置敏感度の様子を示している。
【００５９】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の変化状況を予めカメラマイコン１１６内にルックアップテーブルデータとして格納しており、焦点距離（ズームレンズ位置情報：図１のズームモータ１２１に与えたズーム歩進パルス数）や絞り開口径（絞り位置情報：図１のエンコーダ１２９の出力）を入力変数として、テーブル出力値が得られるようになっている。
【００６０】
ステップＳ４０９では、許容錯乱円径δを決定する。許容錯乱円径δは、一般に、単板カメラの場合、撮像素子１０６の画素サイズであるセルサイズの約２倍に相当する。これは、１画素の大きさ（セルサイズ）が解像限界であるが、撮像画像を形成した際に特定周波数以上の折り返し成分がモワレ等の偽解像を形成しないように、撮像素子１０６の前に光学ローパスフィルタを配備することで、解像限界となる画素の大きさを約２画素分（セルサイズ×約２）としていることに基づく。ここでは、
【００６１】
【数２】
許容錯乱円径δ＝撮像素子のセルサイズ×２
とする。
【００６２】
次に、ズームレンズ１０２の位置を基に、バリＦ分のＦ値を図５（ａ）のルックアップテーブルから読込み（ステップＳ４１０）、絞り位置に応じたＦ値を図５（ｂ）のルックアップテーブルから読込む（ステップＳ４１１）。ステップＳ４１２では、ステップＳ４１０とステップＳ４１１とで読み込んだＦ値のうち、大きいＦ値を現在の光学系Ｆ値として決定する。そして、ステップＳ４１３で、ズームレンズ１０２の位置に応じたフォーカス位置敏感度を図５（ｃ）のルックアップテーブルから読込み、ステップＳ４１４で、上述の数式１により焦点深度を決定する。
【００６３】
ステップＳ４１５は、本発明の特徴であるフォーカスリング６００の回転操作に対するフォーカス移動量（ピント変化）の応答性を、焦点深度で規格化された応答性に設定する処理である。
【００６４】
ステップＳ４１５の処理により、フォーカスリング６００の回転操作に対するピントの変化の仕方は、常時、焦点深度で規格化されたフォーカス移動量の変化に依拠するので、フォーカスリング６００の回転操作でピント合わせする際に撮影者が感じる操作感は、どのような撮影シーンであっても一様になる。
【００６５】
特に、焦点距離変化や絞り状態変化に応じて変化するレンズのＦ値が大きくなる程、フォーカスリング６００の回転操作に対するフォーカス移動量（ピント変化）の応答性を高く設定できるので、見た目のボケ変化を均一に保ったまま、少ない回転操作でのピント送りと、合焦位置近傍での微妙なピント合わせを両立することが可能となる。
【００６６】
ステップＳ４１５では、フォーカスリング６００の回転に応じて、所定の特性でフォーカスレンズ１０５が移動するように、フォーカス速度を変化させている。フォーカス速度は、１秒間に移動するステッピングモータ（フォーカスモータ１２５）のパルス数で表現しており、単位はパルス／ｓｅｃ、所謂ｐｐｓとしている。本実施形態では、フォーカスリング６００の回転操作が最小量となる場合の１垂直同期期間当たりのフォーカス移動量が、焦点深度の１／４となるようにしている。すなわち、焦点深度内に４点の合焦停止位置が存在することとなる。
【００６７】
そこで、フォーカス速度Ｆｓｐは、下記の数式３で算出している。ここで、垂直同期周波数を乗算しているのは、ｐｐｓ単位系に換算するためであり、焦点深度を１パルス移動量で除算しているのは、焦点深度の距離単位系を、パルス単位系に換算するためである。
【００６８】
【数３】
Ｆｓｐ＝１／４×（焦点深度）／（１パルス移動量）×（垂直同期周波数）×（回転量（｜カウント値−α｜））
第１の実施形態におけるフォーカスリング６００の回転に対するフォーカス移動量（フォーカス速度）の応答特性は、図９（ａ）のようになる。フォーカスリング６００の回転に対しフォーカス移動量が線形特性で変化するので、フォーカスリング６００をゆっくり回しても、速く回しても、フォーカスリング６００の同一の回転位置では、同一のピント状態にすることが可能となる。
【００６９】
また、焦点深度が深くなるに従って、応答特性１１０１を１１０２のように高めることが可能となるので、ピント合わせ時の微妙な操作でも、焦点深度内に４点の合焦停止位置を確保しながら、素早いピント送りに対して、フォーカスリング６００を何回転もさせることなく、レスポンス良く応答させることが可能となる。
【００７０】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、フォーカスリング６００の回転操作に対するフォーカス移動量（ピント変化）の応答性を、撮影画像の画素密度と記録媒体に記録される記録画像の画素密度との比に応じた実質の焦点深度で規格化された応答性に設定している。
【００７１】
例えば、カードメディア等への静止画記録では、撮像素子１０６の全画素を記録するので、焦点深度は第１の実施形態で説明した許容錯乱円径に等しいが、動画記録時には、テープメディア等にＤＶフォーマットで規定される画素分しか記録されないので、実質の焦点深度は、撮影画像の画素密度と記録媒体に記録される記録画像の画素密度との比に応じて変化することになる。
【００７２】
例えば、図６に示した２００万画素の撮像素子１０６を例にとると、静止画記録時には、１６５２Ｈ×１２４４Ｖの２００万画素（図６の１２０１参照）をそのまま記録するので、許容錯乱円径は、撮像素子１０６のセルサイズで決まるのに対し、動画記録時には、１２８０Ｈ×９６０Ｖの１２２万画素（図６の１２０２参照）が縮小されて、ＤＶフォーマットの７２０Ｈ×４８０Ｖ（図６の１２０３参照）として記録されるので、記録された画像を撮影者が見る際には、セルサイズが水平方方向に１２８０／７２０倍された大きさの許容錯乱円径に実質的に相当することになる。
【００７３】
つまり、動画記録時には、許容錯乱円径を１２８０／７２０倍大きくできるので、静止画記録時に比べ、フォーカスリング６００の回転操作に対するフォーカス移動量（ピント変化）の応答性を高くすることが可能であると共に、この許容錯乱円径の増大分だけ上記の応答性を高くしないと、逆方向にフォーカスリング６００を回転させても、ピント移動がモニタ等で判らない結果となってしまう。
【００７４】
以上の事項を考慮したフォーカスリング６００の回転操作に伴う第２の実施形態に係る合焦制御を、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【００７５】
なお、ここでは、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明し、システム構成その他、第１の実施形態と同様な箇所の説明は割愛する。また、図７のフローチャートでは、図４のフローチャートと同一の処理ステップには同一のステップ番号を付している。
【００７６】
図７のステップＳ７０１が、フォーカスリング６００の回転操作に対するフォーカス移動量（ピント変化）の応答性を決定するための処理ステップであり、ステップＳ７０２からステップＳ４１４までの処理で、実質の焦点深度を撮影画像の画素密度と記録媒体に記録される記録画像の画素密度との比に応じて決定し、ステップＳ４１５の処理で、実質焦点深度に応じたフォーカス速度を第１の実施形態と同様に決定している。
【００７７】
ステップＳ７０２では、撮影モードに合わせて実際の記録媒体に記録される実質許容錯乱円径を算出している。この実質許容錯乱円径は、上述の数式２に縮小比率を乗算した下記の数式４で算出している。
【００７８】
【数４】
実質許容錯乱円径δ＝撮像素子セルサイズ×２×切り出し画素密度／記録画素密度
ここで、画素密度は、例えば画角当たりの画素数に相当し、切り出し画素密度は、切り出し画角（撮像素子１０６の対角長）の画素数に相当する。例えば撮像素子１０６が上記の２００万画素の場合には、水平方向の撮像素子１０６の画素密度は、静止画記録時には１６５２画素、動画記録時には１２８０画素となる。
【００７９】
一方、記録画素密度は、記録画像の画角での画素数となるので、静止画記録時には１６５２画素、動画記録時には７２０画素となり、動画記録時には１２８０／７２０倍となるので、許容錯乱円径は実質的に大きくなる。
【００８０】
動画切り出しが縮小ではなく１倍の時には、切り出し画素数は７２０Ｈ×４８０Ｖとなるので、実質許容錯乱円径は静止画の場合と同じとなる。逆に拡大切り出しの場合は、実質錯乱円径は小さくなることになる。
【００８１】
第２の実施形態におけるフォーカスリング６００の回転に対するフォーカス移動量の応答特性は、図９（ｂ）のようになる。すなわち、切り出し処理の縮小率が大きいほど、実質焦点深度が深くなり、応答性を高めることが可能となる。
【００８２】
このように、第２の実施形態では、撮像素子１０６の画素ピッチで決まる許容錯乱円径と、光学系のＦ値とに基づく焦点深度を、記録媒体に記録される記録画像の画素密度に応じた実質の許容錯乱円径に換算した実質の焦点深度に変換しているので、フォーカスリング６００の回転に対するフォーカス移動量（フォーカス速度）の応答特性を、記録画像の画素分解能に応じて最適化することが可能となる。
【００８３】
例えば、撮像素子１０６の有効画素の全てを記録する静止画撮影では、画素分解能が高いので、撮像素子１０６の画素ピッチに応じて細密なピント送りの応答を行い、有効画素の一部を縮小して４８０（Ｖ）×７２０（Ｈ）のＤＶフォーマットにてテープ記録する動画撮影時には、撮像素子１０６の画素分解能が見かけ上粗くなることから、粗い画素ピッチ換算値に応じてフォーカスリング６００を回転させることで、動画撮影時に多用するであろうピント送りの応答性を、フォーカスリング６００の回転に対するボケ変化を均一に保持したまま高くすることが可能となる。
【００８４】
［第３の実施形態］
第３の実施形態では、低速シャッタ等の長時間露光条件であっても、フォーカスリング６００にて円滑なピント合わせを実現している。第３の実施形態でも第１、第２の実施形態と異なる部分についてのみ説明し、システム構成その他、第１、第２の実施形態と同様な箇所の説明は割愛する。
【００８５】
フォーカスリング６００の回転操作に伴う第３の実施形態に係る合焦制御を、図８のフローチャートに基づいて説明する。なお、図８のフローチャートでは、図４、図７のフローチャートと同一の処理ステップには同一のステップ番号を付している。
【００８６】
図８のステップＳ８０１が、フォーカスリング６００の回転操作に対するフォーカス移動量（ピント変化）の応答性を決定するための処理ステップであり、ステップＳ７０２からステップＳ４１４までの処理で、実質の焦点深度を記録媒体に記録する記録画像の画素密度に合わせて決定し（第２の実施形態と同様）、ステップＳ８０２で、実質の焦点深度、及び露光時間に応じたフォーカス速度を決定している。
【００８７】
ステップＳ８０２でフォーカス速度を算出する算出式は、上述の数式３を露光フィールド数で除算する下記の数式５となっている。
【００８８】
【数５】
Ｆｓｐ＝１／４×（焦点深度）／（１パルス移動量）×（垂直同期周波数）×（回転量（｜カウント値−α｜））／（露光フィールド数）
ここで、露光フィールド数は、撮影時のシャッタ速度により決まる露光フィールド数であり、例えばＮＴＳＣのカメラでシャッタ速度が１／６０ｓｅｃ〜高速シャッタ速度では、１フィールドの露光フィールドが設定され、１／３０ｓｅｃのシャッタ速度では２フィールド、１／２ｓｅｃの低速シャッタ速度では、３０フィールドの露光フィールド数が設定される。
【００８９】
このように、シャッタ速度が低速になるに従って大きな露光フィールド数が設定されるので、その分、図９（ｃ）に示したように、フォーカスリング６００の回転に対するフォーカス移動量（フォーカス速度）の応答特性が低下する結果となる。すなわち、長時間露光になるほど、単位回転操作当たりのフォーカス移動量が減少することとなる。
【００９０】
これにより、低照度下の被写体の撮影などで、充分な明るさが確保できるようにシャッタ速度を低速にして撮影する撮影モードで撮影する場合、モニタ等に表示される撮影画は、間欠的な（例えばシャッタ速度１／２秒では、秒間２コマの映像となる）画像となるが、フォーカスリング６００の回転操作に対するピント変化の確認を撮影者は間欠的にしかできず、表示画面に応じて撮影者が合焦させようと撮影者自身がサーボをかける結果となるため、ピント移動のハンチングを繰り返といったことは無くなり、簡単にピントを合わせることが可能となる。
【００９１】
なお、本発明は、上記の第１〜第３の実施形態に限定されることなく、例えば、第１〜第３の実施形態では、カメラとレンズが一体化した撮像装置を想定していたが、レンズを交換可能な交換レンズタイプの撮像装置に適用することも可能である。
【００９２】
また、第１〜第３の実施形態では、マニュアル操作に係るフォーカスリング６００の回転センサとして、光学センサを用いて説明してきたが、磁気センサを用いてもよい。この場合、磁気センサは、例えば、図６、図１２の櫛歯形状部６０２の代わりに円周上に所定の着磁ピッチで着磁されたマグネットを配置し、位相関係の保たれた２組のフォトインタラプタ素子（リング回転センサ）６０３，６０４の代わりに、ＭＲセンサ等の２相の磁気抵抗素子を配置し、これら磁気抵抗素子の出力信号である略正弦波強度信号と略余弦波強度信号を、コンパレータ等の信号処理回路で２相パルス信号に波形整形して出力することで、同様のフォーカスリングの回転検出を行うことが可能である。
【００９３】
このような磁気センサは、光学センサを用いた場合に必要な櫛歯形状部６０２に比べて、高精度にフォーカスリング６００の回転状況（回転方向、回転量、回転速度）を検知することができる。
【００９４】
また、本発明の目的は、上記各実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、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）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００９５】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９６】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した（図４、図７、図８に示す）フローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００９７】
以下、本発明の要点を総括する。
【００９８】
［実施形態１］  回転可能なリング部材と、該リング部材の回転操作状況を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいてフォーカスレンズを光軸方向に移動・停止する制御手段を少なくとも含む撮像装置において、
少なくとも焦点深度に応じて、前記検出手段により検出された前記該リング部材の回転操作状況に対するリニアなピント変化の応答性を制御する応答性制御手段を有することを特徴とする撮像装置。
【００９９】
［実施形態２］  前記撮像装置は、光学レンズ群を介して撮影された撮影画像を記録媒体に記録する記録手段を有し、
前記応答性制御手段は、前記撮影画像の画素密度と前記記録媒体に記録される記録画像の画素密度とに基づいて修正された焦点深度に応じて、前記検出手段により検出された前記該リング部材の回転操作状況に対するリニアなピント変化の応答性を制御することを特徴とする実施形態１に記載の撮像装置。
【０１００】
［実施形態３］  前記応答性制御手段は、露出時間に応じて、前記検出手段により検出された前記該リング部材の回転操作状況に対するリニアなピント変化の応答性を制御することを特徴とする実施形態１又は２に記載の撮像装置。
【０１０１】
［実施形態４］  前記応答性制御手段は、前記リニアなピント変化の応答性として、リニアなフォーカス速度の応答性を制御することを特徴とする実施形態１〜３の何れかに記載の撮像装置。
【０１０２】
［実施形態５］  前記応答性制御手段は、前記リニアなピント変化の応答性として、リニアなフォーカス移動量の応答性を制御することを特徴とする実施形態１〜３の何れかに記載の撮像装置。
【０１０３】
［実施形態６］  前記検出手段は、光電変換型のセンサにより構成されていることを特徴とする実施形態１〜５の何れかに記載の撮像装置。
【０１０４】
［実施形態７］  前記検出手段は、磁気型のセンサにより構成されていることを特徴とする実施形態１〜５の何れかに記載の撮像装置。
【０１０５】
［実施形態８］  前記リング部材は、レンズ光軸に同心円状に設けられ、
前記フォーカスレンズと機械的に連結されていないことを特徴とする実施形態１〜７の何れかに記載の撮像装置。
【０１０６】
［実施形態９］  前記フォーカスレンズは、インナーフォーカス型のレンズユニットに係るフォーカスレンズであることを特徴とする実施形態１〜８の何れかに記載の撮像装置。
【０１０７】
［実施形態１０］  回転可能なリング部材と、該リング部材の回転操作状況を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいてフォーカスレンズを光軸方向に移動・停止する制御手段を少なくとも含む撮像装置の制御方法において、
少なくとも焦点深度に応じて前記検出手段により検出された前記該リング部材の回転操作状況に対するリニアなピント変化の応答性を制御することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【０１０８】
［実施形態１１］  回転可能なリング部材と、該リング部材の回転操作状況を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいてフォーカスレンズを光軸方向に移動・停止する制御手段を少なくとも含む撮像装置により実行される制御プログラムであって、
少なくとも焦点深度に応じて前記検出手段により検出された前記該リング部材の回転操作状況に対するリニアなピント変化の応答性を制御する内容を有することを特徴とする制御プログラム。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、小型で安価なマニュアル操作用のリング部材を用いて、該リング部材の操作性を損なうことなく、該リング部材の操作に対するリニアなピント変化の応答性を最適化し得る撮像装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】リング回転検出回路の等価回路図である。
【図３】２相パルスを４逓倍してアップダウンカウント値を生成する方式を説明するための図である。
【図４】第１の実施形態におけるフォーカスリングの回転操作に基づく合焦制御を示すフローチャートである。
【図５】焦点距離、又は絞り径によるＦ値の変化、焦点距離によるフォーカス位置敏感度の変化を示す図である。
【図６】静止画、動画を記録媒体に記録する場合の記録密度を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態におけるフォーカスリングの回転操作に基づく合焦制御を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態におけるフォーカスリングの回転操作に基づく合焦制御を示すフローチャートである。
【図９】第１、第２、第３の実施形態におけるフォーカスリングの回転量に対するフォーカス移動量の応答性を示す図である。
【図１０】インナーフォーカス型のレンズ構成を示す図である。
【図１１】変倍中のフォーカスコンペレンズの合焦点軌跡を示す図である。
【図１２】フォーカスリングに一体に形成されたエンコーダを説明するための図である。
【符号の説明】
１０５：フォーカスレンズ
１０６：撮像素子
１１６：カメラマイコン
１１８：モータ制御部
１２５：フォーカスモータ
１２６：フォーカスモータドライバ
１３７：リング回転検出回路
６００：フォーカスリング
６０１：エンコーダ
６０２：櫛形構造部
６０３，６０４：リング回転センサ
【図１】
2004287038.tif 000003
【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】
2004287038.tif 000010
【図９】
2004287038.tif 000011
【図１０】
2004287038.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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