(57)【要約】【課題】コントランスＡＦにおいてフォーカスレンズをフィードバック制御により駆動する際に、フォーカスレンズの目標位置への到達可否の予測を短時間で行う。【解決手段】交換レンズ装置１００は、フォーカスアクチュエータ１０８のフィードバック制御を行うレンズ制御部１１１と、撮像装置２００から焦点情報の取得予定タイミングと取得目標位置とを示す情報を受信して、フォーカス位置が取得予定タイミングまでに取得目標位置としての目標フォーカス位置に到達するか否かを予測する到達予測演算を行う予測部１１２と、フォーカスアクチュエータ１０８のフィードバック制御に関する特性を示すフィードバック特性データを記憶したメモリ１１４とを有する。予測部は、フォーカスアクチュエータの駆動速度を用いて演算した第１の時間と、フィードバック特性データを用いて演算した第２の時間とを用いて到達予測演算を行う。【選択図】図１
2016071150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置に取り外し可能に装着され、該撮像装置との通信が可能な交換レンズ装置であって、
フォーカスレンズを含む撮影光学系と、
前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、
前記フォーカスアクチュエータの駆動位置および該駆動位置に対応する前記フォーカスレンズの位置のうち一方としてのフォーカス位置を検出する位置センサと、
前記フォーカス位置が目標フォーカス位置に向かうように前記フォーカスアクチュエータのフィードバック制御を行うレンズ制御部とを有し、
前記撮像装置は、
前記撮影光学系により形成された被写体像を光電変換して撮像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像信号を用いて、前記フォーカスレンズの移動に伴って変化する撮像コントラストに応じた焦点情報を取得し、該焦点情報を用いて前記フォーカスレンズの合焦位置への移動を制御するフォーカス制御部とを有しており、
該交換レンズ装置は、
前記フォーカス制御部から前記焦点情報の取得予定タイミングと取得目標位置とを示す情報を受信して、前記フォーカス位置が前記取得予定タイミングまでに前記取得目標位置としての前記目標フォーカス位置に到達するか否かを予測する到達予測演算を行う予測部と、
前記フォーカスアクチュエータのフィードバック制御に関する特性を示すフィードバック特性データを記憶したメモリとをさらに有し、
前記予測部は、前記フォーカスアクチュエータの駆動速度を用いて演算した第１の時間と、前記フィードバック特性データを用いて演算した第２の時間とを用いて前記到達予測演算を行うことを特徴とする交換レンズ装置。
【請求項２】
前記予測部は、前記第１の時間を、前記目標フォーカス位置までの前記フォーカスアクチュエータまたは前記フォーカスレンズの駆動量を駆動速度で除して演算することを特徴とする請求項１に記載の交換レンズ装置。
【請求項３】
前記予測部は、前記第２の時間を、前記フィードバック制御における整定時間から立ち上がり時間を差し引いた時間に近似して演算することを特徴とする請求項１または２に記載の交換レンズ装置。
【請求項４】
前記予測部は、
前記撮影光学系の焦点深度に基づいて設定された前記フィードバック制御における許容偏差に対する整定時間を用いて前記第２の時間を演算し、
前記整定時間が負の値である場合には、前記第２の時間を用いずに、前記第１の時間を用いて前記到達予測演算を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の交換レンズ装置。
【請求項５】
前記予測部は、前記フォーカスアクチュエータまたは前記フォーカスレンズの駆動方向が与えられ、前記目標フォーカス位置が与えられない場合は、前記第２の時間を用いずに、前記第１の時間を用いて前記到達予測演算を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の交換レンズ装置。
【請求項６】
フォーカスレンズを含む撮影光学系と、前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータとを有する交換レンズ装置が取り外し可能に装着され、該交換レンズ装置との通信が可能な撮像装置であって、
前記撮影光学系により形成された被写体像を光電変換して撮像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像信号を用いて、前記フォーカスレンズの移動に伴って変化する撮像コントラストに応じた焦点情報を取得し、該焦点情報を用いて前記フォーカスレンズの合焦位置への移動を制御するフォーカス制御部とを有し、
前記交換レンズ装置は、
前記フォーカスアクチュエータの駆動位置および該駆動位置に対応する前記フォーカスレンズの位置のうち一方としてのフォーカス位置を検出する位置センサと、
前記フォーカス位置が目標フォーカス位置に向かうように前記フォーカスアクチュエータのフィードバック制御を行うレンズ制御部と、
前記フォーカス位置が前記焦点情報の取得予定タイミングまでに取得目標位置としての前記目標フォーカス位置に到達するか否かを予測する到達予測演算を行う予測部と、
前記フォーカスアクチュエータのフィードバック制御に関する特性を示すフィードバック特性データを記憶したメモリとを有し、
前記予測部は、前記フォーカスアクチュエータの駆動速度を用いて演算した第１の時間と、前記フィードバック特性データを用いて演算した第２の時間とを用いて前記到達予測演算を行い、
前記フォーカス制御部は、前記交換レンズ装置から前記到達予測演算の結果に関する情報を受信し、該情報に基づいて、前記交換レンズ装置に対して、前記取得予定タイミングと前記取得目標位置を示す情報を送信することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
撮像装置と、該撮像装置に取り外し可能に装着され、前記撮像装置との通信が可能な交換レンズ装置とを含む撮像システムであって、
前記交換レンズ装置は、
フォーカスレンズを含む撮影光学系と、
前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、
前記フォーカスアクチュエータの駆動位置および該駆動位置に対応する前記フォーカスレンズの位置のうち一方としてのフォーカス位置を検出する位置センサと、
前記フォーカス位置が目標フォーカス位置に向かうように前記フォーカスアクチュエータのフィードバック制御を行うレンズ制御部とを有し、
前記撮像装置は、
前記撮影光学系により形成された被写体像を光電変換して撮像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像信号を用いて、前記フォーカスレンズの移動に伴って変化する撮像コントラストに応じた焦点情報を取得し、該焦点情報を用いて前記フォーカスレンズの合焦位置への移動を制御するフォーカス制御部とを有しており、
前記交換レンズ装置は、
前記フォーカス制御部から前記焦点情報の取得予定タイミングと取得目標位置とを示す情報を受信して、前記フォーカス位置が前記取得予定タイミングまでに前記取得目標位置としての前記目標フォーカス位置に到達するか否かを予測する到達予測演算を行う予測部と、
前記フォーカスアクチュエータのフィードバック制御に関する特性を示すフィードバック特性データを記憶したメモリとをさらに有し、
前記予測部は、前記フォーカスアクチュエータの駆動速度を用いて演算した第１の時間と、前記フィードバック特性データを用いて演算した第２の時間とを用いて前記到達予測演算を行うことを特徴とする撮像システム。
【請求項８】
フォーカスレンズを含む撮影光学系と、前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、前記フォーカスアクチュエータの駆動位置および該駆動位置に対応する前記フォーカスレンズの位置のうち一方としてのフォーカス位置を検出する位置センサとを有するレンズ装置であり、
前記撮影光学系により形成された被写体像を光電変換して撮像信号を生成する撮像素子を有し、前記撮像信号を用いて、前記フォーカスレンズの移動に伴って変化する撮像コントラストを示す焦点情報を取得して、該焦点情報を用いて前記フォーカスレンズの合焦位置への移動を制御する撮像装置に対して取り外し可能に装着され、該撮像装置との通信が可能な交換レンズ装置の制御方法であって、
前記撮像装置から前記焦点情報の取得予定タイミングと取得目標位置に関する情報を受信するステップと、
前記フォーカス位置が前記取得予定タイミングまでに前記取得目標位置としての前記目標フォーカス位置に到達するか否かを予測する到達予測演算を行うステップと、
前記到達予測演算の結果に関する情報を、前記撮像装置に対して送信するステップを有し、
前記到達予測演算を、前記フォーカスアクチュエータの駆動速度を用いて演算した第１の時間と、前記フォーカスアクチュエータのフィードバック制御に関する特性を示すフィードバック特性データを用いて演算した第２の時間とを用いて行うことを特徴とする交換レンズ装置の制御方法。
【請求項９】
フォーカスレンズを含む撮影光学系と、前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータとを有する交換レンズ装置が取り外し可能に装着され、該交換レンズ装置との通信が可能な撮像装置であり、
前記撮影光学系により形成された被写体像を光電変換して撮像信号を生成する撮像素子を有し、前記撮像信号を用いて、前記フォーカスレンズの移動に伴って変化する撮像コントラストに応じた焦点情報を取得し、該焦点情報を用いて前記フォーカスレンズの合焦位置への移動を制御する撮像装置の制御方法であって、
前記交換レンズ装置は、
前記フォーカスアクチュエータの駆動位置および該駆動位置に対応する前記フォーカスレンズの位置のうち一方としてのフォーカス位置を検出し、前記フォーカス位置が目標フォーカス位置に向かうように前記フォーカスアクチュエータのフィードバック制御を行うとともに、
前記フォーカス位置が前記焦点情報の取得予定タイミングまでに取得目標位置としての前記目標フォーカス位置に到達するか否かを予測する到達予測演算を、前記フォーカスアクチュエータの駆動速度を用いて演算した第１の時間と、前記フォーカスアクチュエータのフィードバック制御に関する特性を示すフィードバック特性データを用いて演算した第２の時間とを用いて行い、
前記撮像装置において、
前記到達予測演算の結果に関する情報を前記交換レンズ装置から受信するステップと、
前記到達予測演算の結果に関する情報に基づいて、前記交換レンズに対して、前記取得予定タイミングと前記取得目標位置を示す情報を送信するステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるコントラストＡＦを行う撮像装置に対して装着が可能な交換レンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮影装置では、撮像素子により被写体像を光電変換して得られた映像信号から、映像のコントラスト状態（撮像コントラスト）を示す焦点評価値信号（焦点情報）を取得または生成する。そして、焦点評価値信号の値（焦点評価値）が最大となる合焦位置にフォーカスレンズを移動させることで、コントラスト検出方式でのオートフォーカスであるコントラストＡＦが行われる。なお、コントラストＡＦは、ＴＶＡＦとも称される。
【０００３】
コントラストＡＦにおいて、焦点評価値信号とこれを取得するときのフォーカスレンズの位置との関係は重要である。特に、レンズ交換が可能な撮影装置においては、撮像装置が焦点評価値信号を生成し、交換レンズ装置にてフォーカスレンズを駆動するため、焦点評価値信号の取得タイミングとフォーカスレンズの駆動タイミングとを適切に管理する必要がある。
【０００４】
レンズ交換が可能な撮像装置において、焦点評価値信号の取得タイミングに対して間違いなくフォーカスレンズの駆動タイミングを管理できれば、常に適切なフォーカスレンズ位置で焦点評価値信号を取得することができ、問題はない。しかしながら、他の各種処理も行いながら、タイミング遅れなく、撮像装置から交換レンズ装置に対してフォーカスレンズの駆動開始指示やフォーカスレンズの到達位置の取得指示の通信を行うことは困難である。
【０００５】
特許文献１には、コントラストＡＦを行うレンズ交換式撮像システムにおいて、フォーカスレンズの駆動タイミングを設定する方法が開示されている。また、特許文献２には、交換レンズにおいてフォーカスレンズが目標位置に到達するか否かの予測を行うことで、良好なコントラストＡＦを実現する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５８７１８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２５０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コントラストＡＦに際してフォーカスレンズの位置を予測し、焦点評価値信号の取得タイミングに対して遅れないようにフォーカスレンズの駆動タイミングを管理することで、良好なコントラスＡＦを行うことが可能である。そして、このようなコントラストＡＦを実現するためには、フォーカスレンズの位置やフォーカスレンズが目標位置に到達するか否かの予測を精度良く行うことが重要である。
【０００８】
しかしながら、フォーカスレンズを駆動するアクチュエータをフィードバック制御により駆動する場合に、オーバーシュートやリンギング等の発生が正確なこれらの予測を妨げるおそれがある。さらに、これらの予測が遅れるコントランスＡＦによって合焦状態が得られるまでに要する時間が長くなるため、予測のための演算を短時間で行う必要がある。
【０００９】
本発明は、コントランスＡＦにおいてフォーカスレンズをフィードバック制御により駆動する際に、フォーカスレンズの目標位置への到達可否の予測を短時間で行えるようにした交換レンズ装置および撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面としての交換レンズ装置は、撮像装置に取り外し可能に装着され、該撮像装置との通信が可能である。該交換レンズ装置は、フォーカスレンズを含む撮影光学系と、フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、フォーカスアクチュエータの駆動位置および該駆動位置に対応するフォーカスレンズの位置のうち一方としてのフォーカス位置を検出する位置センサと、フォーカス位置が目標フォーカス位置に向かうようにフォーカスアクチュエータのフィードバック制御を行うレンズ制御部とを有する。撮像装置は、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換して撮像信号を生成する撮像素子と、撮像信号を用いて、フォーカスレンズの移動に伴って変化する撮像コントラストに応じた焦点情報を取得し、該焦点情報を用いてフォーカスレンズの合焦位置への移動を制御するフォーカス制御部とを有する。該交換レンズ装置は、フォーカス制御部から焦点情報の取得予定タイミングと取得目標位置とを示す情報を受信して、フォーカス位置が取得予定タイミングまでに取得目標位置としての目標フォーカス位置に到達するか否かを予測する到達予測演算を行う予測部と、フォーカスアクチュエータのフィードバック制御に関する特性を示すフィードバック特性データを記憶したメモリとをさらに有する。そして、予測部は、フォーカスアクチュエータの駆動速度を用いて演算した第１の時間と、フィードバック特性データを用いて演算した第２の時間とを用いて到達予測演算を行うことを特徴とする。
【００１１】
なお、上記撮像装置であって、フォーカス制御部が、交換レンズ装置から到達予測演算の結果に関する情報を受信し、該情報に基づいて交換レンズ装置に対して、取得予定タイミングと取得目標位置を示す情報を送信するる撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。さらに、上記撮像装置と上記交換レンズ装置とを含む撮像システムも、本発明の他の一側面を構成する。
【００１２】
また、本発明の他の一側面としての制御方法は、フォーカスレンズを含む撮影光学系と、フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、フォーカスアクチュエータの駆動位置および該駆動位置に対応するフォーカスレンズの位置のうち一方としてのフォーカス位置を検出する位置センサとを有するレンズ装置であり、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換して撮像信号を生成する撮像素子を有し、撮像信号を用いて、フォーカスレンズの移動に伴って変化する撮像コントラストを示す焦点情報を取得して、該焦点情報を用いてフォーカスレンズの合焦位置への移動を制御する撮像装置に対して取り外し可能に装着され、該撮像装置との通信が可能な交換レンズ装置に適用される。該制御方法は、撮像装置から焦点情報の取得予定タイミングと取得目標位置に関する情報を受信するステップと、フォーカス位置が取得予定タイミングまでに取得目標位置としての目標フォーカス位置に到達するか否かを予測する到達予測演算を行うステップと、到達予測演算の結果に関する情報を、撮像装置に対して送信するステップを有する。そして、到達予測演算を、フォーカスアクチュエータの駆動速度を用いて演算した第１の時間と、フォーカスアクチュエータのフィードバック制御に関する特性を示すフィードバック特性データを用いて演算した第２の時間とを用いて行うことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の他の一側面としての制御方法は、フォーカスレンズを含む撮影光学系と、フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータとを有する交換レンズ装置が取り外し可能に装着され、該交換レンズ装置との通信が可能な撮像装置であり、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換して撮像信号を生成する撮像素子を有し、撮像信号を用いて、フォーカスレンズの移動に伴って変化する撮像コントラストに応じた焦点情報を取得し、該焦点情報を用いて前記フォーカスレンズの合焦位置への移動を制御する撮像装置に適用される。交換レンズ装置は、フォーカスアクチュエータの駆動位置および該駆動位置に対応するフォーカスレンズの位置のうち一方としてのフォーカス位置を検出し、フォーカス位置が目標フォーカス位置に向かうようにフォーカスアクチュエータのフィードバック制御を行うとともに、フォーカス位置が焦点情報の取得予定タイミングまでに取得目標位置としての目標フォーカス位置に到達するか否かを予測する到達予測演算を、フォーカスアクチュエータの駆動速度を用いて演算した第１の時間と、フォーカスアクチュエータのフィードバック制御に関する特性を示すフィードバック特性データを用いて演算した第２の時間とを用いて行う。そして、撮像装置において、到達予測演算の結果に関する情報を交換レンズ装置から受信するステップと、到達予測演算の結果に関する情報に基づいて、交換レンズに対して、取得予定タイミングと取得目標位置を示す情報を送信するステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フォーカス位置をフィードバック制御する場合において、コントラストＡＦにて用いる焦点情報を取得する目標フォーカス位置への取得予定タイミングまでの到達の可否の判定（到達予測演算）を短時間かつ正確に行うことができる。これにより、高速かつ良好なコントラストＡＦを行える交換レンズ装置および撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例であるレンズ交換型撮像システムの構成を示すブロック図。
【図２】実施例の交換レンズ装置におけるフィードバック制御の構成を示すブロック図。
【図３】実施例におけるコントラストＡＦの基本処理を示すフローチャート。
【図４】実施例における交換レンズおよびカメラのそれぞれで行われるコントラストＡＦ処理のフローチャート。
【図５】実施例におけるコントラストＡＦのタイミングチャート。
【図６】実施例におけるコントラストＡＦのタイミングチャート。
【図７】実施例におけるフォーカスレンズの移動軌跡の例を示す図。
【図８】実施例における目標フォーカス位置と実フォーカス位置の例を示す図。
【図９】２次遅れ要素の伝達関数におけるステップ応答波形を示す図。
【図１０】２次遅れ要素の伝達関数における周波数応答を示すボード線図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１には、本発明の実施例１である交換レンズ装置（以下、単に交換レンズという）１００と、該交換レンズ１００が取り外し可能に装着される撮影装置（以下、カメラ本体という）２００とにより構成されるレンズ交換型撮像システムの構成を示している。
【００１８】
本実施例では、カメラ本体２００が、交換レンズ１００内のフォーカスレンズ１０５（実際はこれを移動させるフォーカスアクチュエータ１０８）の駆動を制御してコントラストＡＦ（ＴＶＡＦ）を行う。具体的には、フォーカスレンズ１０５の所定量の移動ごとに後述する焦点評価値信号を取得し、該焦点評価値信号を用いてフォーカスレンズ１０５を合焦位置に移動させる。
【００１９】
この際、交換レンズ１００は、フォーカスレンズ１０５が、カメラ本体２００での焦点評価値信号の取得予定のタイミングまでに該焦点評価値信号の取得目標位置に到達可能か否かを予測判定する到達予測演算（到達判定）を行う。また、焦点評価値信号の取得目標位置の情報は、カメラ本体２００から交換レンズ１００に送信される。
【００２０】
図１に示すように交換レンズ１００がカメラ本体２００に装着されると、交換レンズ１００に設けられた電気的接点１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃとカメラ本体２００に設けられた電気的接点２０８ａ，２０８ｂ，２０９ｃとが互いに接続される。これにより、交換レンズ１００とカメラ本体２００との間での各種情報の通信や、不図示の電力供給ラインによりカメラ本体２００から交換レンズ１００への電力供給が可能になる。
【００２１】
交換レンズ１００において、撮影光学系は、被写体側から光軸方向に順に、固定フロントレンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、固定アフォーカルレンズ１０４およびフォーカスレンズ１０５を含む。なお、図１ではそれぞれのレンズ１０１，１０２，１０４，１０５が１つのレンズ素子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つ又は複数のレンズ素子を含む。
【００２２】
変倍レンズ１０２は、ステッピングモータやＤＣモータ等により構成されるズームアクチュエータ１０６によって光軸方向に移動され、変倍を行う。ズーム駆動回路１０７は、ズームアクチュエータ１０６に駆動電流を供給する。
【００２３】
フォーカスレンズ１０５は、ステッピングモータやボイスコイルモータ等により構成されるフォーカスアクチュエータ１０８によって光軸方向に移動され、焦点調節を行う。フォーカス駆動回路１０９は、フォーカスアクチュエータ１０８に駆動電流を供給する。位置センサ１１５は、フォーカスアクチュエータ１０８の駆動位置およびこれに対応するフォーカスレンズ１０５の光軸方向での位置のうち一方を検出するために設けられている。位置センサ１１５としては、磁気式や光学式等のセンサを用いることができる。位置センサ１１５の出力がアナログ信号である場合は、該アナログ信号はＡＤＣ１１６によってデジタル信号に変換され、レンズ制御ＣＰＵ１１０に入力される。ＡＤＣ１１６は、レンズ制御ＣＰＵ１１０に内蔵されていてもよい。以下の説明において、フォーカスアクチュエータ１０８の駆動位置およびこれに対応するフォーカスレンズ１０５の位置をまとめてフォーカス位置という。
【００２４】
一方、カメラ本体２００には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成される光電変換素子としての撮像素子２０１が設けられている。撮像素子２０１は、その撮像面に撮影光学系により形成された光学像（被写体像）を光電変換する。光電変換によって撮像素子２０１に蓄積された電荷は、所定のタイミングで撮像信号（アナログ信号）として出力され、映像信号処理回路２０２に入力される。
【００２５】
映像信号処理回路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、該デジタル撮像信号に対して増幅やガンマ補正等の各種信号処理を施して映像信号を生成する。映像信号は、カメラ制御ＣＰＵ２０６、液晶ディスプレイパネル等により構成される表示装置２０５および光ディスクや半導体メモリ等により構成される記録装置２０４に出力される。
【００２６】
また、映像信号処理回路２０２内には、焦点情報生成部としてのＡＦ信号処理回路２０３が設けられている。ＡＦ信号処理回路２０３は、撮像素子２０１から出力された撮像信号（または撮像信号を用いて生成した映像信号）から、焦点検出領域であるＡＦエリア内の画素群により得られた高周波成分や輝度成分を抽出し、焦点情報としての焦点評価値信号を生成する。焦点評価値信号は、撮影映像のコントラスト状態（撮像コントラスト）、つまりは鮮鋭度を示し、フォーカスレンズ１０５の移動に伴って変化する。そして、焦点評価値信号の値である焦点評価値が最大（ピーク）となるフォーカス位置が、そのＡＦエリアでの合焦位置となる。
【００２７】
カメラ制御ＣＰＵ２０６は、カメラＡＦ制御部２０７を含む。カメラＡＦ制御部２０７は、ＡＦ信号処理回路２０３からの焦点評価値信号を用いて合焦位置の方向や合焦状態にあるか否かの判定を行う。そして、該判定結果に基づいて、交換レンズ１００内のレンズ制御ＣＰＵ１１０に対して、フォーカスレンズ１０５の駆動に関する指示を送信する。ＡＦ信号処理回路２０３とカメラＡＦ制御部２０７とにより、フォーカス制御部が構成される。
【００２８】
前述したように、交換レンズ１００とカメラ本体２００は、電気的接点１１７ａ〜１１７ｃおよび電気的接点２０８ａ〜２０９ｃを介して通信が可能である。図１では、３線式のシリアル通信を行う場合を示している。本実施例では、レンズ制御ＣＰＵ１１０とカメラ制御ＣＰＵ２０６は、撮影映像の垂直同期信号に同期するタイミングでパケット通信を行う。
【００２９】
レンズ制御ＣＰＵ１１０からカメラ制御ＣＰＵ２０６に対しては、予測フォーカス位置の情報を含む各種情報を送信するプライマリ通信が行われる。カメラ制御ＣＰＵ２０６からレンズ制御ＣＰＵ１１０に対しては、焦点評価値信号の取得に関するタイミングを示すタイミング情報や焦点評価値信号を取得するフォーカス位置である取得目標位置を示す目標フォーカス位置情報を送信するセカンダリ通信が行われる。
【００３０】
以下の説明において、焦点評価値信号を取得するフォーカス位置である目標取得位置を目標フォーカス位置といい、タイミング情報および目標フォーカス位置情報をまとめてフォーカス制御情報ともいう。また、焦点評価値信号の取得に関するタイミングには、フォーカスレンズ１０５の駆動開始タイミング（移動開始タイミング）や、焦点評価値信号の取得開始タイミング（取得予定タイミング）等が含まれる。プライマリ通信とセカンダリ通信は、垂直同期信号の周期内でそれぞれ少なくとも１回ずつ送受信される。
【００３１】
レンズ制御ＣＰＵ１１０は、レンズ制御部としてのフィードバック制御部１１１と、予測部としてのフォーカス到達予測部１１３と、メモリとしてのアクチュエータ特性データ記憶部１１４とを有する。フィードバック制御部１１１は、セカンダリ通信によりカメラ制御ＣＰＵ２０６から送信されてきた目標フォーカス位置を受け取る。そして、フィードバック制御部１１１は、位置センサ１１５により検出されるフォーカス位置が目標フォーカス位置に向かうようにフォーカス位置またはフォーカスアクチュエータ１０８の駆動速度（フォーカスレンズ１０５の移動速度）のフィードバック制御を行う。このフィードバック制御の詳細は後述する。
【００３２】
以下の説明において、フォーカスアクチュエータ１０８の駆動速度およびこれに対応するフォーカスレンズ１０５の移動速度をまとめてフォーカス駆動速度という。また、フォーカスアクチュエータ１０８の駆動量およびこれに対応するフォーカスレンズ１０５の移動量をまとめてフォーカス駆動量という。
【００３３】
フォーカス到達予測部１１３は、セカンダリ通信によりカメラ制御ＣＰＵ２０６から送信されてきた焦点評価値信号の取得開始タイミング（取得予定タイミング）と目標フォーカス位置とを受け取る。そして、フォーカス到達予測部１１３は、コントラストＡＦに際して、焦点評価値信号の取得開始タイミングまでにフォーカス位置が目標フォーカス位置に到達可能であるか否かを判定（予測）する到達判定としての到達予測演算を行う。この到達予測演算の方法については後述する。
【００３４】
アクチュエータ特性データ記憶部１１４は、フォーカス到達予測部１１３での到達予測演算に必要なフォーカスアクチュエータ１０８の固有のフィードバック制御に関する特性を示すデータであるフィードバック特性データを記憶している。フィードバック特性データについては後述する。アクチュエータ特性データ記憶部１１４は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュＲＯＭ等の記憶素子により構成されている。
【００３５】
なお、アクチュエータ特性データ記憶部１１４は、レンズ制御ＣＰＵ１１０の外部に設けられていてもよく、この場合もアクチュエータ特性データ記憶部１１４はレンズ制御ＣＰＵ１１０とともにレンズ制御部を構成する。
【００３６】
図２には、フィードバック制御部１１１の構成を示している。位置演算部３０１は、位置センサ１１５からＡＤＣ１１６を介して入力されたデジタル信号（入力信号）からフォーカス位置（以下、検出フォーカス位置という）を演算する。位置演算部３０１は、例えば位置センサ１１５からの互いに位相が異なる２相の入力信号に対して内挿演算を行う。これにより、フォーカスアクチュエータ１０８の駆動方向（つまりはフォーカスレンズ１０５の移動方向：以下、これらをまとめてフォーカス駆動方向という）と検出フォーカス位置を演算する。
【００３７】
目標位置生成部３０３は、カメラ本体２００からの指示や交換レンズ１００に設けられた操作部からのユーザ操作に応じた信号に基づいて、フォーカスレンズ１０５を移動させるフィードバック制御用の目標フォーカス位置を生成する。このフィードバック制御用の目標フォーカス位置は、カメラ制御ＣＰＵ２０６から送信される目標取得位置としての目標フォーカス位置ではなく、フィードバック制御部１１１で利用する制御周期ごとに目標とするフォーカス位置である。フィードバック制御用の目標フォーカス位置を生成する際に、該目標フォーカス位置がランプ状（もしくはステップ状）に変化するように短い周期（ＡＤＣ１１６のサンプリング周期等）で随時更新することが可能である。これにより、あたかもフォーカスレンズ１０５の移動速度を制御するようにフォーカス位置のフィードバック制御を行うことができる。
【００３８】
減算器３０２は、目標位置生成部３０３が生成した目標フォーカス位置から位置演算部３０１が演算した検出フォーカス位置を減算することで位置偏差（以下、単に偏差という）を算出する。算出された偏差は、積分部３０４、位相補償演算部３０５およびゲイン３０６を介して駆動信号生成部３０７に送られ、ここでフォーカスアクチュエータ１０８を駆動するためのフォーカス駆動信号に変換される。積分部３０４、位相補償演算部３０５およびゲイン３０６は、検出フォーカス位置を目標フォーカス位置に対して所定の精度で追従させる制御を行う制御手段として機能する。これらは、検出フォーカス位置が目標フォーカス位置近傍に到達した際には、外力の影響があった場合でも偏差を小さくしつつ目標フォーカス位置に保持する制御を行う。
【００３９】
駆動信号生成部３０７は、フォーカス駆動信号としてＰＷＭ信号等のデジタル信号を生成する。駆動回路１０９は、フォーカス駆動信号をフォーカスアクチュエータ１０８の駆動が可能な電圧に変換してフォーカスアクチュエータ１０８を駆動する。
【００４０】
このように構成されるフィードバック制御部１１１は、コンピュータとしてのレンズ制御ＣＰＵ１１０に内蔵されてデジタル信号を処理するコンピュータプログラムに従って動作する。ただし、フィードバック制御部１１１を、オペアンプ等を用いたアナログ演算器により構成してもよい。
【００４１】
次に、カメラ制御ＣＰＵ２０６（カメラＡＦ制御部２０７）とレンズ制御ＣＰＵ１１０とが行うコントラストＡＦの基本処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。以下の説明において、フォーカスアクチュエータ１０８の駆動は、フォーカスレンズ１０５の駆動と言い換える。
【００４２】
ステップ（以下、Ｓと記す）１０１では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、レンズ制御ＣＰＵ１１０を通じて、フォーカスレンズ１０５に光軸方向にて微小量の往復駆動であるウォブリング駆動を行わせる。そして、Ｓ１０２では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、ウォブリング駆動にて焦点評価値のピーク、つまりは合焦位置が検出できたか否かを判定する。合焦位置が検出できた場合にはＳ１０７のＡＦ再起動ルーチンに進む。
【００４３】
Ｓ１０７では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、焦点評価値信号が大きく変化した場合や絞り値が変更された場合等、コントラストＡＦを再度行う（再起動する）必要があるか否かを判定する。ＡＦ再起動が必要ない場合には、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、Ｓ１０８にてフォーカスレンズ１０５の駆動を停止させ、ＡＦ再起動が必要な場合はＳ１０１の処理に戻る。
【００４４】
一方、Ｓ１０２にて焦点評価値のピークが検出できない場合には、Ｓ１０３にてカメラ制御ＣＰＵ２０６は、レンズ制御ＣＰＵ１１０を通じて焦点評価値が増加する方向にフォーカスレンズ１０５を駆動する。これを山登り駆動ともいう。そして、Ｓ１０４では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、山登り駆動により、フォーカス位置が焦点評価値がピークとなる位置を通過したか否かを監視し、通過していなければ山登り駆動を継続し、通過した場合はＳ１０５に進む。Ｓ１０５では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、レンズ制御ＣＰＵ１１０を通じて、焦点評価値がピークとなる位置にフォーカスレンズ１０５を駆動する。
【００４５】
次に、Ｓ１０６では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、焦点評価値がピークに到達したか否かを判定する。ピークに到達した場合は、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、再びＳ１０１にてウォブリング駆動を行う。また、ピークに到達していなければ、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、Ｓ１０５にて焦点評価値がピークとなる位置に向けてフォーカスレンズ１０５を駆動し続ける。
【００４６】
次に、コントラストＡＦにおいてカメラ制御ＣＰＵ２０６（カメラＡＦ制御部２０７）とレンズ制御ＣＰＵ１１０とがそれぞれ行う処理について、図４のフローチャートと、図５および図６のタイミングチャートとを用いて説明する。
【００４７】
カメラ制御ＣＰＵ２０６は、まずＳ３０１にて、セカンダリ通信により、レンズ制御ＣＰＵ１１０に対してフォーカス制御情報を送信する。これを、図５および図６を用いて具体的に説明する。
【００４８】
カメラ制御ＣＰＵ２０６は、フォーカス制御情報送信Ｎ＋１にて、タイミング情報であるフォーカスレンズ１０５の駆動開始タイミングＮ＋１と焦点評価値信号の取得開始タイミングである焦点評価値取得開始タイミングＮ＋１をレンズ制御ＣＰＵ１１０に送信する。また、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、目標フォーカス位置（取得目標位置）の情報である目標位置Ｎ＋１もレンズ制御ＣＰＵ１１０に送信する。
【００４９】
Ｓ２０１では、レンズ制御ＣＰＵ１１０は、フォーカス制御情報を受信し、一時保存する。そして、フォーカス制御情報を受信した後、レンズ制御ＣＰＵ１１０は、駆動開始タイミングでフォーカスレンズ１０５の駆動を開始できるように、タイマをクリアし、さらにタイマ割り込みを設定する。
【００５０】
次に、Ｓ２０３では、レンズ制御ＣＰＵ１１０（フォーカス到達予測部１１３）は、予測フォーカス位置を演算する位置予測演算Ｎ＋１を行う。ここで得られる予測フォーカス位置を、予測位置Ｎ＋１とする。
【００５１】
ただし、本実施例では、まずレンズ制御ＣＰＵ１１０は、フォーカス位置がカメラ制御ＣＰＵ２０６から指示された目標位置Ｎ＋１に焦点評価値取得開始タイミングＮ＋１までに到達可能か否かを判定する到達予測演算を行う。ここでは、現在のフォーカス位置から目標位置Ｎ＋１までのフォーカス駆動量を、駆動開始タイミングＮ＋１から焦点評価値取得開始タイミングＮ＋１までの時間である目標駆動時間（目標時間）Ｔａｆ内で駆動できるか否かを判定する。図５は目標駆動時間Ｔａｆ内で駆動できる場合を示している。そして、このような到達予測演算によって到達できないと判定した場合に限り、レンズ制御ＣＰＵ１１０は予測フォーカス位置を演算する位置予測演算を行う。これにより、フォーカス位置が目標フォーカス位置に到達可能である場合の処理の高速化を図ることができる一方、到達できない場合の予測フォーカス位置の演算も可能となる。
【００５２】
到達予測演算および位置予測演算が終了すると、Ｓ２０４では、レンズ制御ＣＰＵ１１０は、Ｓ２０２で設定したタイマ割り込みの発生まで待つ。そして、タイマ割り込みが発生すると、Ｓ２０５にてフォーカスレンズ１０５の駆動を開始する。
【００５３】
次に、Ｓ２０６では、レンズ制御ＣＰＵ１１０は、プライマリ通信によって、Ｓ２０３での位置予測演算の結果をカメラ制御ＣＰＵ２０６に送信する。
【００５４】
一方、Ｓ３０２において、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、レンズ制御ＣＰＵ１１０からの位置予測演算の結果を受信する。
【００５５】
次に、Ｓ３０３では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、現在のフォーカス駆動モードが次のフォーカスレンズ１０５の駆動を行うべきモード（駆動モード）か焦点評価値を取得するモード（停止モード）であるかを判定する。駆動モードである場合にはＳ３０４に進み、停止モードである場合にはＳ３０８に進む。
【００５６】
Ｓ３０４では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、Ｓ３０２で受信した予測フォーカス位置（予測位置Ｎ＋１）に基づいて次の目標フォーカス位置（目標位置）を決定する。さらに、Ｓ３０５にて、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、フォーカスレンズ１０５の次の駆動開始タイミングを決定する。
【００５７】
さらに、Ｓ３０６では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、次の焦点評価値取得開始タイミングを決定し、Ｓ３０７にて次のフォーカス駆動モードを停止モードに設定する。
【００５８】
続いてＳ３０８では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、目標位置Ｎ＋１と予測位置Ｎ＋１とを比較することで、焦点評価値取得開始タイミングＮ＋１までにフォーカス位置が目標フォーカス位置に到達するか否かを判定（予測）する。予測位置Ｎ＋１が目標位置Ｎ＋１に一致する、すなわち焦点評価値取得開始タイミングＮ＋１までにフォーカス位置が目標フォーカス位置に到達すると予測される場合は、垂直同期信号ＶＤ（Ｎ＋１）で得られた撮像信号Ｎ＋１から焦点評価値信号Ｎ＋１を取得する。そして、これを保存する。焦点評価値信号Ｎ＋１は、焦点評価値取得開始タイミングＮ＋１にて取得される。また、Ｓ３１０にて、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、目標位置Ｎ＋１に一致する予測位置Ｎ＋１も合わせて保存する。
【００５９】
次にＳ３１１では、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、次のフォーカス駆動モードを駆動モードに設定し、処理を終了する。
【００６０】
一方、Ｓ３０８にて予測位置Ｎ＋１が目標位置Ｎ＋１に一致しない場合、すなわち焦点評価値取得開始タイミングＮ＋１までにフォーカス位置が目標フォーカス位置に到達しないと予測される場合には、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、一旦処理を終了する。この場合、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、撮像信号Ｎ＋１からの焦点評価値信号Ｎ＋１の取得を行わず、次の撮像信号Ｎ＋２から焦点評価値信号Ｎ＋２を取得して保存する。
【００６１】
こうして保存した焦点評価値信号とフォーカス位置とを用いて、カメラ制御ＣＰＵ２０６は、図３で説明したコントラストＡＦを行う。
【００６２】
図５では、説明を簡単にするために、Ｓ３０８にて焦点評価値取得開始タイミングＮ＋１までにフォーカス位置が目標フォーカス位置に到達しない場合にはカメラ制御ＣＰＵ２０６側での処理を終了するものとして説明した。しかし、実際には、フォーカス位置が目標フォーカス位置に到達しない場合でも、フォーカス位置を予測位置として取得できる。このため、この予測位置での焦点評価値信号を取得・保存して、焦点評価値信号のピークに近づいているかの判定（山登り駆動）に用いることができる。これについて図６を用いて説明する。
【００６３】
目標フォーカス位置が現在のフォーカス位置よりも十分に遠い場合や、カメラ制御ＣＰＵ２０６がレンズ制御ＣＰＵ１１０に対して目標フォーカス位置を指示せずにフォーカス駆動方向のみを指示する場合がある。この場合は、レンズ制御ＣＰＵ１１０は、図６に示すように所定の方向または指示されたフォーカス駆動方向へのフォーカス駆動を開始する。ここでは、明らかにフォーカス位置が焦点評価値取得開始タイミングＮ＋１までに目標フォーカス位置に到達しないため、レンズ制御ＣＰＵ１１０は、予測位置送信Ｎ＋１において予測位置Ｎ＋１をカメラ制御ＣＰＵ２０６に送信する。また、同様に、次の焦点評価値取得開始タイミングＮ＋２までにも明らかにフォーカス位置は目標フォーカス位置には到達しない。したがって、レンズ制御ＣＰＵ１１０は、予測位置Ｎ＋２をカメラ制御ＣＰＵ２０６に送信する。カメラ制御ＣＰＵ２０６では、各焦点評価値取得開始タイミングにて得られる焦点評価値信号と予測位置の関係（増減関係）から、焦点評価値がピークとなる合焦位置を探索することが可能である。
【００６４】
図５に示したフォーカス位置は、説明を簡単にするためにフォーカスレンズ１０５が理想的に駆動される場合のフォーカスレンズ１０５の位置を示している。しかし、実際には、オーバーシュートやアンダーシュート、リンギング(ringing)を繰り返しながらフォーカスレンズ１０５を駆動している。その例を図７に示す。
【００６５】
図７において、実線で示す目標フォーカス位置（理想位置ともいえる）を位置フィードバック制御における目標位置（指令値）とした場合、実際のフォーカス位置（以下、実フォーカス位置という）は点線のような軌跡を辿る。本実施例では、このような実フォーカス位置の挙動を考慮して、レンズ制御部１１０（フォーカス到達予測部１１３）は、図４のＳ２０３にて行う到達予測演算において、実フォーカス位置が目標フォーカス位置に到達するまでの予測駆動時間を以下の方法で計算する。
【００６６】
図８には、図７と同様に、位置フィードバック制御における目標フォーカス位置と実フォーカス位置の挙動とを示している。ここで求めたい予測駆動時間は、目標フォーカス位置と実フォーカス位置との偏差が許容偏差Δ以下となるまでの時間Ｔａｆ１である。そして、この予測駆動時間Ｔａｆ１が図５における目標駆動時間Ｔａｆ以下であれば、レンズ制御部１１０は、実フォーカス位置が焦点評価値取得開始タイミングまでに目標フォーカス位置に到達可能と判定する。ここにいう「目標フォーカス位置に到達可能」とは、リンギング等を考慮する本実施例においては、「目標フォーカス位置に対して整定可能」と言い代えることができる。
【００６７】
予測駆動時間Ｔａｆ１を求めるためには、一般的に運動方程式や伝達関数によるシミュレーション計算を行う必要がある。しかし、焦点評価値取得開始タイミング間の限られた時間にそのような複雑な計算をすることは困難である。そこで、本実施例では、予測駆動時間Ｔａｆ１を時間（第１の時間）Ｔａと時間（第２の時間）Ｔｂとに分け、これらの近似計算値を加算することによって予測駆動時間Ｔａｆ１を求める。
【００６８】
時間Ｔａは、実フォーカス位置が目標フォーカス位置にほぼ理想的に追従していると仮定し、目標フォーカス位置までのフォーカス駆動量をＡとし、該フォーカス駆動量Ａを駆動する際のフォーカス駆動速度をＶとすると、次式（１）で表せる。
【００６９】
Ｔａ＝Ａ／Ｖ    （１）
すなわち、フォーカス駆動量Ａをフォーカス駆動速度Ｖで除した値が時間Ｔａである。
【００７０】
一方、時間Ｔｂは、主として実フォーカス位置のリンギングが発生している時間である。この時間Ｔｂは、リンギングを２次遅れ要素の伝達関数で表せると仮定することで計算することができる。この仮定は、図２に示した積分部３０４や位相補償演算部３０５の次数や構成を被制御対象（つまりはフォーカスアクチュエータ１０８およびフォーカスレンズ１０５）に合わせて設定することで実現可能となる。
【００７１】
図９には、目標フォーカス位置（振幅１）のステップ入力に対して２次遅れ要素によるリンギングが生じた実フォーカス位置の応答（ステップ応答）の波形を示している。実線のように目標フォーカス位置をステップ入力すると、実フォーカス位置のステップ応答の波形は点線のようになる。フォーカスレンズ１０５を駆動するフィードバック制御系における周波数帯域（バンド幅）をｆｂとし、減衰係数をζとし、許容される残り偏差（振幅１に対する比率）としての許容偏差をΔとする。このとき、実フォーカス位置が振幅０．１から０．９に達するまでの立ち上り時間Ｔｒは、以下の式（２）を用いた近似計算により求められる。また、目標フォーカス位置のステップ入力時から実フォーカス位置の目標位フォーカス位置に対する偏差が許容偏差Δ内に収まるまでに要する整定時間Ｔｓは、以下の式（３）を用いた近似計算により求められる。
【００７２】
Ｔｒ＝１／２ｆｂ                     （２）
Ｔｓ＝１／ζωｂ ×ｌｏｇ（１／Δ）  （３）
ただし、ωｂ ＝２πｆｂである。
【００７３】
図１０のボード線図には、フィードバック制御系における閉ループでのフィードバックゲインと周波数帯域ｆｂとの関係を示している。周波数帯域ｆｂは、２次遅れ要素で示される伝達関数においてはゲインが−３ｄＢとなる周波数である。また、ピークゲインにおける周波数は共振周波数ｆｐで表すことができる。上述した式（２），（３）では周波数帯域ｆｂを用いたが、共振周波数ｆｐを用いても同様に立ち上がり時間Ｔｒと整定時間Ｔｓとを算出することが可能である。
【００７４】
そして、このようなフォーカスアクチュエータ１０８のフィードバック制御に関する特性は予め実際の測定によって得ることが可能である。また、運動方程式や伝達関数でフィードバック制御系を数式化することが可能である場合には、フォーカスアクチュエータ１０８の特性を計算により求めることも可能である。減衰係数ζも同様であり、一般的には１／√２程度の値に設定することで、オーバーシュートと整定時間とのバランスがとれた応答が得られる。本実施例では、フォーカスアクチュエータ１０８に固有のフィードバック制御に関する特性（周波数帯域ｆｂ、共振周波数ｆｐおよび減衰係数ζ等）を予め測定、計算または設定する。そして、そのデータであるフィードバック特性データを、アクチュエータ特性データ記憶部１１４に記憶させておく。
【００７５】
さらに、温度や経時変化によっても周波数帯域や減衰係数等の特性が変化するので、この変化を考慮したデータを記憶しておくことで予測の精度が向上する。なお、自然対数の計算については、テーブル参照や近似により計算を簡略化することが可能である。この際に必要なテーブルデータについても、アクチュエータ特性データ記憶部１１４に記憶しておくとよい。
【００７６】
前述した式（２），（３）から、実フォーカス位置のリンギングが生じている時間Ｔｏは、整定時間Ｔｓから立ち上がり時間Ｔｒを差し引いた時間に近似した、
Ｔｏ≒Ｔｓ−Ｔｒ    （４）
となる。つまり、図８における時間Ｔｂは時間Ｔｏとほぼ等価である（Ｔｂ≒Ｔｏ）と考えることができる。このため、
Ｔａｆ１＝Ｔａ＋Ｔｂ
≒Ｔａ＋Ｔｏ
≒Ｔａ＋（Ｔｓ−Ｔｒ）    （５）
と近似して予測駆動時間Ｔａｆ１を計算することが可能である。なお、上記計算では時間Ｔａにおける実フォーカス位置の遅れ時間（むだ時間要素）Ｔｄは考慮していないが、予測駆動時間Ｔａｆ１を求める際に、次式（６）に示すようにこの遅れ時間を加算してもよい。
【００７７】
Ｔａｆ１≒Ｔａ＋（Ｔｓ−Ｔｒ）＋Ｔｄ    （６）
ただし、遅れ時間Ｔｄについてはフォーカスアクチュエータ１０８の固有のフィードバック特性データと同様に予め実際に測定してデータとして記憶しておく必要がある。
【００７８】
また、時間Ｔａを算出した時点で予測駆動時間Ｔａｆ１が目標駆動時間Ｔａｆを超える時間となることが判明した場合には、時間Ｔｏを計算しなくてよい。これにより、予測演算の時間を短縮することが可能である。
【００７９】
本実施例によれば、フォーカス位置をフィードバック制御する場合において、コントラストＡＦにて用いる焦点評価値を取得する目標フォーカス位置への取得開始タイミングまでの到達の可否の判定（到達予測演算）を短時間で、かつ正確に行うことができる。これにより、高速かつ良好なコントラストＡＦを行える撮像システム（交換レンズ１００およびカメラ本体２００）を実現することができる。
【００８０】
ここで、焦点深度と予測駆動時間Ｔａｆ１との関係について説明する。撮像において実フォーカス位置の目標フォーカス位置に対する残り偏差はピントのボケに影響する。このため、許容偏差Δは、撮影光学系の焦点深度Ｆδ（Ｆは絞り値、δは許容錯乱円を示す）に基づいて決定する必要がある。さらに、ここでの許容偏差Δはフォーカス位置（ここではフォーカスレンズ１０５の位置）に対する量である。このため、撮像素子２０１の撮像面で表される焦点深度Ｆδに換算する際には、フォーカス駆動量と撮像面でのピントの変動量との比であるフォーカス敏感度を考慮しなければならない。
【００８１】
例えば、絞り値Ｆを４とし、許容錯乱円δを１０μｍとし、フォーカス敏感度を５倍とすると、フォーカスレンズ１０５の位置としての残り偏差は８μｍとなる。しかし、振幅８μｍ以下のウォブリング駆動では、振幅１に対する比率としての許容偏差Δは１より大きくなるため、図９に示す整定時間Ｔｓの計算結果が負の値になってしまう。このような場合、リンギングが生じている時間Ｔｂを無視して、
Ｔａｆ１＝Ｔａ
または、
Ｔａｆ１＝Ｔａ＋Ｔｄ
なる計算式を用いて予測駆動時間Ｔａｆ１を演算する。
【００８２】
この場合において、焦点評価値取得タイミングにおける予測フォーカス位置（つまりは焦点評価値取得タイミングまでのフォーカス駆動量）Ａ１は、
Ａ１＝Ｖ×Ｔａｆ１
ただし、Ｔａｆ１＝Ｔａまたは＝Ｔａ＋Ｔｄ
となる。
【００８３】
また、図６に示した山登り駆動では、フォーカス駆動方向は与えられるが。特定の（決められた）目標フォーカス位置は与えられず（言い代えれば目標フォーカス位置が常に変化しており）、実フォーカス位置の目標フォーカス位置に対する整定のための時間がない。このような場合においても整定時間Ｔｓを含む計算式を用いることができないため、前述したように、
Ｔａｆ１＝Ｔａ
または、
Ｔａｆ１＝Ｔａ＋Ｔｄ
の計算式を用いて予測駆動時間Ｔａｆ１を演算する。
【００８４】
この場合において、焦点評価値取得タイミングにおける予測フォーカス位置（つまりは焦点評価値取得タイミングまでのフォーカス駆動量）Ａ１’は、
Ａ１’＝Ｖ×Ｔａｆ１
ただし、Ｔａｆ１＝Ｔａまたは＝Ｔａ＋Ｔｄ
となる。目標到達時間Ｔａｆまでに目標フォーカス位置に到達できない場合における予測フォーカス位置も同じ計算式を用いて算出する。
【００８５】
フォーカスレンズ１０５の駆動中において実フォーカス位置の目標フォーカス位置に対するオーバーシュートやアンダーシュートが発生している状態で実フォーカス位置が目標フォーカス位置に到達したと誤判定される場合も考えられる。この場合、合焦位置を間違えたり合焦状態を得るまでの時間が長くなったりするという問題が発生する。
【００８６】
しかし、上述した方法を用いることで、フードバック制御によってフォーカスレンズ１０５を駆動している場合においても、整定までに要する時間Ｔａｆ１または予測フォーカス位置を焦点評価値取得タイミング間の限られた時間内に精度良く算出することができる。
【００８７】
なお、上記実施例における時間Ｔａ，Ｔｂ、さらには時間Ｔａｆ１の算出方法は例にすぎず、他の算出方法で算出してもよい。また、上記実施例では、フォーカスアクチュエータ１０８のフィードバック制御において目標フォーカス位置がステップ入力される場合について説明した。しかし、目標フォーカス位置がランプ入力される場合も、時間Ｔａと時間Ｔｂを用いてフォーカス駆動時間Ｔａｆ１を計算してもよい。
【００８８】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１００  交換レンズ装置
１０５  フォーカスレンズ
１０８  フォーカスアクチュエータ
１１１  フィードバック制御部
１１２  フォーカス到達予測部
２００  カメラ本体
２０６  カメラ制御ＣＰＵ
【図１】
2016071150.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016071150.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016071150.tif 000009
【図８】
2016071150.tif 000010
【図９】
2016071150.tif 000011
【図１０】
2016071150.tif 000012