JP5821001B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ等の撮像装置及び撮像装置に装着されるレンズ鏡筒に関する。

特許文献１は、使用者のマニュアルズーム操作に対してズームトラッキングが可能なオートフォーカス装置を開示する。このオートフォーカス装置は、複数のズームトラッキング曲線を予め記憶している。また、このオートフォーカス装置は、ズームレンズの位置をステップ的に制御可能である。また、このオートフォーカス装置は、使用者からのマニュアルズーム操作に基づいて、ズームレンズの移動すべき位置を判断する。そして、このオートフォーカス装置は、判断したズームレンズの移動すべき位置に関する情報に基づいて、ズームトラッキング曲線を選択する。なお、ズームトラッキングとは、フォーカスレンズを移動させて合焦させた後にズーム操作を行っても、合焦状態をキープし続ける動作のことをいう。

これにより、このオートフォーカス装置は、ズームトラッキング曲線の誤選択がなくなると共に、特に、ズーミング時の素早いフォーカス制御が可能となる。

特開平６−１５３０４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のオートフォーカス装置は、ズームレンズがパワーズームにより電気的に駆動される場合のズームトラッキング動作にしか適用することができず、使用者がマニュアルでズームレンズを操作する場合についてのズームトラッキング動作には対応していない。

一般にズームトラッキング動作においては、フォーカス状態でズーム倍率が変更されると、フォーカス状態を維持するため、フォーカスレンズまたは補正用レンズがズームトラッキング曲線にしたがい駆動される。その際、フォーカスレンズまたは補正用レンズの制御目標位置は、ズームレンズの現在位置に基づきズームトラッキング曲線にしたがい決定される。ズームレンズの現在位置に基づいてフォーカスレンズまたは補正用レンズを駆動すると、フォーカスレンズまたは補正用レンズが制御目標位置に達したときには、ズームレンズはすでに別の位置に移動しており、合焦状態が得られない。そこで、ズームレンズの移動速度も考慮して、フォーカスレンズまたは補正用レンズの制御目標位置を決定する必要がある。

具体的には、電動によりズームレンズを駆動するパワーズームの場合、ズーム速度は一定であるため、フォーカスレンズまたは補正用レンズの制御目標位置はズーム速度に応じた一定量を加算して決定すればよい。この場合、制御目標位置の決定は容易である。しかしながら、マニュアルでズーム操作を行う場合、使用者がズームリングを回転させる速度は一定ではない。このため、フォーカスレンズまたは補正用レンズの制御目標位置の決定は容易ではない。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、ズームレンズがマニュアルズームにより機構的に駆動される場合において、ズーミングの速度に関わらず比較的正確なズームトラッキングが可能なレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様において、ズームトラッキングを行うために光軸に沿って移動可能な補正レンズと、補正レンズを駆動する補正レンズ駆動手段と、ズームレンズと、使用者による回転操作を受け付けるズームリングと、ズームリングの回転量に応じて機構的にズームレンズを移動させるズームレンズ駆動手段と、ズームレンズの位置を検出する位置検出手段と、使用者によるズームリングの操作に応じてズームレンズ駆動手段により機構的に移動させられるズームレンズの位置の変化速度を検出する速度検出手段と、ズームレンズの位置と補正レンズの合焦位置とを対応付けた関係情報を記憶する記憶手段と、補正レンズ駆動手段を制御する制御手段とを備える、レンズ鏡筒が提供される。制御手段は、位置検出手段により検出されたズームレンズの位置から所定量だけ離れた位置である補正ズームレンズ位置を求め、関係情報を参照して、補正ズームレンズ位置に対応する補正レンズの合焦位置を求め、その求めた合焦位置を目標位置として補正レンズを駆動するように補正レンズ駆動手段を制御する。制御手段は、所定量を、速度検出手段により検出されたズームレンズ位置の変化速度に応じて変化させる。

本発明の第２の態様において、交換レンズと、前記交換レンズが装着可能なカメラボディとを含む撮像装置が提供される。交換レンズは、ズームトラッキングを行うために光軸に沿って移動可能な補正レンズと、補正レンズを駆動する補正レンズ駆動手段と、ズームレンズと、使用者による回転操作を受け付けるズームリングと、ズームリングの回転量に応じて機構的にズームレンズを移動させるズームレンズ駆動手段と、ズームレンズの位置を検出する位置検出手段と、使用者によるズームリングの操作に応じてズームレンズ駆動手段により機構的に移動させられるズームレンズの位置の変化速度を検出する速度検出手段と、ズームレンズの位置と補正レンズの合焦位置とを対応付けた関係情報を記憶する記憶手段と、フォーカスレンズ駆動手段を制御する制御手段とを備える。制御手段は、位置検出手段により検出されたズームレンズの位置から所定量だけ離れた位置である補正ズームレンズ位置を求め、関係情報を参照して、補正ズームレンズ位置に対応する補正レンズの合焦位置を求め、その求めた合焦位置を目標位置として補正レンズを駆動するように補正レンズ駆動手段を制御する。制御手段は、所定量を速度検出手段により検出されたズームレンズ位置の変化速度に応じて変化させる。カメラボディは、交換レンズを介して入力した被写体像の画像データを生成する撮像手段と、画像データに所定の処理を施し、その所定の処理を施した画像を記録媒体に記録する記録手段とを備える。

本発明の第３の態様において、別の撮像装置が提供される。撮像装置は、ズームトラッキングを行うために光軸に沿って移動可能な補正レンズと、補正レンズを駆動する補正レンズ駆動手段と、補正レンズ駆動手段を制御する制御手段と、ズームレンズと、使用者による回転操作を受け付けるズームリングと、ズームリングの回転量に応じて機構的にズームレンズを移動させるズームレンズ駆動手段と、ズームレンズの位置を検出する位置検出手段と、使用者によるズームリングの操作に応じてズームレンズ駆動手段により機構的に移動させられるズームレンズの位置の変化速度を検出する速度検出手段と、ズームレンズの位置と補正レンズの合焦位置とを対応付けた関係情報を記憶する記憶手段と、被写体像の画像データを生成する撮像手段と、画像データに所定の処理を施し、その所定の処理を施した画像を記録媒体に記録する記録手段とを備える。制御手段は、位置検出手段により検出されたズームレンズの位置から所定量だけ離れた位置である補正ズームレンズ位置を求め、関係情報を参照して、補正ズームレンズ位置に対応する補正レンズの合焦位置を求め、その求めた合焦位置を目標位置として補正レンズを駆動するように補正レンズ駆動手段を制御する。所定量は、速度検出手段により検出されたズームレンズ位置の変化速度に応じて変化させる。

本発明によれば、マニュアル操作により任意の速度でズームレンズが駆動される場合において、ズーミングの速度に関わらず正確なズームトラッキングが可能なレンズ鏡筒及びそれを用いた撮像装置を提供することができる。

実施形態１のカメラシステムの斜視図 実施形態１のカメラシステムのブロック図 ズームリング２１の回転速度の検出方法を説明するための図 ズームレンズ位置とフォーカスレンズの合焦位置との関係を説明するための図（ズームトラッキング曲線） ズームトラッキング動作を示すフローチャート は、ズームトラッキング動作時のフォーカスレンズの駆動制御を説明するための図（ズームレンズ停止時） は、ズームトラッキング動作時のフォーカスレンズの駆動制御を説明するための図（ズームレンズ駆動時）

添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明する。

１．実施の形態１
１−１．概要
図１は、本発明の一実施形態におけるカメラシステムの斜視図である。カメラシステム１は、図１に示すように、カメラボディ１００と交換レンズ２００とから構成される。交換レンズ２００にはズームリング２１３が設けられている。使用者は、ズームリング２１３を回転操作することによりマニュアルでズーム動作を行うことができる。

以下に説明する実施形態は、このようなマニュアルズーム動作が可能なレンズ鏡筒において、ズーミング時に比較的素早いフォーカス制御が可能なレンズ鏡筒を提供するためになされたものである。

１−２．構成
図２は、カメラシステム１のブロック図である。本実施の形態のカメラシステム１の構成について図２を用いて説明する。

１−２−１．カメラボディの構成
カメラボディ１００は、ＣＣＤイメージセンサ１１０と、液晶モニタ１２０と、カメラコントローラ１４０と、ボディマウント１５０と、電源１６０と、カードスロット１７０とを備える。

カメラコントローラ１４０は、レリーズ釦１３０等の操作部材からの指示に応じて、ＣＣＤイメージセンサ１１０等の制御を含む、カメラシステム１全体を制御する。カメラコントローラ１４０は、垂直同期信号をタイミング発生器１１２に送信する。これと並行して、カメラコントローラ１４０は、垂直同期信号に基づいて露光同期信号を生成し、生成した露光同期信号を、ボディマウント１５０及びレンズマウント２５０を介して、レンズコントローラ２４０に周期的に送信する。カメラコントローラ１４０は、制御動作や画像処理動作の際に、ＤＲＡＭ１４１をワークメモリとして使用する。

ＣＣＤイメージセンサ１１０は、交換レンズ２００を介して入射される被写体像を撮像してアナログ画像信号を生成する。生成されたアナログ画像信号は、ＡＤコンバータ１１１でデジタル画像データに変換される。ＡＤコンバータ１１１で変換された画像データは、カメラコントローラ１４０で様々な画像処理が施される。様々な画像処理とは、例えば、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、キズ補正処理、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、ＪＰＥＧ圧縮処理などの画像圧縮処理等である。

ＣＣＤイメージセンサ１１０は、タイミング発生器１１２で制御されるタイミングで動作する。ＣＣＤイメージセンサ１１０の動作としては、静止画像の撮像動作、動画像の撮像動作、スルー画像の撮像動作等である。スルー画像とは、撮像後、メモリカード１７１に記録しない画像である。スルー画像は、主に動画像であり、静止画像の撮像のための構図を決めるために液晶モニタ１２０に表示される。

液晶モニタ１２０は、カメラコントローラ１４０で画像処理された表示用画像データが示す画像を表示する。液晶モニタ１２０は、動画像も静止画像も選択的に表示可能である。

カードスロット１７０は、メモリカード１７１を装着可能である。カードスロット１７０は、カメラコントローラ１４０からの制御に基づいて、メモリカード１７１を制御する。すなわち、カメラコントローラ１４０の画像処理により生成された画像データがメモリカード１７１に格納される。メモリカード１７１には種々の画像ファイルが格納可能であり、例えばＪＰＥＧ画像ファイルが格納される。また、メモリカード１７１から、それに格納される画像データ又は画像ファイルが読み出し可能である。メモリカード１７１から読み出された画像データ又は画像ファイルは、カメラコントローラ１４０で画像処理される。例えば、カメラコントローラ１４０は、メモリカード１７１から取得した画像データ又は画像ファイルを伸張して表示用画像データを生成する。

電源１６０は、カメラシステム１で消費するための電力を供給する。電源１６０は、例えば、乾電池であってもよいし、充電池であってもよい。また、電源１６０は、電源コードを介して外部から供給される電力をカメラシステム１に供給するものであってもよい。

ボディマウント１５０は、交換レンズ２００のレンズマウント２５０と機械的及び電気的に接続可能である。ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００との間で、データを送受信可能である。ボディマウント１５０は、カメラコントローラ１４０から受信した露光同期信号を、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、カメラコントローラ１４０から受信したその他の制御信号を、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０から受信した信号をカメラコントローラ１４０に送信する。

１−２−２．レンズ鏡筒
１−２−２−１．交換レンズの構成
交換レンズ２００は、光学系とレンズコントローラ２４０とレンズマウント２５０とを備える。交換レンズ２００の光学系はズームレンズ２１０、ＯＩＳレンズ２２０、絞り２６０、フォーカスレンズ２３０を含む。

ズームレンズ２１０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像の倍率を変化させるためのレンズである。ズームレンズ２１０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。駆動機構２１１は、使用者が操作可能なズームリング２１３等を含み、使用者による操作をズームレンズ２１０に伝え、ズームレンズ２１０を光学系の光軸方向に沿って移動させる。検出器２１２は、駆動機構２１１における駆動量を検出する。また、検出器２１２は、後述する方法により、ズームリング２１３の位置すなわちズームレンズ２１０の位置を検出する。レンズコントローラ２４０は、この検出器２１２における検出結果を取得することにより、光学系におけるズーム倍率、及びズームリング２１３の位置、回転量及び回転速度を把握することができる。

ＯＩＳレンズ２２０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像のぶれを補正するためのレンズである。ＯＩＳレンズ２２０は、カメラシステム１のぶれを相殺する方向に移動することにより、ＣＣＤイメージセンサ１１０上の被写体像のぶれを小さくする。ＯＩＳレンズ２２０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。アクチュエータ２２１は、ＯＩＳ用ＩＣ２２３からの制御を受けて、光学系の光軸に垂直な面内でＯＩＳレンズ２２０を駆動する。アクチュエータ２２１は、例えば、マグネットと平板コイルとで実現可能である。位置検出センサ２２２は、光学系の光軸に垂直な面内におけるＯＩＳレンズ２２０の位置を検出するセンサである。位置検出センサ２２２は、例えば、マグネットとホール素子で実現可能である。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、位置検出センサ２２２の検出結果及びジャイロセンサなどのぶれ検出器の検出結果に基づいて、アクチュエータ２２１を制御する。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、レンズコントローラ２４０からぶれ検出器の検出結果を得る。また、ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、レンズコントローラ２４０に対して、光学的像ぶれ補正処理の状態を示す信号を送信する。

絞り２６０は、光学系を通過する光の量を調整するための部材である。絞り２６０は、例えば、複数の絞り羽根からなり、羽根で構成する開口部を開閉することにより、光量を調整可能である。絞りモータ２６１は、絞り２６０の開口部を開閉するための駆動手段である。

フォーカスレンズ２３０は、光学系でＣＣＤイメージセンサ１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させるためのレンズである。フォーカスレンズ２３０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。

フォーカスモータ２３３は、レンズコントローラ２４０の制御に基づいて、フォーカスレンズ２３０が光学系の光軸に沿って進退するよう駆動する。これにより、光学系でＣＣＤイメージセンサ１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させることができる。本実施の形態においては、フォーカスモータ２３３としてステッピングモータを用いる。但し、フォーカスモータはこれに限定されず、例えば、ＤＣモータで構成してもよいし、超音波モータで構成してもよい。

レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からの制御信号に基づいて、ＯＩＳ用ＩＣ２２３やフォーカスモータ２３３の制御を含む交換レンズ２００全体を制御する。例えば、レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からの制御信号に基づいて、フォーカスレンズ２３０を光軸に沿って所定の駆動方法で進退させるようにフォーカスモータ２３３を制御する。また、検出器２１２、ＯＩＳ用ＩＣ２２３などから信号を受信して、カメラコントローラ１４０に送信する。レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０との間で、レンズマウント２５０及びボディマウント１５０を介してデータの送受信を行う。

レンズコントローラ２４０は、ＤＲＡＭ２４１をワークメモリとして使用する。また、フラッシュメモリ２４２は、レンズコントローラ２４０の制御に使用するプログラムやパラメータを保存する。例えば、フラッシュメモリ２４２は、後述する図４に示すような、ズームレンズ位置とフォーカスレンズの合焦位置との関係に関する情報等を記憶する。

１−２−２−２．ズームリング回転速度検出方法
図３を用いて、ズームリング２１３の回転速度の検出方法について説明する。図３は、ズームリング２１３の構成及び機能を説明するための図である。

ズームリング２１３はその内側に、摺動子３００と、抵抗３１０と、摺動子３００が移動する経路を定義するカム溝とを有している。ズームリング２１３が使用者により回転されると、摺動子３００は、抵抗３１０と電気的に接触しながらカム溝に沿って位置ａ〜ｂの範囲で移動できるようになっている。抵抗３１０の両端には、３.０（Ｖ）の電圧が印加されている。摺動子３００からは抵抗３１０上の摺動子３００の位置に応じた電圧が得られる。すなわち、摺動子３００からはズームリング２１３の位置（すなわちズームレンズ２１０の位置）に応じた電圧が得られる。よって、検出器２１２は、摺動子３００の電圧を測定することにより、ズームリング２１３の位置（すなわちズームレンズ２１０の位置）をアナログデータとして検知できる。

レンズコントローラ２４０は、所定期間毎に検出器２１２により検出された電圧を入力し、その入力した電圧をＡＤ変換して得られたデジタルデータを処理することにより、ズームリング２１３の回転速度を検知する。レンズコントローラ２４０は、ズームリング２１３の回転速度を検出するために１０bitを用意している。図３の例では、位置ａの摺動子３００から検出されるアナログ電圧値に対応したデジタル値を１００とし、位置ｂの摺動子３００から検出されるアナログ電圧値に対応したデジタル値を９００としている。摺動子３００の計測した電圧値が１.１７（V）であった場合、それに対応するデジタルデータは４００としている。以下、変換後のデジタルデータの単位を「ＡＤ」と称す。

以上のように検出器２１２で検出されるズームリング２１３の位置のデジタルデータの単位時間あたりの変化量を検出することにより、レンズコントローラ２４０は、ズームリング２１３の回転速度を検出することができる。なお、本実施の形態におけるデジタルカメラ１００においては、ズームリング２１３の位置（すなわち、ズームレンズ２１０の位置）の単位時間当たりの変化量を検知することでズームリング２１３の回転速度を算出するが、必ずしもこのような構成である必要はない。例えば、ズームリング２１３の回転速度を直接検知するような構成であってもよい。

１−２−２−３．ズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置との関係
図４を用いて、ズームレンズ位置とフォーカスレンズの合焦位置との関係について説明する。図４は、ズームレンズ位置とフォーカスレンズの合焦位置との関係を説明するための模式図である。

フラッシュメモリ２４２は、図４に示すようなズームレンズ位置とフォーカスレンズの合焦位置との関係を示す関係情報を格納している。関係情報は、被写体までの距離（被写体距離）毎の複数のズームトラッキング曲線から構成されている。図４の例では、関係情報は４つのズームトラッキング曲線ａ，ｂ，ｄ，ｅを含む。

合焦状態においてズームレンズ２１０を駆動させた場合、フォーカスレンズ２３０を停止させたままにしておくと、ＣＣＤイメージセンサ１１０上では非合焦状態となる。そこで、本実施の形態のカメラシステム１においては、合焦状態においてズームレンズ２１０を駆動する際に、被写体距離に応じたズームトラッキング曲線を選択し、フォーカスレンズ２３０をズームレンズ位置の変化にしたがいズームトラッキング曲線に沿って駆動させる。これにより、ズームレンズ２１０の駆動がなされた場合であっても、合焦状態を維持した状態で画像を撮像し続けることができる。

なお、フラッシュメモリ２４２において、所望の被写体距離に応じたズームトラッキング曲線が格納されていない場合には、その被写体距離に近い２つの被写体距離のズームトラッキング曲線から、所望の被写体距離に対するフォーカスレンズ位置を求める。例えば、所望の被写体距離が、ズームトラッキング曲線ｂの被写体距離と、ズームトラッキング曲線ｄの被写体距離との間である場合、ズームトラッキング曲線ｂとズームトラッキング曲線ｃから、仮想的なズームトラッキング曲線ｃを補間して求める。この仮想曲線ｃに沿ってフォーカスレンズ２３０を駆動させる。これにより、フラッシュメモリ２４２において該当する被写体距離のズームトラッキング曲線が格納されていない場合であっても、任意の被写体距離についてズームトラッキング動作が可能となり、合焦状態を維持しつつズーム動作が可能となる。

１−２−３．用語の対応
フォーカスレンズ２１０は補正レンズの一例である。フォーカスモータ２３３は補正レンズ駆動手段の一例である。摺動子３００と抵抗３１０とレンズコントローラ２４０とからなる構成は位置検知手段の一例である。検出器２１２及びレンズコントローラ２４０は速度検出手段の一例である。駆動機構２１１はズームレンズ駆動手段の一例である。フラッシュメモリ２４２は記憶手段の一例である。レンズコントローラ２４０は制御手段の一例である。ＣＣＤイメージセンサ１１０及びＡＤコンバータ１１１は撮像手段の一例である。カメラコントローラ１４０は記録手段の一例である。メモリカード１７１は記録媒体の一例である。

１−３．マニュアルズームにおけるズームトラッキング動作
使用者によるマニュアルズーム操作を受け付けた場合のズームトラッキング動作について図５、図６Ａ、図６Ｂを用いて説明する。図５は、マニュアルズーム操作を受け付けた場合のズームトラッキング動作を説明するためのフローチャートである。図６Ａ、図６Ｂは、マニュアルズーム操作を受け付けた場合のフォーカスレンズの駆動を説明するための模式図である。

使用者は、ズームリング２１３を回転操作することにより、マニュアルズーム操作をすることができる。本実施の形態の交換レンズ（レンズ鏡筒）２００は、ズームレンズ２１０を機構的に駆動される。従って、使用者からズームリング２１３を介してマニュアルズーム操作を受け付けると、ズームレンズ２１０は、使用者からの操作に連動して駆動される。マニュアルズーム操作を受け付けると（Ｓ１００）、レンズコントローラ２４０は、所定の検出期間毎（本実施形態では、検出期間の長さを４ｍｓとする）に、検出器２１２からズームリング２１３の位置の情報を入力し、ズームリング２１３の回転量を求め、回転量が所定値（本例では、４ＡＤ）以上変化したか否かを判断する（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。

ズームリング２１３の回転量が所定値（４ＡＤ）以上であると判断すると、レンズコントローラ２４０は、以下の式（１）に基づいてフォーカスレンズ２３０の目標位置を算出する（Ｓ１３０）。具体的には以下のようにしてフォーカスレンズ２３０の目標位置を算出する。

まず、式（１）に基づき、ズームレンズ位置の増加分Δｄを求める。
Δｄ＝α＋β×（ΔＰ） （ＡＤ） …（１）
ここで、αは定数であり、例えば、ズームリング２１３の回転量の所定値に等しい４（ＡＤ）に設定される。βは係数であり、例えば８に設定される。α及びβは実験等を介して適宜設定される。ΔＰはズームリング位置の変化量（回転量）である。なお、レンズの広角端から望遠端への方向を正の方向とする。ΔＰが負の場合は、ズームレンズ位置の増加分Δｄは以下の式で求める。
Δｄ＝−α＋β×（ΔＰ） （ＡＤ） …（１ａ）

そして、補正ズームレンズ位置を以下の式（１．１）で求める。
補正ズームレンズ位置＝
検出された現在のズームレンズ位置＋Δｄ （ＡＤ） …（１．１）

その後、図４に示すズームトラッキング曲線に従い補正ズームレンズ位置に対応したフォーカスレンズ位置を求め、その求めた位置をフォーカスレンズ２３０の目標位置とする。

フォーカスレンズ２３０の目標位置を算出すると、レンズコントローラ２４０は、フォーカスレンズ２３０を目標位置に移動させるようフォーカスモータ２３３を制御する（Ｓ１３５）。

ズームレンズ停止時においては、図６Ａに示すように、フォーカスレンズ２３０は、現在のズームレンズ位置と対応する位置に移動する。これに対して、使用者のマニュアルズーム操作によりズームレンズを駆動する場合、図６Ｂに示すように、フォーカスレンズ２３０は、現在のズームレンズの位置から、式（１）に基づき算出された量Δｄだけ離れた位置に対応するフォーカスレンズの合焦位置を目標位置として移動を開始する。例えば、α＝４、β＝４で、ズームリング２１３の回転量（変化量）が８ＡＤであった場合、式（１）から、増加分Δｄは６８（＝４＋８×８）（ＡＤ）となる。よって、ズームトラッキング曲線において現在のズームレンズの位置から６８（ＡＤ）だけ離れたズームレンズ位置に対応するフォーカスレンズ２３０の合焦位置を目標位置として、フォーカスレンズ２３０の駆動が開始される。

このように、ステップＳ１２０でズームリング位置が所定値（４ＡＤ）以上変化していると判断した場合には、レンズコントローラ２４０は、式（１）に基づいてフォーカスレンズ２３０を移動させる目標位置を算出する。この目標位置は、ズームリング２１３の回転操作の速度が高速であるほど、現在のズームレンズ２１０の位置からより離れた位置に設定される。すなわち、フォーカスレンズ２３０は、ズームリング２１３の回転操作の速度が高速であるほど、現在のズームレンズ２１０の位置からより離れた位置に対応するフォーカスレンズ２３０の合焦位置に駆動されることとなる。このように、ズームリングの回転速度すなわちズームリング位置の変化の速度に応じて、フォーカスレンズ２３０の目標位置を変化させることが可能となる。その結果、ズームレンズ２１０が高速で変化した場合であっても、ズームトラッキング曲線に沿ってフォーカスレンズ２３０をより好適な位置に制御できるようになり、ズームリング２１３の回転速度に応じて正確なズームトラッキングを実現することができる。

このように、ズームリング２１３が回転操作を受け付けている場合において、フォーカスレンズ２３０は、現在のズームレンズ２１０の位置から所定量だけ離れた位置に対応するフォーカスレンズ２３０の合焦位置を目標位置として駆動される。しかし、ズームリング２１３の回転操作が止まった場合は、ズームレンズ２１０の停止位置に対応するフォーカスレンズ２３０の合焦位置を越えた位置にフォーカスレンズ２３０を駆動させることはしない。ズームリング２１３の回転が止まったにも関わらず、ズームレンズ２１０の停止位置より離れた位置に対応するフォーカスレンズの合焦位置までフォーカスレンズ２３０を駆動させてしまうと、ＣＣＤイメージセンサ１１０で撮像される画像が非合焦となってしまうからである。従って、フォーカスレンズ２３０は、現在のズームレンズ２１０の位置より離れた位置に対応するフォーカスレンズの合焦位置を目標位置として駆動を開始するが、その時々のズームレンズ２１０の位置に対応するフォーカスレンズの合焦位置を通り越してしまうことはない。

ステップＳ１２０において、ズームリング２１３が所定値（４ＡＤ）以上回転していないと判断した場合について説明する。この場合、レンズコントローラ２４０は、ズームトラッキング動作において最後にフォーカスレンズ２３０を駆動してから、ズームリング２１３が累積して所定値（４ＡＤ）以上回転しているか否かを判断する（Ｓ１４０）。

ズームトラッキング動作において最後にフォーカスレンズ２３０を駆動してから、ズームリング２１３が累積して所定値（４ＡＤ）以上回転していないと判断した場合、レンズコントローラ２４０は、ステップＳ１１０に戻る。

ズームトラッキング動作において最後にフォーカスレンズ２３０を駆動してから、ズームリング２１３が累積して所定値（４ＡＤ）以上回転したと判断した場合、レンズコントローラ２４０は、以下に示す式（２）に基づいてフォーカスレンズ２３０を移動させる目標位置を算出する（Ｓ１５０）。具体的には以下のようにしてフォーカスレンズ２３０の目標位置を算出する。

まず、式（２）に基づき、ズームレンズ位置の増加分Δｄを求める。
Δｄ＝α＋β×（α／Ｎ＋１） （ＡＤ） （Δｄ＞０） …（２）
ここで、αは定数であり、例えば、ズームリング２１３の回転量の所定値に等しい４（ＡＤ）に設定される。βは係数であり、例えば８に設定される。α及びβは実験等を介して適宜設定される。Ｎはズームレンズ位置の変化量が所定値を超えなかった検出期間の個数である。

そして、補正ズームレンズ位置を以下の式（２．１）で求める。
補正ズームレンズ位置＝
検出された現在のズームレンズ位置＋Δｄ （ＡＤ） …（２．１）

なお、ズームトラッキング動作において最後にフォーカスレンズ２３０を駆動してから、ズームリング２１３が累積して、負の方向へ所定値（４ＡＤ）以上回転したと判断した場合、補正ズームレンズ位置は次式で求める。
補正ズームレンズ位置＝
検出された現在のズームレンズ位置−Δｄ （ＡＤ） …（２．１ａ）

その後、図４に示すズームトラッキング曲線に従い補正ズームレンズ位置に対応したフォーカスレンズ位置を求め、その求めた位置をフォーカスレンズ２３０の目標位置とする。目標位置を算出すると、レンズコントローラ２４０は、フォーカスレンズ２３０を目標位置に移動させるようフォーカスモータ２３３を制御する（Ｓ１５５）。

以上のように、ステップＳ１５０で累積して所定値（４ＡＤ）以上変化していると判断した場合は、レンズコントローラ２４０は、式（２）に基づいてフォーカスレンズ２３０を移動させる目標位置を算出する。これにより、フォーカスモータ２３３は、ズームリング２１３が受け付けた回転操作が比較的に低速であったとしても、現在のズームレンズ２１０の位置から離れたズームレンズ位置に対応するフォーカスレンズの合焦位置を目標位置としてフォーカスレンズ２３０を駆動させることとなる。よって、本実施の形態におけるカメラシステム１は、ズームリング２１３が低速で回転操作された場合でも、精度の高いズームトラッキングを実現することができる。結果として、本実施の形態にかかるカメラシステム１は、ズームリング２１３の回転速度に応じて比較的正確なズームトラッキングを実現できる。

なお、本実施の形態におけるデジタルカメラ１００においては、ズームリング２１３の回転速度に応じて、フォーカスレンズの駆動を変化させたが、必ずしもこのような構成である必要はない。例えば、ズームレンズ位置の変化速度に応じて、フォーカスレンズの駆動を変化させるような構成であってもよい。要するに、ズームレンズ位置の変化速度に関する情報を出力し、その出力結果に応じてフォーカスレンズの駆動を制御するような構成であればよい。

１−４．本実施の形態のまとめ
本実施の形態のレンズ鏡筒は、ズームトラッキングを行うために光軸に沿って移動可能なフォーカスレンズ２３０と、フォーカスレンズ２３０を駆動するフォーカスモータ２３３と、ズームレンズ２１０と、使用者による回転操作を受け付けるズームリング２１３と、ズームリング２１３の回転量に応じて機構的にズームレンズを移動させるズームレンズ駆動機構２１１と、ズームレンズの位置を検出する摺動子３００と抵抗３１０（または検出器２１２）と、ズームレンズ位置の変化速度を検出する検出器２１２及びレンズコントローラ２４０と、ズームレンズ２１０の位置とフォーカスレンズ２３０の合焦位置とを対応付けた関係情報を記憶するフラッシュメモリ２４２と、フォーカスモータ２３３を制御するレンズコントローラ２４０とを備える。レンズコントローラ２４０は、関係情報を参照して、摺動子３００と抵抗３１０により検出されたズームレンズ２１０の位置から所定量だけ離れたズームレンズ位置に対応するフォーカスレンズ２３０の合焦位置を求め、その求めた合焦位置を目標位置としてフォーカスレンズ２３０を駆動するようにフォーカスモータ２３３を制御する。レンズコントローラ２４０は、所定量を、検出器２１２及びレンズコントローラ２４０により検出されたズームレンズ位置の変化速度に応じて変化させる。

この構成により、フォーカスモータ２３３は、ズームリング２１３が受け付けた回転操作が高速であれば高速であるほど、現在のズームレンズ２１０の位置からより離れた位置に対応付けられているフォーカスレンズの合焦位置を目標位置としてフォーカスレンズ２３０を駆動させることとなる。その結果、ズームリング２１３の回転速度に依存せず、フォーカスレンズ２３０の駆動が終了した時点のフォーカスレンズ位置と、その駆動終了時点での新たなズームレンズ位置に対応したズームトラッキング曲線上のフォーカスレンズ位置とのずれを小さくできる。よって、ズームリング２１３の回転速度に依存しない精度のよいフォーカス制御が可能となる。

また、本実施の形態のレンズ鏡筒において、レンズコントローラ２４０は、ズームレンズの変化速度に応じて、所定量を算出するために用いる計算式を異ならせる。

これにより、レンズコントローラ２４０は、ズームリング２１３が受け付けた回転操作が高速であれば高速であるほど、現在のズームレンズ２１０の位置からより離れた位置に対応付けられているフォーカスレンズの合焦位置を目標位置としてフォーカスレンズ２３０を駆動させることとなる。その結果、本実施の形態のカメラシステム１は、ズームリング２１３の回転速度に応じて比較的素早いフォーカス制御をすることが可能となる。

本実施形態におけるズームトラッキングによれば、使用者が所望の速度でズームリングを操作してズーム倍率を変更させている場合においても、合焦状態を維持できることから、特に動画撮影時に有効である。

２．他の実施の形態
以上のように実施の形態１を説明した。しかし、本発明の実施の形態は、上記のものには限定されない。以下、他の実施の形態について説明する。

実施の形態１で示した式（１）、（１ａ）の構成、定数等の値は一例であり、ズームレンズ位置の変化速度に応じて変化する増加分Δｄが求められる式であれば、他の式を用いることができることは言うまでもない。同様に、式（２）の構成、定数等の値も一例であり、低速で変化するズームレンズ位置に応じて緩やかに変化する増加分Δｄが求められる式であれば、他の式を用いることができる。

実施の形態１において、さらにズームレンズ２１０の位置に応じて式（１）、（１ａ）を異ならせるようにしても良い。例えば、ズームレンズ２１０が広角端にあるときはΔｄがより大きく変化し、望遠端にあるときはΔｄがあまり変化しないように、ズームレンズ２１０の位置に応じて定数Ａ，係数αを異ならせても良い。このことは、式（２）についても同様である。

実施の形態１では、交換レンズ２００側で、ズームレンズ位置の速度変化と関係情報に基づき、ズームトラッキング動作におけるフォーカスレンズ２３０の目標位置を求めたが、カメラボディ１００側でその目標位置を求めても良い。その場合、カメラコントローラ１４０はレンズコントローラ２４０から事前に関係情報を受信しておく。そして、マニュアルでのズーム操作中において、カメラコントローラ１４０はレンズコントローラ２４０から定期的に少なくともズームレンズ２１０の位置に関する情報を受信し、受信した位置情報や関係情報等を参照して、上述した方法でフォーカスレンズ２３０の目標位置を決定し、その決定した目標位置の情報をレンズコントローラ２４０に送信すればよい。

実施の形態１では、交換レンズ２００は、フラッシュメモリ２４２を備えていたが、フラッシュメモリ２４２の代わりに、書き込みが不可能なＲＯＭを備えてもよい。

また、本実施の形態１においては、フォーカスレンズを駆動することによりズームトラッキングを実現していたが、ズームトラッキングのために必ずしもフォーカスレンズを使用する必要はない。例えば、ズームトラッキング専用の補正レンズを別途用意し、その補正レンズを駆動することによりズームトラッキングを行ってもよい。

また、実施の形態１では、可動ミラーを備えないカメラボディを例示したが、カメラボディの構成はこれには限定されない。例えば、カメラボディ内に可動ミラーを備えてもよいし、被写体像を分けるためのプリズムを備えてもよい。また、カメラボディ内ではなく、アダプター内に可動ミラーを備える構成でもよい。

また、実施の形態１では、撮像素子として、ＣＣＤイメージセンサ１１０を例示したが、撮像素子はこれに限定されない。例えば、撮像素子をＣＭＯＳイメージセンサまたはＮＭＯＳイメージセンサで構成してもよい。

また、実施の形態１では、抵抗３１０の両端に３Ｖの電圧を印加する構成を例示したが、その印加電圧は３Ｖに限定されず、１Ｖまたは５Ｖでもよい。すなわち、用途に応じた任意の電圧が印加されてもよい。

また、実施の形態１では、ズームリング２１３の回転量の検出期間を４ｍｓとしたが、検出期間はこれに限定されない。例えば、検出期間は２ｍｓまたは８ｍｓ，１６ｍｓであってもよい。

本発明は、デジタルスチルカメラ等に用いられるレンズ鏡筒に適用可能である。

以上、特定の実施形態について説明されたが、当業者にとっては他の多くの変形例、修正、他の利用が明らかである。それゆえ、本発明は、ここでの特定の開示に限定されない。

Claims (15)

1. ズームトラッキングを行うために光軸に沿って移動可能な補正レンズと、
   前記補正レンズを駆動する補正レンズ駆動手段と、
   ズームレンズと、
   使用者による回転操作を受け付けるズームリングと、
   前記ズームリングの回転量に応じて機構的に前記ズームレンズを移動させるズームレンズ駆動手段と、
   前記ズームレンズの位置を検出する位置検出手段と、
   前記使用者による前記ズームリングの操作に応じて前記ズームレンズ駆動手段により機構的に移動させられる前記ズームレンズの位置の変化速度を検出する速度検出手段と、
   前記ズームレンズの位置と前記補正レンズの合焦位置とを対応付けた関係情報を記憶する記憶手段と、
   前記補正レンズ駆動手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記位置検出手段により検出された前記ズームレンズの位置から所定量だけ離れた位置である補正ズームレンズ位置を求め、
   前記関係情報を参照して、前記補正ズームレンズ位置に対応する補正レンズの合焦位置を求め、
   その求めた合焦位置を目標位置として前記補正レンズを駆動するように前記補正レンズ駆動手段を制御し、
   前記所定量は、前記速度検出手段により検出されたズームレンズ位置の変化速度に応じて変化させる、
   レンズ鏡筒。
2. 前記制御手段は、前記ズームレンズ位置の変化速度に応じて、前記所定量を算出するために用いる計算式を異ならせる、請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記制御手段は、さらに前記ズームレンズ位置に応じて前記計算式を異ならせる、請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記補正レンズはフォーカスレンズである、請求項１記載のレンズ鏡筒。
5. 前記補正レンズはフォーカスレンズとは異なるレンズである、請求項１記載のレンズ鏡筒。
6. 交換レンズと、前記交換レンズが装着可能なカメラボディとを含む撮像装置であって、
   前記交換レンズは、
   ズームトラッキングを行うために光軸に沿って移動可能な補正レンズと、
   前記補正レンズを駆動する補正レンズ駆動手段と、
   ズームレンズと、
   使用者による回転操作を受け付けるズームリングと、
   前記ズームリングの回転量に応じて機構的に前記ズームレンズを移動させるズームレンズ駆動手段と、
   前記ズームレンズの位置を検出する位置検出手段と、
   前記使用者による前記ズームリングの操作に応じて前記ズームレンズ駆動手段により機構的に移動させられる前記ズームレンズの位置の変化速度を検出する速度検出手段と、
   前記ズームレンズの位置と前記補正レンズの合焦位置とを対応付けた関係情報を記憶する記憶手段と、
   前記補正レンズ駆動手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記位置検出手段により検出された前記ズームレンズの位置から所定量だけ離れた位置である補正ズームレンズ位置を求め、
   前記関係情報を参照して、前記補正ズームレンズ位置に対応する補正レンズの合焦位置を求め、
   その求めた合焦位置を目標位置として前記補正レンズを駆動するように前記補正レンズ駆動手段を制御し、
   前記所定量は、前記速度検出手段により検出されたズームレンズ位置の変化速度に応じて変化させ、
   前記カメラボディは、
   前記交換レンズを介して入力した被写体像の画像データを生成する撮像手段と、
   前記画像データに所定の処理を施し、その所定の処理を施した画像を記録媒体に記録する記録手段とを備える、
   撮像装置。
7. 前記制御手段は、前記ズームレンズ位置の変化速度に応じて、前記所定量を算出するために用いる計算式を異ならせる、請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記制御手段は、さらに前記ズームレンズ位置に応じて前記計算式を異ならせる、請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記補正レンズはフォーカスレンズである、請求項６に記載の撮像装置。
10. 前記補正レンズはフォーカスレンズとは異なるレンズである、請求項６に記載の撮像装置。
11. ズームトラッキングを行うために光軸に沿って移動可能な補正レンズと、
    前記補正レンズを駆動する補正レンズ駆動手段と、
    前記補正レンズ駆動手段を制御する制御手段と、
    ズームレンズと、
    使用者による回転操作を受け付けるズームリングと、
    前記ズームリングの回転量に応じて機構的に前記ズームレンズを移動させるズームレンズ駆動手段と、
    前記ズームレンズの位置を検出する位置検出手段と、
    前記使用者による前記ズームリングの操作に応じて前記ズームレンズ駆動手段により機構的に移動させられる前記ズームレンズの位置の変化速度を検出する速度検出手段と、
    前記ズームレンズの位置と前記補正レンズの合焦位置とを対応付けた関係情報を記憶する記憶手段と、
    被写体像の画像データを生成する撮像手段と、
    前記画像データに所定の処理を施し、その所定の処理を施した画像を記録媒体に記録する記録手段とを備え、
    前記制御手段は、
    前記位置検出手段により検出された前記ズームレンズの位置から所定量だけ離れた位置である補正ズームレンズ位置を求め、
    前記関係情報を参照して、前記補正ズームレンズ位置に対応する補正レンズの合焦位置を求め、
    その求めた合焦位置を目標位置として前記補正レンズを駆動するように前記補正レンズ駆動手段を制御し、
    前記所定量は、前記速度検出手段により検出されたズームレンズ位置の変化速度に応じて変化させる、
    撮像装置。
12. 前記制御手段は、前記ズームレンズ位置の変化速度に応じて、前記所定量を算出するために用いる計算式を異ならせる、請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記制御手段は、さらに前記ズームレンズ位置に応じて前記計算式を異ならせる、請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記補正レンズはフォーカスレンズである、請求項１１に記載の撮像装置。
15. 前記補正レンズはフォーカスレンズとは異なるレンズである、請求項１１に記載の撮像装置。

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