JP2005173267A - 焦点調節装置、光学機器および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フォーカスレンズの駆動中にフォーカスレンズの目標駆動量を算出する場合において、正確な目標駆動量を得ることができる。
【解決手段】 撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動中に、撮影光学系により形成された光学像の光電変換情報に基づいて生成された撮影光学系の焦点情報を用いて、フォーカスレンズの目標駆動量を算出する演算手段と、フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段とを有し、演算手段は、位置検出手段を用いて光学像の光電変換時から目標駆動量の算出時までのフォーカスレンズの移動量を求め、該移動量に応じて目標駆動量を補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フォーカスレンズの駆動中に、撮影光学系の焦点情報を用いて目標駆動量を算出する焦点調節装置、これを備えた光学機器や撮像装置に関するものである。

従来、位相差検出方式により撮影光学系の焦点調節を行うＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のカメラにおいて、ピント合わせに要する時間を短縮するために、フォーカスレンズの駆動中に繰り返し焦点検出（駆動中再焦点検出、以後オーバーラップオペレーションとも称す）を行うものが知られている。

また、撮影レンズの停止中及び移動中に繰り返し焦点検出を行い、撮影レンズの駆動量を補正しながら撮影レンズを合焦位置に移動させる自動焦点制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特公平４−１００５１号公報（３頁左欄９行〜１６行、第８図〜第１０図）

ここで、上述したオーバーラップオペレーションを、以下のようなカメラシステムに適用した場合について考える。このカメラシステムは、撮影光学系によって形成された光学像をカメラ本体内のイメージセンサで捉えるとともに、このイメージセンサからの検出光量を示す信号に基づいてデフォーカス量を求め、これを交換レンズ側に送信する。そして、交換レンズでは、受信したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズの駆動量を算出し、フォーカスレンズを目標位置（合焦位置）に移動させるものである。

なお、カメラ本体側から交換レンズ側にデフォーカス量を送信し、交換レンズ側でデフォーカス量をレンズ駆動量に変換してフォーカスレンズの駆動制御を行う技術は、例えば、特開平５−１９６８６３号にて開示されている。

ここで、カメラ本体側において、算出したデフォーカス量をフォーカスレンズの駆動量に変換して交換レンズ側へ送信し、交換レンズ側において受信したレンズ駆動量に基づきレンズ駆動を行うこともできるが、この場合には、カメラ本体側がデフォーカス量をレンズ駆動量に換算する際に必要となる交換レンズの各種光学データ（焦点距離やレンズの位置に応じた敏感度係数等）を通信により取得する必要がある。したがって、交換レンズ側にデフォーカス量を送信するカメラシステムでは、交換レンズ側にレンズ駆動量を送信する場合に比べて、通信数（データの送受信）を著しく減少させ、通信負荷を軽減することができる利点がある。

ここで、デフォーカス量を交換レンズに送信するカメラシステムにおいて、オーバーラップオペレーション動作中は、デフォーカス量を演算するために必要な光量を検出した時点から、デフォーカス量を演算し、これを交換レンズに送信する時点までの間、つまり、光蓄積時間と演算時間と通信時間を加えた時間、更には交換レンズ側で受信したデフォーカス量をレンズ駆動量に換算するまでの時間においても、フォーカスレンズが移動していることになる。

これらの関係について図１１を用いて説明する。図１１は、フォーカスレンズの駆動が開始されてから目標位置に到達するまでのレンズ駆動速度とレンズ位置（パルスカウント値）の関係の一例を示した図である。なお、図中の矢印は以下に説明する動作のタイミングを概略的に表したものであるが、これらのタイミングは必ずしも図に示す通りにはならない。

フォーカスレンズの駆動は、まず駆動開始直後にフォーカスレンズを加速させて、レンズ駆動速度を一定速まで上昇させる。そして、レンズ駆動速度が一定速となった後、レンズ位置が所定位置となったところで減速を開始させて、フォーカスレンズを目標位置で停止させる。ここで、オーバーラップオペレーション動作は、レンズ駆動速度が一定速となる領域でのみ行われるようになっている。これは、フォーカスレンズの加速中や減速中にオーバーラップオペレーション動作を行うと、焦点検出に誤差を生じるためである。

オーバーラップオペレーション動作が行われる場合、デフォーカス量算出のためにカメラ本体側のイメージセンサにおいて電荷蓄積動作が開始され（図１１中のタイミングＡ）、所定時間経過後に電荷蓄積動作が終了する（図中のタイミングＢ）。ここで、電荷蓄積を開始したタイミングと電荷蓄積を終了したタイミングとの間の中間を蓄積中心タイミングとする。

その後、イメージセンサから読み出した光量信号（蓄積された電荷）に基づいてデフォーカス量を算出し（図中のタイミングＣ）、このデフォーカス量に関するデータを交換レンズ側へ送信する。交換レンズでは、カメラ本体から送信されたデフォーカス量に関するデータを受信し（図中のタイミングＤ）、デフォーカス量をレンズ駆動量に換算してフォーカスレンズの駆動を開始する（図中のタイミングＥ）。

図１１に示すように、蓄積中心タイミングからレンズ駆動が開始されるタイミングＥまでの間においても、フォーカスレンズは移動していることになる。このため、デフォーカス量をレンズ駆動量に換算するために使用されるレンズの各種光学データ（焦点距離やレンズの位置に応じた敏感度係数等）が、蓄積中心タイミングとタイミングＥとで変化している可能性があり、デフォーカス量を受信してから各種光学データを取得したのでは正確なレンズ駆動量を算出できないおそれがある。

また、フォーカスレンズの現在位置に対応しない光学データに基づいて算出されたレンズ駆動量によってフォーカスレンズの駆動を行うと、フォーカスレンズが移動している分だけ、フォーカスレンズが合焦位置を超えてしまうことになる。そして、この場合には、フォーカスレンズを合焦位置に停止させるために、レンズ駆動量に対して適切な補正を行わなければならない。

本発明の焦点調節装置は、撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動中に、撮影光学系により形成された光学像の光電変換情報に基づいて生成された撮影光学系の焦点情報を用いて、フォーカスレンズの目標駆動量を算出する演算手段と、フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段とを有し、演算手段は、位置検出手段を用いて光学像の光電変換時から目標駆動量の算出時までのフォーカスレンズの移動量を求め、該移動量に応じて目標駆動量を補正することを特徴とする。

本発明の光学機器は、フォーカスレンズを含む撮影光学系と、上記の焦点調節装置と、目標駆動量に応じてフォーカスレンズを駆動する駆動手段とを有することを特徴とする。

本発明の撮像装置は、上記の光学機器が装着される撮像装置であって、撮影光学系により形成された光学像を光電変換する光電変換素子と、光電変換素子からの光電変換情報に基づいて撮影光学系の焦点情報を生成する焦点情報生成手段と、光電変換素子による光電変換のタイミング情報および焦点情報を光学機器に送信する通信手段とを有することを特徴とする。

本発明の焦点調節装置によれば、フォーカスレンズの駆動中にフォーカスレンズの目標駆動量を算出する場合において、光学像の光電変換時から目標駆動量の算出時までのフォーカスレンズの移動量を考慮に入れて目標駆動量の補正を行うことで、フォーカスレンズの正確な目標駆動量を得ることができる。

ここで、フォーカスレンズの光電変換の開始時から終了時までの中間位置を求め、該中間位置と目標駆動量の算出時の位置とから移動量を求め、この移動量に基づいて目標駆動量を補正することで、例えば、従来のようにフォーカスレンズが合焦位置を超えてしまうのを防止することができる。

フォーカスレンズの位置に応じて変化する撮影光学系の光学情報を記憶した記憶手段を設け、光電変換時のフォーカスレンズの位置に応じた光学情報と焦点情報とに基づいて目標駆動量を算出すれば、フォーカスレンズの位置によって変化する光学情報に対応した目標駆動量を得ることができる。

フォーカスレンズの光電変換の開始時から終了時までの中間位置に応じた光学情報と焦点情報とに基づいて目標駆動量を算出すれば、焦点情報を取得したときの光学情報を用いて目標駆動量を算出する場合に比べて、正確な目標駆動量を得ることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

以下、本発明の実施例１であるカメラシステムについて説明する。このカメラシステムは、カメラと、このカメラに着脱可能に装着される交換レンズとで構成されている。

図１は、本実施例のカメラシステムの構成を示す図である。同図において、１は撮影レンズＧ１〜Ｇ３を保持するレンズ鏡筒、２は光通過口の開口面積を変化させて像面に入射する光量を調節する絞り、３は絞り２の駆動源となる絞り駆動用モータ、４は絞り駆動用モータ３の出力軸に取り付けられたピニオンギヤである。

５はレンズ制御マイコン１２の出力に基づいて絞り２（絞り駆動用モータ３）の駆動を制御する絞り制御回路、６は撮影レンズＧ１〜Ｇ３のうちフォーカスレンズの駆動源となるフォーカス駆動用モータ（駆動手段）、７はフォーカス駆動用モータ６の出力軸に取り付けられたウォームギヤ、８はレンズ制御マイコン１２の出力に基づいてフォーカスレンズ（フォーカス駆動用モータ６）の駆動を制御するフォーカス駆動モータ制御回路である。

９はフォーカス駆動用モータ９の出力軸に接続されたパルス板、１０はフォトインタラプタ、１１はパルスカウンタ（位置検出手段）である。ここで、フォトインタラプタ１０は、フォーカス駆動用モータ９の駆動によるパルス板９の回転に応じた信号を出力し、この出力信号がパルスカウンタ１１でカウントされる。１２は、交換レンズにおける動作を制御するレンズ制御マイコン（演算手段）であり、フォーカスレンズの位置に応じた光学情報を記録するメモリ（記憶手段）１２ａを有している。

２１は撮影光路上に斜設される位置と撮影光路から退避する位置との間で移動可能な主ミラーであり、この中央領域はハーフミラーで構成されている。２２は主ミラー２１の背面に設けられたサブミラーであり、斜設状態にある主ミラー２１の中央領域を通過した被写体光束（焦点検出用の光束）を後述するフォーカス検出素子３０に反射させる。

２３は像面と共役の位置に配置されたフォーカシングスクリーンであり、このフォーカシングスクリーン２３上には、主ミラー２１で反射した被写体光束が結像する。２４はフォーカシングスクリーン２３に形成された被写体像を正立像に変換するペンタプリズム、２５は被写体像を観察するためのアイピースである。

２６は像面への入射光量を制限するフォーカルプレーンシャッタ（以下、シャッタ）、２７はカメラ制御マイコン３１からの出力に基づいてシャッタ２６の駆動を制御するシャッタ駆動回路である。２８はＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子であり、撮影レンズＧ１〜Ｇ３によって形成された光学像を光電変換により電気信号に変換し、蓄積した電荷を出力する。なお、撮像素子２８から出力された信号は、不図示の信号処理回路における所定処理（例えば、色処理）により映像信号に変換された後、カメラに設けられた表示部（不図示）に撮影画像として表示されたり、記録媒体に記録されたりする。

２９は被写体の輝度を測定するための測光素子であり、この測定結果をカメラ制御マイコン３１に出力する。３０は撮影光学系の焦点調節状態を検出するためのフォーカス検出素子（光電変換素子）、３１はカメラにおける動作を制御するカメラ制御マイコン（焦点情報生成手段、通信手段）である。３２は、オン状態になることで撮影準備動作（測光動作や焦点調節動作等）を開始させるスイッチ（ＳＷ１）で、例えば、カメラに設けられたレリーズボタンの第１ストロークでオン状態となる。３３はオン状態になることで撮影動作を開始させるスイッチ（ＳＷ２）で、例えば、レリーズボタンの第２ストロークでオン状態となる。３４はカメラおよび交換レンズの動作電源となる電池、３５はカメラ制御マイコン３１からの出力に基づいて撮影光学系が合焦状態にあることを示す情報を表示する表示素子である。

次に、レンズ制御マイコン１２の端子について説明する。

ＣＫはカメラ制御マイコン３１とレンズ制御マイコン１２間の通信の同期をとるクロック入力端子、ＤＡＴＡ１は交換レンズ側のデータをカメラ側に送信するためのデータ出力端子、ＤＡＴＡ２はカメラ側からのデータあるいはコマンドを入力するためのデータ入力端子である。Ｍ０〜Ｍ７はフォーカス駆動用モータ制御回路８に対して８ｂｉｔの制御データを出力するための制御端子である。

ここで、Ｍ７（１ｂｉｔ）はフォーカスレンズの駆動方向に関するデータを出力するための端子であり、０で至近方向駆動、１で無限方向駆動を示す。また、残りのＭ６〜Ｍ０のデータ（７ｂｉｔ）は、フォーカス駆動用モータ６の速度（フォーカスレンズの駆動速度）を示すデータを出力するための端子であり、Ｍ６〜Ｍ０のデータが「０００００００」でフォーカスモータ駆動停止、「００００００１」から「１１１１１１１」になるに従い、フォーカス駆動用モータ６が速く回転するようになっている。

ＲＳＴはパルスカウンタ１１のカウント値をリセットするためのリセット出力端子で、０でカウント値がリセットされる。ＤＩＲはパルスカウンタ１１のカウント方向（ＵＰ／ＤＯＷＮ）を決めるための出力端子で、０でＤＯＷＮ、１でＵＰの設定になっている。Ｐ０〜Ｐ１５はパルスカウンタ１１からのデータが入力される入力端子で、１６Ｂｉｔのデータが入力されるようになっている。

ＥＮはパルスカウンタ１１のカウント禁止／許可を切り換えるための出力端子で、０で禁止、１で許可の設定になっている。Ｄ０〜Ｄ３は絞り駆動モータ３の駆動を制御するためのデータ（４ｂｉｔ）を出力する制御端子である。ＶＤＤは電池３４からの電力が入力される入力端子である。

次に、カメラ制御マイコン３１の端子について説明する。

ＣＫはカメラ制御マイコン３１とレンズ制御マイコン１２間の通信の同期をとるクロック出力端子、ＤＡＴＡ１は交換レンズ側からのデータが入力される入力端子、ＤＡＴＡ２はカメラから交換レンズにコマンドあるいはデータを出力するためのデータ出力端子、Ｓ１はスイッチ３２の入力端子、Ｓ２はスイッチ３３の入力端子、ＶＤＤは電池３４からの電力が入力される入力端子である。

次に、レンズ制御マイコン１２およびカメラ制御マイコン３１間のデータ通信について図２を用いて説明する。

同図においてＣＫ、ＤＡＴＡ２、ＤＡＴＡ１は上述したように、カメラおよび交換レンズ間のシリアル通信を行うための各信号線である。カメラおよび交換レンズ間の通信は８ｂｉｔ、すなわちクロック８発が１通信サイクルとなっている。ＤＡＴＡ２はカメラから交換レンズへのコマンドあるいはデータを送出する信号線である。ＤＡＴＡ１は交換レンズからカメラへのデータを送出する信号線である。

次に、カメラおよび交換レンズ間の通信コマンドの例について図３を用いて説明する。同図ではカメラ側を動作基準としたコマンド体系となっており、図中第１列目の「コマンド」はＤＡＴＡ１（ＤＡＴＡ２）の通信１バイト目を表し、通信が２バイトに及ぶものは２バイト目も次列に表示している。

例えば、「０００００１１１Ｂ」は「ステータス送信命令」を表し、第２バイト目は交換レンズからカメラにレンズの作動状態を送信することを表している。

次に、レンズの作動状態を表す「ステータス信号」について図４を用いて説明する。図４は、ステータス信号の各ビットの構成例を示したもので、ｂｉｔ７はフォーカス駆動用モータ６の駆動中に１になり、停止中は０になる。ｂｉｔ６は、フォーカス検出素子３０の出力に基づく焦点検出が不能なとき（フォーカス駆動用モータ６の駆動速度が加減速状態にあるとき）に１となり、焦点検出が不能でないとき（フォーカス駆動用モータ６の駆動速度が定速状態又は停止状態にあるとき）に０となる。他のｂｉｔは未定義（任意の情報）である。

次に、図５を用いてフォーカスレンズの駆動速度（フォーカス駆動速度）の設定について説明する。同図はフォーカス駆動速度の設定方法を示した図（タイミングチャート）である。ＶＴは目標駆動速度の設定値であって、カメラ制御マイコン３１からレンズ制御マイコン１２へのコマンド「００００１１０Ｂ」（図３）の２バイト目の通信にて指示された値（フォーカス駆動速度）である。Ｖ０はフォーカス用駆動モータ６の駆動速度を示す。Ｂｉｔ７は、ステータス信号のｂｉｔ７（図４）、すなわちフォーカス駆動用モータ６の駆動状態を表し、１（Ｈｉ）で駆動中、０（Ｌｏ）で停止中を示す。また、Ｂｉｔ６は、ステータス信号のｂｉｔ６（図４）、すなわちフォーカス駆動用モータ６の駆動速度を表し、１（Ｈｉ）で加減速中、０（Ｌｏ）で低速又は停止中を示す。

同図において、ＶＴの目標速度設定値は、フォーカス駆動量が十分大きくなる１回目の駆動では、カメラより指示された目標駆動速度Ｖ２を用いているが、フォーカス駆動量が少なくなる２回目の駆動ではＶ２よりも遅い目標駆動速度Ｖ１を用いて定速状態期間をつくり、フォーカス駆動中における焦点検出動作、いわゆるオーバーラップオペレーションを動作可能とする。これにより、フォーカス駆動用モータ６の駆動中も連続して焦点検出を行うことができるとともに、フォーカスレンズの最終的な目標位置の補正を行うことができる。

図６は、フォーカス駆動用モータ６の駆動残量（フォーカスレンズを現在位置から目標位置まで駆動させるためのモータ６の残りの駆動量）に対するフォーカス駆動速度を示したテーブルである。同テーブルは、レンズ制御マイコン１２の不図示のＲＯＭに記憶され、フォーカス駆動用モータ６の速度制御に用いられる。

図７は、目標駆動量（フォーカスレンズを目標位置まで移動させるためのフォーカス駆動用モータ６の駆動量）に対するフォーカス駆動用モータ６の目標最高速度を示したテーブルであり、目標駆動量がある値（図中Ｋで示す）以上になると目標最高速度に制限がかかるように設定されており、同テーブルもレンズ制御マイコン１２の不図示のＲＯＭに記憶されている。なお、目標最高速度は、図７に示すテーブルとしてＲＯＭに記憶しなくても、目標駆動量から演算で求めるようにすることもできる。

次に、図８を用いて、フォーカスレンズを駆動する際のカメラ制御マイコン３１の動作について説明する。

［ステップＳ２０１］ スイッチ３２（ＳＷ１）がＯＮ状態になるとカメラは公知の方法によって撮影光学系における焦点調節状態の検出を行う。本実施例では、フォーカス検出素子３０を駆動して像信号の蓄積を開始する。像信号の蓄積時間は、被写体の輝度により大きく変化する（数ｍｓｅｃ（被写体輝度が高い側）〜数百ｍｓｅｃ（被写体輝度が低い側））。

［ステップＳ２０２］ レンズ制御マイコン１２との通信によってフォーカス駆動用モータ６の駆動状態をモニタし、フォーカスレンズが駆動中であって、かつ焦点検出不能でなければ、モータ６が一定速で駆動している状態においてフォーカス検出素子３０での像信号の蓄積が開始され、オーバーラップオペレーションが動作したと判断してステップＳ２０３に分岐する。一方、フォーカス駆動中であって、かつ焦点検出不能であれば、ステップＳ２０４に分岐する。

［ステップＳ２０３］ オーバーラップオペレーションにおける像信号の蓄積が開始されたことをカメラ側から交換レンズ側へ伝達するために、図３に示した通信体系で予め定めた像信号の蓄積開始タイミングを表す通信コマンドをレンズ制御マイコン１２へ送信する。

［ステップＳ２０４］ 所定時間が経過した後、フォーカス検出素子３０における像信号の蓄積動作を終了させる。

［ステップＳ２０５］ ステップＳ２０２と同様に、フォーカス駆動用モータ６の駆動状態をモニタし、フォーカス駆動中でかつ焦点検出不能でなければ、モータ６が一定速で駆動している状態においてフォーカス検出素子３０での像信号の蓄積が終了していることで、オーバーラップオペレーション動作中であると判断して、ステップＳ２０６に分岐する。一方、そうでなければステップＳ２０７に分岐する。

［ステップＳ２０６］ オーバーラップオペレーションにおける像信号の蓄積が終了したことをカメラ側から交換レンズ側へ伝達するために、図３に示した通信体系で予め定めた像信号の蓄積終了タイミングを表す通信コマンドをレンズ制御マイコン１２へ送信する。

［ステップＳ２０７］ 上述したステップＳ２０１〜Ｓ２０４の動作で得られた蓄積信号に対して公知の相関演算を行うことでデフォーカス量（焦点情報）を算出する。

［ステップＳ２０８］ ステップＳ２０７のデフォーカス演算を行った結果、デフォーカス量が許容深度内であれば撮影光学系が合焦状態であるとみなしてステップＳ２１２に分岐する。一方、合焦状態でなければステップＳ２０９に分岐する。

［ステップＳ２０９］ ステップＳ２０７で得られたデフォーカス量に関するデータをレンズ制御マイコン１２に送信する。まず、図３に示した通信体系で予め定めたデフォーカス量の受信を要求するコマンド（図３の「０００００１０１Ｂ」）をレンズ制御マイコン１２へ送信する。

［ステップＳ２１０］ フォーカス駆動用モータ６の駆動状態をモニタし、フォーカスレンズを駆動中であればステップＳ２１１に分岐し、フォーカスレンズの駆動を終了していれば再びステップＳ２０１に戻る。

［ステップＳ２１１］ フォーカス駆動用モータ６の駆動状態をモニタし、焦点検出不能であればステップＳ２１０に戻り、焦点検出可能であればステップＳ２０１に戻りデフォーカス量の演算を繰り返す（オーバーラップオペレーション）。

［ステップＳ２１２］ ステップＳ２０７で得られたデフォーカス量に基づいて、撮影光学系が合焦状態にあると判断した場合（ステップＳ２０８）には、撮影光学系が合焦状態にあることを示す情報を表示素子３５に表示させ、一連の焦点検出動作を終了する。

以上の説明のように、カメラ制御マイコン３１は一連の焦点検出動作を行うとともに、オーバーラップオペレーション動作中の像信号の蓄積開始と終了のタイミングを通信によりレンズ制御マイコン１２へ送信する。

次に、図９（ａ）、（ｂ）を用いて、レンズ制御マイコン１２の動作を説明する。

［ステップＳ３０１］ レンズ制御マイコン１２は、カメラ制御マイコン３１から送信され、図３に示した通信体系で予め定めたデフォーカス量の受信を要求するコマンドを受信する。

［ステップＳ３０２］ 受信したデフォーカス量を、フォーカスレンズを目標位置まで駆動するための目標駆動量に換算する。この目標駆動量（パルスカウンタ１１のカウント値）Ｐは、デフォーカス量をｄ、ウォームギヤ７の１ピッチあたりのフォーカスレンズの繰り出し量をｈ、レンズの敏感度係数をＳとすると以下の式（１）で与えられる。

［ステップＳ３０３］ レンズ制御マイコン１２のＲＯＭ内に記憶された図７に示すテーブルから、ステップＳ３０２で算出したレンズ駆動量（目標駆動量）に対応した目標最高速度（＝ＶＭＡＸ）を決定する。

［ステップＳ３０４］ 現在のパルスカウンタ１１のカウント値を読み込み、この値（フォーカスレンズの現在位置）をＰＣＮとする。次に、ステップＳ３０２で算出した目標駆動量をＰＣＣとして、以下の式（２）で駆動目標位置ＰＣＴを算出する。

ＰＣＴ＝ＰＣＮ＋ＰＣＣ ・・・（２）
［ステップＳ３０５］ カメラより指示されたフォーカスレンズの駆動量が正、すなわち無限方向への駆動である場合にはステップＳ３０６に分岐し、駆動量が負、すなわち至近方向への駆動である場合にはステップＳ３０７に分岐する。なお、駆動量が０、すなわち駆動を停止させる場合であればフォーカス駆動用モータ６の駆動は行わず、ステップＳ３２１に分岐する。

［ステップＳ３０６］ 無限方向駆動の場合には、フォーカスレンズが無限方向に移動するようにフォーカス駆動用モータ６を駆動するために、端子Ｍ７を１に設定する。また。端子ＤＩＲを１に設定することで、パルスカウンタ１１のカウント方向をＵＰに設定する。

［ステップＳ３０７］ 至近方向駆動の場合には、フォーカスレンズが至近方向に移動するようにフォーカス駆動用モータ６を駆動するために、端子Ｍ７を０に設定する。また、端子ＤＩＲを０に設定することで、パルスカウンタ１１のカウント方向をＤＯＷＮに設定する。

［ステップＳ３０８］ Ｍ６〜Ｍ０のデータを最低速度設定（００００００１）に設定して、フォーカス駆動用モータ６の駆動を開始させると同時に、ステータス信号（図４）のｂｉｔ７を１、ｂｉｔ６を１に設定することで、カメラ制御マイコン３１に対してモータ駆動中であること、および焦点検出不能状態であることを伝える。

［ステップＳ３０９］ レンズ制御マイコン１２のＲＯＭ内に記憶された図６に示すテーブルに基づいて、駆動目標位置のパルスカウンタ１１の値ＰＣＴから現在のパルスカウンタ１１の値ＰＣＮを引いた値（駆動残量）に対応したフォーカス駆動速度（目標速度ＶＴ）を算出する。

［ステップＳ３１０］ ステップＳ３０３で算出したＶＭＡＸとステップＳ３０９で算出したＶＴを比較し、
ＶＴ＞ＶＭＡＸ
であれば、ステップＳ３１１に分岐し、
ＶＴ≦ＶＭＡＸ
であれば、ステップＳ３１２に分岐する。

［ステップＳ３１１］ 目標速度をステップＳ３０３で算出した目標最高速度に修正する。

［ステップＳ３１２］ パルスカウンタ１１の最下位Ｂｉｔの変化をもとにパルス間隔（現在のフォーカス駆動速度）を計測し、現在のフォーカス駆動速度（ＶＮ）と目標速度（ＶＴ）を比較し、
ＶＮ＞ＶＴ
であればステップＳ３１３に分岐し、
ＶＮ＜ＶＴ
であればステップＳ３１５に分岐し、
ＶＮ≒ＶＴ
であればステップＳ３１７に分岐する。

［ステップＳ３１３］ ＶＮ＞ＶＴの場合には、目標速度に対して現在速度が速すぎるので減速処理を行う。すなわち、端子Ｍ６〜Ｍ０から出力しているモータ速度制御データをディクリメント（例えば、Ｍ６〜Ｍ０のデータを「００１１１１１」から「０００１１１１」）する。

［ステップＳ３１４］ ステップＳ３１３によりフォーカス駆動用モータ６の減速処理を行っているため、ステータス信号（図４）のｂｉｔ６（焦点検出不能）を１にセット、すなわち、焦点検出不能とする。

［ステップＳ３１５］ ＶＮ＜ＶＴの場合には、目標速度に対して現在速度が遅すぎるので加速処理を行う。すなわち、端子Ｍ６〜Ｍ０から出力しているモータ速度制御データをインクリメント（例えば、Ｍ６〜Ｍ０のデータを「０００１１１１」から「００１１１１１」）する。

［ステップＳ３１６］ ステップＳ３１５によりフォーカス駆動用モータ６の加速処理を行っているため、ステータス信号（図４）のｂｉｔ６（焦点検出不能）を１にセットする。

［ステップＳ３１７］ ＶＮ≒ＶＴの場合には、フォーカス駆動用モータ６が低速駆動しているため、ステータス信号（図４）のｂｉｔ６（焦点検出不能）を０にリセット、すなわち、焦点検出可能とする。

［ステップＳ３１８］ フォーカス駆動用モータ６を一定速で駆動している領域では、オーバーラップオペレーションが動作する可能性がある。よって、オーバーラップオペレーション動作時の像信号の蓄積開始タイミングを表す通信コマンドをカメラ制御マイコン３１から受信したか否かを判別する。ここで、上記の通信コマンドを受信していたらステップＳ３１９へ進み、受信していなければステップＳ３２０へ進む。

［ステップＳ３１９］ オーバーラップオぺレーションが動作しているため、ステップＳ３０２で既に算出済みのレンズ駆動量の補正を行うサブルーチンへ分岐する。詳細は後述する。

［ステップＳ３２０］ 駆動残量（ＰＣＴ−ＰＣＮ）が０（ゼロ）になったか否かを判別し、駆動残量がある場合にはステップＳ３０９に戻り、駆動残量が０になればステップＳ３２１へ分岐する。

［ステップＳ３２１］ モータ制御端子Ｍ６〜Ｍ０を「０００００００」にセットしてフォーカス駆動用モータ６の駆動を停止させる。

［ステップＳ３２２］ ステータス信号（図４）のｂｉｔ７（フォーカスモータ駆動中）を０にリセットする。

［ステップＳ３２３］ ステータス信号（図４）のｂｉｔ６（焦点検出不能）を０にリセットして、焦点調節動作を終了する。

ここで、前述したステップＳ３１９のレンズ駆動量の補正を行うサブルーチンの詳細について図１０のフローチャートを用いて説明する。

［ステップＳ４０１］ レンズ駆動量の補正を行う状態では、オーバーラップオペレーション動作時の像信号の蓄積開始タイミングを表す通信コマンドを受信している（ステップＳ３１８）。よって、通信コマンドを受信した後、フォーカスレンズの位置を検出するパルスカウンタ１１のカウント値ＰＣＴ１（図１１のタイミングＡに対応したレンズ位置）を不図示の内部メモリに記憶する。同時に、フォーカスレンズの位置に応じて変化する光学情報、例えばデフォーカス量からレンズ駆動量を算出する際に使用する敏感度係数を内部メモリに記憶する。

ここで、内部メモリに記憶された光学情報は、この後に行われるデフォーカス量からレンズ駆動量を演算する処理で使用される。

なお、本実施例では、像信号の蓄積開始タイミングを表す通信コマンドを受信したときに、フォーカスレンズの位置に応じて変化する光学情報を記憶しているが、像信号の蓄積終了のタイミングを表す通信コマンドを受信した時点（図１１のタイミングＢ）で記憶するようにしてもよい。また、像信号の蓄積開始タイミングの通信コマンドを受信したときと、像信号の蓄積終了タイミングの通信コマンドを受信したときとの間における任意の時点での光学情報を記憶するようにしてもよい。このようにしても本実施例と同様の効果を得ることができる。

［ステップＳ４０２］ 所定時間が経過した後、カメラ側における像信号の蓄積動作が終了し、カメラ制御マイコン３１から像信号の蓄積終了のタイミングを表す通信コマンドを受信する。

［ステップＳ４０３］ ステップＳ４０２での通信コマンドを受信した後、フォーカスレンズの位置を検出するパルスカウンタ１１のカウント値ＰＣＴ２（図１１のタイミングＢに対応したレンズ位置）を記憶する。

［ステップＳ４０４］ オーバーラップオペレーション動作時はフォーカス駆動用モータ６が一定速で駆動しているため、ステップＳ４０１及びＳ４０３で記憶したＰＣＴ１及びＰＣＴ２により、以下の式（３）から蓄積中心タイミング（図１１参照）のカウント値ＰＣＴＣＮＴ（図１１の蓄積中心タイミングに対応したレンズ位置）を算出する。

［ステップＳ４０５］ カメラ制御マイコン３１から、図３に示した通信体系で予め定めたデフォーカス量の受信を要求するコマンドを受信する。このとき、２バイト目でデフォーカス量に関するデータも受信する。

［ステップＳ４０６］ ステップＳ４０５で受信したデフォーカス量をレンズ駆動量（カウント値）に換算する。このレンズ駆動量ＰＣＴＣは、デフォーカス量をｄ、１ピッチあたりのフォーカスレンズの繰り出し量をｈ、敏感度係数をＳとすると、以下の式（４）で与えられる。ここで、敏感度係数Ｓは、ステップＳ４０１で内部メモリに記憶された値が使用される。

［ステップＳ４０７］ オーバーラップオペレーション動作開始（≒蓄積中心タイミング）から現時点までにフォーカスレンズが移動したレンズ移動量ＰＣＴＭＯＶを以下の式（５）により算出する。

ＰＣＴＭＯＶ＝ＰＣＴＮ−ＰＣＴＣＮＴ ・・・（５）
ここで、ＰＣＴＮは現在のパルスカウント値であり、ＰＣＴＣＮＴはステップＳ４０４で算出した値である。これにより、レンズ移動量を補正するための値が算出される。

［ステップＳ４０８］ ステップＳ４０６で算出したレンズ駆動量ＰＣＴＣと、ステップＳ４０７で算出したレンズ移動量ＰＣＴＭＯＶとに基づいて、正しいレンズ駆動量を以下の式（６）により算出する、
正しいレンズ駆動量＝ＰＣＴＣ−ＰＣＴＭＯＶ ・・・（６）
この後、上記式（６）で算出されたレンズ駆動量で、フォーカスレンズ駆動させるために図９（ｂ）のステップＳ３０９へ戻る。

以上の説明のように、レンズ制御マイコン１２は、オーバーラップオペレーション動作中において、カメラ制御マイコン３１から送信された像信号の蓄積開始及び終了のタイミングを表す通信コマンドを受信し、このタイミングでフォーカスレンズの位置情報やフォーカスレンズの位置に応じた光学情報を不図示の内部メモリに記憶する。この後、記憶した値を用いてデフォーカス量からレンズ駆動量の算出を行い、オーバーラップオペレーション動作中のレンズ駆動補正量を算出する。そして、算出したレンズ駆動量に補正を施してフォーカスレンズの駆動制御を行う。これにより、オーバーラップオペレーション動作を正確に行うことができる。

次に、本発明の実施例２であるカメラシステムについて説明する。実施例１では、交換レンズ側が受信したデフォーカス量からレンズ駆動量に換算するために使用するレンズの各種光学データ（撮影光学系の焦点距離やフォーカスレンズの位置に応じた敏感度係数等）の内部メモリへの記憶タイミングは、フォーカス検出素子での像信号の蓄積開始のタイミング通信を受信した時点で行っている。

しかし、蓄積中心タイミングに対応したレンズ位置における光学情報を利用した方がより正確なレンズ駆動量の換算を行うことができる。したがって、本実施例では、まず像信号の蓄積開始タイミングの通信コマンドを受信した時点で、デフォーカス量からレンズ駆動量を算出するために使用する交換レンズの光学情報（撮影光学系の焦点距離やフォーカスレンズの位置に応じた敏感度係数等）を記憶し、その後、像信号の蓄積終了タイミングの通信コマンドを受信するまでの間、光学情報が変化したか否かをモニタして、変化した時点のパルスカウンタ値と光学情報を記憶して、より正確に像信号の蓄積中心タイミングのレンズ位置に応じた光学情報を特定している。

本実施例の動作と実施例１の動作と異なる点は、図９（ｂ）のステップＳ３１９におけるレンズ駆動量の補正を行うサブルーチンのみであるので、それ以外の説明は省略する。すなわち、フォーカスレンズを駆動して焦点調節を行うメインルーチンは実施例１で説明した動作（図９（ａ）、（ｂ））と同じである。なお、本実施例におけるカメラシステムの構成は、実施例１で説明した構成と同様である。

以下、本実施例におけるレンズ駆動量の補正を行うサブルーチンの詳細動作について図１２のフローチャートを用いて説明する。

［ステップＳ５０１］ このステップでは、オーバーラップオペレーション動作時の像信号の蓄積開始タイミングを表す通信コマンドを受信している状態である。よって、通信コマンドを受信した後、フォーカスレンズの位置を検出するパルスカウンタ１１のカウント値ＰＣＴ１を内部メモリに記憶する。同時に、フォーカスレンズの位置に応じて変化する光学情報、例えばデフォーカス量からレンズ駆動量を算出する際に使用する敏感度係数を内部メモリに記憶する。

［ステップＳ５０２］ 像信号の蓄積終了タイミングを表す通信コマンドを受信するまでの間、フォーカスレンズの位置に応じて変化する光学情報、例えばデフォーカス量からレンズ駆動量を算出する際に使用する敏感度係数が変化したかどうかを監視する。すなわち、パルスカウンタ１１のカウント値と、内部メモリに記憶された光学情報から、レンズ位置に応じて光学情報が変化したか否かを判断する。

この光学情報の監視タイミングは、タイマ等により所定時間の間隔で行えばよい。ここで、光学情報が変化していればステップＳ５０３へ進み、変化していなければステップＳ５０４へ進む。

［ステップＳ５０３］ 光学情報が変化しているため、光学情報の監視タイミングでのパルスカウンタ１１のカウント値ＰＣＴ３及び変化した後の光学情報を内部メモリに記憶する。

［ステップＳ５０４］ 像信号の蓄積終了タイミングを表す通信コマンドをカメラ制御マイコン３１から受信したか否かの判別を行う。ここで、受信していればステップＳ５０５へ進み、受信していなければステップＳ５０２に戻り、光学情報の変化を監視し続ける。

［ステップＳ５０５］ 像信号の蓄積終了タイミングを表す通信コマンドを受信したときの、フォーカスレンズの位置を検出するパルスカウンタ１１のカウント値ＰＣＴ２を内部メモリに記憶する。

［ステップＳ５０６］ オーバーラップオペレーション動作時は、フォーカス駆動用モータ６が一定速で駆動しているため、ステップＳ５０１及びＳ５０５で記憶したＰＣＴ１及びＰＣＴ２により、以下の式（７）から蓄積中心タイミングのレンズ位置ＰＣＴＣＮＴを算出する。

［ステップＳ５０７］ メモリ１２ａに記憶された光学情報のうち蓄積中心タイミングのレンズ位置ＰＣＴＣＮＴに対応した光学情報を特定する。ステップＳ５０３で記憶した光学情報の変化したフォーカスレンズの位置であるパルスカウンタ１１のカウント値ＰＣＴ３と、蓄積中心タイミングのレンズ位置ＰＣＴＣＮＴとを比較して、光学情報の変化タイミングが蓄積中心タイミングよりも前かどうかを判別する。変化タイミングの方が蓄積中心タイミングよりも前であればステップＳ５０８へ進み、そうでなければステップＳ５０９へ進む。

［ステップＳ５０８］ 光学情報の変化タイミングの方が蓄積中心タイミングよりも前であるため、デフォーカス量を算出する際に使用するレンズ位置に応じて変化する光学情報、例えば敏感度係数はステップＳ５０３で記憶した値とする。

［ステップＳ５０９］ 光学情報の変化タイミングの方が蓄積中心タイミングよりも後であるので、デフォーカス量を算出する際に使用するレンズ位置に応じて変化する光学情報、例えば敏感度係数はステップＳ５０１で最初に記憶した値とする。

［ステップＳ５１０］ カメラ制御マイコン３１から図３に示した通信体系で予め定めたデフォーカス量の受信を要求するコマンドを受信する。このとき、２バイト目でデフォーカス量に関するデータを受信する。

［ステップＳ５１１］ ステップＳ５１０で受信したデフォーカス量をレンズ駆動量（フォーカスパルス数）に換算する。具体的には、レンズ駆動量ＰＣＴＣは、デフォーカス量をｄ、１ピッチあたりのフォーカスレンズの繰り出し量をｈ、敏感度係数をＳとすると、以下の式（８）で与えられる。

ここで、敏感度係数Ｓは、ステップＳ５０８又はステップＳ５０９で決定された値を使用する。

［ステップＳ５１２］ オーバーラップオペレーション動作の開始から現時点までに移動したレンズ移動量ＰＣＴＭＯＶを以下の式（９）により算出する。

ＰＣＴＭＯＶ＝ＰＣＴＮ−ＰＣＴＣＮＴ ・・・（９）
ここで、ＰＣＴＮは現在のパルスカウント値であり、ＰＣＴＣＮＴはステップＳ５０６で算出した値である。これにより、レンズ移動補正量が算出される。
［ステップＳ５１３］ ステップＳ５１１で算出したレンズ駆動量ＰＣＴＣと、ステップＳ５１２で算出したレンズ移動量ＰＣＴＭＯＶに基づいて、正しいレンズ駆動量を以下の式（１０）により算出する、
正しいレンズ駆動量＝ＰＣＴＣ−ＰＣＴＭＯＶ ・・・（１０）
この後、上記式（１０）で算出したレンズ駆動量でフォーカスレンズを駆動させるために図９（ｂ）のステップＳ３０９へ戻る。

以上の説明のように、レンズ制御マイコン１２は、オーバーラップオペレーション動作中においてカメラ制御マイコン３１から送信された像信号の蓄積開始及び終了のタイミングを表す通信コマンドを受信し、この受信タイミングを基にフォーカスレンズの位置情報やフォーカスレンズの位置に応じた光学情報を記憶する。

そして、像信号の蓄積開始から終了するまでの間、フォーカスレンズの位置に応じた光学情報が変化していないかをモニタし、変化していたらこの時点でのフォーカスレンズの位置情報とフォーカスレンズの位置に応じた光学情報も記憶し、蓄積中心タイミングにおける光学データを特定する。

その後、蓄積中心タイミングにおける光学情報を基にデフォーカス量からレンズ駆動量の算出を行い、オーバーラップオペレーション動作中のレンズ駆動補正量を算出する。そして、算出したレンズ駆動量に補正を施してフォーカスレンズの駆動制御を行う。これにより、オーバーラップオペレーション動作をより正確に行うことができる。

本発明の実施例１であるカメラシステムの構成を示すブロック図である。 実施例１における交換レンズおよびカメラ間の通信を示したタイミングチャートである。 実施例１における交換レンズおよびカメラ間の通信コマンド例を示した表である。 実施例１におけるステータス信号の説明図である。 実施例１における合焦に至るまでのフォーカス駆動状態の説明図である。 実施例１におけるフォーカス駆動速度テーブルを示す図である。 実施例１における目標最高速度テーブルを示す図である。 実施例１におけるカメラ制御マイコンの動作を表すフローチャートである。 実施例１におけるレンズ制御マイコンの動作を表すフローチャートである。 実施例１におけるレンズ制御マイコンの動作を表すフローチャートである。 実施例１におけるレンズ制御マイコンのサブルーチンの動作表すフローチャートである。 実施例１におけるオーバーラップオペレーション動作時の各種動作タイミング表す図である。 本発明の実施例２におけるレンズ制御マイコンのサブルーチンの動作表すフローチャートである。

符号の説明

１・・・レンズ鏡筒 ２・・・絞り
３、６・・・モータ １２、３１・・・マイコン
２１、２２・・・ミラー ２６・・・シャッタ
２９・・・測光素子 ３０・・・フォーカス検出素子

Claims (8)

1. 撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動中に、該撮影光学系により形成された光学像の光電変換情報に基づいて生成された前記撮影光学系の焦点情報を用いて、前記フォーカスレンズの目標駆動量を算出する演算手段と、
   前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段とを有し、
   前記演算手段は、前記位置検出手段を用いて前記光学像の光電変換時から前記目標駆動量の算出時までの前記フォーカスレンズの移動量を求め、該移動量に応じて前記目標駆動量を補正することを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記演算手段は、前記フォーカスレンズの前記光電変換の開始時から終了時までの中間位置を求め、該中間位置と前記目標駆動量の算出時の位置とから前記移動量を求めることを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 前記フォーカスレンズの位置に応じて変化する前記撮影光学系の光学情報を記憶した記憶手段を有し、
   前記演算手段は、前記光電変換時の前記フォーカスレンズの位置に応じた光学情報と前記焦点情報とに基づいて前記目標駆動量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点調節装置。
4. 前記演算手段は、前記フォーカスレンズの前記光電変換の開始時から終了時までの中間位置に応じた光学情報と前記焦点情報とに基づいて前記目標駆動量を算出することを特徴とする請求項３に記載の焦点調節装置。
5. フォーカスレンズを含む撮影光学系と、
   請求項１から４のいずれか１つに記載の焦点調節装置と、
   前記目標駆動量に応じて前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを有することを特徴とする光学機器。
6. 請求項５に記載の光学機器が装着される撮像装置であって、
   前記撮影光学系により形成された光学像を光電変換する光電変換素子と、
   該光電変換素子からの光電変換情報に基づいて前記撮影光学系の焦点情報を生成する焦点情報生成手段と、
   前記光電変換素子による光電変換のタイミング情報および前記焦点情報を前記光学機器に送信する通信手段とを有することを特徴とする撮像装置。
7. 前記タイミング情報は、前記光電変換の開始タイミングおよび終了タイミングを示すことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. フォーカスレンズを含む撮影光学系と、
   該撮影光学系により形成された光学像を光電変換する光電変換素子と、
   該光電変換素子からの光電変換情報に基づいて前記撮影光学系の焦点情報を生成する焦点情報生成手段と、
   請求項１から４のいずれか１つに記載の焦点調節装置とを有することを特徴とする撮像装置。