JP2013024900A - 光学機器のレンズ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源オフ状態や待機状態において変倍レンズが手動で移動された場合でも、その後の電源オン時や通常動作状態への復帰時に素早く合焦状態が得られるようにする。
【解決手段】レンズ制御装置は、被写体距離ごとの変倍レンズ４の位置に対する補正レンズ７の目標位置を示すトラッキングデータを記憶したメモリと、変倍レンズの移動に伴い目標位置に向けて補正レンズを移動させるよう補正アクチュエータを制御するコントローラ１０とを有する。コントローラは、第１の時点において、変倍レンズの位置（第１の位置）を記憶し、そのときまで使用した特定トラッキングデータを記憶する。コントローラは、第２の時点において、第１の時点から第２の時点までの間にマニュアル変倍機構によって変倍レンズが第２の位置に移動されたと判定したときは、特定トラッキングデータにおいて第２の位置に対応する目標位置に向けて補正レンズを移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、手動ズームが可能な光学機器に関し、さらにズームトラッキング制御が可能な光学機器に関する。

撮像装置や交換レンズ等の光学機器には、モータ等の変倍アクチュエータを動作させて変倍レンズを移動させるとともに、変倍に伴う像面変動を低減（補正する）ために補正レンズを移動させるよう補正アクチュエータを制御する機能を有するものがある。このような制御を、ズームトラッキング制御という。ズームトラッキング制御において、補正アクチュエータの制御には、被写体距離ごとに記憶した、変倍レンズの位置に対する補正レンズの目標位置を示すトラッキングデータ（電子カムデータ）が用いられる。また、補正レンズとしては、上述した像面変動の補正機能と、焦点調節の機能とを併せ持つフォーカスレンズが用いられることが多い。

また、光学機器には、電源オンの直後や、低消費電力状態である待機状態から通常動作状態への復帰直後におけるフォーカスレンズの初期位置の自動設定を行う機能が搭載されている場合がある。例えば特許文献１には、電源オフ時のフォーカスレンズの位置をメモリに記憶しておき、その後の電源オン時に該記憶位置をフォーカスレンズの初期位置として自動設定することで、電源オン時での大幅なピンぼけを回避できるようにした制御機能が開示されている。

特開平５−８８０６８号公報

特許文献１にて開示された制御機能は、変倍レンズが、変倍アクチュエータによらずに、手動操作されたズーム操作部材に機械的に連動して移動される場合に用いることができない。つまり、電源オフ時から次の電源オン時までの間に手動操作によって変倍レンズが移動されたときには、該電源オン時に、先の電源オフ時点での記憶位置にフォーカスレンズを移動させても、電源オン直後に合焦状態が得られない。

動画撮影時のピント調節には、コントラスト検出方式のオートフォーカスが用いられるが、このオートフォーカスでは合焦状態が得られるまでにある程度の時間がかかることが多いため、電源オンの直後にピントが合った撮影を行えない場合がある。

また、常に通常動作状態を維持して待機状態に移行しないようにすることで、手動で変倍レンズが移動されたことを検出し、該移動に応じて補正レンズ（フォーカスレンズ）を移動させるよう制御することが可能であるが、電力消費が多くなる。

本発明は、電源オフ状態や待機状態において変倍レンズが手動で移動された場合に、その後の電源オン時点や通常動作状態への復帰時点にて素早く合焦状態が得られるようにする光学機器のためのレンズ制御装置を提供する。

本発明の一側面としてのレンズ制御装置は、変倍のために移動可能な変倍レンズと、ユーザの手動操作によって変倍レンズを移動させるマニュアル変倍機構と、変倍に伴う像面変動を低減するために移動可能な補正レンズと、該補正レンズを移動させる補正アクチュエータとを有する光学機器に用いられる。レンズ制御装置は、被写体距離ごとの変倍レンズの位置に対する補正レンズの目標位置を示すトラッキングデータを記憶したメモリと、変倍レンズの移動に伴い目標位置に向けて補正レンズを移動させるよう補正アクチュエータを制御するコントローラとを有する。コントローラは、第１の時点において、該第１の時点までに移動された変倍レンズの位置である第１の位置を記憶するとともに、該変倍レンズの移動に伴う補正アクチュエータの制御に用いたトラッキングデータである特定トラッキングデータを記憶する。そして、コントローラは、第１の時点よりも後の第２の時点において、該第１の時点から該第２の時点までの間にマニュアル変倍機構によって変倍レンズが第１の位置とは異なる第２の位置に移動されたと判定したときは、特定トラッキングデータにおいて第２の位置に対応する目標位置に向けて補正レンズを移動させるよう補正アクチュエータを制御することを特徴とする。

なお、上記レンズ制御装置を含む光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、第１の時点から第２の時点までの間（例えば、電源オフ状態や待機状態）において変倍レンズが手動で移動されても、第２の時点（例えば、電源オン時や通常動作状態への復帰時）において素早く合焦状態を得ることができる。

本発明の実施例であるレンズ制御装置を備えた光学機器の構成を示すブロック図。 実施例におけるズームトラッキングデータを示す図。 実施例における電源オン時またはスタンバイ解除時のフォーカスレンズの位置制御を説明する図。 実施例における電源オフ時またはスタンバイ移行時の処理を示すフローチャート。 実施例における電源オン時またはスタンバイ解除時の処理を示すフローチャート。

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。

図１には、本発明の実施例であるレンズ制御装置を備えた光学機器としての交換レンズ装置（以下、単に交換レンズという）２と、該交換レンズ装置２の装着が可能な一眼レフデジタルカメラ等のカメラ本体１とにより構成されるカメラシステムの構成を示している。

交換レンズ２は、図中の左側（被写体側）から右側（像面側）に向かって、第１固定レンズ３と、変倍のために光軸方向に移動可能な変倍レンズ４と、光量を調節するための絞り５と、第２固定レンズ６とを有する。さらに、変倍に伴う像面変動を補正（低減）するためと焦点調節を行うために光軸方向に移動可能な補正レンズとしてのフォーカスレンズ７を有する。これらレンズ３，４，６，７および絞り５により、インナーフォーカスタイプの撮影光学系（撮影レンズ）が構成される。

交換レンズ２には、マニュアル操作環８が設けられており、このマニュアル操作環８は、不図示の伝達機構を介して変倍レンズ４に機械的に連結されている。ユーザがマニュアル操作環８を手で回転操作することにより、その回転が伝達機構によって変倍レンズ４に伝達され、変倍レンズ４が光軸方向に移動する。このように、ユーザの手動操作による変倍レンズ４の移動（手動ズーム）を行わせるマニュアル変倍機構が構成されている。

変倍レンズ４の光軸方向での位置は、変倍レンズ位置検出器９を介してコントローラとしてのレンズＣＰＵ１０により検出される。レンズ位置検出器９としては、変倍レンズ４の位置に応じて出力電圧が変化するボリウムエンコーダや、変倍レンズ４の所定の移動量ごとにパルス信号を出力するパルスエンコーダ等を用いることができる。

フォーカスレンズ７は、フォーカスレンズ駆動部１１に含まれるフォーカスアクチュエータ（補正アクチュエータ）により光軸方向に移動される。フォーカスアクチュエータとしては、ステッピングモータやボイスコイルモータ等を用いることができる。フォーカスレンズ駆動部１１には、フォーカスアクチュエータを駆動するドライバも含まれている。

フォーカスレンズ７の光軸方向での移動量は、フォーカスアクチュエータに印加される駆動パルス信号のパルス数をカウントすることで得られる。リセット位置検出スイッチ１２は、フォーカスレンズ７が光軸方向での基準位置に位置したことを検出する。レンズＣＰＵ１０は、この基準位置からの駆動パルス信号のパルス数をカウントすることでフォーカスレン７の光軸方向での位置を検出する。

絞り５は、絞り駆動部１３に含まれるステッピングモータ等の絞りアクチュエータにより駆動される複数の絞り羽根を有する。複数の絞り羽根を駆動してこれら絞り羽根が形成する絞り開口の大きさを変化させることで、該絞り羽根を通過する光量が調節される。絞り駆動部１３には、絞りアクチュエータを駆動するドライバも含まれる。

レンズＣＰＵ１０は、レンズ通信回路１４およびカメラ通信回路２１を介してカメラＣＰＵ２０と情報やデータのやり取りを行うとともに、交換レンズ２内の各種動作を制御する。レンズＣＰＵ１０の内部メモリ（ＲＯＭ）には、後述する処理を実行するためのコンピュータプログラムが格納されている。さらに、内部メモリには、変倍に伴う像面変動を補正するためにフォーカスレンズ７を移動させる（フォーカスアクチュエータを制御する）のに用いるズームトラッキングデータ（電子カムデータ）がテーブルデータの形で格納（記憶）されている。ズームトラッキングデータについては、後述する。レンズＣＰＵ１０は、前述したようにコントローラとして機能し、かつ内部メモリを含むレンズ制御装置として機能する。

次にカメラ本体１について説明する。被写体からの光は、撮影光学系を通り、撮影光としてカメラ本体１内のプリズム２２に入射する。プリズム２２内に設けられたハーフミラー面を透過した撮影光は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成された撮像素子２３の撮像面上に被写体像を形成する。また、ハーフミラー面では、ここに入射した撮影光の一部が上方に反射されてペンタプリズム２４に入射する。ペンタプリズム２４にて反射された光は、ファインダ光学系２５を介してユーザにファインダ像を観察させる。

撮像素子２３は、被写体像を光電変換してアナログ電気信号を出力する。このアナログ電気信号は、不図示のアンプにより増幅され、不図示のＡ／Ｄ変換器にてデジタル信号（撮像信号）に変換されてカメラＣＰＵ２０に入力される。カメラＣＰＵ２０は、この撮像信号に対して各種画像処理を行って映像信号を生成する。映像信号は、表示回路２９を通じて不図示の背面モニタに表示されたり、動画像または静止画像として不図示の記録媒体に記録されたりする。

また、映像信号はＡＦ処理回路２６にも出力される。ＡＦ処理回路２６は、映像信号の高周波成分を抽出して、被写体像のコントラスト状態、つまりは撮影光学系の焦点状態を示すＡＦ評価値を生成する。カメラＣＰＵ２０は、ＡＦ評価値が最大となるようにレンズＣＰＵ１０を通じてフォーカスレンズ７を移動させる。これにより、コントラスト検出方式によるオートフォーカスが行われる。

さらに、映像信号は測光回路２７にも出力される。測光回路２７は、映像信号の輝度を示す測光情報をカメラＣＰＵ２０に伝達する。カメラＣＰＵ２０は、測光情報に基づいて、レンズＣＰＵ１０を通じて絞り５を制御したり、撮像素子２３のシャッタ速度（電荷蓄積時間）を制御したりする。

レリーズスイッチ回路２８は、カメラ本体１の上部に設けられた不図示のレリーズボタンの第１ストローク操作（半押し操作）によりオンする第１スイッチと、該レリーズボタンの第２ストローク操作（全押し操作）によりオンする第２スイッチとを有する。カメラＣＰＵ２０は、第１スイッチのオン（ＳＷ１−ＯＮ）に応じて測光およびオートフォーカスを行い、第２スイッチのオン（ＳＷ２−ＯＮ）に応じて撮像素子２３からの出力信号に基づく記録用画像（動画像または静止画像）の生成と記録媒体への記録を行う。

電源スイッチ３２は、バッテリ等の電源３１からの電力をカメラ本体１と交換レンズ２の各部に供給する電源投入（オン）状態と、該電力の供給を遮断する電源遮断（オフ）状態とに切り替えるためにユーザによりオン／オフ操作される。また、電源スイッチ３２の操作により、カメラ本体１と交換レンズ２の各部にその通常動作に必要な電力が供給される通常動作状態と、通常動作状態よりもシステム全体の消費電力が低減される待機状態（以下、スタンバイ状態という）とに切り替えることも可能である。

また、カメラＣＰＵ２０は、ユーザの操作に応じて撮影条件、撮影モード等を設定可能とする設定スイッチ回路３０からの入力に対応した設定処理を行う。カメラＣＰＵ２０は、電源投入（オン）後の通常動作状態にてレリーズスイッチ回路２８と設定スイッチ回路３０からの入力が所定時間以上ないときは、カメラ本体１と交換レンズ２をスタンバイ状態に移行させる。カメラＣＰＵ２０は、以上説明した各種動作や処理を実行するためのコンピュータプログラムを内部メモリ（ＲＯＭ）に格納している。

次に、レンズＣＰＵ１０内に格納されたズームトラッキングデータについて、図２を用いて説明する。図２において、横軸は変倍レンズ４の位置を示し、縦軸はフォーカスレンズ７の位置を示している。複数の曲線は、代表的な被写体距離ごとのズームトラッキングデータを示す曲線であり、以下の説明では電子カム曲線という。電子カム曲線は、変倍に伴う像面変動を補正する、つまりは合焦状態を維持しつつ変倍を行うために、変倍レンズ４が移動する位置に対してフォーカスレンズ７が移動すべき目標位置を示している。なお、実際の撮影時の被写体距離が代表的な被写体距離とは異なる場合には、レンズＣＰＵ１０は、実際の被写体距離に近い２つの代表的な被写体距離の電子カム曲線を用いた補間演算によって、実際の被写体距離に対応する電子カム曲線を生成する。

レンズＣＰＵ１０は、通常動作状態において変倍レンズ４が移動すると、そのときの被写体距離に対応する電子カム曲線（特定トラッキングデータ）を、内部メモリに格納した電子カム曲線の中から選択または補間演算により生成する。この選択または生成された電子カム曲線を、以下、使用電子カム曲線という。被写体距離は、移動前の変倍レンズ４の位置とそれに対して合焦状態が得られているフォーカスレンズ７の位置とから算出することができる。そして、レンズＣＰＵ１０は、使用電子カム曲線において、移動した変倍レンズ４の位置に対するフォーカスレンズ７の目標位置を読み出し（または算出し）、該目標位置に向けてフォーカスレンズ７が移動するようにフォーカスアクチュエータを動作させる。こうして、変倍が行われる間の合焦状態が維持される。

次に、電源オン時またはスタンバイ状態から通常動作状態への復帰時におけるフォーカスレンズ７の位置制御（フォーカスアクチュエータの制御）の概要を、図３を用いて説明する。以下の説明において、通常動作状態からスタンバイ状態への移行をスタンバイ移行といい、スタンバイ状態から通常動作状態への復帰をスタンバイ解除という。また、ここでは、電源オフ時から電源オン時までの間やスタンバイ移行時からスタンバイ解除時までの間に、被写体距離はほとんど変化していないものとする。

通常動作状態においては、変倍レンズ４が位置Ａから位置Ｂに移動すると、レンズＣＰＵ１０は該変倍レンズ４の移動（位置の変化）を、レンズ位置検出器９を通じて検出することができる。このため、レンズＣＰＵ１０は、変倍レンズ４の移動とほぼ同時にフォーカスレンズ７を使用電子カム曲線（ここでは無限遠距離に対応する電子カム曲線）上にて位置Ｂに対応する目標位置Ｃに向けて移動させるようフォーカスアクチュエータを制御する。

しかし、電源オフ状態またはスタンバイ状態において変倍レンズ４が位置Ａから位置Ｂに移動しても、レンズＣＰＵ１０はこの移動を検出することができない。そして、フォーカスレンズ７が変倍レンズ４の位置Ａに対応した位置に停止したまま電源オンまたはスタンバイ解除が行われると、オートフォーカスによって合焦状態が得られるまでのある程度の時間の間、撮影光学系のピントがぼけた状態で映像信号が生成される。このため、電源オン直後またはスタンバイ解除直後にピントが合った記録用画像を取得することができない。

そこで、本実施例では、レンズＣＰＵ１０は、以下のフォーカスレンズ７の位置制御を行う。まず、レンズＣＰＵ１０は、電源オン時またはスタンバイ解除時よりも前の電源オフ時またはスタンバイ移行時（以下、第１の時点という）において、それまでに移動された変倍レンズ４の位置（第１の位置）Ａを記憶する。また、該変倍レンズ４の位置Ａまでの移動に伴うフォーカスアクチュエータの制御に用いた使用電子カム曲線（図３では、無限縁距離に対応する電子カム曲線）を記憶する。

そして、レンズＣＰＵ１０は、第１の時点よりも後の電源オン時またはスタンバイ解除時（以下、第２の時点という）において、第１の時点から第２の時点までの間にマニュアル変倍機構により変倍レンズ４が移動したか否かを判定する。図３に示すように、変倍レンズ４が位置Ａから位置Ｂ（第２の位置）に移動したときは、レンズＣＰＵ１０は、使用電子カム曲線において位置Ｂに対応する目標位置Ｃに向けてフォーカスレンズ７を移動させるようフォーカスアクチュエータを制御する。

図４および図５のフローチャートには、図３を用いて説明したフォーカスレンズ７の位置制御のための処理を示している。この処理は、レンズＣＰＵ１０が、その内部メモリに格納したコンピュータプログラムに従って実行する。まず図４には、電源オフ時またはスタンバイ移行時での処理を示している。

図４において、ステップＳ１０１では、レンズＣＰＵ１０は、電源スイッチ３２がオフ操作されたか否かまたはスタンバイ移行が行われたか否かを判定し、電源スイッチ３２がオフ操作されたときまたはスタンバイ移行が行われたときは、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、レンズＣＰＵ１０は、電源オフ時またはスタンバイ移行時までの使用電子カム曲線（図３における無限遠距離に対応する電子カム曲線）を、レンズＣＰＵ１０内のＥＥＰＲＯＭに記憶する。つまり、電源オフ状態またはスタンバイ状態に移行する際に、最後に使用した電子カム曲線をＥＥＰＲＯＭに記憶する。このため、電源オフ状態に移行する際は、電源スイッチ３２が操作された後に、最後に使用した電子カム曲線をＥＥＰＲＯＭに記憶するのを待つ。また、通常動作状態にてレリーズスイッチ回路２８と設定スイッチ回路３０からの入力が所定時間ない状態が続いてスタンバイ状態に移行する際には、その所定時間が経過した後、最後に使用した電子カム曲線をＥＥＰＲＯＭに記憶するのを待つ。

次にステップＳ１０３では、レンズＣＰＵ１０は、電源オフ時またはスタンバイ移行時における変倍レンズ４の位置（図３における位置Ａ）をＥＥＰＲＯＭに記憶する。そして、ステップＳ１０４にて、その他必要な電源遮断処理やスタンバイ移行処理を行って、図４の処理を終了する。

図５には、電源オン時またはスタンバイ解除時での処理を示している。ステップＳ２０１では、レンズＣＰＵ１０は、電源スイッチ３２がオン操作されたか否かまたはスタンバイ解除が行われたか否かを判定し、電源スイッチ３２がオン操作されたときまたはスタンバイ解除が行われたときは、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、レンズＣＰＵ１０は、電源オフ時またはスタンバイ移行時にＥＥＰＲＯＭに記憶した変倍レンズ４の位置（図３における位置Ａ）を読み出す。

次にステップＳ２０３では、レンズＣＰＵ１０は、レンズ位置検出器９を通じて変倍レンズ４の現在の位置を検出する。

次にステップＳ２０４では、レンズＣＰＵ１０は、ステップＳ２０２で読み出した変倍レンズ４の記憶位置とステップＳ２０３で検出した現在の変倍レンズ４の位置とを比較する。これにより、電源オフ状態またはスタンバイ状態の間にマニュアル操作環８が操作されて変倍レンズ４が移動した（図３における位置Ａから位置Ｂに移動した）か否かを判定する。変倍レンズ４が移動した場合はステップＳ２０５へ進み、移動していない場合はステップＳ２０７へ進む。

ステップＳ２０５では、レンズＣＰＵ１０は、電源オフ時またはスタンバイ移行時にＥＥＰＲＯＭに記憶した使用電子カム曲線を読み出す。

次にステップＳ２０６では、レンズＣＰＵ１０は、フォーカスレンズ７をステップＳ２０５で読み出した使用電子カム曲線上においてステップＳ２０３で検出した現在の変倍レンズ４の位置に対応した目標位置（図３における位置Ｃ）に向けて移動させる。すなわち、フォーカスアクチュエータを制御する。これにより、電源オフ状態またはスタンバイ状態において変倍レンズ４が移動されて撮影光学系が非合焦状態になっていたとしても、電源オンまたはスタンバイ解除に応じて素早く合焦状態を得ることができる。

ステップＳ２０７では、レンズＣＰＵ１０は、オートフォーカスを開始する。これにより、電源オフ時から電源オン時までの間やスタンバイ移行時からスタンバイ解除時までの間に、被写体距離が変化していた場合に、合焦状態を得ることができる。こうして、ステップＳ２０８に進み、通常の処理に移行する。

本実施例によれば、電源オフ状態またはスタンバイ状態において変倍レンズ４が移動されて撮影光学系が非合焦状態になっても、電源オンまたはスタンバイ解除に応じて、コントラスト検出方式オートフォーカスよりも早く合焦状態を得ることができる。

なお、本実施例では、第１の時点として電源オフ時およびスタンバイ移行時を例として挙げ、第２の時点として電源オン時およびスタンバイ解除時を例として挙げた。しかし、第１および第２の時点を、これら以外の時点であって第１の時点と第２の時点との間で変倍レンズの移動を検出できない時点としてもよい。

また、本実施例では、カメラ本体１に対して装着可能な交換レンズ２が、撮影光学系とレンズ制御装置を含む光学機器である場合について説明した。しかし、撮影光学系が一体に設けられたカメラ（撮像装置）にレンズ制御装置を含ませてもよいし、カメラや交換レンズとは別にレンズ制御装置を設けてもよい。

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。

カメラや交換レンズ等の光学機器に対して使用されるレンズ制御装置を提供する。

１ カメラ本体
２ 交換レンズ
４ 変倍レンズ
７ フォーカスレンズ
１０ レンズＣＰＵ

Claims (6)

1. 変倍のために移動可能な変倍レンズと、ユーザの手動操作によって前記変倍レンズを移動させるマニュアル変倍機構と、変倍に伴う像面変動を低減するために移動可能な補正レンズと、該補正レンズを移動させる補正アクチュエータとを有する光学機器のためのレンズ制御装置であって、
   被写体距離ごとの前記変倍レンズの位置に対する前記補正レンズの目標位置を示すトラッキングデータを記憶したメモリと、
   前記変倍レンズの移動に伴い前記目標位置に向けて前記補正レンズを移動させるよう前記補正アクチュエータを制御するコントローラとを有し、
   前記コントローラは、
   第１の時点において、該第１の時点までに移動された前記変倍レンズの位置である第１の位置を記憶するとともに、該変倍レンズの移動に伴う前記補正アクチュエータの制御に用いた前記トラッキングデータである特定トラッキングデータを記憶し、
   前記第１の時点よりも後の第２の時点において、該第１の時点から該第２の時点までの間に前記マニュアル変倍機構によって前記変倍レンズが前記第１の位置とは異なる第２の位置に移動されたと判定したときは、前記特定トラッキングデータにおいて前記第２の位置に対応する前記目標位置に向けて前記補正レンズを移動させるよう前記補正アクチュエータを制御することを特徴とするレンズ制御装置。
2. 前記第１の時点は、前記光学機器の電源オフ時であり、
   前記第２の時点は、前記電源オン時であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ制御装置。
3. 前記特定のトラッキングデータは、前記光学機器が電源オフ状態に移行する際に、最後に使用されたトラッキングデータであることを特徴とする請求項２に記載のレンズ制御装置。
4. 前記第１の時点は、前記光学機器の通常動作状態から、該通常動作状態よりも消費電力が低い待機状態への移行時であり、
   前記第２の時点は、前記待機状態から前記通常動作状態への復帰時であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ制御装置。
5. 前記特定のトラッキングデータは、前記光学機器が前記待機状態に移行する際に、最後に使用されたトラッキングデータであることを特徴とする請求項４に記載のレンズ制御装置。
6. 変倍のために移動可能な変倍レンズと、
   ユーザの手動操作によって前記変倍レンズを移動させるマニュアル変倍機構と、
   変倍に伴う像面変動を低減するために移動可能な補正レンズと、
   該補正レンズを移動させる補正アクチュエータと、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ制御装置とを有することを特徴とする光学機器。