JP2014174362A

JP2014174362A - レンズ装置及びそれを有する撮影装置

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Publication number: JP2014174362A
Application number: JP2013047587A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Miyajima; 俊輔宮嶋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2014-09-22
Anticipated expiration: 2033-03-11
Also published as: JP6166555B2

Abstract

【課題】リアフォーカス式ズームレンズ装置において、不必要な加減速を発生させることのないトラッキングカーブを提供する。
【解決手段】レンズ装置は、ズームレンズと、フォーカスレンズと、絞りと、を有する光学系と、前記ズームレンズの位置を検出するズームレンズ位置検出手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレンズ位置検出手段と、前記絞りの状態を検出する絞り検出手段と、前記絞りの状態に基づいて前記光学系の焦点深度を算出する焦点深度算出手段と、前記光学系の結像位置が前記焦点深度内になるときの、所定の物体距離における前記ズームレンズの位置と前記フォーカスレンズの位置の関係であるトラッキングデータを算出するトラッキングデータ算出手段と、該トラッキングデータを記憶する記憶手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビカメラやビデオカメラ等に使用されるレンズ装置に関し、特にリアフォーカス式のレンズ装置及びそれを有する撮影装置に関するものである。

従来、リアフォーカス式のズームレンズ装置において、ズームレンズの駆動に合わせて、所定の被写体に対して合焦状態を維持し続けるようにフォーカスレンズの駆動を制御するトラッキング動作が行われるものが多い。また、物体距離をパラメータとしてズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ位置を示したトラッキングカーブについて、設計値とレンズの個体差を含めた実測値との公差を埋めるための補正技術として様々な提案がなされている。

特許文献１には、製造上のばらつきに起因する、トラッキングカーブの設計値と実測値のずれを補正するために２次の近似式を用い、ズームレンズ位置におけるフォーカスレンズ位置の補正量を算出する方法が開示されている。

特開平６−１４１２２０号公報

しかしながら、特許文献１では、補正されたトラッキングカーブでは焦点深度について考慮されていないため、補正されたトラッキングカーブでは結像位置が必ずしも焦点深度内に収まるとは限らず、トラッキング動作を行った場合、ピントが合わない可能性がある。一方、他の補正手段として、実測した合焦位置を結んでトラッキングカーブを補正することが考えられる。この場合、メカ的な公差や光学的な誤差によりズームレンズ位置と補正量の関係が単調変化するとは限らない。即ち、ズーム軸方向に対して、補正値が滑らかな変化を与えるような値とはならず、不連続な値をとる可能性がある。また、トラッキングカーブの精度を上げるために補正点を多くすると、補正値がより短周期で変動する値となり、短周期で頻繁に補正値の変化率が変わるような値を取る可能性が高い。この結果、ズームレンズの駆動速度が一定であっても、フォーカスレンズの駆動目標位置の変化量が頻繁に変化するため不必要な加減速を行い、振動、騒音が発生する可能性がある。

図１５の実線は、ある物体距離における設計値のトラッキングカーブを示し、縦軸はフォーカスレンズ位置、横軸はズームレンズ位置、黒点は各ズームレンズ位置に対する合焦位置、破線は各合焦位置を繋ぎ作成した合焦トラッキングカーブを表す。

ここで、ズームレンズが位置Ｐ１５０１から位置Ｐ１５０９まで一定速度で駆動した場合を考える。フォーカスレンズは破線の合焦トラッキングカーブに基づいて駆動するが、位置Ｐ１５０１から位置Ｐ１５０２の区間で駆動する速度と位置Ｐ１５０２から位置Ｐ１５０３の区間で駆動する速度が異なる。前述のように区間ごとでフォーカスレンズの駆動速度が異なる原因は、横軸方向に対して、フォーカスレンズの補正値が頻繁に変化する変化率での値を取るためである。このため、ズームレンズを一定速度で駆動した場合、フォーカスレンズはこれに応じた加減速を行い、振動、騒音が発生する。

そこで本発明の目的は、トラッキング動作時のフォーカスレンズの不必要な加減速を低減し、振動、騒音を低減させたレンズ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、ズームレンズと、フォーカスレンズと、絞りと、を有する光学系と、前記ズームレンズの位置を検出するズームレンズ位置検出手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレンズ位置検出手段と、前記絞りの状態を検出する絞り検出手段と、
前記絞りの状態に基づいて前記光学系の焦点深度を算出する焦点深度算出手段と、前記光学系の結像位置が前記焦点深度内になるときの、所定の物体距離における前記ズームレンズの位置と前記フォーカスレンズの位置の関係であるトラッキングデータを算出するトラッキングデータ算出手段と、該トラッキングデータを記憶する記憶手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、トラッキング動作時のフォーカスレンズの不必要な加減速を低減し、振動、騒音を低減させることが可能となる。

実施例１のレンズ装置の構成図実施例１のレンズ装置における補正値算出のフローチャート実施例１のレンズ装置における合焦位置取得のフローチャート実施例１のレンズ装置におけるトラッキングカーブ実施例２のレンズ装置におけるトラッキングカーブの領域分割例実施例２のレンズ装置におけるトラッキングカーブの繋ぎ目補正実施例２のレンズ装置の構成図実施例２のレンズ装置の補正値算出の全体フローチャート実施例２のレンズ装置の各領域補正値算出のフローチャート実施例２のレンズ装置の繋ぎ目補正値算出のフローチャートトラッキング動作中の補正値実施例３のレンズ装置の構成図実施例３のレンズ装置における各領域補正値算出のフローチャート実施例３のレンズ装置におけるトラッキング動作のフローチャートトラッキングカーブの従来例

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本実施例におけるズームレンズ装置の構成を図１に示す。以下の説明では、本発明を分かりやすくするために本発明の主要な部位のみ図示し、本発明の特徴部ではない部位は省略した。

本発明のズームレンズ装置１００は、ズームレンズ１０１、フォーカスレンズ１０５、可動絞り１０９を含む光学系を有する。
ズームレンズ１０１は、光軸方向に移動してズームレンズ装置１００の焦点距離を変化させる。ズームレンズ１０１は、ズームドライバ１０３によって駆動されるズームモータ１０２によって光軸方向に移動する。ズームレンズ１０１の位置は、ズームレンズ位置検出手段１０４によって検出される。

フォーカスレンズ１０５は光軸方向に移動してズームレンズ装置１００の結像位置を変化させる。フォーカスレンズ１０５は、フォーカスドライバ１０７によって駆動されるフォーカスモータ１０６によって、光軸方向に移動する。フォーカスレンズ１０５の位置は、フォーカスレンズ位置検出手段１０８によって検出される。

可動絞り１０９は、光量を調整する。可動絞り１０９には、アイリスモータ１１０が接続されている。アイリスモータ１１０はアイリスドライバ１１１によって駆動され、可動絞り１０９を駆動させる。可動絞り１０９の位置は、アイリス位置検出手段１１２によって検出される。

制御部１１３は、例えばマイコンであり、ズームレンズ１０１、フォーカスレンズ１０５、可動絞り１０９の駆動を制御する。合焦位置取得手段１１４は、ズームレンズ位置におけるフォーカスレンズ１０５の合焦位置を取得する。焦点深度算出手段１１５は、アイリス位置検出手段１１２及び、既知の許容錯乱円に基づいて、焦点深度を算出する。記憶手段１１６は、例えばフラッシュメモリであり、後述する近似式やトラッキングカーブ等の情報を記憶する。

トラッキングデータ算出手段１１７は、各物体距離においてズームレンズ位置、合焦位置及び、焦点深度に基づいて、トラッキングカーブを算出する。

ズームレンズ装置１００は不図示の撮像装置と接続して撮影装置を構成することが可能であり、ズームレンズ装置１００からの被写体光を該撮像装置で撮像し、被写体像を得ることができる。

以上、説明した構成を有する本発明の実施例１のズームレンズ装置における、補正値算出のフローチャートを図２に、焦位置取得のフローチャートを図３に、及び、トラッキングカーブを図４に示す。以下、図２乃至４を参照しながら、本発明の実施例１のズームレンズ装置を詳細に説明する。

図２に実施例１の制御部１１３における補正値算出のフローチャートを示す。

まず、ステップＳ２００では、ある物体距離において合焦度合いを示す映像評価値に基づいて各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算出する。ステップＳ２００の詳細については図３を使用して後述する。
ステップＳ２０１では、ズームレンズ位置に基づくサンプル点のサンプル番号を示す変数ｎを０で初期化する。本発明では、広角端を０とする。

ステップＳ２０２では、トラッキングカーブを算出するために使用する式を記憶手段１１６から読み込む。例えば、式（１）のような２次の多項近似式を用いる。
Y_[n]＝ａX_[n] ²＋ｂX_[n]＋ｃ・・・・・（１）
ここで、Y_[n]はサンプル番号ｎにおける仮補正値、X_[n]はサンプル番号ｎにおけるズームレンズ位置、ａ、ｂ、ｃは例えば最小二乗法を用いて算出される定数である。

ステップＳ２０３では、ステップＳ２００の合焦位置取得処理にて算出したサンプル点ｎにおける焦点深度[n]を記憶手段１１６から読み込む。
ステップＳ２０４では、ステップＳ２００の合焦位置取得処理にて取得したサンプル点ｎにおける合焦位置[n]を記憶手段１１６から読み込む。
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０２にて読み込んだ式から仮補正値[n]を算出する。

ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４にて読み込んだ合焦位置[n]とステップＳ２０５にて算出した仮補正値[n]の差分の絶対値がステップＳ２０３にて読み込んだ焦点深度[n]の半分つまり片側焦点深度以下か判定する。差分の絶対値が片側焦点深度より大きい場合は、ステップＳ２０７へ進む。一方、差分の絶対値が片側焦点深度以下の場合は、ステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０７では、式（２）を使用して補正値[n]を書き換える。
Off_[n]＝Bp_[n]+δ/2 ・・・・・（２）
式（２）のOff_[n]は補正値[n]、Bp_[n]は合焦位置[n]、δ/2は焦点深度[n]の半分つまり片側焦点深度を表す。また、δの符号は合焦位置[n]より仮補正値[n]が小さい側、つまり後方側（像側）の場合を負とする。
ステップＳ２０８では、補正値[n]に仮補正値[n]を代入する。

ステップＳ２０９では、望遠端まで、つまり全サンプル点について処理を行ったか判定する。全サンプル点について処理を行った場合は、処理を終了する。一方、全サンプル点について処理を行っていない場合はステップＳ２１０へ進む。
ステップＳ２１０では、サンプル番号ｎをインクリメントし、ステップＳ２０３へ進み一連の処理を繰り返す。

以上、一連の流れで合焦位置を焦点深度内に収まる範囲で調整して比較的連続的なトラッキングカーブになるように設定する。

次に、図２のステップＳ２００における制御部１１３の合焦位置取得処理について図３を使用して説明する。

まず、ステップＳ３００では、可動絞り１０９を開放位置に駆動する。この状態でトラッキングカーブを作成することにより、合焦に対しては最も厳しい絞りの条件（焦点深度の条件）でトラッキングデータの作成が行われることになる。

ステップＳ３０１では、アイリス位置検出手段１１２から可動絞り位置を取得する。
ステップＳ３０２では、ズームレンズ１０１を広角端に駆動する。
ステップＳ３０３では、サンプル点のサンプル番号を示す変数ｎを０で初期化する。
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０１にて取得した可動絞り位置及び、既知の許容錯乱円から焦点深度を算出する。焦点深度の具体的な計算方法は公知なので説明を省略する。

ステップＳ３０５では、ズームレンズ位置検出手段１０４からズームレンズ位置を取得する。
ステップＳ３０６では、合焦位置を探索する。具体的にはフォーカスレンズ１０５をある駆動量で全域を駆動し、合焦度合いを示す映像評価値が最も高い値を示すフォーカスレンズ位置を合焦位置とする。映像評価値は例えばレンズ装置１００の外部から取得する。

ステップＳ３０７では、ステップＳ３０６にて探索した合焦位置を取得する。
ステップＳ３０８では、ステップＳ３０７にて取得した合焦位置[n]を記憶する。
ステップＳ３０９では、ステップＳ３０４にて算出した焦点深度を焦点深度[n]として記憶する。

ステップＳ３１０では、ズームレンズ１０１が望遠端つまり、全サンプル点に駆動したか判定する。ズームレンズ１０１が望遠端の場合、合焦位置取得処理を終了する。一方、ズームレンズ１０１が望遠端でない場合、ステップＳ３１１へ進む。

ステップＳ３１１では、サンプル番号ｎをインクリメントする。
ステップＳ３１２では、サンプル番号ｎが示すサンプル点のズームレンズ位置にズームレンズ１０１を駆動し、ステップＳ３０５へ進み、一連の処理を繰り返す。
以上、一連の流れで各ズームレンズ位置に対応する合焦位置を算出する。

ここで、図４に実施例１を適用したトラッキングカーブを示す。

図４は、図１５と同様な設計値のトラッキングカーブ（設計トラッキングデータ）及び、図３に示した合焦位置取得のフローで得られた各ズームレンズ位置における合焦位置を繋いだ合焦トラッキングカーブを示す。図中、縦軸にフォーカスレンズ位置、横軸にズームレンズ位置、黒点は各合焦位置、黒点の上下に位置する二重線は焦点深度の範囲、太い実線は本発明を適用したトラッキングカーブを表す。設計上でのトラッキンデータ（設計トラッキンデータ）と実際に測定された合焦位置は、製造公差や使用されている環境の条件（温度等）等による個体差に起因するズレがあるため、図４に示すように、設計トラッキングデータは必ずしも最適なトラッキングデータを与えるとは限らない。ここで、ズームレンズが位置Ｐ４０１から位置Ｐ４０９まで一定速度で駆動した場合を考える。破線の合焦トラッキングカーブでは、位置Ｐ４０１から位置Ｐ４０２の区間の傾きと位置Ｐ４０２から位置Ｐ４０３の区間の傾きが異なる。つまり、位置Ｐ４０１から位置Ｐ４０３の区間で、フォーカスレンズ１０５には加減速が発生する。しかし、本発明を適用した太い実線のトラッキングカーブでは、位置Ｐ４０１から位置Ｐ４０２の区間の傾きと位置Ｐ４０２から位置Ｐ４０３の区間の傾きが略一致することが分かる。つまり、位置Ｐ４０１から位置Ｐ４０３の区間で、フォーカスレンズ１０５の加減速を抑えることが可能となる。よってフォーカスレンズ１０５の加減速を低減できるので振動、騒音を抑えることが可能となる。また、トラッキングカーブが急な加減速を必要としないフォーカスレンズの位置の値となるのでフォーカスレンズ１０５の移動の立ち上がりが改善され、追従性を向上させることが可能となる。

本実施例では、焦点深度を算出する例を説明したが、これに限らず、テーブル等から読み出しても本発明の効果を得ることができる。また、焦点深度を用いて説明を行ったが、被写界深度を用いても本発明の効果を得ることができる。また、本実施例では、ステップＳ３０４にて一度算出した焦点深度を繰り返し使用しているが、Ｆドロップを考慮して焦点距離ごとに絞りの開放位置を決めて、焦点深度をズームレンズ位置ごとに算出しても本発明の効果を得ることができる。

本実施例では、映像評価値が最も高いフォーカスレンズ位置を合焦位置としたが、任意に設定した閾値以上の映像評価値が得られたフォーカスレンズ位置を合焦位置としても本発明の効果を得ることができる。

合焦位置取得フローチャートにおいては、ズームレンズを広角端から望遠側に駆動して合焦位置を探索したが、望遠端から広角側に駆動して合焦位置を探索しても本発明の効果を得ることができる。更に、望遠端から広角側及び、広角端から望遠側の二通りについてそれぞれ合焦位置を算出し、それぞれ補正値を算出して平均値を求めても本発明の効果を得ることができる。

本実施例では、サンプル番号ｎは広角端の時を０としたが、各サンプル点を区別することができればこれに限らない。例えば、望遠端の時を０としても本発明の効果を得ることができる。

本実施例では、図４のトラッキングカーブに対して（至り値０）を像側、上方を物体側の焦点深度としたが、下方を物体側、上方を像側としても本発明の効果を得ることができる。

本実施例では、式（１）は２次の多項近似式としたが、次数を任意に変更しても本発明の効果を得ることができる。更に多項近似式以外の近似式、例えば、指数近似曲線や２区間移動平均等を使用しても本発明の効果を得ることができる。

また、本実施例で例示した方法では、実測の合焦点から、トラッキングカーブを２次の多項近似式の係数を決定し、焦点深度を考慮してトラッキングカーブを決定したが、本発明はこれに限定されることはない。トラッキングカーブを、結像位置が焦点深度内に収まる範囲で連続的な値となるように算出できればこれに限らない。例えば、設計トラッキングカーブを予め記憶手段１１６（設計データ記憶手段）に記憶させておき、各ズームレンズの位置において、実測された合焦位置と設計トラッキングカーブとの差分の平均値を算出する。設計トラッキングカーブを算出された平均値分だけ並行移動させ、各サンプル点（各ズームレンズ位置）にて結像位置が焦点深度内に収まる場合は、設計トラッキングカーブを並行移動して得られた値を補正値[n]としても本発明の効果を得ることができる。

本実施例では、式（１）は予め記憶手段１１６に記憶するとしたが、記憶手段１１６に複数のトラッキングカーブ算出方法を用意し、全域の合焦位置の関係性から算出方法を選択しても本発明の効果を得ることができる。

本実施例では、制御部１１３にトラッキングデータ算出手段１１７を構成したが、制御部１１３とレンズ装置１００の外部に、例えばＰＣと接続し、ＰＣにトラッキングデータ算出手段１１７を設けて補正値[n]を計算しても本発明の効果を得ることができる。
これらは以降の実施例でも同様である。

第２の実施例に係るズームレンズ装置について説明する。本実施例のズームレンズ装置の基本的な構成は、図１に記載した第１の実施例の構成と同様であるので説明は省略する。

第１の実施例に対する本実施例のズームレンズ装置の最も特徴的な部分は、ズームレンズ１０１の駆動範囲全域を領域に分割してトラッキングカーブを算出することにある。図５の実線は、設計値のトラッキングカーブを示し、縦軸にフォーカスレンズ位置、横軸にズームレンズ位置、黒点は各ズームレンズ位置に対応する合焦位置、破線は合焦位置を繋いだ合焦トラッキングカーブを表す。図中、位置Ｐ５０１から位置Ｐ５０３を領域１、位置Ｐ５０４から位置Ｐ５０６を領域２、位置Ｐ５０７から位置Ｐ５０９を領域３と定義する。領域１、領域２及び、領域３ではそれぞれ黒点が示す合焦位置にばらつきがあり、図５に示した例では、広角側ではばらつきが小さく、望遠側ではばらつきが大きい傾向がある。そこで、領域ごとに結像位置が焦点深度内に収まる範囲でフォーカスレンズの位置の変化率の変化をより効果的に抑制するようにトラッキングカーブを算出することで、分割した領域ごとのばらつきの特性を反映したより適切なトラッキングカーブを得ることができる。すなわち、ばらつきが小さい領域のデータは、その領域内でトラッキングデータを演算することで、ばらつきが大きい領域のデータのばらつきの影響を受けることなく演算することができる。逆に、ばらつきが大きい領域のデータは、その領域内でトラッキングデータを演算することで、ばらつきが小さい領域のデータのばらつきの影響を受けてばらつきの補正が過小となることも避けることができる。ここで、位置Ｐ５０３と位置Ｐ５０４は異なる領域でトラッキングカーブを算出するので、位置Ｐ５０３から位置Ｐ５０４へフォーカスレンズ１０５を駆動すると変化量が大きくなってしまう場合がある。そこで、位置Ｐ５０３と位置Ｐ５０４のような領域と領域の繋ぎ目においては、図５中の傾きで表される、フォーカスレンズ位置のズームレンズ位置に対する変化率が、領域Ｉと領域IIと継ぎ目とにおいてその変化が小さくなるように、継ぎ目近傍のトラッキングカーブのデータを調整する。図６を使用して領域と領域の繋ぎ目の調整方法を説明する。図６の破線は、領域１及び領域２において焦点深度内に収まる範囲で算出されたトラッキングカーブを示し、縦軸にフォーカスレンズ位置、横軸にズームレンズ位置を表す。また、黒点は各ズームレンズ位置に対応するフォーカスレンズ位置、星点は位置Ｐ５０３及び、位置Ｐ５０４ごとにおいて調整されたフォーカスレンズ位置、実線は領域１と領域２の繋ぎ目を調整した後のトラッキングカーブを表す。ズームレンズ位置Ｐ５０３及びＰ５０４における調整点である星点の算出は、継ぎ目のズームレンズ位置である、Ｐ５０３及びＰ５０４から、それぞれ領域Ｉ、領域IIの中側の１点同士（Ｐ５０２とＰ５０５）を結ぶ直線で、継ぎ目のズームレンズ位置Ｐ５０３、Ｐ５０４の調整点を内挿して求めることができる。ただし、結像位置が焦点深度内に収まるように調整点を設定する。

以下の説明では、本発明を分かりやすくするために本発明の主要な部位のみ図示し、その他の部位の記載は省略した。
本実施例におけるズームレンズ装置の構成を図７に示す。図１に示す第１実施例と同様な構成については説明を省略し、第１実施例とは異なる部分について説明する。

領域分割手段７００は、ズームレンズ１０１の駆動範囲全域を複数の領域に分割し、トランキングデータ算出手段がトラッキンデータを算出する対象となる領域を設定する。

以上、説明した構成において図８に示した第２の実施例の全体フローチャート、図９に示した第２の実施例２の各領域補正値算出のフローチャート及び、図１０に示した繋ぎ目補正値算出のフローチャートを使用して詳細に説明する。

図８に実施例２の全体フローチャートを示す。

まず、ステップＳ８００では、ある物体距離において映像評価値に基づいて各ズームレンズ位置に対応するフォーカスレンズ位置を算出する。ステップＳ８００は図２のステップＳ２００と同様なので詳細の説明を省略する
ステップＳ８０１では、各領域補正値算出処理としてサンプル点に対して分割した領域ごとにトラッキングカーブを算出する処理を行う。

ステップＳ８０２では、繋ぎ目補正値算出処理として分割した領域と領域の繋ぎ目を調整する処理を行う。

次に図９を使用してステップＳ８０１各領域補正値算出処理について詳細に説明する。
本実施例では、図５に示す合焦位置、領域１乃至３、位置Ｐ５０１乃至Ｐ５０９に従って説明する。

まず、ステップＳ９００では、サンプル点のサンプル番号を示す変数ｎを０で初期化する。

ステップＳ９０１では、サンプル点のサンプル番号を示す変数βに位置Ｐ５０３に対応するサンプル番号３を代入する。
ステップＳ９０２では、トラッキングカーブを算出する式を記憶手段１１６から読み込む。例えば式（１）とする。

ステップＳ９０３では、ステップＳ８００合焦位置取得処理にて算出した焦点深度[n]を記憶手段１１６から読み込む。
ステップＳ９０４では、ステップＳ８００合焦位置取得処理にて取得した合焦位置[n]を記憶手段１１６から読み込む。
ステップＳ９０５では、ステップS９０２にて読み込んだ式から仮補正値[n]を算出する。

ステップＳ９０６では、ステップS９０４にて読み込んだ合焦位置[n]とステップＳ９０５にて算出した仮補正値[n]の差分の絶対値がステップS９０３にて読み込んだ焦点深度[n]の半分つまり片側焦点深度以下か判定する。差分の絶対値が片側焦点深度より大きい場合は、ステップＳ９０７へ進む。一方、差分の絶対値が片側焦点深度以下の場合は、ステップＳ９０８へ進む。

ステップＳ９０７では、式（２）を使用して補正値[n]を書き換える。
ステップＳ９０８では、補正値[n]を仮補正値[n]に書き換える。
ステップＳ９０９では、サンプル番号ｎに１を足してインクリメントする。

ステップＳ９１０では、サンプル番号ｎがサンプル番号βより大きいか判断する。つまり、サンプル番号βまで処理を行ったか判定する。サンプル番号βまで処理を行った場合はステップＳ９１１へ進む。一方、サンプル番号βまで処理を行っていない場合は、ステップＳ９０３へ進み一連の処理を繰り返す。

ステップＳ９１１では、サンプル番号βが３であるか判定する。サンプル番号βが３の場合、ステップＳ９１２へ進む。一方、サンプル番号βが３ではない場合、ステップＳ９１３へ進む。
ステップＳ９１２では、サンプル番号βに位置Ｐ５０６に対応するサンプル番号６を代入し、ステップＳ９０２へ戻る。

ステップＳ９１３では、サンプル番号βが６であるか判定する。サンプル番号βが６の場合、ステップＳ９１４へ進む。一方、サンプル番号βが６ではない場合、各領域補正値算出処理を終了する。
ステップＳ９１４では、サンプル番号βに位置Ｐ５０９に対応するサンプル番号９を代入し、ステップＳ９０２へ戻る。
以上、一連の流れで領域ごとにトラッキングカーブを算出する。

次に、図１０を参照しながらステップＳ８０２の繋ぎ目補正値算出処理について説明する。

まず、ステップＳ１０００では、サンプル点のサンプル番号を示す変数βに位置Ｐ５０３に対応するサンプル番号３を代入する。
ステップＳ１００１では、ズームレンズ位置Ｐ５０３及びＰ５０４からそれぞれ領域Ｉ、領域IIの中側の１点同士（Ｐ５０２とＰ５０５）を結ぶ直線を補正直線として求める。

ステップＳ１００２では、求められた補正直線をもとに、ズームレンズ位置βと次のズームレンズ位置β＋１における仮の調整値off1_[β]、off1_[β+1]を内挿して演算する。
ステップＳ１００３では、式（３）、（４）によってズームレンズ位置βとβ＋１における仮の調整値off1_[β]、off1_[β+1]と、補正値[β]であるoff_[β]と補正値[β+1]であるoff_[β+1]との差分diff1、diff2を算出する。
diff1 ＝ off1_[β] ― off_[β] ・・・・・（３）
diff2 ＝ off1_[β+1] ― off_[β+1] ・・・・・（４）

ステップＳ１００４では、差分diff1の絶対値が焦点深度[β]の半分つまり片側焦点深度以下か判定する。差分diff1の絶対値が片側焦点深度以下の場合、ステップＳ１００５へ進む。差分diff1の絶対値が片側焦点深度より大きい場合、ステップＳ１００６へ進む。
ステップＳ１００５では、調整値off1_[β]を補正値[β]として補正値[β]を書き換える。

ステップＳ１００６では、差分diff2の絶対値が焦点深度[β+1]の半分つまり片側焦点深度以下か判定する。差分diff2の絶対値が片側焦点深度以下の場合、ステップＳ１００７へ進む。差分diff2の絶対値が片側焦点深度より大きい場合、ステップＳ１００８へ進む。

ステップＳ１００７では、調整値off1_[β+1]を補正値[β+1]として補正値[β+1]を書き換える。
ステップＳ１００８では、サンプル番号βが３であるか判定する。サンプル番号βが３の場合、ステップＳ１００７へ進む。一方、サンプル番号βが３ではない場合、繋ぎ目補正値算出処理を終了する。
ステップＳ１００７では、サンプル番号βに位置Ｐ５０６に対応するサンプル番号６を代入し、ステップＳ１００１へ戻る。

以上、一連の流れで領域ごとにトラッキングカーブを算出することで、より精度の高いトラッキングカーブを算出することが可能となる。また、領域と領域の繋ぎ目のサンプル点を補正することで領域間でもフォーカスレンズの駆動速度に急激な変化を生じさせないトラッキングカーブを提供し、滑らかなフォーカスレンズ駆動を実現することができる。

本実施例では、領域は３つとしたが２つ以上の領域に分割してトラッキングカーブを算出すれば本発明の効果を得ることができる。また、予めサンプル点ごとに領域を決めていたが、合焦位置のばらつきに応じて適宜、各領域の範囲を変更しても本実施例の効果を得ることができる。

本実施例では、１つのサンプル点は１つの領域に属しているとしたが、１つのサンプル点が複数の領域に属しても本発明の効果を得ることができる。例えば、位置Ｐ５０４は領域１と領域２に属するとして領域１は位置Ｐ５０１から位置Ｐ５０４まででトラッキングカーブを算出する。その後、領域２は位置Ｐ５０４から位置Ｐ５０６まででトラッキングカーブを算出する。位置Ｐ５０４のフォーカスレンズ位置は領域１と領域２で算出した位置の平均としても良い。または、領域１にてトラッキングカーブ算出時に算出した位置を位置Ｐ５０４の合焦位置として領域２にてトラッキングカーブを算出しても良い。
これらは以降の実施例でも同様である。

第３の実施例に係るズームレンズ装置について説明する。

第１の実施例に対する本実施例のズームレンズ装置の最も特徴的な部分は、トラッキングカーブ算出時は可動絞りを開放状態としているが、実際の撮影で使用される時には、可動絞りが開放状態から絞られることに注目した点にある。可動絞りが開放状態の場合に比べ、絞った場合は焦点深度が深くなる。そこで、本実施例においては、トラッキングカーブ算出時にフォーカスレンズ位置を焦点深度の端としたサンプル点は、撮影時の結像位置が焦点深度内にあるときに、最も滑らかなトラッキングカーブを与えるフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズを駆動する。図１１の破線は、調整時に算出したトラッキングカーブの一部を示し、縦軸はフォーカスレンズ位置、横軸はズームレンズ位置、黒点は合焦位置、黒点の上下の二重線は黒点に対応する焦点深度、さらに上下の太線は撮影時の焦点深度を表す。破線で示すように、位置Ｐ１１００のフォーカスレンズ位置は像側焦点深度となっている。太線で示す撮影時の焦点深度は、二重線で示すトラッキングカーブ算出時の焦点深度より大きくなっている。よって位置Ｐ１１００では、星点をフォーカスレンズ位置としてトラッキング動作を行うことで、トラッキングカーブは実線となる。実線で示すトラッキングカーブは破線で示すトラッキングカーブに比べてフォーカスレンズ位置がより一様に変化するので、フォーカスレンズ駆動に起因する振動や騒音を低減することが可能なトラッキングカーブである。

以下の説明では、本発明を分かりやすくするために本発明の主要な部位のみ図示し、その他の部位の記載は省略した。
本実施例におけるズームレンズ装置の構成を図１２に示す。図１に示す第１実施例、図７に示す実施例２と同様な構成については説明を省略し、第１実施例、第２実施例とは異なる部分について説明する。

補正検討手段１２００（再補正手段）は、フォーカスレンズ目標位置がトラッキングカーブ算出時の焦点深度の端であるか判定し、端の場合は現在の焦点深度の範囲で連続的なトラッキングカーブとなるように目標位置を算出する。
トラッキング手段１２０１は、補正検討手段１２００で決められたフォーカスレンズ目標位置に基づいてトラッキング動作を行う。

以上、説明した構成において図１３に示した第３の実施例の各領域補正値算出のフローチャート及び、図１４に示した第３の実施例のトラッキング動作のフローチャートを使用して詳細に説明する。

図１３にトラッキングカーブを算出するフローチャートを示し、図９と同様な部分は説明を省略する。
図１３の処理は、図３に示した合焦位置取得処理を実行後、実行される。

ステップＳ１３００では、ステップＳ９０６にて仮補正値[n]が片側焦点深度内に収まらないと判定されたので、変数補正検討位置[n]としてサンプル点を記憶する。
以上、一連の流れからトラッキングカーブを算出する際に仮補正値が焦点深度内に収まらない場合に補正値を片側焦点深度としたサンプル点を記憶しておく。

図１４に本発明のトラッキング動作時のフローチャートを示す。

まず、ステップＳ１４００では、図１３に示した第３の実施例の各領域補正値算出のフローチャートにて算出したトラッキングカーブを読み込む。
ステップＳ１４０１では、ズームレンズ位置検出手段１０４からズームレンズ位置を取得する。

ステップＳ１４０２では、フォーカスレンズ位置検出手段１０８からフォーカスレンズ位置を取得する。
ステップＳ１４０３では、可動絞り位置検出手段１１２から可動絞り位置を取得する。

ステップＳ１４０４では、ステップＳ１４０３にて取得した可動絞り位置及び、既知の許容錯乱円から焦点深度を算出する。
ステップＳ１４０５では、ステップＳ１４００にて読み込んだトラッキングカーブ及び、ステップＳ１４０１にて取得したズームレンズ位置に基づいて補正値を取得する。

ステップＳ１４０６では、ステップＳ１４０１にて取得したズームレンズ位置がステップＳ１３００にて記憶した補正検討位置か判定する。ズームレンズ位置が変数補正検討位置に記憶されている場合はステップＳ１４０７へ進む。一方、ズームレンズ位置が変数補正検討位置に記憶されていない場合はステップS１４１２へ進む。

ステップＳ１４０７では、ズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ位置を算出するための式を記憶手段１１６から読み込む。例えば、式（１）とする。
ステップＳ１４０８では、ステップＳ１４０７にて読み込んだ式に基づいて仮補正値を算出する。
ステップＳ１４０９では、ステップＳ３０８にて記憶した合焦位置を読み込む。

ステップＳ１４１０では、ステップＳ１４０９にて読み込んだ合焦位置とステップＳ１４０８にて算出した仮補正値の差分の絶対値がステップＳ１４０４にて算出した焦点深度の半分つまり片側焦点深度以下か判定する。差分の絶対値が片側焦点深度より大きい場合は、ステップＳ１４１２へ進む。一方、差分の絶対値が片側焦点深度以下の場合は、ステップＳ１４１１へ進む。

ステップＳ１４１１では、ステップＳ１４０８にて算出した仮補正値を補正値に代入する。
ステップＳ１４１２では、補正値及び、ステップＳ１４０２にて取得したフォーカスレンズ位置からフォーカスレンズ目標位置を算出する。
ステップＳ１４１３では、ステップＳ１４１２にて算出したフォーカスレンズ目標位置に基づいてフォーカスレンズを駆動する。

以上、一連の流れでサンプル点の補正値が焦点深度の端に設定されている場合は、トラッキング動作時の可動絞り位置から算出した焦点深度に基づいて補正値を算出することで、より連続的なトラッキングカーブに基づいて駆動することが可能となる。よって、振動、騒音をより低減することが可能となる。
本実施例では、トラッキングカーブ算出時は領域を分割しているが、実施例１のように領域を分割しなくても本発明の効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００：レンズ装置
１０１：ズームレンズ
１０４：ズームレンズ位置検出手段
１０５：フォーカスレンズ
１０７：フォーカスレンズ駆動手段
１０８：フォーカスレンズ位置検出手段
１０９：可動絞り
１１２：アイリス位置検出手段（絞り検出手段）
１１５：焦点深度算出手段
１１６：記憶手段
１１７：トラッキングデータ算出手段
７００：領域分割手段
１２００：補正検討手段
１２０１：トラッキング手段

Claims

ズームレンズと、フォーカスレンズと、絞りと、を有する光学系と、
前記ズームレンズの位置を検出するズームレンズ位置検出手段と、
前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレンズ位置検出手段と、
前記絞りの状態を検出する絞り検出手段と、
前記絞りの状態に基づいて前記光学系の焦点深度を算出する焦点深度算出手段と、
前記光学系の結像位置が前記焦点深度内になるときの、所定の物体距離における前記ズームレンズの位置と前記フォーカスレンズの位置の関係であるトラッキングデータを算出するトラッキングデータ算出手段と、
該トラッキングデータを記憶する記憶手段と、
を有することを特徴とするレンズ装置。
前記トラッキングデータ算出手段は、該ズームレンズの位置に対するフォーカスレンズの位置の変化量の変化が最小になるように前記トラッキングデータを算出することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
前記トラッキングデータ算出手段は、近似式に基づいてトラッキングデータを算出することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
前記ズームレンズの位置に対応する前記フォーカスレンズの位置を示す設計トラッキングデータを記憶する設計データ記憶手段を更に有し、
前記トラッキングデータ算出手段は、前記設計トラッキングデータと、前記ズームレンズの位置において合焦する前記フォーカスレンズの位置と前記設計トラッキングデータが示すフォーカスレンズの位置の差分の平均値と、に基づいてトラッキングデータを算出する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
前記トラッキングデータ算出手段は、任意の２つ以上のズームレンズの位置に対応する焦点深度内の任意の位置を結んだ曲線に基づいてトラッキングデータを算出することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
前記トラッキングデータ算出手段がトラッキングデータを算出する対象として、ズームレンズの位置を複数の領域に分割する領域分割手段と、
該分割された領域から該領域の繋ぎ目にかけてのズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ位置の変化率の変化が最小であり、かつ、該フォーカスレンズ位置が該焦点深度内に収まるように補正する繋ぎ目補正手段と、
を有し、
前記トラッキングデータ算出手段は、前記領域分割手段が分割した領域ごとにトラッキングデータを算出する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記レンズ装置は、前記絞りが開放状態で算出されたトラッキングデータに基づいてフォーカスレンズを駆動する際に、前記絞りが開放状態より絞られた場合、絞り値に応じた焦点深度を考慮して該ズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ位置の変化率の変化がより小さくなるように再補正する再補正手段を有する、ことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載のレンズ装置。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のレンズ装置と、該レンズ装置からの被写体光を撮像する撮像装置とを含む撮影装置。