JP2015031946A - 光学装置及び合焦方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学装置において、マニュアルフォーカス操作におけるピント送り速度の自在調節を可能とし、撮影被写体に対する最終合焦精度を安定させる。【解決手段】光学装置の一例であるビデオカメラ１００は、フォーカスレンズ１２ａを光軸方向に駆動する駆動部１２ｃと、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転に従って駆動部１２ｃを介してフォーカスリングの駆動を制御する制御部１４ｃと、フォーカスレンズ１２ａの光軸方向位置を検出するフォーカスレンズ位置検出部１８と、フォーカスレンズ１２ａが主被写体に合焦しているときのフォーカスレンズ位置を記憶する記憶部１９とを備え、合焦制御部１１１が、駆動部１２ｃとは独立して、フォーカスレンズ１２ａの現在位置を示す信号と記憶部１９が記憶している位置信号との関係に応じてマニュアルフォーカスリング１４ａの回転に対するフォーカスレンズの駆動量を変更する構成とする。【選択図】図４

Description

本発明は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の光学装置及び合焦方法に関し、特に、光学装置が備える撮像レンズの駆動技術に関する。

デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置では、ピント送り速度（ピント合わせ）を自在に調節するために、手動でフォーカスレンズを駆動して撮影被写体に焦点を合わせる撮影手法を用いることが可能な構造となっているものがある。以下、このような撮影手法を「マニュアルフォーカス撮影」と称呼する。

マニュアルフォーカス撮影に関して、被写体に対するフォーカスレンズの移動方向を間違えて操作した場合に、警告表示を行う技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術によれば、フォーカスレンズの移動方向を間違えることがなくなり、また、手動によるピント送り速度を自在に調節することができる。

特開２００８−２９８９５６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、被写体に対する最終合焦精度は撮影者によるピント確認や、レンズ鏡筒に設けられた距離目盛の目視に頼ることになるため、最終合焦精度の安定性に欠ける問題がある。

本発明は、マニュアルフォーカス撮影を行うときに、ピント送り速度を自在に調節することができると共に、撮影被写体に対する最終合焦精度を安定させることができる光学装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光学装置は、フォーカスレンズと、マニュアルフォーカスリングと、前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動する駆動手段と、前記マニュアルフォーカスリングの回転に従って前記駆動手段を介して前記フォーカスリングの駆動を制御する駆動制御手段と、前記フォーカスレンズの光軸方向の位置を検出する位置検出手段と、前記フォーカスレンズが所定の位置にあるときに前記位置検出手段が検出した前記フォーカスレンズの位置を記憶する記憶手段と、前記駆動制御手段とは独立して、前記位置検出手段が検出する前記フォーカスレンズの現在位置を示す信号と前記記憶手段が記憶している前記フォーカスレンズの位置信号との関係に応じて、前記マニュアルフォーカスリングの回転に対する前記フォーカスレンズの駆動量を変更する合焦制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明では、マニュアルフォーカスリングの回転操作に従って、駆動手段がフォーカスリングを光軸方向に駆動する。その際に、駆動手段とは独立して、フォーカスレンズの現在位置を示す信号と記憶手段が記憶しているフォーカスレンズの位置信号との関係に応じてマニュアルフォーカスリングの回転に対するフォーカスレンズの駆動量を変更可能とする。これにより、マニュアルフォーカス撮影において、撮影者は、ピント送り速度を自在に調節することができると共に、撮影被写体に対する最終合焦精度を安定させることができる。

本発明の第１実施形態に係るデジタルビデオカメラの概略構造を示す断面図である。 図１のデジタルビデオカメラが備える表示部に表示される撮影構図の例を示す図である。 図１のデジタルビデオカメラにおけるフォーカスレンズの駆動速度を示す図である。 図１のデジタルビデオカメラの撮影動作のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るデジタルビデオカメラの概略構造を示す断面図である。 図５のデジタルビデオカメラの撮影動作のフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るデジタルビデオカメラの概略構造を示す断面図である。 図７のデジタルビデオカメラにおけるフォーカスレンズの駆動速度を焦点状態検出部の出力、マニュアルフォーカスリングの回転角度と共に示すグラフである。 図７のデジタルビデオカメラの撮影動作のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る光学装置として、所謂、デジタルビデオカメラを取り上げることとするが、本発明はこれに限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係るデジタルビデオカメラ１００の概略構造を示す断面図である。デジタルビデオカメラ１００の撮影光学系１２は、ここでは、４つのレンズ群を有するものとする。また、被写体側から３つ目に配置され、撮影光学系１２の中で焦点調節に用いられるフォーカスレンズ１２ａを説明対象とし、その他のレンズについての説明を省略する。フォーカスレンズ１２ａは、モータ１２ｂにより撮影光軸に沿って移動可能であり、モータ１２ｂは駆動部１２ｃから供給される駆動信号に従って駆動する。

デジタルビデオカメラ１００は、カメラ本体１３と、撮影光学系１２を保持するレンズ鏡筒１４とを備え、レンズ鏡筒１４はカメラ本体１３に対して着脱可能となっている。カメラ本体１３には撮像素子１５が配置されており、撮影光学系１２を通過した被写体光束が撮像素子１５に結像する。

レンズ鏡筒１４には、フォーカスレンズ１２ａをマニュアルフォーカス撮影の際に操作するためのマニュアルフォーカスリング１４ａが配置されており、マニュアルフォーカスリング１４ａは配設位置において回転自在である。また、レンズ鏡筒１４は、マニュアルフォーカスリング１４ａのレンズ鏡筒１４に対する相対的な動き（回転）を検出する動き検出部１４ｂと、動き検出部１４ｂの出力信号と焦点調節部１７（後述）の出力信号に基づいて、駆動部１２ｃを介してフォーカスレンズ１２ａの駆動を制御する制御部（駆動制御部）１４ｃを有する。

デジタルビデオカメラ１００は、焦点状態検出部１６及び焦点調節部１７を有する。焦点状態検出部１６は、撮像素子１５の出力信号から焦点状態（合焦状態）を検出する。なお、焦点状態は、撮像素子１５の画像信号のコントラスト評価値、或いは、異なる瞳から入射された光束間の位相差信号等を用いた公知の技術により検出される。焦点調節部１７は、焦点状態検出部１６の出力信号に基づいて、フォーカスレンズ１２ａを駆動するための情報を制御部１４ｃに供給する。

レンズ鏡筒１４は、フォーカスレンズ位置検出部１８と、記憶部１９と、記憶入力部１１０と、合焦制御部１１１とを有する。フォーカスレンズ位置検出部１８は、フォーカスレンズ１２ａの撮影光軸方向での位置を検出する。記憶部１９は、フォーカスレンズ位置検出部１８の出力信号に基づいて求められたフォーカスレンズ１２ａの位置を、記憶入力部１１０の出力に応じて記憶する。

記憶入力部１１０は、マニュアルフォーカスリング１４ａが撮影光軸に沿って矢印１４ｄ方向（被写体側）に操作されると信号を出力する。即ち、マニュアルフォーカスリング１４ａが矢印１４ｄ方向に操作されると、その時点におけるフォーカスレンズ１２ａの位置が記憶部１９に記憶される。記憶部１９に記憶されたフォーカスレンズ１２ａの位置を示す信号（以下「位置信号」という）は、マニュアルフォーカスリング１４ａが矢印１４ｅ方向（像面側）に操作されることで、その操作に関連する記憶入力部１１０の信号によりリセットされる。

合焦制御部１１１は、記憶部１９に記憶された位置信号に基づき、制御部１４ｃとは独立して、駆動部１２ｃを制御する。具体的には、動き検出部１４ｂの出力信号に基づいて駆動部１２ｃが制御部１４ｃの下でフォーカスレンズ１２ａを駆動している状態であっても、フォーカスレンズ１２ａの現在位置が記憶部１９の記憶しているフォーカスレンズ位置に近づくと、合焦制御部１１１がフォーカスレンズ１２ａの駆動速度を減速させる。そして、合焦制御部１１１は、互いの位置が一致すると、フォーカスレンズ１２ａの駆動を停止させる。

即ち、本実施形態では、フォーカスレンズ位置検出部１８が検出するフォーカスレンズ１２ａの現在位置を示す信号と記憶部１９が記憶している位置信号との関係に応じて、マニュアルフォーカスリング１４ａの動きに対するフォーカスレンズ１２ａの駆動量を変更する。

次に、マニュアルフォーカス撮影を行うときのデジタルビデオカメラ１００のカメラ動作について、撮影者の作業に沿って説明する。

実際の撮影である本番撮影に先立って、撮影者は、本番撮影の終了時の第１の被写体（本番撮影で撮影される主被写体）の位置に対して、焦点状態検出部１６、焦点調節部１７、制御部１４ｃ、駆動部１２ｃ及びモータ１２ｂを用いてフォーカスレンズ１２ａを駆動する。この作業は、実際には、本番撮影終了時の所定位置に第１の被写体を配置し、そこにオートフォーカスでピントを合わせる作業になる。

続いて、撮影者は、マニュアルフォーカスリング１４ａを矢印１４ｄ方向に操作する。これにより、記憶入力部１１０が信号を出力し、記憶部１９は、オートフォーカスで第１の被写体にピントを合わせたときのフォーカスレンズ位置検出部１８の出力であるフォーカスレンズ位置を記憶する。

その後、撮影者は、撮影開始時の第２の被写体位置に対して焦点状態検出部１６、焦点調節部１７、制御部１４ｃ、駆動部１２ｃ及びモータ１２ｂを用いてフォーカスレンズ１２ａを駆動する。この作業は、実際には、撮影開始時の撮影位置に第２の被写体を配置し、そこにオートフォーカスでピントを合わせる作業になる。

次に、本番撮影（実際の撮影）に移る。撮影者は、本番撮影を始め、マニュアルフォーカスリング１４ａを回転操作して、第２の被写体位置から第１の被写体位置へマニュアル（手動）でピントを送ってゆく。このピント送りの操作はマニュアルで行われるため、撮影者が望む速度でピント送りを行うことができる。ここで、本番撮影の開始時のピント位置、マニュアルフォーカスリング１４ａを回転操作している現時点でのピント位置及び本番撮影の終了時に目標とするピント位置の関係が明らかでない場合には、ピント送り速度の目安が掴めない。

そこで、デジタルビデオカメラ１００には、フォーカスレンズ位置検出部１８が検出するフォーカスレンズ１２ａの現在位置と記憶部１９に記憶された位置信号とをフォーカスレンズ１２ａの位置情報として表示する表示部１１２が設けられている。表示部１１２は、具体的には、液晶モニタ、有機ＥＬモニタ等である。

図２は、表示部１１２に表示される撮影構図の例を示す図である。表示部１１２には、撮影構図のフレーム枠２１が表示される。フレーム枠２１内に、第１の被写体２３と、第２の被写体２２と、第１の指標２５と、第２の指標２４と、第３の指標２６とが表示されている。第２の指標２４は、第２の被写体２２にピントを合わせたときのフォーカスレンズ位置を示す。第１の指標２５は、第１の被写体２３にピントを合わせたときのフォーカスレンズ位置を示す。第３の指標２６は、フォーカスレンズ１２ａの現在位置を示す。第３の指標２６の表示は、マニュアルフォーカスリング１４ａを回転操作することにより、矢印２７で示す方向に移動する。

第２の被写体２２にオートフォーカスでピントを合わせたときのフォーカスレンズ位置（第２の指標２４の表示位置）と第１の被写体２３にオートフォーカスでピントを合わせたときのフォーカスレンズ位置（第１の指標２５の表示位置）は、本番撮影前に分かる。そのため、記憶部１９にフォーカスレンズ位置が記憶されているときには、第１の指標２５は、本番撮影の開始時のフォーカスレンズ位置（第２の被写体２２にピントを合わせたときフォーカスレンズ位置）と共にフレーム枠２１内に表示される。

表示部１１２は、第２の指標２４の表示位置と第１の指標２５の表示位置とが、フレーム枠２１内でできるだけ離れるように表示制御を行う。これにより、第１の被写体２３と第２の被写体２２の間隔が狭い場合でも、フォーカスレンズ１２ａの動作を容易に且つ明確に視認することができるようになる。

撮影者は第１の指標２５と第２の指標２４を見ながら、所望の速度でマニュアルフォーカスリング１４ａを回転操作する。これにより、フォーカスレンズ位置検出部１８が検出するフォーカスレンズ１２ａの現在位置は、記憶部１９が記憶しているフォーカスレンズ位置に近付く。すると、合焦制御部１１１は、駆動部１２ｃを介してフォーカスレンズ１２ａの駆動速度を減速させる。このように、本実施形態では、撮影者の意図によらず、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度を制御する。

即ち、本実施形態では、フォーカスレンズ位置検出部１８が検出するフォーカスレンズ１２ａの現在位置を示す信号と記憶部１９が記憶している位置信号との関係に応じて、マニュアルフォーカスリング１４ａの動きに対するフォーカスレンズ１２ａの駆動量を変更する。そして、フォーカスレンズ１２ａの現在位置を示すフォーカスレンズ位置検出部１８の出力信号と記憶部１９が記憶している位置信号とが同じになった時点で、合焦制御部１１１は駆動部１２ｃを介してフォーカスレンズ１２ａの駆動を停止させる。これは、フォーカスレンズ１２ａの現在位置と記憶部１９が記憶しているフォーカスレンズ位置とが略一致したときにフォーカスレンズ１２ａの駆動を停止することであり、このような制御を行う理由について、図３及び図４を参照して説明する。

図３は、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度を示す図であり、横軸には時間を、縦軸にはフォーカスレンズ１２ａの位置及びマニュアルフォーカスリング１４ａの回転角度を取っている。図３中、曲線３１は、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作と記憶部１９が記憶している位置信号に従い、駆動部１２ｃが駆動するフォーカスレンズ１２ａの時間経過に伴う位置変化を示している。直線３２は、第１の被写体にピントを合わせたときのフォーカスレンズ１２ａの位置Ｌ１を示しており、直線３３は、第２の被写体にピントを合わせたときのフォーカスレンズ１２ａの位置Ｌ２を示している。曲線３４は、撮影者がマニュアルフォーカスリング１４ａを回転操作したときに、記憶部１９が位置信号を記憶していない（記憶部１９から位置信号が得られない）場合のフォーカスレンズ１２ａの位置変化（従来技術）を示している。曲線３５は、撮影者が操作するマニュアルフォーカスリング１４ａの回転角度の時間変化を示している。

曲線３１は、位置Ｌ１に近づくにつれて波形が鈍り（フォーカスレンズ１２ａの駆動速度が撮影者のマニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作とは独立して低下し）、位置Ｌ１で停止している。これは、前述したように、フォーカスレンズ１２ａの現在位置を示すフォーカスレンズ位置検出部１８の出力と、記憶部１９が記憶している第１の被写体にピントを合わせたときのフォーカスレンズ位置検出部１８の出力との偏差によるものである。これに対して、実際のマニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作である曲線３５に忠実に従ってフォーカスレンズ１２ａを駆動すると、曲線３４のように、フォーカスレンズ１２ａが位置Ｌ１で停止しないため、ピントのずれた撮影が行われることになる。

勿論、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作を厳密にすることで位置Ｌ１にフォーカスレンズ１２ａを停止させることは可能である。但し、これを実現するためには、熟練を要すると共に、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転角度とフォーカスレンズ１２ａの温度、経時、ガタなどの誤差も十分に小さくしておく必要があるため、手軽に使用できるシステムとしては成り立たない。

これに対し、本実施形態では、本番撮影毎にピント状態とフォーカスレンズ１２ａの位置とを関連付け、マニュアルフォーカスリング１４ａはフォーカスレンズ１２ａの位置を決めるためではなく、ピント送り速度を決めるためにのみ用いている。そのためマニュアルフォーカスリング１４ａの回転角度とフォーカスレンズ１２ａの位置の関係に注意を払う必要がない。また、ピント状態とフォーカスレンズ１２ａの位置の関連付けも本番撮影毎に行うため、温度や経時による誤差も発生しない。

図４は、デジタルビデオカメラ１００の撮影動作のフローチャートであり、このフローは、マニュアルフォーカスモードに設定された場合に、制御部１４ｃによる制御の下でスタートする。

ステップＳ４０１において、制御部１４ｃは、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作速度に応じてフォーカスレンズ１２ａの駆動速度制御を設定する。これにより、マニュアルフォーカスリング１４ａが回転操作されると、設定に応じて、フォーカスレンズ１２ａが駆動される。このときのマニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作に応じてフォーカスレンズ１２ａを駆動させる敏感度を「第１の敏感度（敏感度１）」とする。第１の敏感度とは、通常のマニュアルフォーカスでピントを送る際のマニュアルフォーカスリング１４ａとフォーカスレンズ１２ａの駆動敏感度である。

続くステップＳ４０２において、制御部１４ｃは、マニュアルフォーカスリング１４ａが図１中矢印１４ｄ方向（被写体側）に操作されたか否かを判定する。制御部１４ｃは、マニュアルフォーカスリング１４ａが矢印１４ｄ方向に操作されるまで待機し（Ｓ４０２でＮＯ）、操作されるとステップＳ４０３へ処理を進める。ステップＳ４０３において、制御部１４ｃは、マニュアルフォーカスリング１４ａが矢印１４ｄ方向に操作された時点でのフォーカスレンズ位置検出部１８の出力（フォーカスレンズ１２ａの光軸方向位置）を記憶部１９に記憶する。

次に、ステップＳ４０４において、制御部１４ｃは、記憶部１９の出力とフォーカスレンズ位置検出部１８の出力との比較を始める。具体的には、フォーカスレンズ位置検出部１８が検出するフォーカスレンズ１２ａの現在位置を示す信号と記憶部１９が記憶している位置信号との差分を求める。

続いて、ステップＳ４０５において、制御部１４ｃは、ステップＳ４０４での比較結果δが所定範囲内か否かを判定する。比較結果δが所定範囲以内でない場合（Ｓ４０５でＮＯ）、制御部１４ｃは、処理をステップＳ４０４へ戻す。このステップＳ４０４に循環するループの間で、撮影者は第２の被写体にピントを合わせ、本番撮影を始めることになる。比較結果δが所定範囲以内である場合（Ｓ４０５でＹＥＳ）、制御部１４ｃは、処理をステップＳ４０６へ進める。

ステップＳ４０６では、合焦制御部１１１がフォーカスレンズ１２ａの駆動速度を減速させる。このときの合焦制御部１１１の制御によりフォーカスレンズ１２ａを駆動させる敏感度を「第２の敏感度（敏感度２）」とする。例えば、比較結果δが所定範囲内にない場合、マニュアルフォーカスリング１４ａの操作速度（回転速度）ωに対するフォーカスレンズ１２ａの駆動速度は、第１の敏感度として、操作速度ωに比例した速度に設定される。一方、比較結果δが所定範囲内にある場合、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度は、第２の敏感度として、比較結果δの変化量αが設定され、操作速度ωと変化量αの積に比例した速度に設定される。ここで、変化量αは、比較結果δを正規化した係数である。変化量αは、フォーカスレンズ位置検出部１８が検出するフォーカスレンズ１２ａの現在位置を示す信号と記憶部１９が記憶している位置信号との差分が設定された所定範囲となったときは「１」であり、差分がゼロ（０）のときは「０」となる。即ち、比較結果が小さくなるにしたがって、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度は小さくなることとなる。

次に、ステップＳ４０７において、制御部１４ｃは、記憶部１９の出力とフォーカスレンズ位置検出部１８の出力の比較を行う。ステップＳ４０７の具体的な処理内容は、ステップＳ４０４の処理内容と同じである。続くステップＳ４０８において、制御部１４ｃは、ステップＳ４０７の比較結果δがゼロか否か、つまり、フォーカスレンズ１２ａの現在位置を示す信号と記憶部１９が記憶している位置信号とが一致したか否かを判定する。比較結果δがゼロでない場合（Ｓ４０８でＮＯ）、制御部１４ｃは、処理をステップＳ４０４へ戻す。

ステップＳ４０４〜Ｓ４０８のルーチンが繰り返されるにつれて、フォーカスレンズ１２ａの現在位置は、記憶部１９が記憶しているフォーカスレンズ位置に近づき、ステップＳ４０６で設定されるフォーカスレンズ１２ａの駆動速度は更に減速されることとなる。比較結果δがゼロである場合（Ｓ４０８でＹＥＳ）、制御部１４ｃは、処理をステップＳ４０９へ進める。ステップＳ４０９では、合焦制御部１１１が、フォーカスレンズ１２ａの駆動を停止させる。このように、合焦制御部１１１は、フォーカスレンズ１２ａの現在位置と記憶部１９が記憶しているフォーカスレンズ位置との関係に応じて、マニュアルフォーカスリング１４ａの操作速度とフォーカスレンズ１２ａの駆動速度との関係を変更する。

続いて、ステップＳ４１０において、制御部１４ｃは、マニュアルフォーカスリング１４ａが図１中矢印１４ｅ方向（像面側）に操作されたか否かを判定する。矢印１４ｅ方向の操作が行われた場合（Ｓ４１０でＹＥＳ）、制御部１４ｃは、第１の被写体に対するフォーカスレンズ１２ａの位置の記憶をリセットし、処理をステップＳ４０１へ戻す。即ち、記憶部１９に記憶させたフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズ１２ａを送るモードを解除し、通常のマニュアルフォーカス動作を継続する。矢印１４ｅ方向の操作が行われない場合（Ｓ４１０でＮＯ）、制御部１４ｃは、処理をステップＳ４０４へ戻す。これらの処理を行うことにより、撮影者の意図するピント送り速度をレンズ鏡筒に反映させることができ、撮影対象となる被写体に正確にピントを合わせることができる。

以上の説明の通り、本実施形態では、本番撮影の撮影被写体が所定位置に配置されたときにフォーカスレンズ位置検出部１８が検出したフォーカスレンズ１２ａの光軸方向の位置を記憶部１９に記憶する。そして、本番撮影時に、フォーカスレンズ位置検出部１８が検出するフォーカスレンズ１２ａの現在位置を示す信号と記憶部１９が記憶している位置信号との関係に応じて、マニュアルフォーカスリング１４の動きに対するフォーカスレンズ１２ａの駆動量を変更する。このような合焦方法を用いることによりピント送り速度を自在に調節できると共に、撮影被写体に対する最終合焦精度を安定させることができる。

上記の本実施形態に係るマニュアルフォーカス撮影は、次のような撮影場面で極めて有用である。例えば、映画撮影において、２つの被写体があるときに、マニュアルフォーカスで一方から他方へピントを合わせていく撮影シーンがある。この場合に、本実施形態に従い、予め、最終的にピントを合わせる第１の被写体位置に対するフォーカスレンズ位置を記憶させる。そして、本番撮影では、第２の被写体にピントを合わせた状態から、マニュアル操作でピント送りを行い、記憶されたフォーカスレンズ位置（第１の被写体位置）へピントを送る。これにより、簡単に最終的に第１の被写体に対して合焦させた状態で本番撮影を終了させることができ、撮影失敗を回避することができる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係るデジタルビデオカメラ１００Ａの概略構造を示す図である。デジタルビデオカメラ１００Ａが、第１実施形態に係るデジタルビデオカメラ１００と異なる点は、更に、記憶フォーカスモード操作部５１と、駆動方向指定部５２とを備えている点である。なお、記憶フォーカスモード操作部５１と駆動方向指定部５２とを備えることで、デジタルビデオカメラ１００Ａにおけるフォーカスレンズ１２ａの駆動制御に後述の通りに変更が生じる。

記憶フォーカスモードでは、第１実施形態と同様に、フォーカスレンズ１２ａの現在位置が記憶部１９の記憶しているフォーカスレンズ位置に近づくと、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度を減速させ、互いの位置が一致するとフォーカスレンズ１２ａを停止させる。記憶フォーカスモードは、記憶フォーカスモード操作部５１の操作により、制御部１４ｃに指示される。

撮影者が記憶フォーカスモードを選択しない限りは、記憶部１９が記憶しているフォーカスレンズ位置でフォーカスレンズ１２ａを強制的に減速させ、停止させることはない。駆動方向指定部５２は、撮影者がマニュアルフォーカスリング１４ａを図１中矢印１４ｄ／１４ｅ方向のいずれの方向に操作しても、制御部１４ｃを介して、フォーカスレンズ１２ａを記憶部１９が記憶しているフォーカスレンズ位置の方向に向かって駆動させる。

第２実施形態では、記憶フォーカスモード操作部５１及び駆動方向指定部５２を備えることで、以下のメリットが生まれる。即ち、第１実施形態では、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作方向に基づいて、フォーカスレンズ１２ａの駆動方向が設定されていた。これに対して、第２実施形態では、本番撮影時に記憶フォーカスモードが設定されると、その後のピント送り方向はフォーカスレンズ１２ａの現在位置から記憶部１９が記憶しているフォーカスレンズ位置に向かう方向に限定することができる。つまり、駆動方向指定部５２は、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転方向に依らずに、フォーカスレンズ１２ａの駆動方向を設定することで、マニュアルフォーカスリング１４ａでフォーカスレンズ１２ａの駆動速度のみを設定することができる。これによりマニュアルフォーカスリング１４ａの操作方向を間違えても撮影を順調に行うことができる。

図６は、デジタルビデオカメラ１００Ａの撮影動作のフローチャートであり、このフローは、マニュアルフォーカスモードに設定された場合に、制御部１４ｃによる制御の下でスタートする。なお、図６のフローチャートに示す各処理について、図４のフローチャートに示した処理と同じ内容の処理を行うものについては、同じステップ番号を付して、ここでの説明を省略する。

ステップＳ６０１において、制御部１４ｃは、記憶フォーカスモード操作部５１が操作されたか否かを判定する。制御部１４ｃは、記憶フォーカスモード操作部５１が操作された場合（Ｓ６０１でＹＥＳ）、処理をステップＳ６０２へ進める。一方、制御部１４ｃは、記憶フォーカスモード操作部５１が操作されていない場合（Ｓ６０１でＮＯ）、処理をステップＳ４０１へ戻して、通常のマニュアルフォーカス動作を継続する。

ステップＳ６０２において、制御部１４ｃは、駆動方向指定部５２を作動させる。その後、処理はステップＳ４０４に進められる。これにより、マニュアルフォーカスリング１４ａが正逆いずれの方向に回転操作されても（マニュアルフォーカスリング１４ａの回転方向に関わりなく）、フォーカスレンズ１２ａは記憶部１９が記憶しているフォーカスレンズ位置に向かって駆動される。

フォーカスレンズ１２ａを停止させると、ステップＳ６０３において、制御部１４ｃは、記憶部フォーカスモードが解除されたか否かを判定する。記憶部フォーカスモードが解除された場合（Ｓ６０３でＹＥＳ）、制御部１４ｃは、処理をステップＳ４０１へ戻し、これにより、通常のマニュアルフォーカス動作が行われることとなる。一方、記憶部フォーカスモードが解除されていない場合（Ｓ６０３でＮＯ）、制御部１４ｃは、処理をステップＳ４０４へ戻す。

このように、第２実施形態では、記憶フォーカスモード操作部５１が操作されず、記憶フォーカスモードに設定されない場合には、記憶部１９が記憶しているフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズ１２ａを停止させない。一方、記憶フォーカスモードが設定された場合には、マニュアルフォーカスリング１４ａが正逆いずれの方向に回転操作されても、記憶部１９が記憶しているフォーカスレンズ位置に向かってフォーカスレンズ１２ａが駆動される。そして、第１実施形態と同様に、フォーカスレンズ位置検出部１８が検出するフォーカスレンズ１２ａの現在位置を示す信号と記憶部１９が記憶している位置信号との偏差にしたがって、フォーカスレンズ１２ａは駆動制御される。このような構成とすることにより、ピント送り速度を自在に調節することができると共に、マニュアルフォーカスリング１４ａの操作方向を間違えても、撮影被写体に向かった合焦動作が可能になる。

＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係るデジタルビデオカメラ１００Ｂの概略構造を示す図である。デジタルビデオカメラ１００Ｂが、第１実施形態に係るデジタルビデオカメラ１００と異なる点は、記憶部１９及び記憶入力部１１０が省かれ、マニュアル速度モード設定部７１と、合焦方向判別部７２が設けられている点である。

マニュアル速度モード設定部７１は、後述するマニュアル速度モードでデジタルビデオカメラ１００Ｂを動作させる設定を行うための操作手段である。合焦方向判別部７２は、焦点状態検出部１６の出力に基づいて、被写体に合焦させるためにフォーカスレンズ１２ａを駆動する方向を判別する。

第１実施形態及び第２実施形態とは異なり、第３実施形態では、フォーカスレンズ１２ａの停止位置を予め設定することはない。マニュアル速度モードでは、焦点状態検出部１６の出力に基づき、被写体に対してフォーカスレンズ１２ａが合焦状態になったと判定されると、合焦制御部１１１がフォーカスレンズ１２ａの駆動を停止させる。つまり、フォーカスレンズ１２ａのピント送り速度のみを、マニュアルフォーカスリング１４ａのマニュアル操作で設定することが可能となっている。

図８は、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度を、焦点状態検出部１６の出力（デフォーカス量）、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転角度と共に示すグラフである。図８では、横軸に時間が、縦軸に焦点状態検出部１６の出力であるピント状態（デフォーカス量）、フォーカスレンズ１２ａの位置及びマニュアルフォーカスリング１４ａの回転角度が取られている。

図８中の曲線８１は、マニュアル速度モード時の時間経過に伴うフォーカスレンズ１２ａの位置の変化を示している。より詳しくは、曲線８１は、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作に従って駆動部１２ｃが駆動するフォーカスレンズ１２ａの位置の変化を示している。直線３２は、第１の被写体にピントを合わせたときのフォーカスレンズ１２ａの位置Ｌ１を示しており、直線３３は、第２の被写体にピントを合わせたときのフォーカスレンズ１２ａの位置Ｌ２を示している。曲線８２は、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転角度の時間変化を示している。曲線８３は、第２の被写体に対する焦点状態検出部１６のデフォーカス量の変化を示しており、曲線８４は、第１の被写体に対する焦点状態検出部１６のデフォーカス量の変化を示している。曲線８５は、曲線８２と同様に、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転角度の時間変化を示しているが、マニュアルフォーカスリング１４ａ回転方向が曲線８２の場合とは逆である。

時間ｔ１において、撮影者は、第２の被写体に対してピントを合わせたものとする。このとき、曲線８３に表されるように、第２の被写体に対する焦点状態検出部１６のデフォーカス量はゼロ（０）であり、第２の被写体に対して合焦状態となっている。この状態からマニュアルフォーカスリング１４ａを回転操作すると、その回転操作に応じて、焦点状態検出部１６が次の被写体である第１の被写体に対するデフォーカス量（曲線８４）を算出する。

算出された第１の被写体に対するデフォーカス量が所定値より大きい場合、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作に基づき、制御部１４ｃは、駆動部１２ｃを介してフォーカスレンズ１２ａを曲線８１に従って駆動する。このときのマニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作に応じてフォーカスレンズ１２ａを駆動させる敏感度を「第３の敏感度（敏感度３）」とする。第３の敏感度とは、所謂、通常のマニュアルフォーカスでピントを送る際のマニュアルフォーカスリング１４ａとフォーカスレンズ１２ａの駆動敏感度であり、第１実施形態における第１の敏感度と同等である。

フォーカスレンズ１２ａが駆動される（移動する）にしたがって、曲線８４で示されるように、焦点状態検出部１６が出力する第１の被写体に対するデフォーカス量は減少してゆく。第１の被写体に対するデフォーカス量が所定値（例えば、ピントずれを明らかに確認できるデフォーカス量の２倍）より小さくなると、合焦制御部１１１は、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度を減速させる。このときの合焦制御部１１１の制御によってフォーカスレンズ１２ａを駆動させる敏感度を「第４の敏感度（敏感度４）」とする。第１の被写体に対するデフォーカス量がゼロ（つまり、合焦状態）になった時点で、フォーカスレンズ１２ａの駆動は停止される。

このように、第３実施形態では、マニュアル速度モードにおいて、焦点状態検出部１６が出力する第１の被写体（本番撮影の被写体）に対するデフォーカス量が所定値以下になると、フォーカスレンズ１２ａのピント送り速度が自動的に減速される。そして、第１の被写体に対するデフォーカス量がゼロとなる合焦状態になると、フォーカスレンズ１２ａの駆動は自動的に停止される。

なお、図８に曲線８５で示されるように、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転方向が曲線８２の場合の逆方向である場合でも、フォーカスレンズ１２ａの動きは曲線８１に示したように第１の被写体にピントが合うように駆動される。これは、合焦方向判別部７２が、焦点状態検出部１６の出力に基づいて、第１の被写体に合焦させるためにフォーカスレンズ１２ａを駆動する方向を判別しているからである。よって、マニュアルフォーカスリング１４ａの駆動方向に依らずに、焦点状態検出部１６の出力に基づいてフォーカスレンズ１２ａが駆動されるため、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作にミスが生じた場合でも、安定した撮影を続行することができる。

図９は、デジタルビデオカメラ１００Ｂの撮影動作のフローチャートであり、このフローは、マニュアルフォーカスモードに設定された場合に、制御部１４ｃによる制御の下でスタートする。

先ず、ステップＳ９０１において、制御部１４ｃは、マニュアルフォーカスリング１４ａが回転操作されたか否かを判定する。制御部１４ｃは、マニュアルフォーカスリング１４ａが回転操作されるまで待機し（Ｓ９０１でＮＯ）、マニュアルフォーカスリング１４ａが回転操作されると（Ｓ９０１でＹＥＳ）、処理をステップＳ９０２へ進める。

ステップＳ９０２では、焦点状態検出部１６が、現在検出している被写体（第２の被写体）の隣に位置している被写体（第１の被写体）のデフォーカス量を算出する。続く、ステップＳ９０３において、制御部１４ｃは、ステップＳ９０２で算出されたデフォーカス量に応じて、フォーカスレンズ１２ａの駆動方向を設定する。続いて、ステップＳ９０４において、制御部１４ｃは、ステップＳ９０３で設定された駆動方向に駆動部１２ｃを介してフォーカスレンズ１２ａを駆動する。このときのフォーカスレンズ１２ａの駆動速度は、マニュアルフォーカスリング１４ａの回転操作に応じて、上述した第３の敏感度に設定される。

次に、ステップＳ９０５において、制御部１４ｃは、マニュアル速度モードに設定されているか否かを判定する。制御部１４ｃは、マニュアル速度モードに設定されている場合（Ｓ９０５でＹＥＳ）、処理をステップＳ９０６へ進め、マニュアル速度モードに設定されていない場合（Ｓ９０５でＮＯ）、処理をステップＳ９０４へ戻す。

ステップＳ９０６において、制御部１４ｃは、焦点状態検出部１６が検出する第１の被写体に対するデフォーカス量が所定値以下か否かを判定する。制御部１４ｃは、第１の被写体に対するデフォーカス量が所定値以下の場合（Ｓ９０６でＹＥＳ）、処理をステップＳ９０７へ進め、第１の被写体に対するデフォーカス量が所定値以下でない場合（Ｓ９０６でＮＯ）、処理をステップＳ９０４へ戻す。

ステップＳ９０７では、合焦制御部１１１が、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度を減速させる。このときのフォーカスレンズ１２ａの駆動速度は、上述した第４の敏感度に設定される。例えば、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度は、マニュアルフォーカスリング１４ａの操作速度ωに比例した速度に設定されるが、第１の被写体に対するデフォーカス量Ｄが所定値以下となった場合には、操作速度ωと変化量βの積に比例した駆動速度に設定される。ここで、変化量βは、第１の被写体に対するデフォーカス量Ｄの変化量であり、デフォーカス量Ｄが所定値以下となったときに「１」とされ、デフォーカス量Ｄがゼロ（０）になったときに「０」とされる。よって、デフォーカス量Ｄが小さくなるにしたがって、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度は小さくなる。ステップＳ９０７により、フォーカスレンズ１２ａの位置が第１の被写体のピント位置に近づくにしたがって、フォーカスレンズ１２ａの駆動速度が減速されることとなる。

ステップＳ９０８において、制御部１４ｃは、第１の被写体に対するデフォーカス量がゼロになったか（合焦状態になったか）否かを判定する。制御部１４ｃは、第１の被写体に対するデフォーカス量がゼロでない場合（Ｓ９０８でＮＯ）、処理をステップＳ９０４へ戻し、第１の被写体に対するデフォーカス量がゼロである場合（Ｓ９０８でＮＯ）、処理をステップＳ９０９へ進める。

ステップＳ９０９では、合焦制御部１１１が、フォーカスレンズ１２ａの駆動を停止させる。続くステップＳ９１０において、制御部１４ｃは、マニュアル速度モードが解除されたか否かを判定する。制御部１４ｃは、マニュアル速度モードが解除された場合（Ｓ９１０でＹＥＳ）、処理をステップＳ９０１へ戻し、マニュアル速度モードが解除されていない場合（Ｓ９１０でＮＯ）、処理をステップＳ９０４へ戻す。

このように、第３実施形態では、ピント送り速度を自在に調節することができると共に、合焦状態に応じて自動的にフォーカスレンズ１２ａの駆動方向が定められる。そのため、撮影者がマニュアルフォーカスリング１４ａの操作方向を間違えても、撮影被写体に向けて、安定したピント送りによる合焦動作が可能になる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

１２ 撮影光学系
１２ａ フォーカスレンズ
１２ｃ 駆動部
１３ カメラ本体
１４ レンズ鏡筒
１４ａ マニュアルフォーカスリング
１４ｃ 制御部
１６ 焦点状態検出部
１９ 記憶部
５１ 記憶フォーカスモード操作部
５２ 駆動方向指定部
７１ マニュアル速度モード設定部
７２ 合焦方向判別部
１００，１００Ａ，１００Ｂ デジタルビデオカメラ
１１１ 合焦制御部

Claims (9)

1. フォーカスレンズと、
   マニュアルフォーカスリングと、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動する駆動手段と、
   前記マニュアルフォーカスリングの回転に従って前記駆動手段を介して前記フォーカスリングの駆動を制御する駆動制御手段と、
   前記フォーカスレンズの光軸方向の位置を検出する位置検出手段と、
   前記フォーカスレンズが所定の位置にあるときに前記位置検出手段が検出した前記フォーカスレンズの位置を記憶する記憶手段と、
   前記駆動制御手段とは独立して、前記位置検出手段が検出する前記フォーカスレンズの現在位置を示す信号と前記記憶手段が記憶している前記フォーカスレンズの位置信号との関係に応じて、前記マニュアルフォーカスリングの回転に対する前記フォーカスレンズの駆動量を変更する合焦制御手段とを備えることを特徴とする光学装置。
2. 前記記憶手段は、所定の被写体に対して合焦状態にあるときの前記フォーカスレンズの位置を記憶することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記合焦制御手段は、前記位置検出手段が検出する前記フォーカスレンズの現在位置が前記記憶手段の記憶しているフォーカスレンズ位置に近付くと前記フォーカスレンズの駆動速度を減速させ、前記位置検出手段が検出する前記フォーカスレンズの現在位置と前記記憶手段が記憶しているフォーカスレンズ位置と一致すると前記フォーカスリングの駆動を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 前記記憶手段が記憶しているフォーカスレンズ位置へ前記フォーカスレンズを移動させる記憶フォーカスモードを前記駆動制御手段に指示するモード操作手段と、
   前記記憶フォーカスモードが指示されたときに、前記マニュアルフォーカスリングの回転方向に関わらず、前記フォーカスレンズの駆動方向を前記フォーカスレンズの現在位置から前記記憶手段が記憶しているフォーカスレンズ位置へ向かう方向に指定する駆動方向指定手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. フォーカスレンズと、
   マニュアルフォーカスリングと、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動する駆動手段と、
   前記マニュアルフォーカスリングの回転に従って前記駆動手段を介して前記フォーカスリングの駆動を制御する駆動制御手段と、
   被写体に対する合焦状態を検出する焦点状態検出手段と、
   前記駆動制御手段とは独立して、前記焦点状態検出手段が検出する主被写体に対するデフォーカス量が所定値以下となったときに、前記マニュアルフォーカスリングの回転に対する前記フォーカスレンズの駆動量を変更する合焦制御手段とを備えることを特徴とする光学装置。
6. 前記合焦制御手段は、前記焦点状態検出手段が検出する前記主被写体に対するデフォーカス量が所定値以下となったときに前記フォーカスレンズの駆動速度を減速させ、前記焦点状態検出手段が検出する前記主被写体に対するデフォーカス量がゼロとなったときに前記フォーカスリングの駆動を停止させることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
7. 前記焦点状態検出手段の出力に基づいて前記主被写体に合焦させるために前記フォーカスレンズを駆動する方向を判別する合焦方向判別手段を有し、
   前記駆動制御手段と前記合焦制御手段はそれぞれ、前記マニュアルフォーカスリングの回転方向に関わりなく、前記主被写体に合焦させるために前記合焦方向判別手段が判別した方向へ前記フォーカスレンズを駆動することを特徴とする請求項５又は６に記載の光学装置。
8. 光学装置において実行される合焦方法であって、
   第１の被写体に合焦させたときの光軸方向のフォーカスレンズ位置を記憶する記憶ステップと、
   前記第１の被写体とは異なる第２の被写体に合焦させる合焦ステップと、
   前記第２の被写体に合焦させた状態から前記第１の被写体に合焦した状態へマニュアルフォーカスリングの回転速度に応じて前記フォーカスレンズを駆動する駆動ステップと、
   前記フォーカスレンズの現在位置を検出する検出ステップと、
   前記マニュアルフォーカスリングの回転速度に関わらず、前記検出ステップで検出された前記フォーカスレンズの現在位置が前記記憶ステップで記憶されたフォーカスレンズ位置に近付くと前記フォーカスレンズの駆動速度を減速させ、前記検出された現在位置が前記記憶ステップで記憶されたフォーカスレンズ位置と一致すると前記フォーカスリングの駆動を停止させる制御ステップとを有することを特徴とする合焦方法。
9. 光学装置において実行される合焦方法であって、
   主被写体とは異なる被写体に合焦した状態から前記主被写体へ合焦した状態とするためにマニュアルフォーカスリングの回転速度に応じてフォーカスレンズを駆動する際に、前記主被写体に対するデフォーカス量を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップで検出される前記主被写体に対するデフォーカス量が所定値以下となったときに前記フォーカスレンズの駆動速度を減速させ、前記主被写体に対するデフォーカス量がゼロとなったときに前記フォーカスリングの駆動を停止させる駆動制御ステップとを有することを特徴とする合焦方法。

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