JP2015079050A - レンズ装置の被写体距離表示装置及びレンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体距離の表示が小刻みに変化しすぎないようにすることができる。
【解決手段】フォーカスレンズ位置検出部１６は、撮像素子２３に対するフォーカスレンズＬ２の相対的な位置をレンズ位置として検出する。フォーカス駆動部１００は、フォーカスレンズＬ２を光軸Ｃ０方向に往復移動させて合焦位置へ追従するウォブリング動作を行う。演算処理部２０は、検出されたレンズ位置に基づき、ウォブリング動作の周期に同期して、表示用の被写体距離を特定し、被写体距離表示部１９に表示させる。例えば、演算処理部２０は、カメラ演算処理部２４により合焦位置がウォブリング動作の往復範囲内にあると判定された場合は、次の周期に関する表示については、ウォブリング動作の振幅中心に基づいて表示用の被写体距離を特定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、静止画や動画を撮影するカメラ等に使用されるレンズ装置において、被写体までの距離情報を表示する被写体距離表示装置に関する。

従来、焦点距離やフォーカスレンズの位置情報に基づいて算出した被写体距離をレンズ装置のレンズ鏡筒等に設けた表示部に表示させる技術が、特許文献１等に開示されている。

一方、焦点検出のためにフォーカスレンズ位置を光軸方向に周期的に変化させる、いわゆるウォブリング駆動を行うレンズ装置が知られている。ウォブリング動作中には、フォーカスレンズ位置の変化に応じて、検出される被写体距離も周期的に変化することになる。

特開平８−２９６５５号公報

しかしながら、仮に特許文献１のレンズ装置において、ウォブリング駆動を適用したとすると、フォーカスレンズ位置の変化に応じて、表示される被写体距離も周期的に変動してしまう。ウォブリング動作によるフォーカスレンズの小刻みな位置変動が随時、被写体距離の表示にもそのまま反映されてしまうと、ユーザにとって煩わしく、被写体距離が返って認識しにくくなる。すなわち、被写体距離の表示品位が低下する恐れがあった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、レンズ装置の被写体距離表示装置において、被写体距離の表示が小刻みに変化しすぎないようにすることにある。

上記目的を達成するために本発明は、撮像素子に対するフォーカスレンズの相対的な位置を検出する検出手段と、前記フォーカスレンズを光軸方向に往復移動させて合焦位置へ追従するウォブリング動作を行うウォブリング手段と、前記検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置に基づき、前記ウォブリング動作の周期に同期して、表示用の被写体距離を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された被写体距離を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、被写体距離の表示が小刻みに変化しすぎないようにすることができる。

本発明の一実施の形態に係る被写体距離表示装置を備えるレンズ装置が撮像装置に取り付いた状態を示す縦断面図である。 フォーカス駆動部の上面図、縦断面図である。 被写体距離表示部における被写体距離の表示例を示す図である。 第２の撮影モードで合焦近傍の場合のウォブリング動作によるレンズ位置（図（ａ））、被写体距離表示（図（ｂ）、（ｃ））の各時間的変化を示す図である。 振幅中心が変化する場合の図４（ａ）〜（ｃ）に対応する図である。 第１の撮影モードにおいて振幅中心が変化する場合の図４（ａ）〜（ｃ）に対応する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る被写体距離表示装置を備えるレンズ装置が撮像装置に取り付いた状態を示す縦断面図である。以降の各図において同一部材は同一符号が付されている。

このレンズ装置１として、撮像装置２７に対して脱着可能な交換式レンズを例示する。ただし、被写体距離表示装置を備えるレンズ装置であればよく、使用用途や装着先の撮像装置の種類は問わない。また、レンズ装置１は交換式であることは必須でなく、撮像装置に固定されたものであってもよい。

レンズ装置１における第１レンズＬ１、第２レンズであるフォーカスレンズＬ２、及び第３レンズＬ３の光軸は一致しており、これらの光軸をＣ０と記す。以降、方向の呼称において、光軸方向をＸ方向と定義する。また、水平方向をＹ方向、垂直方向をＺ方向と定義する。Ｘ方向について、入射面側と射出面側とを区別せずに軸方向の意味で用いる場合は、単に「Ｘ方向」と記すが、区別する場合は、入射面側を「−Ｘ方向」、射出面側を「＋Ｘ方向」と記す。

Ｙ方向、Ｚ方向についても同様に用いる。すなわち、Ｙ方向について、入射面側からレンズ装置１を見て右方向（紙面上の手前方向）を−Ｙ方向、左方向（紙面上の奥方向）を＋Ｙ方向と記す。Ｚ方向について、入射面側からレンズ装置１を見て上方向（図の上方）を＋Ｚ方向、下方向を−Ｚ方向と記す。

レンズ装置１において、レンズ外筒１１の−Ｘ方向の端部には第１レンズＬ１を保持する保持枠１２が取り付けられている。また、レンズ外筒１１の＋Ｘ方向の端部には、第３レンズＬ３が保持されている。レンズ外筒１１の内部には、フォーカスレンズＬ２を保持する保持部材１３が、Ｘ方向（光軸Ｃ０方向）に移動可能に配置されている。保持部材１３の下部にはＸ方向に貫通する丸穴１３ａが形成される。保持部材１３の上部には、Ｘ方向に、−Ｚ側に開口したＵ字穴１３ｂがＸ方向に延設形成されている。

また、保持部材１３の下部には、−Ｚ方向に開口する切り欠き部１３ｃが形成されている。切り欠き部１３ｃは、ＹＺ平面に対して±４５°傾いた２つの斜面からなり、後述する球面部１０５ｄと当接係合するように構成されている。

保持軸１４は、保持部材１３に形成された丸穴１３ａを貫通しており、保持部材１３をＸ方向に移動可能に保持している。また保持軸１４は、レンズ外筒１１の＋Ｘ方向端部近傍の垂直部分と保持枠１２とに光軸Ｃ０方向において挟まれて固定保持されている。また、保持部材１３の光軸Ｃ０周りの回転を防止するための回転止め軸１５が設けられる。回転止め軸１５は、保持部材１３に形成されたＵ字穴１３ｂに係合しており、保持軸１４と回転止め軸１５のピッチ誤差を吸収しながら、保持部材１３の光軸Ｃ０周りの位相を決めている。

レンズ外筒１１内の下部には、フォーカス駆動部１００が配置される。フォーカス駆動部１００には振動子保持部材１０５及び固定台１１０等が含まれる。固定台１１０は、フォーカス駆動部１００における固定側の部材であり、レンズ外筒１１に固定されている。振動子保持部材１０５は、フォーカス駆動部１００における可動側の部材であり、球面部１０５ｄを備える。

後述する駆動原理により、フォーカス駆動部１００は、振動子保持部材１０５のＸ方向の駆動力を球面部１０５ｄと切り欠き部１３ｃとの当接係合を介して保持部材１３に伝えることで、保持部材１３を固定台１１０に対して相対的にＸ方向に駆動する。これにより、フォーカスレンズＬ２がＸ方向に移動する。

その際、球面部１０５ｄは＋Ｚ方向に付勢されて切り欠き部１３ｃに当接することにより、切り欠き部１３ｃと球面部１０５ｄとはＸ方向にガタなく当接することが可能となっている。このような構成とすることで、振動子保持部材１０５及び保持部材１３はＸ方向に一体的に動くことができる。これによりフォーカスレンズＬ２をフォーカス駆動部１００でオーバーシュートなく高精度に駆動制御することができる。

レンズ外筒１１内にはまた、フォーカスレンズ位置検出部１６が配置される。フォーカスレンズ位置検出部１６に対向するように、スケール１７が保持部材１３に貼り付けられている。スケール１７は低反射部と高反射部が所定ピッチでＸ方向に交互に並んだパターンでなる。

フォーカスレンズ位置検出部１６は、スケール１７に赤外光１６ａを投光し、その反射光を受光し、反射光の強度変化の回数をカウントすることで、フォーカスレンズ位置検出部１６とスケール１７との相対位置関係を検出する。スケール１７は保持部材１３に貼り付けられていることから、フォーカスレンズ位置検出部１６による検出結果から、保持部材１３及び保持部材１３に保持されたフォーカスレンズＬ２の位置を検出することができる。ここで検出されるフォーカスレンズＬ２の位置は、撮像装置２７の撮像素子２３に対するフォーカスレンズＬ２の相対的な位置でもある。なお、フォーカスレンズＬ２の位置を検出する機構は例示に限定されない。

撮像装置２７において、カメラ外装２２の−Ｘ方向の面にレンズ取付部２１が設けられ、レンズ取付部２１の内側に、フォーカスレンズＬ２を透過した撮影光束を取り込むための円形の開口が形成されている。カメラ外装２２の＋Ｘ方向の面には外部表示部２６が配置されている。

レンズ外筒１１の＋Ｘ方向の端部に、撮像装置２７に取り付くための撮像装置取付部１８が設けられる。撮像装置取付部１８とレンズ取付部２１との間のＸ軸周りのバヨネット連結によってレンズ装置１と撮像装置２７とが脱着可能となる構成となっている。

レンズ装置１は、演算処理部２０を備える。演算処理部２０は、レンズ装置１における全ての演算、制御、記憶の処理を担っている。レンズ外筒１１の上部には、被写体距離表示部１９が設けられる。被写体距離表示部１９は、レンズ外筒１１の＋Ｚ方向の面に取り付けられ、演算処理部２０で算出・特定された被写体距離を表示する。

演算処理部２０の記憶領域にはレンズ情報が保存されており、このレンズ情報は被写体距離の算出時に用いられる。このレンズ情報には、フォーカスレンズ位置検出部１６の検出結果と被写体距離とを対応させるテーブル情報も含まれる。演算処理部２０は、レンズ情報と、フォーカスレンズ位置検出部１６の検出結果とに基づいて、被写体距離を算出する。

演算処理部２０は、フォーカスレンズ位置検出部１６の検出結果に基づいて、目標フォーカスレンズ位置を設定し、フォーカスレンズＬ２を目標位置へ駆動するようフォーカス駆動部１００を制御する機能も果たしている。演算処理部２０はさらに、焦点状態検出のためにフォーカスレンズＬ２の位置を周期的に変動させるいわゆるウォブリング動作を行うようにフォーカス駆動部１００を制御する。その際、フォーカスレンズＬ２をウォブリング駆動する機能はフォーカス駆動部１００が担っている。ウォブリング動作は、フォーカスレンズＬ２を光軸Ｃ０方向に往復移動させて合焦位置へ追従するための動作である。

詳細は後述するが、本実施の形態では、演算処理部２０は、被写体距離表示部１９への被写体距離の表示を、フォーカス駆動部１００によるウォブリング駆動と同期して更新する機能を果たす。

カメラ外装２２内において、フォーカスレンズＬ２を透過した撮影光束の結像面近傍に、撮像素子２３が配設される。撮像素子２３は、結像した被写体像を映像信号に変換する。撮像装置２７はまた、カメラ演算処理部２４、記憶部２５を備える。カメラ演算処理部２４は撮像装置２７における全ての演算、制御、記憶の処理を担っている。記憶部２５は、カメラ演算処理部２４からの指令信号に基づいて、撮像素子２３で得られた映像信号を記憶する。外部表示部２６は、カメラ演算処理部２４からの指令信号に基づいて、撮像素子２３で得られた映像信号を表示する。

撮像装置２７において、選択的に設定可能な撮影モードとしては少なくとも２つのモードがある。そのうち第１の撮影モードは、撮像素子２３で得られた映像信号を外部表示部２６に表示するモードであり、撮影者が外部表示部２６に表示されたリアルタイム画像を見ながら静止画撮影の準備を行うためのモードである。もう１つの第２の撮影モードは、撮像素子２３で得られた映像信号を記憶部２５に保存するモードであり、撮影者が外部表示部２６に表示されたリアルタイム画像を見ながら動画を撮影するためのモードでもある。

これら２つの撮影モードの切り替えについては、カメラ外装２２に設けられた不図示の入力部に対する入力結果に基づいて、カメラ演算処理部２４が判断してモード切り替えを行う。

撮像装置２７にレンズ装置１が取り付いている状態では、レンズ装置１の演算処理部２０と撮像装置２７のカメラ演算処理部２４とは、通信線により接続されて通信可能となるように構成されている。これにより、演算処理部２０とカメラ演算処理部２４とは、互いの状態を常に把握している。そのため、レンズ装置１の演算処理部２０は、撮像装置２７で設定されている撮影モードに応じて、被写体距離表示部１９に表示する被写体距離を更新する周期を切り替えることが可能となる。

図２（ａ）、（ｂ）は、フォーカス駆動部１００の上面図、縦断面図である。

フォーカス駆動部１００は、交流電圧を印加した圧電素子の超音波振動を利用して駆動力を得る超音波モータで構成されている。図２（ａ）ではフォーカス駆動部１００を＋Ｚ方向から見ており、図２（ｂ）は−Ｙ方向から見ている。

スライダ１０１が、２本の固定ビス１１１で固定台１１０に固定されている。本実施の形態で採用される超音波モータでは、振動板１０２と圧電素子１０３とで振動子１０９が構成される。スライダ１０１の上面である接触面１０１ａに、振動子１０９が加圧接触する。振動板１０２は、接触面１０１ａに押圧を伴う加圧接触状態で接触する。振動板１０２に接着剤などにより圧電素子１０３が圧着されている。圧電素子１０３に電圧を印加することにより超音波振動を発生させ、振動板１０２に楕円運動を発生させることができる。

振動子保持部材１０５は、振動子１０９及びその周辺の部品を保持している。加圧部材１０６は、加圧受け部材１０８の貫通穴に嵌合し、スライダ１０１の接触面１０１ａに対して概ね垂直な方向にのみ移動可能に保持される。加圧部材１０６は、振動子保持部材１０５の中に取り付けられた不図示のバネ部材からの押圧力を振動子１０９に伝え、振動子１０９をスライダ１０１の接触面１０１ａに加圧接触させる。

天板１１７は、４本の固定ビス１１８で固定台１１０に固定されている。天板１１７の中央には長方形の開口１１７ａが空いており、振動子保持部材１０５の突出部１０５ｃが開口１１７ａから上方突出している。

振動子１０９を保持した振動子保持部材１０５は、スライダ１０１と天板１１７との間で挟み込まれることで保持される。その際、転動ボール１１６が、振動子保持部材１０５に形成された溝と天板１１７に形成された溝との間に介在することで、天板１１７に対して振動子保持部材１０５を変位可能にしている。

振動子１０９に発生した楕円運動により、振動子１０９とスライダ１０１との間にＸ方向の相対的な移動が発生する。この観点で、固定台１１０、スライダ１０１、固定ビス１１１、天板１１７及び固定ビス１１８が固定部となる。一方、振動子１０９を含めた、加圧部材１０６、バネ部材、それらを保持する振動子保持部材１０５が可動部となる。つまりこの超音波モータは、駆動源である振動子１０９自身が可動する自走式のモータユニットとなっている。

振動子保持部材１０５に設けられた球面部１０５ｄ（図１に図示、図２には不図示）が、切り欠き部１３ｃ（図１）に当接することにより、振動子保持部材１０５はフォーカスレンズＬ２を保持する保持部材１３と動作的に連結される。これによりフォーカス駆動部１００がフォーカスレンズＬ２をＸ方向に駆動することが可能となる。

図３（ａ）、（ｂ）は、被写体距離表示部１９における被写体距離の表示例を示す図である。

被写体距離表示部１９は、多画素からなる液晶表示装置で構成されることで、様々な表示を行える。図３（ａ）では、被写体距離をデジタル表示する例を示しており、図３（ｂ）では、被写体距離をアナログ的なバー表示で表示する例を示している。

すなわち、図３（ａ）のデジタル表示では、７セグメントスタイルの数字で被写体距離を表示している（例えば、１０．５）。明確な数字として被写体距離が表示されるため、数値データとして活用しやすいというメリットがある。一方で従来のフォーカス環に連結したアナログ的な距離表示から大きく異なるため、慣れにくいというデメリットがある。

一方、図３（ｂ）のアナログ表示では、至近端から無限端までの範囲を示した固定目盛１９ａに対して、被写体距離を示す指標１９ｂが動いていく表示方式としている。このような表示方式とすることで、従来のフォーカス環に連結したアナログ的な距離表示に慣れ親しんだ撮影者に分かりやすい表示態様となっている。その反面、正確な距離を数値として読みとることは容易でない。

そこで撮影者の好みや用途に応じて、デジタル表示とアナログ表示を切り替えることが可能となっている。これらの表示態様の切り替えは、カメラ外装２２に設けられた不図示の入力部に対する入力結果に基づいてカメラ演算処理部２４及び演算処理部２０が制御する。

以下に、演算処理部２０による被写体距離の算出・特定及び表示の制御処理について説明する。

図４（ａ）は、ウォブリング動作によるフォーカスレンズＬ２の位置の時間的変化を示す図である。図４（ｂ）は、本発明を適用した場合の被写体距離表示部１９における被写体距離の表示の時間的変化を示す図である。図４（ｃ）は、従来（本発明を適用しない場合）の被写体距離表示部１９における被写体距離の表示の時間的変化を示す図である。

図４（ａ）において、横軸は経過時間、縦軸はフォーカスレンズＬ２の位置（以下、「レンズ位置」と略記することもある）を表している。図４（ａ）では、撮影モードが第２の撮影モード（動画撮影時）で、焦点状態検出の結果が合焦近傍である場合を示している。合焦近傍の場合とは、ウォブリング動作による振幅の範囲（往復範囲）内に合焦位置がある場合である。

ここで、ウォブリング動作においてはフォーカスレンズＬ２が光軸Ｃ０方向に往復するが、ウォブリング動作の１周期は、撮影モードに応じて決まっている。また、ウォブリング動作の振幅は予め決まっており、各撮影モードで共通とする。

ウォブリング動作における往復動作の振幅中心は、ウォブリング動作の往復範囲（振幅における＋Ｘ側の端位置から−Ｘ側の端位置までの範囲）と合焦位置との関係の判定結果から決められる。往復範囲と合焦位置との関係の判定手法は限定されないが、例えば、撮像素子２３の出力から得られるコントラスト情報に基づいて、撮像装置２７のカメラ演算処理部２４が判定する。カメラ演算処理部２４は、各時刻ｔにおいて、撮像素子２３からの映像信号を取得する。撮像素子２３からの映像信号の取得は１/６０秒の周期で行われ、往復動作は１/１５秒の周期で行われる。カメラ演算処理部２４の判定結果から、演算処理部２０は、次の１周期における振幅中心を決定する。

具体例として、カメラ演算処理部２４は、フォーカスレンズＬ２が、今回の周期における＋Ｘ側の端位置、−Ｘ側の端位置にあるときに撮像素子２３からそれぞれ得られる映像信号のコントラスト値を比較する。その比較の結果、ウォブリング動作の往復範囲内に合焦位置が存在しないと判定された場合は、演算処理部２０は、次の１周期における振幅中心を、合焦方向に１段階変化させる。変化の１段階の量は予め定められている。合焦方向は、＋Ｘ側の端位置、−Ｘ側の端位置にあるときのコントラスト値の大小比較からわかる。一方、比較の結果、ウォブリング動作の往復範囲内に合焦位置があると判定された場合は、演算処理部２０は、振幅中心を今回の周期における値のまま維持して、次の１周期に移行する。

なお、初期段階等において、往復範囲と合焦位置との関係を判定できないような場合は、デフォルトで決められた位置が振幅中心とされる。

図４（ａ）について説明すると、例えば、時刻ｔ０〜ｔ４間が１周期の長さである。まず、時刻ｔ０〜ｔ３では、ウォブリング動作により、フォーカスレンズＬ２は、レンズ位置ｆ０を振幅中心としてレンズ位置ｆ１からレンズ位置ｆ２１の間を往復動作する。すなわち、時刻ｔ０でレンズ位置ｆ０、時刻ｔ１でレンズ位置ｆ１、時刻ｔ２でレンズ位置ｆ０、時刻ｔ３でレンズ位置ｆ２１へと、レンズ位置が遷移する。

図４（ａ）の例においては、例えば時刻ｔ１と時刻ｔ３とで撮像素子２３から得られる映像信号のコントラスト値が比較され、次の周期である時刻ｔ４から時刻ｔ７までのフォーカスレンズＬ２の動き方が決定される。すなわち、最初の周期において、往復運動端である＋Ｘ側の端位置（時刻ｔ１におけるレンズ位置ｆ１）、−Ｘ側の端位置（時刻ｔ３におけるレンズ位置ｆ２１）に対応する撮像素子２３の映像信号のコントラスト値が比較される。カメラ演算処理部２４は、両者のコントラスト値の差が所定量以下であれば合焦近傍、すなわち、合焦位置が今回の往復範囲内にあると判定し、両者のコントラスト値の差が所定量より大きければ、合焦位置が今回の往復範囲外にあると判定する。

図４（ａ）の例では、当初から合焦位置が往復範囲にあるとしたので、次の１周期における時刻ｔ４〜ｔ７でも、レンズ位置ｆ０を振幅中心として往復動作する。その後の周期においても同様の判定となり、振幅中心を同じくする往復動作が繰り返されることになる。

ところで従来の被写体距離の表示手法では、フォーカスレンズＬ２の位置を随時検出し、被写体距離を表示していた。例えば、図４（ｃ）に示すように、フォーカスレンズＬ２の動きに対応して時刻ｔ毎に被写体距離表示が更新される。レンズ位置ｆ０に基づき算出された被写体距離を１０.０ｍｍ、フォーカスレンズ位置ｆ１に基づく被写体距離を１１.０ｍｍ、フォーカスレンズ位置ｆ２１に基づく被写体距離を９.０ｍｍとする。すると、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４でそれぞれ１０.０ｍｍ、１１.０ｍｍ、１０.０ｍ、９.０ｍ、１０.０ｍｍと、表示する被写体距離が周期的に変動してしまう。

このように、時刻ｔ毎のレンズ位置に基づいて算出した被写体距離をそのまま表示してしまうと、表示する被写体距離が小刻みに変動しすぎ、ユーザにとって煩わしく、被写体距離が認識しにくい。

そこで本実施の形態では、演算処理部２０は、検出されたレンズ位置に基づき、ウォブリング動作の周期に同期して、表示用の被写体距離を特定する。具体的には、演算処理部２０は、今回の周期において、カメラ演算処理部２４により、合焦位置がウォブリング動作の往復範囲内にあると判定された場合は、次の周期に関する表示については、ウォブリング動作の振幅中心に基づいて表示用の被写体距離を特定する。従って、次の周期における被写体距離の表示は、今回の周期と同じく振幅中心に基づく値となる。

一方、今回の周期において、カメラ演算処理部２４により、合焦位置がウォブリング動作の往復範囲内にないと判定された場合は、演算処理部２０は次のように処理する。すなわち演算処理部２０は、次の周期におけるウォブリング動作の往復範囲内であって且つ、振幅中心よりも合焦方向から遠い側の位置に基づいて表示用の被写体距離を特定する。従って、次の周期における被写体距離の表示は、その周期における振幅中心よりも合焦方向から遠い側の位置に基づく値となる。

ここで、本実施の形態では、「振幅中心よりも合焦方向から遠い側の位置」の一例として、往復範囲における、合焦方向から遠い側の端位置を採用している。被写体距離表示の更新タイミングは、各周期の最初の時刻（ｔ０、ｔ４、ｔ８、ｔ１２・・・）である。表示用の特定は、表示の更新タイミングの前に完了している。

図４（ａ）の例において、本実施の形態による被写体距離の表示例を図４（ｂ）で説明する。図４（ｂ）に示すように、最初の周期の開始時点では合焦位置が不明である。そこで、演算処理部２０は、往復運動の中心位置であるレンズ位置ｆ０に基づいて算出された被写体距離１０.０ｍｍを、時刻ｔ０〜ｔ３までの１周期の間（実際には時刻ｔ４の直前まで）、表示させる。

時刻ｔ０〜ｔ３において、合焦位置が往復範囲内にあることがわかったので、次の周期（時刻ｔ４〜ｔ７）の振幅中心であるレンズ位置ｆ０を、演算処理部２０は、表示用の被写体距離として特定し、時刻ｔ４で表示を更新する。この例では振幅中心が変化しないとしたため、いずれの周期においても表示は変わらず、時刻ｔ０〜ｔ１６において「１０.０ｍｍ」の表示が維持される（図４（ｂ））。

このように、演算処理部２０は、被写体距離表示部１９に表示させる被写体距離を更新する周期を、第２の撮影モードに対応するウォブリング動作の周期と同期するよう制御する。これにより、表示される被写体距離は、ウォブリングによる小刻みな往復振動の影響を受けずに、周期の間、一定の値を表示するため、煩わしさが抑制される。

図５（ａ）〜（ｃ）は、第２の撮影モードにおいて合焦位置へ追従するべく振幅中心が変化する場合における、図４（ａ）〜（ｃ）に対応する図である。図面の見方は図４と同様であり、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）がそれぞれ、レンズ位置の時間的変化、本発明を適用した場合の被写体距離の表示の時間的変化、従来（本発明を適用しない場合）の被写体距離の表示の時間的変化を示す。

ウォブリングの往復範囲（振幅範囲）に合焦位置が含まれるまで、フォーカスレンズＬ２は往復運動しながら、その振幅中心を合焦位置の方向に向けて移動させていくようなウォブリング動作をする。

まず、図５（ａ）に示すように、最初の周期では、レンズ位置ｆ０を振幅中心として往復動作する。最初の周期において、カメラ演算処理部２４は、時刻ｔ１におけるレンズ位置ｆ１と時刻ｔ３におけるレンズ位置ｆ２１とに対応する撮像素子２３の映像信号のコントラスト値を比較する。カメラ演算処理部２４は、両者のコントラスト値の差が所定量より大きいため、合焦位置が今回の往復範囲外にあると判定し、しかも両者の大小比較から、合焦位置は、今回の往復範囲よりもｆ４値の側（例えば、無限遠側）にあると判定する。

すると、演算処理部２０は、次の１周期における振幅中心を、合焦方向に１段階変化させる。従って、時刻ｔ４〜ｔ７までは、レンズ位置ｆ１が振幅中心に設定される。次に、時刻ｔ５におけるレンズ位置ｆ２と時刻ｔ７におけるレンズ位置ｆ０とに対応する撮像素子２３の映像信号のコントラスト値の比較から、カメラ演算処理部２４は、合焦位置は、今回の往復範囲よりもｆ４値の側（無限遠側）にあると判定する。すると、演算処理部２０は、次の１周期における振幅中心を、合焦方向に１段階変化させる。従って、時刻ｔ８〜ｔ１１までは、レンズ位置ｆ２が振幅中心に設定される。

同様に、時刻ｔ９、ｔ１１におけるレンズ位置ｆ３、ｆ１の比較に基づき、合焦位置が今回の往復範囲よりも無限遠側にあると判定されると、時刻ｔ１２〜ｔ１５までは、レンズ位置ｆ３が振幅中心に設定される。

しかし、時刻ｔ１３、ｔ１５におけるレンズ位置ｆ４、ｆ２の比較に基づき、合焦位置が今回の往復範囲内にあると判定されると、次の周期の振幅中心はレンズ位置ｆ３に維持される。

従来の被写体距離の表示手法によると、図５（ｃ）に示すように、フォーカスレンズＬ２の動きに対応して時刻ｔ毎に被写体距離表示が更新される。例えば、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５でそれぞれ１０.０ｍｍ、１１.０ｍｍ、１０.０ｍ、９.０ｍ、１１.０ｍｍ、１２.０ｍｍと、表示する被写体距離が周期的に変動してしまう。

しかし本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、被写体距離表示の更新タイミング（時刻ｔ０、ｔ４、ｔ８、ｔ１２・・・）において表示が更新されるよう処理される。

まず、最初の周期の開始時点では合焦位置が不明であるので、演算処理部２０は、往復運動の中心位置であるレンズ位置ｆ０に基づいて算出された被写体距離１０.０ｍｍを、時刻ｔ０〜ｔ３までの１周期の間（実際には時刻ｔ４の直前まで）、表示させる。

次に、時刻ｔ１、ｔ３における映像信号のコントラスト値の比較によって、カメラ演算処理部２４により、合焦位置が、今回の往復範囲よりもｆ４値の側（例えば、無限遠側）にあると判定される。すると、演算処理部２０は、次の周期（時刻ｔ４〜ｔ７）における往復範囲のうち、合焦方向から遠い側の端位置（レンズ位置ｆ０）に基づいて、次の周期の表示用の被写体距離を特定する。ここで特定された被写体距離は、時刻ｔ４で反映され、時刻ｔ７まで（実際には時刻ｔ８の直前まで）維持される（１０．０ｍｍ）。

次に、時刻ｔ５、ｔ７における映像信号のコントラスト値の比較によって、合焦位置が、今回の往復範囲よりもｆ４値の側（無限遠側）にあると判定される。すると、演算処理部２０は、次の周期（時刻ｔ８〜ｔ１１）における往復範囲のうち、合焦方向から遠い側の端位置（レンズ位置ｆ１）に基づいて、次の周期の表示用の被写体距離を特定する。ここで特定された被写体距離は、時刻ｔ８で反映され、時刻ｔ１１まで（実際には時刻ｔ１２の直前まで）維持される（１１．０ｍｍ）。

同様に、時刻ｔ９、ｔ１１における映像信号のコントラスト値の比較によって、合焦位置が、今回の往復範囲よりもｆ４値の側（無限遠側）にあると判定される。すると、次の周期（時刻ｔ１２〜ｔ１５）における往復範囲のうち、合焦方向から遠い側の端位置（レンズ位置ｆ２）に基づいて、次の周期の表示用の被写体距離を特定する。ここで特定された被写体距離は、時刻ｔ１２で反映され、時刻ｔ１５まで（実際には時刻ｔ１６の直前まで）維持される（１２．０ｍｍ）。

時刻ｔ１２〜ｔ１５の周期において、時刻ｔ１３、ｔ１５におけるレンズ位置ｆ４、ｆ２の比較に基づき、合焦位置が今回の往復範囲内にあると判定される。従って、次の周期（時刻ｔ１６〜ｔ１９）については、振幅中心に設定されるレンズ位置ｆ３に基づく値が、表示用の被写体距離として特定される（１３．０ｍｍ）。

このように、振幅中心が周期によって変化していく場合であっても、ウォブリングによる小刻みな往復振動の影響を受けずに、周期の間、一定の値が表示される。すなわち、ウォブリングにおいて、合焦位置に向かって振幅中心を移動させている動きから、合焦近傍で往復運動の振幅中心を止める動きに切り替わった際でも、表示する被写体距離が行き過ぎてから戻るようなこと（オーバーシュート）がない。

また、仮に、合焦位置への追従の過程で、往復範囲が合焦位置を一旦行き過ぎて戻るような場合も考えられる。しかし、その場合であっても、往復範囲のうち、合焦方向から遠い側の値に基づいて、次の周期の表示用の被写体距離が特定されるので、被写体距離の表示のオーバーシュートが回避されやすい。

図４、図５では、第２の撮影モード（動画撮影時）での表示制御を説明したが、図６では、第１の撮影モード（静止画撮影準備時）での表示制御を説明する。

図６（ａ）〜（ｃ）は、第１の撮影モードにおいて合焦位置へ追従するべく振幅中心が変化する場合における、図４（ａ）〜（ｃ）に対応する図である。図面の見方は図４と同様であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）がそれぞれ、レンズ位置の時間的変化、本発明を適用した場合の被写体距離の表示の時間的変化、従来（本発明を適用しない場合）の被写体距離の表示の時間的変化を示す。

上記した第２の撮影モードでは、撮像素子２３で得られた映像信号は記憶部２５に記録されるため、記録動画の画質を保つためにフレームレートを落とすわけにはいかない。一方、第１の撮影モードでは、撮像素子２３で得られた映像信号は外部表示部２６に表示されるだけである。そこで第１の撮影モードでは、フレームレートを１／２に下げ、フォーカスレンズＬ２の移動速度も落とすことで、カメラ演算処理部２４の演算処理軽減と、消費電力低減を実現している。

そのため、ウォブリング駆動の周期は、第２の撮影モードに比べて２倍になっている。１周期の長さは、第２の撮影モードでは時刻ｔ０〜ｔ４間の長さであったが、第１の撮影モードでは時刻ｔ０〜ｔ８間の長さとなっている。すなわち、図６（ａ）に示すように、第１の撮影モードでは、第２の撮影モード（図４（ａ）、図５（ａ））に対して、ウォブリング動作の周期の長さが２倍になっている。周期が２倍になったことに応じて、ウォブリング動作の往復範囲と合焦位置との関係の判定は次のようになる。

まず、最初の周期において、往復運動端である＋Ｘ側の端位置（時刻ｔ２におけるレンズ位置ｆ１）、−Ｘ側の端位置（時刻ｔ６におけるレンズ位置ｆ２１）に対応する撮像素子２３の映像信号のコントラスト値が比較される。カメラ演算処理部２４は、両者のコントラスト値の差が所定量以下であれば、合焦位置が今回の往復範囲内にあると判定し、両者のコントラスト値の差が所定量より大きければ、合焦位置が今回の往復範囲外にあると判定する。

図６（ａ）の例では、最初の周期（時刻ｔ０〜ｔ７）では合焦位置が往復範囲にあるので、次の１周期における時刻ｔ８〜ｔ１５でも、レンズ位置ｆ０を振幅中心として往復動作する。その後の周期においても同様の判定となり、振幅中心を同じくする往復動作が繰り返されることになる。

従来の被写体距離の表示手法によると、図６（ｃ）に示すように、フォーカスレンズＬ２の動きに対応して時刻ｔ毎に被写体距離表示が更新される。例えば、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６でそれぞれ１０.０ｍｍ、１０.０ｍｍ、１１.０ｍｍ、１１.０ｍｍ、１０.０ｍｍ、１０.０ｍｍ、９.０ｍｍと、表示する被写体距離が周期的に変動してしまう。

しかし本実施の形態では、図６（ｂ）に示すように、被写体距離表示の更新タイミング（時刻ｔ０、ｔ８、ｔ１６・・・）において表示が更新されるよう処理される。

まず、最初の周期の開始時点では合焦位置が不明であるので、演算処理部２０は、往復運動の中心位置であるレンズ位置ｆ０に基づいて算出された被写体距離１０.０ｍｍを、時刻ｔ０〜ｔ７までの１周期の間（実際には時刻ｔ８の直前まで）、表示させる。

時刻ｔ０〜ｔ７において、合焦位置が往復範囲内にあることがわかったので、次の周期（時刻ｔ８〜ｔ１５）の振幅中心であるレンズ位置ｆ０を、演算処理部２０は、表示用の被写体距離として特定し、時刻ｔ８で表示を更新する。この例では振幅中心が変化しないとしたため、いずれの周期においても表示は変わらず、時刻ｔ０〜ｔ１６において「１０.０ｍｍ」の表示が維持される（図６（ｂ）に時刻ｔ６までを示す）。

なお、振幅中心が徐々に変化していく場合においても、図５の例に対して周期を２倍にして、同様に考えることができる。

このように、演算処理部２０は、被写体距離表示部１９に表示させる被写体距離を更新する周期を、第１の撮影モードに対応するウォブリング動作の周期と同期するよう制御する。これにより、表示される被写体距離は、ウォブリングによる小刻みな往復振動の影響を受けずに、周期の間、一定の値を表示するため、煩わしさが抑制される。

このように、演算処理部２０は、撮影モードのフレームレートに同期した更新周期で被写体距離表示部１９に被写体距離を表示させるよう制御する。これにより記録動画の画質を保つとともに、演算処理部２０の演算負荷が軽減される。

なお、ウォブリング動作の往復範囲と合焦位置との関係の判定手法や次の周期の振幅中心の決定手法は例示したものに限定されず、コントラスト値の比較も、＋Ｘ側の端位置と−Ｘ側の端位置との間での比較に限定されるものではない。また、必ずしも、ウォブリング動作における周期の最初のレンズ値は、振幅中心から始まらなくてもよい。

本実施の形態によれば、検出されるレンズ位置に基づき、ウォブリング動作の周期に同期して、表示用の被写体距離が特定され、被写体距離表示部１９に表示されるので、被写体距離の表示が小刻みに変化しすぎないようにすることができる。従って、ユーザにとって煩わしさが緩和され、被写体距離が認識しやすくなって、被写体距離の表示品位が向上する。

また、合焦位置がウォブリング動作の往復範囲内にない場合は、ウォブリング動作の往復範囲内であって且つ、振幅中心よりも合焦方向から遠い側の端位置に基づいて被写体距離が特定される。これにより、被写体距離表示の値が一旦行き過ぎて戻るようなオーバーシュートが回避される。

なお、本実施の形態では、合焦位置がウォブリング動作の往復範囲内にない場合、振幅中心ではなく合焦方向から遠い側の端位置に基づいて被写体距離が特定されるとした。しかしこれに限定されるものでなく、いずれの周期においても、振幅中心に基づいて被写体距離が特定されるようにしてもよい。これによると、被写体距離表示のオーバーシュートが回避されにくくなるが、表示の小刻みな変動を抑制する効果は得られる。

なお、被写体距離の特定の周期、乃至、被写体距離の更新周期は、ウォブリング動作の周期と一致させたが、同期させればよい。従って、ウォブリング動作の複数周期に１回、被写体距離を更新してもよい。

なお、演算処理部２０において、表示用の被写体距離を特定する周期をウォブリング動作の周期に同期させればよく、フォーカスレンズ位置検出部１６によるレンズ位置の検出結果に基づく被写体距離の算出自体は随時行ってもよい。

なお、ウォブリング動作の往復範囲と合焦位置との関係を判定する機能は撮像装置２７のカメラ演算処理部２４が果たすとしたが、この機能をレンズ装置１の演算処理部２０が担うようにしてもよい。その場合、撮像素子２３の出力から得られるコントラスト情報は、通信により演算処理部２０が取得すればよい。

ところで、サーチ時のように、ウォブリング動作がゆっくりで周期がかなり長い場合は、従来のように時刻ｔ毎に被写体距離の表示を更新したとしても、それほど小刻みな変化とはならない。そこで、ウォブリング動作の周期が所定長より長い場合、被写体距離の特定、乃至、被写体距離の更新を、ウォブリング動作の周期と同期させることを中止し、従来と同様に、随時、例えば、時刻ｔ毎に行うようにしてもよい。

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。

１ レンズ装置
Ｌ２ フォーカスレンズ
１６ フォーカスレンズ位置検出部
１９ 被写体距離表示部
２０ 演算処理部
２３ 撮像素子
２４ カメラ演算処理部
１００ フォーカス駆動部

Claims (8)

1. 撮像素子に対するフォーカスレンズの相対的な位置を検出する検出手段と、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に往復移動させて合焦位置へ追従するウォブリング動作を行うウォブリング手段と、
   前記検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置に基づき、前記ウォブリング動作の周期に同期して、表示用の被写体距離を特定する特定手段と、
   前記特定手段により特定された被写体距離を表示する表示手段と、
   を有することを特徴とするレンズ装置の被写体距離表示装置。
2. 前記特定手段は、前記ウォブリング動作の振幅中心に基づいて前記被写体距離を特定することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置の被写体距離表示装置。
3. 前記ウォブリング動作の往復範囲と合焦位置との関係を判定する判定手段を有し、
   前記判定手段により、合焦位置が前記ウォブリング動作の往復範囲内にあると判定された場合は、前記特定手段は、前記ウォブリング動作の振幅中心に基づいて前記被写体距離を特定することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置の被写体距離表示装置。
4. 前記判定手段により、合焦位置が前記ウォブリング動作の往復範囲内にないと判定された場合は、前記特定手段は、前記ウォブリング動作の往復範囲内であって且つ、前記振幅中心よりも合焦方向から遠い側の位置に基づいて、前記被写体距離を特定することを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置の被写体距離表示装置。
5. 前記判定手段により、合焦位置が前記ウォブリング動作の往復範囲内にないと判定された場合は、前記特定手段は、前記ウォブリング動作の往復範囲のうち、合焦方向から遠い側の端位置に基づいて、前記被写体距離を特定することを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置の被写体距離表示装置。
6. 前記判定手段は、前記撮像素子の出力から得られるコントラスト情報に基づいて、前記ウォブリング動作の往復範囲と合焦位置との関係を判定することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のレンズ装置の被写体距離表示装置。
7. 前記ウォブリング動作の周期は、撮影モードに応じて切り替わることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズ装置の被写体距離表示装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の被写体距離表示装置を備えることを特徴とするレンズ装置。

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