JP3610176B2 - 撮像装置、その制御方法、及びレンズ制御装置 - Google Patents
撮像装置、その制御方法、及びレンズ制御装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、インナーフォーカスタイプのレンズシステムを採用したビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に、フォーカスレンズの駆動用アクチュエータとしてリニアモータを用いた撮像装置、その制御方法、及びレンズ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、２次元撮像素子等を備えるビデオカメラ等の撮像装置では、被写体を撮影して得られた映像信号を用いて、その映像信号に基づいて表示された画面の鮮鋭度を検出し、その検出される鮮鋭度が最大となるように、フォーカスレンズの位置を制御してピントを合わせる方法が採用されている。
【０００３】
上記鮮鋭度の評価には、一般にバンドパスフィルタにより抽出された映像信号の高周波成分の強度、或いは、微分回路等により抽出された映像信号のボケ幅検出強度が用いられており、これらの高周波成分の強度やボケ幅検出強度は、通常被写体を撮影した場合、ピントがボケている状態では小さく、ピントが合うにつれて大きくなり、完全にピントが合った状態で最大値に達する。
【０００４】
したがって、フォーカスレンズは、上記鮮鋭度が小さいときに、その鮮鋭度が大きくなる方向にできるだけ早く動され、上記鮮鋭度が大きくなるにつれて、ゆっくりと動されて上記鮮鋭度の最大値に達したときに（山の頂上）精度良く停止するように、すなわちピントが合うように、位置の制御が行われる。
【０００５】
上述のようなフォーカスレンズの位置制御によるピント合わせの方法（オートフォーカス方式）は、一般に山登り法オートフォーカス（以下、「山登りＡＦ」と言う）と呼ばれ、カメラの小型軽量化に伴って簡素なシステムでオートフォーカス（ＡＦ）を実現することができるため、近年のビデオカメラ等では主流となっている。
【０００６】
また、小型軽量化をさらに図るために、ビデオカメラ等のレンズシステムに、図１３に示すようなインナーフォーカスレンズタイプのレンズシステム５００を用いるのが主流となっている。
【０００７】
このレンズシステム５００は、上記図１３に示すように、固定された第１のレンズ群５０１、変倍を行うようになされた第２のレンズ群（以下、変倍レンズ又はズームレンズともと言う）５０２、絞り５０３、固定された第３のレンズ群５０４、焦点調節機能、及び変倍（ズーム）による焦点面の移動を補正する機能（コンペ機能）を有する第４のレンズ群（以下、フォーカスレンズと言う）５０５を備えている。
【０００８】
また、レンズシステム５００では、図示していない被写体からの光が、第１のレンズ群５０１、変倍レンズ５０２、絞り５０３、第３のレンズ群５０４、及びフォーカスレンズ５０５を順次介して、電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）等からなる撮像素子の撮像面５０６で結像されるようになされている。
【０００９】
ここで、フォーカスレンズ５０５と撮像面５０６の光軸方向の相対位置関係により、焦点面が変化する。
このため、例えば、フォーカスレンズ５０５を可動部とし、撮像面５０６を有する撮像素子を固定部として設け、フォーカスレンズ５０５を動かすことにより、ピント合わせを行うようになされている。
これは、フォーカスレンズ５０５は一般に上記撮像素子よりも軽量で構成されるため、フォーカスレンズ５０５を可動部とすることにより、そのフォーカスレンズ５０５を動かすための可動部駆動用の図示していないアクチュエータを小型軽量化できるからである。
【００１０】
上述のようなレンズシステム５００において、フォーカスレンズ５０５は、焦点調節機能とコンペ機能を共に備えているため、焦点距離が等しくても、撮像面１０６に合焦するためのフォーカスレンズ５０５の位置は、被写体距離によって異なる。
【００１１】
そこで、各焦点距離において被写体距離を変化させたとき、撮像面５０６上に合焦させるためのフォーカスレンズ５０５の位置を連続してプロットすると、図１４に示すような、焦点距離（変倍レンズ５０２の位置）Ｚとフォーカスレンズ５０５の位置Ｐの関係が得られる。
【００１２】
したがって、変倍レンズ５０２によるズーム中は、被写体距離に応じて、上記図１４に示された軌跡（以下、カム軌跡とも言う）を選択し、選択した軌跡に従ってフォーカスレンズ５０５を移動させることにより、ボケのないズームが可能となる。
【００１３】
一方、上述したようなインナーフォーカスタイプのレンズシステム対して、変倍レンズ５０２に対して独立したコンペレンズ（前玉レンズ）が設けられていると共に、変倍レンズとコンペレンズが機械的なカム環で結合されているレンズシステムがある。
【００１４】
この前玉フォーカスタイプのレンズシステムにおいて、例えば、カム環にマニュアルズーム用のツマミを設け、手動で焦点距離を変えようとした場合、ツマミを動かすと、この動作に追従してカム環が回転し、変倍レンズとコンペレンズがカム環のカム溝に沿って移動する。
したがって、この前玉フォーカスタイプのレンズシステムでは、ツマミをいくら速く動かしても、フォーカスレンズのピントが合っていれば、上述のようなツマミによる動作によってボケが生じることはない。
【００１５】
しかしながら、レンズは一般的に、前玉レンズが一番大きくなるため、この前玉レンズをモータで駆動してフォーカシングを行うと、モータ駆動系が大きなり、消費電力も大きくなり、高速駆動も難しい等の問題が生じる。
【００１６】
これに対して、上述したインナーフォーカスタイプにレンズシステム５００は、後方のフォーカスレンズ５０５を駆動するため、駆動させるレンズ（フォーカスレンズ５０５）を小さく構成することができ、フォーカスレンズ５０５を動かすための可動部駆動用の図示していないアクチュエータを小型軽量化でき、高速駆動も可能で、また、光学的には、被写体に対して最大近接合焦距離を小さくすることができる。
【００１７】
このようなインナーフォーカスタイプのレンズシステム５００の制御は、例えば、上記図１４に示したような複数の軌跡の情報を、レンズ制御用のマイクロコンピュータ（以下、マイコンと言う）内部に設けられたメモリに記憶させておき、フォーカスレンズ５０５の位置Ｐと変倍レンズ５０２の位置Ｚに従って複数の軌跡から適切な軌跡を選択し、選択した軌跡上をたどりながらズーミングを行うのが一般的である。
【００１８】
このとき、変倍レンズ５０２の位置Ｚに対するフォーカスレンズ５０５の位置Ｐを得る際には、すなわち上記メモリに記憶した情報から変倍レンズ５０２の位置Ｚに対するフォーカスレンズ５０５の位置Ｐの情報を読み出す際には、読み出した情報をレンズシステム５００の制御に用いるために、その読み出し動作をある程度精度の良く行う必要がある。
【００１９】
特に、上記図１４から明らかなように、変倍レンズ５０２が等速度又はそれに近い速度で移動する場合、焦点距離の変化によって刻々とフォーカスレンズ５０５の軌跡の傾きが変化している。
これは、フォーカスレンズ５０５の移動速度とその移動の向きが刻々と変化することを示しており、換言すれば、フォーカスレンズ５０５を移動させるためのアクチュエータは、１Ｈｚ〜数百Ｈｚまでの精度良い速度で応答する必要があることを示している。
【００２０】
そこで、上述のような要求を満たすために、インナーフォーカスタイプのレンズシステム５００では、フォーカスレンズ５０５を移動させるためのアクチュエータとして、例えば、ステッピングモータが用いられるのが主流となってきている。
【００２１】
このステッピングモータは、上述したようなレンズ制御用のマイコン等から出力される歩進パルスに完全に同期しながら回転し、１パルス当たりの歩進角度が一定となるようになされているため、このようなステッピングモータを用いることにより、高い速度応答性、停止精度、及び位置精度を得ることが可能となる。さらに、このステッピングモータは、歩進パルス数に対する回転角度が一定であることから、歩進パルスをそのままインクリメント型のエンコーダとして用いることができ、フォーカスレンズ５０５の移動状態を検出するための特別な位置エンコーダを追加して設ける必要がないという利点がある。
【００２２】
以下、上述のようなステッピングモータにより合焦状態を保ちながらズーム動作を行う際に用いられる軌跡追従方式について説明する。
【００２３】
まず、上述したように、レンズ制御用のマイコンに、上記図１４に示したような軌跡情報を、例えば、軌跡そのものを情報として、或いは、変倍レンズ５０２の位置を変数とした関数の情報として記憶しておき、変倍レンズ５０２の位置又は移動速度に応じて軌跡情報を読み出し、読み出した軌跡情報に基づいて、フォーカスレンズ５０５を移動させる。
【００２４】
ここで、図１５は、上記軌跡追従方式の一例を説明するための図である。
【００２５】
上記図１５において、ｚ０ ，ｚ１ ，ｚ２ ，・・・，ｚ６ は、変倍レンズ５０２の位置を示し、ａ０ ，ａ１ ，ａ２ ，・・・，ａ６ 及びｂ０ ，ｂ１ ，ｂ２ ，・・・，ｂ６ は、各々レンズ制御用のマイコンに記憶している代表軌跡情報（変倍レンズ５０２の位置に対するフォーカスレンズ５０５の位置の情報）を示している。
【００２６】
また、ｐ０ ，ｐ１ ，ｐ２ ，・・・，ｐ６ は、ａ０ ，ａ１ ，ａ２ ，・・・，ａ６ 及びｂ０ ，ｂ１ ，ｂ２ ，・・・，ｂ６ の２つの軌跡を基に算出された軌跡を示している。
このｐ０ ，ｐ１ ，ｐ２ ，・・・，ｐ６ の軌跡は、
なる式（１）により算出される。
【００２７】
上記式（１）によれば、例えば、上記図１５において、フォーカスレンズ５０５がｐ０ に存在する場合、ｐ０ が線分（ｂ０ −ａ０ ）を内分する比を求め、この比に従って線分（ｂ１ −ａ１ ）を内分する点をｐ１ としている。
この（ｐ１ −ｐ０ ）の位置差と、変倍レンズ５０２がｚ０ 〜ｚ６ まで移動するのに要する時間から、合焦を保つためのフォーカスレンズ５０５の標準移動速度が分かる。
【００２８】
つぎに、変倍レンズ５０２の停止位置には、記憶された代表軌跡情報を所有する境界上のみ、という制限が与えられていない場合について説明する。
【００２９】
図１６は、変倍レンズ５０２の位置方向の内挿方法を説明するための図であり、上記図１５の一部（図中の破線部分）を抽出し、変倍レンズ５０２の位置を任意としたものである。
【００３０】
上記図１６において、縦軸及び横軸は、各々フォーカスレンズ５０５の位置及び変倍レンズ５０２の位置を示しており、レンズ制御用のマイコンに記憶している代表軌跡情報、すなわち変倍レンズ５０２の位置に対するフォーカスレンズ５０５の位置をＺ０ ，Ｚ１ ，・・・，Ｚｋ−１ ，Ｚｋ ，・・・，Ｚｎ 、その時のフォーカスレンズ５０５の位置を被写体距離別に、ａ０ ，ａ１ ，・・・，ａｋ−１ ，ａｋ ，・・・，ａｎ 、及びｂ０ ，ｂ１ ，・・・，ｂｋ−１ ，ｂｋ ，・・・，ｂｎ として示している。
【００３１】
今ここで、変倍レンズ５０２の位置がズーム境界上でないＺｘ の位置にあり、フォーカスレンズ５０５の位置がｐｘ であった場合、ａｘ 及びｂｘ は各々、
ａｘ ＝ａｋ −（Ｚｋ −Ｚｘ ）×（ａｋ −ａｋ−１ ）／（Ｚｋ −Ｚｋ−１ ）・・・（２）
ｂｘ ＝ｂｋ −（Ｚｋ −Ｚｘ ）×（ｂｋ −ｂｋ−１ ）／（Ｚｋ −Ｚｋ−１ ）・・・（３）
なる式（２）及び（３）により求められる。
【００３２】
すなわち、現在の変倍レンズ５０２の位置とそれを挟む２つのズーム境界位置（例えば、上記図１６ではＺｋ とＺｋ−１ ）から得られる内分比に従い、記憶している４つの代表軌跡情報（例えば、上記図１６ではａｋ 、ａｋ−１ 、ｂｋ 及びｂｋ−１ ）のうち、同一被写体距離のものを上記式（１）で示したように上記内分比で内分することによりｐｘ 及びｐｘ−１ を求めることができる。
【００３３】
そして、ワイドからテレへのズーム時には、追従先のフォーカスレンズ５０５の位置ｐｋ と、現在のフォーカスレンズ５０５の位置ｐｘ との位置差と、変倍レンズ５０２がＺｘ 〜Ｚｋ まで移動するのに要する時間から、合焦を保つためのフォーカスレンズ５０５の移動速度が分かる。
また、テレからワイドへのズーム時には、追従先のフォーカスレンズ５０５の位置ｐｋ−１ と、現在のフォーカスレンズ５０５の位置ｐｘ との位置差と、変倍レンズ５０２がＺｘ 〜Ｚｋ−１ まで移動するのに要する時間から、合焦を保つためのフォーカスレンズ５０５の移動速度が分かる。
【００３４】
上述のような軌跡追従方式によるズーム動作の制御は、垂直同期信号に同期して制御処理が行われるのが一般的である。
【００３５】
しかしながら、近年ではズームスピードが速くなり、例えば、１垂直同期期間内の時間で変倍レンズ５０２が上記図１５に示した位置ｚ４ 〜ｚ６ まで移動する場合がある。
【００３６】
このとき、垂直同期信号に同期してレンズ制御を行うと、フォーカスレンズ５０５の標準移動速度はｐ４ 〜ｐ５ を目指す速度となったまま、変倍レンズ５０２の位置がｚ６ に達するまで、標準移動速度の更新は成されないことになる。このため、変倍レンズ５０２の位置がｚ６ のとき、フォーカスレンズ５０５の位置は、上記図１５中のｐ４ とｐ５ の同一直線上の点ｐ６ ’となり、（ｐ６ −ｐ６ ’）の差分量分ボゲが生じ、ズーム中に正確な軌跡の追従（トレース）を行うことができなかった。
【００３７】
そこで、上述のような問題を解決するために、１垂直同期期間後の変倍レンズ５０２の位置を予測し、その予測した位置での焦点面の補正を行うためのフォーカスレンズ５０５の補正位置を算出し、１垂直同期期間後にはフォーカスレンズ５０５が上記補正位置に到達しているようにレンズ制御を行う方式がある。
【００３８】
この方式では、フォーカスレンズ５０５の駆動用のアクチュエータとして、上述したステッピングモータの代わりに、例えば、駆動騒音や駆動振動が少なく、高速性に優れたリニアモータが用いられる。
【００３９】
まず、上記リニアモータをフォーカスレンズ５０５の駆動用のアクチュエータとして用いる利点について説明する。
【００４０】
上記図１３に示したようなインナーフォーカスタイプのレンズシステム５００を搭載したカメラ等において、変倍レンズ５０２をを等速で移動させる際、合焦状態を維持する為には、カム軌跡の傾きが急峻になるテレ端付近でのフォーカスレンズ５０５の移動速度を速くする必要があるが、上記アクチュエータとしてステッピングモータが用いられていた場合、フォーカスレンズ５０５の移動速度を所望の速度にする際に、この所望速度が脱調限界速度を越えてしまう場合がある。
【００４１】
これを防止するために、ステッピングモータの速度は、脱調限界速度以内を維持しながら、変倍レンズ５０２を移動させるためのモータの駆動速度を減速して、合焦状態を維持するのが一般的に採用されている手法である。
【００４２】
しかしながら、上記アクチュエータとしてリニアモータを用いると、このリニアモータは、高速駆動に優れたものであるため、変倍レンズ５０２を移動させるためのモータの駆動速度を減速する必要がなく、同時に等速度で移動するズーム速度自身も高速にすることが可能であるため、超高速ズームを実現することが可能となる。
【００４３】
また、ステッピングモータ又はＤＣモータをフォーカスレンズ５０５の駆動用のアクチュエータとして用いた場合には、モータの駆動による回転力をレンズ駆動の為に直線移動用の駆動力に変換する駆動力伝達機構が必要なため、機構の小型化や軽量化が困難である。
【００４４】
これに対して、リニアモータを用いると、駆動力伝達機構が不要となり、機構の小型軽量化が可能となる。
【００４５】
上述のようなリニアモータとして、例えば、ムービングコイルタイプのボイスコイルモータを適用したレンズの移動機構を図１７（ａ）及び（ｂ）に示す。
【００４６】
尚、上記図１７（ｂ）は、同図（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００４７】
上記図１７（ａ）及び（ｂ）に示すレンズの移動機構７００では、レンズ７０１ｂ１〜７０１ｂ３を保持するレンズ保持枠７１１の外周にヨーク７１７ａ とホビン７１９に巻き付けたコイル７１６が配設され、ヨーク７１７ａ に対向してコイル７１６の外側にヨーク７１７ｂ と、このヨーク７１７ｂ に接着したマグネット７１５とが配設され、ヨーク７１７ａ ，７１７ｂ 及びマグネット７１５が固定筒７０２に取り付けられた構成としている。
【００４８】
また、レンズ保持枠７１１は、光軸と平行な２本の案内棒７０３ａ ，７０３ｂ によって光軸方向に移動可能に保持されている。
【００４９】
さらに、マグネット７１５は、着磁されるように設けられている。これにより、ヨーク７１７ａ ，７１７ｂ の間には、半径方向に磁場が形成された状態となっている。
【００５０】
さらにまた、コイル７１６は、ヨーク７１７ａ ，７１７ｂ の間に存在し、且つ円周方向に巻かれている。
【００５１】
したがって、このコイル７１６に電流を流すことにより、光軸方向への駆動力が発生し、ホビン７１９を一体に構成しているレンズ保持枠７１１及びレンズ７０１ｂ１〜７０１ｂ３が光軸方向に駆動されることとなる。
【００５２】
上述のようなレンズの移動機構７００を上記図１３のフォーカスレンズ５０５の駆動用として適用した撮像装置は、例えば、図１８に示すような構成となる。
【００５３】
まず、撮像装置８００の一連の動作について説明する。
【００５４】
先ず、図示していない被写体からの光（映像光）は、第１のレンズ群５０１、変倍レンズ５０２、絞り５０３、第３のレンズ群５０４、及びフォーカスレンズ５０５を順次介して、撮像素子の撮像面５０６上で結像される。
【００５５】
撮像面５０６で結像された映像光は、光電変換により映像信号に変換され、増幅器８０７で最適な信号レベルに増幅されてカメラ信号処理回路８０８に供給される。
【００５６】
カメラ信号処理回路８０８は、増幅器８０７からの映像信号に所定の信号処理を行って、標準テレビジョン信号を生成して出力する。
【００５７】
一方、増幅器８０７で増幅された映像信号は、ＡＦ信号処理回路８０９にも供給される。
【００５８】
このとき、ＡＦ枠生成回路８１０は、ＡＦマイコン８１２の後述するＡＦ枠制御に従って、タイミングジェネレータ８１１からの垂直同期信号及び水平同期信号により、撮像面５０６での撮像画面の所定領域をゲートするためのゲート信号をＡＦ信号処理回路８０９に対して発生する。
【００５９】
ＡＦ信号処理回路８０９は、ＡＦ枠生成回路８１０からのゲート信号により、増幅器８０７からの映像信号から、ＡＦ内の映像信号の高周波成分のみを抽出して、上述したようなＡＦ評価信号を生成する処理等を行う。
【００６０】
ＡＦマイコン８１２は、レンズ制御処理を行うようになされており、ＡＦ信号処理回路８０９で生成されたＡＦ評価信号の強度に応じた焦点調節、上述したようなカム軌跡追従を行いながら合焦状態を維持するズーム制御、ＡＦやズーム時にフォーカスレンズ５０５や変倍レンズ５０２を駆動するためのモータ制御等のレンズの駆動制御、及び測距エリアを変更するためのＡＦ枠制御等を行う。
また、ＡＦマイコン８１２は、ズームスイッチ８２３からのスイッチ状態を示す信号に応じて、ズームモータドライバ８１４に対して変倍レンズ５０２の駆動命令を送ることにより、ズームモータ８１３を駆動する。
【００６１】
ここで、ズームモータ８１３が上述したようなステッピングモータである場合、ＡＦマイコン８１２は、内蔵された処理プログラムにより、ズームモータ８１３の駆動速度を決定し、その駆動速度を回転周波数信号として、ズームモータ８１３の駆動用のズームモータドライバ８１４に供給する。
【００６２】
また、ＡＦマイコン８１２は、ズームモータ８１３の駆動／停止信号、及び回転方向命令信号をズームモータドライバ８１４に供給する。
この駆動／停止信号、及び回転方向命令信号は、ズームスイッチ８２３のスイッチ状態に応じたものであり、ズームモータドライバ８１４は、ＡＦマイコン８１２からの回転方向命令信号に応じて、４相のモータ励磁相の位相を順回転及び逆回転の位相に設定し、且つＡＦマイコン８１２からの駆動／停止信号に応じて、４相のモータ励磁相の印加電圧又は電流を変化させながらズームモータ８１３に対して出力する。
これにより、ズームモータ８１３の回転方向と回転周波数が制御されつつ、上記駆動／停止信号に応じて、ズームモータドライバ８１４からズームモータ８１３への出力がＯＮ／ＯＦＦされる。
【００６３】
また、フォーカスレンズ５０５の位置は、位置エンコーダ８１５により検出され、その検出結果は、増幅回路８１６で適切なゲイン調節が行われて、比較回路８１７に供給される。
【００６４】
このとき、比較回路８１７には、フォーカスレンズ５０５を目標位置に移動させるための目標信号がＡＦマイコン８１２から供給される。
【００６５】
比較回路８１７は、増幅回路８１６からの信号と、ＡＦマイコン８１２からの目標信号とを比較し、２つの信号の差分に相当する偏差信号を生成して積分回路８１８に供給する。
【００６６】
積分回路８１８は、比較回路８１７からの偏差信号に積分処理を行って、その積分結果を加算回路８１９に供給する。
【００６７】
このとき、加算回路８１９には、位置エンコーダ８１５の検出結果が微分回路８２０で微分された結果、すなわちフォーカスレンズ５０５の現在の駆動速度情報が供給されている。
【００６８】
加算回路８１９は、積分回路８１８の積分結果と、微分回路８２０の微分結果とを加算して、その加算結果をモータドライバ８２１に供給する。
【００６９】
モータドライバ８２１は、加算回路８１９からの加算結果に応じた電流をモータコイル８２２に印加する。
【００７０】
このとき、モータコイル８２２の片側には基準電圧が印加されている。
このため、モータドライバ８２１は、モータコイル８２２の反対側（基準電圧が印加されていない側）に、基準電圧に対して正又は負となる電圧を印加することにより、モータコイル８２２に流れる電流の極性を切り換えることで、フォーカスレンズ５０５の移動方向を変更し、また、モータコイル８２２に印加する電圧のレベルを変化させることで、フォーカスレンズ５０５の駆動量を変更する。
【００７１】
上述のようにしてループ制御を行うが、微分回路８２０により、フォーカスレンズ５０５の駆動速度（微分回路８２０の微分結果）をフィードバックしているのは、ループ制御系を安定させる為である。また、フォーカスレンズ５０５の急激な移動を抑制することで、自然な撮影映像を得ると共に、フォーカスレンズ５０５が移動範囲を超えて撮像装置８００のメカ部材に衝突することを防ぐ為である。
また、ＡＦマイコン８１２から比較回路８１７に供給される目標信号は、例えば、フォーカスレンズ５０５の位置に対して出力する目標信号のレベルの相関が予め与えられており、その相関関係をＡＦマイコン８１２内部にデータテーブルとして記憶し、移動させたい位置に対して上記データテーブルを参照することにより、生成されるようになされている。
【００７２】
つぎに、ＡＦマイコン８１２のズーム動作制御処理について説明する。
【００７３】
ＡＦマイコン８１２は、例えば、図１９に示すフローチャートに従って、１垂直同期期間に１回、ズーム動作制御処理を行うようになされている。
【００７４】
ここで、図２０は、上記図１９のステップＳ９０５の処理を具体的に示したフローチャートであり、図２１は、上記図２０のステップＳ１００１の処理を具体的に示したフローチャートである。
また、図２２は、上記図１９のステップＳ９１４の処理を具体的に示したフローチャートである。
【００７５】
さらに、図２３は、例えば、ＡＦマイコン８１２内部に記憶している上記図１４に示したようなカム軌跡情報のデータテーブルＴＢ である。
上記図２３では、被写体距離別に、変倍レンズ５０２の位置により変化するフォーカスレンズ５０５の合焦位置をＡ（ｎ，ｖ） で示している。
【００７６】
このデータテーブルＴＢ に見られるように、変数（被写体距離変数）ｎの列方向にフォーカスレンズ５０５の位置（被写体距離）が変化し、変数（以下、エリア又はズームエリア変数とも言う）ｖの行方向に変倍レンズ５０２の位置（焦点距離）が変化している。
ここでは、ｎ＝０を無限遠の被写体距離とし、ｎが大きくなるに従って被写体距離は至近距離に変化し、ｎ＝ｍを１ｃｍの被写体距離とする。一方、ｖ＝０をワイド端の変倍レンズ５０２の位置とし、ｖが大きくなるに従って焦点距離が増し、ｖ＝ｓをテレ端の変倍レンズ５０２の位置とする。したがって、１列のテーブルデータで１本のカム軌跡が描かれることとなる。
【００７７】
以下、上記図１９〜上記図２３を用いて、ＡＦマイコン８１２のズーム動作制御処理を説明する。
【００７８】
先ず、ＡＦマイコン８１２でズーム動作制御処理が開始されると（ステップＳ９０１）、ズームスイッチ８２３のスイッチ状態を読み込む（ステップＳ９０２）。
【００７９】
次に、ステップＳ９０２で読み込んだスイッチ８２３の状態に応じて、ズーム中であるか否かを判別し（ステップＳ９０３）、非ズーム中であるならば変倍レンズ５０２の駆動を禁止する制御を行い、次の垂直同期期間まで待機状態となる（ステップＳ９１６）。
一方、ズーム中であったならば、ズーム動作のズームモータ８１３の駆動速度（以下、ズーム速度と言う）Ｚｓｐを設定し（ステップＳ９０４）、次のステップＳ９０５以降の処理を行う。
【００８０】
すなわち、現在の変倍レンズ５０２及びフォーカスレンズ５０５の位置から撮影している被写体の撮影距離を特定し、その被写体距離情報を３つの軌跡パラメータα、β、γとして、ＡＦマイコン８１２内部に設けられた図示していないＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等に記憶する（ステップＳ９０５）。
【００８１】
ステップＳ９０５の処理を具体的に説明すると、上記図２０に示すように、例えば、現在のレンズ位置において合焦状態が維持されていた場合、先ず、現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ が上記図２３のデータテーブルＴＢ 上で、ワイド端からテレ端までｓ等分した何番目のエリアｖに存在するか算出する（ステップＳ１００１）。
【００８２】
ステップＳ１００１をさらに具体的に説明すると、上記図２１に示すように、先ず、ズームエリア変数ｖをクリアする（ステップＳ１１０１）。
【００８３】
次に、
なる式（６）に従って、エリアｖの境界上の変倍レンズ５０２の位置Ｚ（ｖ）を算出する（ステップＳ１１０２）。
このＺ（ｖ）は、上記図１５で示した変倍レンズ５０２の位置Ｚ０ ，Ｚ１ ，Ｚ２ ，・・・に相当するものである。
【００８４】
次に、ステップＳ１１０２で算出したＺ（ｖ）が現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ と等しいか否かを判別し（ステップＳ１１０３）、等しければ、現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ はエリアｖの境界上に存在すると認識し、境界フラグを「１」に設定する（ステップＳ１１０７）。
【００８５】
ステップＳ１１０３の判別結果が偽であった場合、ステップＳ１１０２で算出したＺ（ｖ）が現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ より大きいか否かを判別し（ステップＳ１１０４）、その判別結果が真ならば、現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ は、Ｚ（ｖ−１） とＺ（ｖ） との間に存在すると認識し、境界フラグを「０」に設定する（ステップＳ１１０６）。
【００８６】
ステップＳ１１０４の判別結果が偽であった場合、エリアｖをインクリメントして（ｖ＝ｖ＋１）、ステップＳ１１０２の処理に戻る。
【００８７】
上述のようなステップＳ１１０１〜ステップＳ１１０７の処理を繰り返し行うことにより、このステップＳ１１０１〜ステップＳ１１０７からなるステップＳ１００１の処理を抜けるときには、現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ が上記図２２のデータテーブル１２００上のｖ＝ｋ番目のズームエリアに存在し、それが境界上に存在しているか否かを認識することができる。
【００８８】
上述のようなステップＳ１００１の処理により、エリアｖが定まると、次のステップＳ１００２以降の処理で、フォーカスレンズ５０５の位置が上記図２３のデータテーブルＴＢ 上のどこに存在するかを求める。
【００８９】
先ず、被写体距離変数ｎをクリアする（ステップＳ１００２）。
【００９０】
次に、現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ がエリアｖの境界上に存在しているか否かを上述した境界フラグにより判別し（ステップＳ１００３）、その判別の結果、境界フラグ＝０ならば境界上には存在しないと認識して、Ｚｋ ←Ｚ（ｖ） 、Ｚｋ−１ ←Ｚ（ｖ−１） とする（ステップＳ１００５）。
そして、上記図２３のデータテーブルＴＢ から、４つのテーブルデータＡ（ｎ，ｖ−１） 、Ａ（ｎ，ｖ） 、Ａ（ｎ＋１，ｖ−１）、Ａ（ｎ＋１，ｖ）を読み出し（ステップＳ１００６）、上記式（２）及び（３）からａｘ 及びｂｘ を算出する（ステップＳ１００７）。
【００９１】
一方、ステップＳ１００３の判別結果により、境界フラグ＝１ならば境界上に存在すると認識して、上記図２３のデータテーブルＴＢ から、被写体距離変数ｎと合焦位置Ａ（ｎ，ｖ） 及びＡ（ｎ＋１，ｖ）を読み出して、各々ａｘ 及びｂｘ とする（ステップＳ１０１６）。
【００９２】
ステップＳ１００７又はステップＳ１０１６の処理によりａｘ 及びｂｘ が得られると、次に、現在のフォーカスレンズ５０５の位置Ｐｘ がａｘ 以上であるか否かを判別する（ステップＳ１００８）。
【００９３】
ステップＳ１００８の判別結果が真ならば、現在のフォーカスレンズ５０５の位置Ｐｘ がｂｘ 以上であるか否かを判別する（ステップＳ１００９）。
【００９４】
ステップＳ１００９の判別結果が偽ならば、
α＝Ｐｘ −ａｘ
とし（ステップＳ１０１３）、
β＝ｂｘ −ａｘ
とし（ステップＳ１０１４）、
γ＝ｎ
とする（ステップＳ１０１５）。
【００９５】
一方、ステップＳ１００８の判別結果が偽ならば、フォーカスレンズ５０５の位置Ｐｘ が超無限に存在すると認識し、
α＝０
として（ステップＳ１０１２）、上述したステップＳ１０１４及びステップＳ１０１５の処理を行って、無限の軌跡パラメタとして記憶する。
【００９６】
また、ステップＳ１００９の判別結果が真ならば、フォーカスレンズ５０５の位置Ｐｘ が至近側に存在すると認識し、被写体距離変数ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）する（ステップＳ１０１０）。
そして、被写体距離変数ｎが最至近被写体距離ｍ以下であるか否かを判別し（ステップＳ１０１１）、その判別結果が真ならばステップＳ１００３に戻る。
また、ステップＳ１０１１の判別結果が偽ならば、フォーカスレンズ５０５の位置Ｐｘ が超至近に存在すると認識し、上述したステップＳ１０１２以降の処理を行って、最至近距離の軌跡パラメータを記憶する。
【００９７】
上述のようなステップＳ１００１〜ステップＳ１０１５からなるステップＳ９０５により、現在の変倍レンズ５０２及びフォーカスレンズ５０５の位置が上記図１４のカム軌跡上のどの位置に存在するかを示す軌跡パラメータが記憶される。
【００９８】
次に、１垂直同期期間後に変倍レンズ５０２が到達している位置Ｚｘ ’を算出する（ステップＳ９０６）。
ここで、ステップＳ９０４で設定されたズーム速度をＺｓｐ（ｐｐｓ） とすると、１垂直同期期間後の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ ’は、
Ｚｘ ’＝Ｚｘ ±Ｚｓｐ／垂直同期周波数 ・・・（７）
なる式（７）により算出される。
上記式（７）において、「ｐｐｓ」は、ズームモータ８１３、すなわちステッピングモータの回転速度を示す単位であり、１秒間当たりの回転するステップ量（１ステップ＝１パルス）を示しており、符号「±」は、変倍レンズ５０２の移動方向によって各々、テレ方向ならば「＋」、ワイド方向ならば「−」としている。
【００９９】
次に、ステップＳ９０６で算出された位置Ｚｘ ’がどのエリアｖ’に存在するかを算出する（ステップＳ９０７）。
尚、このステップＳ９０７の処理は、上記図２０に示した処理と同様の処理であり、上記図２０において、Ｚｘ をＺｘ ’、ｖをｖ’として処理を行う。
【０１００】
次に、ステップＳ９０７で設定された境界フラグにより、１垂直同期期間後の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ ’がエリアｖ’の境界上に存在しているか否かを判別し（ステップＳ９０８）、その判別結果により、境界フラグ＝０ならば境界上に存在していないと認識して、Ｚｋ ←Ｚ（ｖ’）、Ｚｋ−１ ←Ｚ（ｖ’−１）とする（ステップＳ９０９）。
そして、上記図２０の処理により、被写体距離γが特定された４つのテーブルデータＡ（ γ，ｖ’−１）、Ａ（ γ，ｖ’）、Ａ（ γ＋１，ｖ’−１） 、Ａ（ γ＋１，ｖ’） を読み出し（ステップＳ９１０）、上記式（２）及び（３）からａｘ’ 及びｂｘ’を算出する（ステップＳ９１１）。
【０１０１】
一方、ステップＳ９０８の判別結果により、境界フラグ＝１ならば境界上に存在していると認識して、被写体距離γとエリアｖ’の合焦位置Ａ（ γ，ｖ’）及びＡ（ γ＋１，ｖ’） を読み出し、各々ａｘ’ 及びｂｘ’とする（ステップＳ９１２）。
【０１０２】
ステップＳ９１１又はステップＳ９１２でａｘ’及びｂｘ’が得られると、次に、変倍レンズ５０２が位置Ｚｘ ’に到達したときのフォーカスレンズ５０５の合焦位置Ｐｘ’を算出する（ステップＳ９１３）。
この合焦フォーカス位置Ｐｘ’、すなわち１垂直同期期間後の追従目標位置は、上記式（１）を用いて、
Ｐｘ’＝（ｂｘ’−ａｘ’）×α／β＋ａｘ’ ・・・（８）
なる式（８）により算出される。
【０１０３】
次に、ステップＳ９０４で設定されたズーム速度でズームモータ８１３が駆動されるようにズームモータドライバ８１４を制御する（ステップＳ９１４）。
【０１０４】
ステップＳ９１４の処理を具体的に説明すると、まず、ズームモータ８１３の駆動は、駆動速度に対応した割り込み周期で、上記図２２のフローチャートに従った処理（割り込み処理）が行われることにより成される。
【０１０５】
ここで、上述したように、変倍レンズ５０２の駆動は、駆動速度に対応する周波数信号と、駆動方向に対応する方向信号をズームモータ８１３に供給することにより行われる。
【０１０６】
そこで、先ず、本処理（割り込み処理）が開始されると（ステップＳ１２０１）、現在の変倍レンズ５０２の駆動状態を判別し（ステップＳ１２０２）、その判別結果により、非駆動状態ならば、変倍レンズ５０２の駆動状態を停止状態に再度設定し（ステップＳ１２０９）、次回の割り込み周期を再度設定して（ステップＳ１２１０）、本処理を終了する（ステップＳ１２１１）。
【０１０７】
ステップＳ１２０２の判別結果により、変倍レンズ５０２が駆動状態であった場合、すなわちズーム中であった場合、変倍レンズ５０２の移動すべき方向がテレ方向か否かを判別する（ステップＳ１２０３）。
【０１０８】
ステップＳ１２０３の判別結果により、テレ方向であったならば、変倍レンズ５０２がテレ端に既に到達済みか否かを判別し（ステップＳ１２０４）、テレ方向でなかったならば、すなわちワイド方向であったならば、変倍レンズ５０２がワイド端に既に到達済みか否かを判別する（ステップＳ１２０６）。
【０１０９】
ステップＳ１２０６の判別結果により、ワイド端に既に到達していたならば、ステップＳ１２０９以降の処理を行って、変倍レンズ５０２の移動を禁止する。また、ステップＳ１２０４の判別結果により、テレ端に既に到達していた場合も同様に、ステップＳ１２０９以降の処理を行って、変倍レンズ５０２の移動を禁止する。
【０１１０】
一方、ステップＳ１２０６の判別結果により、ワイド端に既に到達していない場合、ズームモータドライバ８１４に対して、逆回転方向の設定を行い、且つ変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ から「１」減算する（ステップＳ１２０７）。
また、ステップＳ１２０４の判別結果により、テレ端に既に到達していない場合、ズームモータドライバ８１４に対して、正回転方向の設定を行い、且つ変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ に「１」加算する（ステップＳ１２０５）。
【０１１１】
ステップＳ１２０７又はステップＳ１２０５の処理後、変倍レンズ５０２の駆動速度に対応した周波数信号をズームモータドライバ８１４に対して出力すべく、現在の周波数信号の論理を反転する（ステップＳ１２０８）。
すなわち、本処理は駆動周波数に対応して割り込みが成されるため、このステップＳ１２０８でズームモータドライバ８１４に対する出力論理を逐次反転させる。これにより、駆動周波数に対応したパルス列が生成され、ズームモータドライバ８１４は、パルス列の論理の切り替わりと、駆動方向状態に応じて、ズームモータ８１３の励磁相の位相を制御してモータを回転させる。したがって、このモータ回転に従って、変倍レンズ５０２が移動することとなる。
【０１１２】
そして、次回の割り込み周期を再度設定して（ステップＳ１２１０）、本処理を終了する（ステップＳ１２１１）。
【０１１３】
上述のようなステップＳ１２０１〜ステップＳ１２１１からなるステップＳ９１４の処理により、変倍レンズ５０２が移動されると、上記式（８）で得られたフォーカスレンズ５０５の１垂直同期期間後の追従目標位置Ｐｘ’に相当する目標信号を比較回路８１７に供給する（ステップＳ９１５）。
これにより、フォーカスレンズ５０５は、上述したループ制御により決定される応答速度で目標位置に到達し、次の目標位置が更新されるまでその位置が保持される。
【０１１４】
上述のような上記図１９のフローチャートに従った制御処理を行うことにより、１垂直同期期間後の変倍レンズ５０２の移動先が予測され、その予測された位置に合わせてフォーカスレンズ５０５のカム軌跡追従移動先が決定されるため、上述したようなカム軌跡追従時のボケを抑制することが可能となる。
【０１１５】
つぎに、ＡＦマイコン８１２のＡＦ動作制御処理について説明する。
【０１１６】
ＡＦマイコン８１２は、例えば、図２４に示すフローチャートに従って、ＡＦ動作制御処理を行うようになされている。
【０１１７】
尚、上記図２４において、フォーカスレンズ５０５の駆動制御は、上記図１９のフーローチャートを用いて説明したように、カム軌跡追従移動先の目標位置を絶えず更新することにより行われる。
【０１１８】
先ず、本処理が開始されると（ステップＳ１３０１）、ウォブリング動作により、フォーカスレンズ５０５を微小駆動させる制御を行い、上述したようなＡＦ評価信号を取り込むことにより、現在合焦しているか、ボケているのかを判別する（ステップＳ１３０２）。
尚、ボケていると判別された場合には、さらに前ピンなのか後ピンなのかも判別する。
【０１１９】
次に、ステップＳ１３０２のウォブリング動作の結果により、フォーカスレンズ５０５が現在合焦状態にあるのか否かを判別する（ステップＳ１３０３）。
【０１２０】
ステップＳ１３０３で合焦状態であると判別でされた場合、フォーカスレンズ５０５を停止させる制御を行い、後述するステップＳ１３０８以降の再起監視処理ルーチンに進む。
一方、ステップＳ１３０３で合焦状態でないと判別でされた場合、後述するステップＳ１３０４以降の山登り動作処理ルーチンに進む。
【０１２１】
上記山登り動作処理ルーチンでは、先ず、ステップＳ１３０２で判別されたボケの結果、すなわち前ピンなのか後ピンなのかの判別結果に従って、そのボケの方向にフォーカスレンズ５０５を駆動させる山登り動作の制御を実行する（ステップＳ１３０４）。
【０１２２】
次に、合焦点、すなわちＡＦ評価信号の頂点を超えたか否かを判別し（ステップＳ１３０５）、その判別結果により、頂点を超えていない場合には、ステップＳ１３０４の処理に戻って山登り動作の制御を続行する。
【０１２３】
ステップＳ１３０５の判別結果により、頂点を超えていた場合には、その頂点にＡＦ評価信号が戻るようにフォーカスレンズ５０５の駆動制御を行う（ステップＳ１３０６）。
【０１２４】
そして、ＡＦ評価信号が頂点に到達したか否かを判別し（ステップＳ１３０７）、その判別結果により、到達していなければステップＳ１３０６の処理に戻る。
【０１２５】
また、ステップＳ１３０７の判別結果により、ＡＦ評価信号が頂点に到達していたならば、ステップＳ１３０２の処理に戻る。
これは、ＡＦ評価信号を頂点に戻す動作を行っている間に、パンニング等により被写体が変化する場合もあるため、ＡＦ評価信号が頂点に到達したならば、現在のＡＦ評価信号が確実に頂点に到達しているのか否か、すなわち現在のフォーカスレンズ５０５の位置が合焦点であるのか否かを判別するために、ステップＳ１３０２の処理に戻って、再びウォブリング動作を行うためである。
【０１２６】
一方、上記再起監視処理ルーチンでは、先ず、合焦時のＡＦ評価信号の信号レベルを記憶する（ステップＳ１３０８）。
【０１２７】
次に、現在のＡＦ評価信号の信号レベルが、合焦時にステップＳ１３０８で記憶したＡＦ評価信号の信号レベルに比べ、変動したか否かを判別する（ステップＳ１３０９）。
例えば、記憶した信号レベルに対して所定％以上変動していた場合には、パンニング等による被写体の変化があったものと認識し、「再起動」と判別する。また、所定％未満の変動であった場合には、被写体の変化はないと認識し、「非再起動」と判別する。
【０１２８】
そして、ステップＳ１３０９の判別結果により、「再起動」であるか「非再起動」であるかを判別し（ステップＳ１３１０）、「非再起動」であった場合には、そのままフォーカスレンズ５０５を停止させる制御を行って（ステップＳ１３１１）、ステップＳ１３０９の再起動判定処理に戻る。
また、「再起動」であった場合には、ステップＳ１３０２に戻り、ステップＳ１３０２以降の処理、すなわち再びウォブリング動作を行い、フォーカスレンズ５０５を移動させる方向を判別する処理等を行う。
【０１２９】
上述のようなステップＳ１３０２〜ステップＳ１３１１の処理を繰り返すことにより、絶えず合焦状態が維持されるようにフォーカスレンズ５０５が駆動されることとなる。
【０１３０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図１８に示したような撮像装置８００、すなわちフォーカスレンズの駆動用としてリニアモータを用いた従来の撮像装置では、焦点調節時の山登り動作、ウォブリング動作による方向判断動作、及び山頂上判断動作において、フィードバックループの応答特性によりフォーカスレンズの高速駆動が成され、目標到達と共に直ちに駆動停止が成されるので、駆動状態と停止状態の繰り返しが撮影画面上に現れてしまっていた。このため、フォーカスレンズの移動に伴って、カクカクとした見苦しい撮影画面となってしまっていた。
【０１３１】
特に、合焦点近傍の山頂付近でのウォブリング動作のように、フォーカスレンズの駆動量を許容深度以内にして焦点判断を行う場合であっても、フォーカスレンズの駆動状態から停止状態への切り替わる際の周波数が速いため、合焦被写体距離以外の許容深度を超えてしまう被写体が撮像画面内に混在した場合、上述したような駆動状態と停止状態の繰り返しが撮影画面上に特に目立って現れてしまっていた。
【０１３２】
また、移動させるべきフォーカスレンズの移動量が大きい程、リニアモータに印加される電流エネルギーが大きくなるため、フォーカスレンズが移動目標位置に到達しても、オーバーシュートしてしまう等、上記移動目標位置を中心に振動が大きくなり、上記移動目標位置に安定するまでの所要時間も長くなっていた。このため、合焦位置に応じた焦点電圧信号がその振動に影響され、誤動作を誘発することがあった。また、その振動がボケとして撮影画面上に現れることもあった。さらに、移動目標位置に対する実際の到達位置の位置誤差が大きくなってしまい、レンズ制御用のマイコン等でのフォーカスレンズの位置の認識と、実際のフォーカスレンズの位置の認識とにズレが生じ、ＡＦ動作に支障を来す等の問題があった。
【０１３３】
さらに、ズーム動作では、変倍レンズが１垂直同期期間後の予測位置に到達するより速く、フォーカスレンズが上記予測位置での焦点補正位置に到達してしまうことにより、低速ズーム等の画角変化率が低い撮影画面が流れない撮影を行う場合には、到達時間のズレ分だけボケが生じる場合があった。
【０１３４】
さらにまた、フォーカスレンズの駆動用のアクチュエータとしてリニアモータを用い、変倍レンズの駆動用のアクチュエータとしてステッピングモータを用いる等、応答特性が異なるアクチュエータにより、各々のレンズ位置を制御する場合、両者の停止位置合わせ等の同期決めが困難であった。
【０１３５】
具体的に言うと、まず、フォーカスレンズの駆動用のアクチュエータとしてステッピングモータを用いた場合には、カム軌跡の傾斜に応じて最適な追従速度でレンズ移動を行うため、フォーカスレンズの位置の変化はカム軌跡の傾きに一致し、変倍レンズの任意の位置での合焦状態を保持することができるが、これに対して、リニアモータ等を用いた場合、上述したような位置ループ制御を行うことにより、フォーカスレンズの移動速度はループの応答特性により決定してしまうため、カム軌跡の傾きに応じた移動速度でフォーカスレンズを移動させる制御を行うことが困難である。
【０１３６】
すなわち、リニアモータでのズーム動作では、上述したように、フォーカスレンズが先行して移動目標位置に到達した後、１垂直同期期間以内で変倍レンズの位置が合焦方向に接近してくるため、ボケ時間が短く、撮影画面上に現れることは無かったが、変倍レンズの位置が１垂直同期期間後の予測位置に到達するより速く、上記図２２のフローチャートに従った処理により、ズーム端に至った場合、１垂直同期期間が経過する前に、変倍レンズの移動が禁止されることにより、それ以上予測位置に近づけない状態になるのに対して、フォーカスレンズは上記予測位置での焦点補正位置に既に到達しているため、ボケ時間が長くなり、許容できないボケがズーム端到達時に発生してしまっていた。
【０１３７】
このように、リニアモータでのズーム動作は、リニアモータが高速性に優れる利点を生かして、高速ズームが実現できる反面、種類の異なる変倍レンズの駆動用のアクチュエータとの応答性の差により、フォーカスレンズ及び変倍レンズの両者の停止位置合わせ等の同期決めが困難であった。
【０１３８】
そこで、本発明は、上記の欠点を除去するために成されたもので、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる撮像装置、その制御方法、及びレンズ制御装置を提供することを目的とする。
【０１３９】
また、本発明は、リニアモータとステッピングモータ等、応答特性の異なるアクチュエータによりレンズ位置制御を行う場合でも、応答性のズレを補正することにより、快適なズーム動作を実現できる撮像装置、その制御方法、及びレンズ制御装置を提供することを目的とする。
【０１４０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、撮像手段と、焦点調節を行うべく光軸上を移動可能な可動部と、上記可動部を駆動するアクチュエータと、上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、上記撮像手段の出力より所定の焦点信号を抽出して焦点状態を判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向かって移動するような駆動信号を上記アクチュエータに供給するフォーカス制御手段と、所定期間中の上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定期間中に複数回上記駆動信号を更新することにより、上記アクチュエータによる上記可動部の位置制御を行う位置制御手段とを備えることを特徴とする。
第２の発明は、上記第１の発明において、上記アクチュエータはリニアモータであり、上記位置制御手段は、上記所定時間中、上記所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、ｎ回移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新し、上記フォーカス制御手段により上記リニアモータに供給される駆動信号を、更新した移動目標位置に相当する駆動信号とすることを特徴とする。
第３の発明は、レンズ及び撮像素子を含む撮像手段と、上記レンズ及び撮像素子の何れか一方を可動部とし、上記レンズ及び撮像素子がなす光軸上において上記可動部を移動させるアクチュエータと、上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、上記撮像手段の出力信号から焦点電圧信号を抽出する抽出手段と、上記抽出手段で抽出された焦点電圧信号の信号レベルに応じて合焦状態であるかを判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向って移動するような駆動信号を上記アクチュエータに供給するフォーカス制御手段とを備える撮像装置であって、上記フォーカス制御手段は、上記抽出手段で抽出された焦点電圧信号の信号レベルに応じて上記可動部を移動させる目標位置を第１の制御周期で算出する第１の制御手段と、上記アクチュエータに供給する駆動信号を第２の制御周期で更新する第２の制御手段とを含み、上記第２の制御手段は、上記第１の制御手段で得られた目標位置に至るまでの上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、また、上記可動部が徐々に上記目標位置に近づき到達するように、駆動信号の更新を第２の制御周期で行うことを特徴とする。
第４の発明は、上記第３の発明において、上記アクチュエータはリニアモータであり、上記第２の制御手段は、上記第１の制御手段で得られた目標位置と、上記可動部の現在位置との位置差に応じて、上記リニアモータに供給する駆動信号を強制的に上記目標位置に相当する駆動信号に更新するか、徐々に上記目標位置に近づくような駆動信号に更新するかを選択する選択手段を含むことを特徴とする。
第５の発明は、上記第１又は第３の発明において、上記所定速度は、上記焦点電圧信号の信号レベルや上記合焦状態の判別結果に応じて変化することを特徴とする。
第６の発明は、可動部とされたレンズ及び撮像素子の何れか一方を上記レンズ及び撮像素子がなす光軸上においてアクチュエータで移動させ、上記撮像素子の出力信号から得られた焦点電圧信号の信号レベルに応じて合焦状態であるかを判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向って移動するように上記可動部の位置制御を行う撮像装置の制御方法であって、所定時間中の上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記可動部を移動させるための駆動信号を、上記所定期間中に複数回更新して上記アクチュエータに与えることを特徴とする。
第７の発明は、上記第６の発明において、上記アクチュエータはリニアモータであり、上記所定時間中、上記所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、ｎ回移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新し、上記リニアモータに与える駆動信号を、更新した移動目標位置に相当する駆動信号とすることを特徴とする。
第８の発明は、可動部とされたレンズ及び撮像素子の何れか一方を上記レンズ及び撮像素子がなす光軸上においてアクチュエータで移動させ、上記撮像素子の出力信号から得られた焦点電圧信号の信号レベルに応じて合焦状態であるかを判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向って移動するように上記可動部の位置制御を行う撮像装置の制御方法であって、上記焦点電圧信号の信号レベルに応じて上記可動部を移動させる目標位置を第１の制御周期で算出し、その算出された目標位置に至るまでの上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、また、上記可動部が徐々に上記目標位置に近づき到達するように、上記アクチュエータに与える駆動信号を第２の制御周期で更新することを特徴とする。
第９の発明は、上記第８の発明において、上記アクチュエータはリニアモータであり、上記第１の制御周期で算出された目標位置と、上記可動部の現在位置との位置差に応じて、上記リニアモータに与える駆動信号を強制的に上記目標位置に相当する駆動信号に更新するか、徐々に上記目標位置に近づくような駆動信号に更新するかを選択することを特徴とする。
第１０の発明は、上記第６又は第８の発明において、上記所定速度は、上記焦点電圧信号の信号レベルや上記合焦状態の判別結果に応じて変化することを特徴とする。
第１１の発明は、焦点調節を行うべく光軸上を移動可能な可動部と、上記可動部を駆動するアクチュエータと、上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、焦点状態を判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向かって移動するような駆動信号を上記アクチュエータに供給するフォーカス制御手段と、所定期間中の上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定期間中に複数回上記駆動信号を更新することにより、上記アクチュエータによる上記可動部の位置制御を行う位置制御手段とを備えたことを特徴とする。
第１２の発明は、上記第１１の発明において、上記アクチュエータは、リニアモータであることを特徴とする。
第１３の発明は、上記第１１の発明において、撮像手段を備え、上記フォーカス制御手段は、上記撮像手段より出力された撮像信号中より焦点状態に応じて変化する所定の焦点信号を抽出することによって焦点状態を判別することを特徴とする。
第１４の発明は、上記第１１の発明において、上記位置制御手段は、上記所定時間中、上記所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、ｎ回移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新し、上記フォーカス制御手段により上記アクチュエータに供給される駆動信号を、更新した移動目標位置に相当する駆動信号とすることを特徴とする。
【０１４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【０１４２】
まず、第１の実施の形態について説明する。
【０１４３】
本発明に係る撮像装置の制御方法は、例えば、図１に示すような撮像装置１００により実施される。
また、この撮像装置１００は、本発明に係る撮像装置又はレンズ制御装置を適用した装置の一例であり、撮像装置１００の後述するマイクロコンピュータ１１２に内蔵された各種の処理プログラムは、本発明に係る記憶媒体を適用したものである。
【０１４４】
この撮像装置１００は、上記図１に示すように、固定された第１のレンズ群１０１、変倍を行うようになされた第２のレンズ群（変倍レンズ）１０２、絞り１０３、固定された第３のレンズ群１０４、焦点調節機能、及び変倍による焦点面の移動を補正する機能（コンペ機能）を有する第４のレンズ群（フォーカスレンズ）１０５を備えるインナーフォーカスタイプのレンズシステムを採用している。
【０１４５】
また、撮像装置１００は、前記レンズシステムを介した映像光が結像される撮像素子１０６と、撮像素子１０６の出力が供給される増幅器１０７と、増幅器１０７の出力が各々供給されるカメラ信号処理回路１０８、絞り制御回路１２８及びＡＦ信号処理回路１０９と、ＡＦ信号処理回路１０９の出力が供給されるレンズ制御用のマイコン１１２と、タイミングジェネレータ１１１と、タイミングジェネレータ１１１の出力が供給されるＡＦ枠生成回路１１０とを備えており、ＡＦ枠生成回路１１０の出力はＡＦ信号処理回路１０９に供給され、マイコン１１２の出力はＡＦ枠生成回路１１０に供給されるようになされており、カメラ信号処理回路１０８から撮影して得られた映像信号が出力されるようになされている。
【０１４６】
さらに、撮像装置１００は、フォーカスレンズ１０５の位置状態を検出する位置エンコーダ１２７と、位置エンコーダ１２７の出力が各々供給される増幅回路１２０及び微分回路１２３と、増幅回路１２０及びマイコン１１２の各出力が供給される比較回路１２１と、比較回路１２１の出力が供給される積分回路１２２と、微分回路１２３及び積分回路１２２の各出力が供給される加算回路１２４と、加算回路１２４の出力が供給されるモータドライバ１２５と、モータドライバ１２５の出力が供給されるフォーカスレンズ１０５用のモータ１２６とを備えており、位置エンコーダ１２７の出力の出力はマイコン１１２にも供給されるようになされている。
【０１４７】
さらにまた、撮像装置１００は、マイコン１１２の出力が供給されるモータドライバ１１８と、モータドライバ１１８の出力が供給される変倍レンズ１０２用のモータ１１７と、絞り制御回路１２８の出力が供給されるアイリスドライバ１３０と、アイリスドライバ１３０の出力が供給されるＩＧメータ１２９とを備えている。
【０１４８】
まず、上述のような撮像装置１００の一連の動作について説明する。
【０１４９】
図示していない被写体からの光（映像光）は、第１のレンズ群１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、第３のレンズ群１０４、及びフォーカスレンズ１０５を順次介して、ＣＣＤ等からなる撮像素子１０６の撮像面上で結像され、この撮像素子１０６における光電変換により映像信号に変換されて増幅器１０７に供給される。
【０１５０】
増幅器１０７は、撮像素子１０６からの映像信号を最適な信号レベルに増幅してカメラ信号処理回路１０８に供給する。
【０１５１】
カメラ信号処理回路１０８は、増幅器１０７からの映像信号に所定の信号処理を行って、標準テレビジョン信号を生成して、例えば、図示していない表示部や記録部等に対して出力する。
【０１５２】
一方、増幅器１０７で増幅された映像信号は、ＡＦ信号処理回路１０９及び絞り制御回路１２８にも各々供給される。
【０１５３】
絞り制御回路１２８は、増幅器１０７からの映像信号のレベルに応じて、アイリスドライバ１３０を介してＩＧメータ１２９を駆動制御する。これにより、絞り１０２における光量調節が行われる。
【０１５４】
このとき、ＡＦ枠生成回路１１０は、マイコン１１２の後述するＡＦ枠制御に従って、タイミングジェネレータ１１１からの垂直同期信号及び水平同期信号により、撮像素子１０６面上での撮像画面の所定領域をゲートするためのゲート信号をＡＦ信号処理回路１０９に対して発生する。
【０１５５】
ＡＦ信号処理回路１０９は、ＡＦ枠生成回路１１０からのゲート信号により、増幅器１０７からの映像信号から、ＡＦ内の映像信号の高周波成分のみを抽出して、ＡＦ評価信号を生成する処理等を行う。
【０１５６】
マイコン１１２は、レンズ制御用のＡＦマイコンであり、例えば、ＡＦ信号処理回路１０９で生成されたＡＦ評価信号の強度に応じて焦点調節を行うためのＡＦプログラム１１３と、カム軌跡追従しながら合焦状態を維持するためのズーム制御プログラム１１４と、カム軌跡追従時に参照されるレンズカムデータ１１５と、ズーム時に変倍レンズ１０２を駆動するためのズームモータ制御プログラム１１６と、ＡＦ時にフォーカスレンズ１０５を駆動するためのフォーカス制御プログラム１１９とが内蔵されており、レンズの駆動制御、及び測距エリアを変更するためのＡＦ枠制御等を行うようになされている。
【０１５７】
尚、ＡＦプログラム１１３、ズーム制御プログラム１１４、レンズカムデータ１１５、ズームモータ制御プログラム１１６及びフォーカス制御プログラム１１９等の各種の処理プロラムを、例えば、装置外部に接続されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納することとしてもよい。
【０１５８】
また、マイコン１１２には、装置に設けられたズームスイッチ１３１及びＡＦスイッチ１３２の各スイッチ状態の情報が供給されるようになされており、このスイッチ状態情報に基づいて、上述したような各種のプログラムを実行することにより、前記レンズの駆動制御やＡＦ枠制御等の各種の制御処理を行うようになされている。
【０１５９】
そこで、マイコン１１２は、ズームスイッチ１３１のスイッチ状態に応じて、モータドライバ（以下、ズームモータドライバと言う）１１８に対して変倍レンズ１０２の駆動命令を供給することにより、変倍レンズ１０２用のモータ（以下、ズームモータと言う）１１７を駆動する。
【０１６０】
ここで、ズームモータ１１７は、例えば、ステッピングモータからなり、マイコン１１２は、ズームモータ制御プログラム１１６を実行することにより、ズームモータ１１７の駆動速度を決定して、その決定した駆動速度をモータの回転周波数信号としてズームモータドライバ１１８に供給する。
【０１６１】
また、マイコン１１２は、ズームモータ１１７の駆動／停止信号、及び回転方向命令信号をズームモータドライバ１１８に供給する。
この駆動／停止信号、及び回転方向命令信号は、ズームスイッチ１３１のスイッチ状態に応じたものであり、ズームモータドライバ１１８は、マイコン１１２からの回転方向命令信号に応じて、４相のモータ励磁相の位相を順回転及び逆回転の位相に設定し、且つマイコン１１２からの駆動／停止信号に応じて、４相のモータ励磁相の印加電圧又は電流を変化させながらズームモータ１１７に対して出力する。
これにより、ズームモータ１１７の回転方向と回転周波数が制御されつつ、前記駆動／停止信号に応じて、ズームモータドライバ１１８からズームモータ１１７への出力がＯＮ／ＯＦＦされる。
【０１６２】
また、フォーカスレンズ１０５の位置は、位置エンコーダ１２７により検出され、その検出結果は、増幅回路１２０で適切なゲイン調節が行われて、比較回路１２１に供給される。
【０１６３】
このとき、比較回路１２１には、フォーカスレンズ１０５を目標位置に移動させるための目標信号がマイコン１１２から供給される。
【０１６４】
比較回路１２１は、増幅回路１２０からの信号と、マイコン１１２からの目標信号とを比較し、２つの信号の差分に相当する偏差信号を生成して積分回路１２２に供給する。
【０１６５】
積分回路１２２は、比較回路１２１からの偏差信号に積分処理を行って、その積分結果を加算回路１２４に供給する。
【０１６６】
このとき、加算回路１２４には、位置エンコーダ１２７の検出結果が微分回路１２３で微分された結果、すなわちフォーカスレンズ１０５の現在の駆動速度情報が供給されている。
【０１６７】
加算回路１２４は、積分回路１２２の積分結果と、微分回路１２３の微分結果とを加算して、その加算結果をモータドライバ１２５に供給する。
【０１６８】
モータドライバ１２５は、加算回路１２４からの加算結果に応じた電流をモータ１２６に印加する。
【０１６９】
モータ１２６は、例えば、ムービングコイルタイプのボイスコイルモータのようなリニアモータからなり、上記図１７（ａ）及び（ｂ）に示したような移動機構により、フォーカスレンズ１０５を駆動するようになされている。
すなわち、モータ（モータコイル）１２６の片側には基準電圧が印加されており、モータドライバ１２５は、モータコイル１２６の反対側（基準電圧が印加されていない側）に、基準電圧に対して正又は負となる電圧を印加することにより、モータコイル１２６に流れる電流の極性を切り換えることで、フォーカスレンズ１０５の移動方向を変更し、また、モータコイル１２６に印加する電圧のレベルを変化させることで、フォーカスレンズ１０５の駆動量を変更する。
【０１７０】
上述のようにしてループ制御を行うが、微分回路１２３により、フォーカスレンズ１０５の駆動速度（微分回路１２３の微分結果）をフィードバックしているのは、ループ制御系を安定させる為である。また、フォーカスレンズ１０５の急激な移動を抑制することで、自然な撮影映像を得ると共に、フォーカスレンズ１０５が移動範囲を超えて撮像装置１００のメカ部材に衝突することを防ぐ為である。
また、マイコン１１２から比較回路１２１に供給される目標信号は、例えば、フォーカスレンズ１０５の位置に対して出力する目標信号のレベルの相関が予め与えられており、その相関関係をマイコン１１２内部にデータテーブルとして記憶し、移動させたい位置に対して前記データテーブルを参照することにより、生成されるようになされている。
【０１７１】
つぎに、ＡＦモード時のフォーカスレンズ１０５の駆動制御について説明する。
【０１７２】
この撮像装置１００は、山登り動作等の定常的なフォーカスレンズ１０５の移動動作に本発明を適用しており、ＡＦモード時にフォーカスレンズ１０５の平均移動速度が所定速度となるように、フォーカスレンズ１０５の駆動用のモータコイル１２６、すなわちリニアモータを駆動するようになされている。
【０１７３】
そこで、例えば、フォーカス制御プログラム１１９には、上述した図２４のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、この処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされているが、ここでは、前記フローチャートのステップＳ１３０４（山登り動作）及びステップＳ１３０６（山頂に戻す動作）の処理内容が、従来と大きく異なっている。
【０１７４】
図２は、ここでのステップＳ１３０４の処理を具体的に示したフローチャートであり、ここでのステップＳ１３０６の処理は、上記図２のフローチャートに従ったステップＳ１３０４と同様に処理である。
図３は、マイコン１１２から比較回路１２１に供給される目標信号を生成する処理を示したフローチャートである。
【０１７５】
尚、前記ステップＳ１３０４及びステップＳ１３０６前後の処理ステップについては、既に述べたとうりであるため、その詳細な説明は省略する。
【０１７６】
先ず、上記図２に示すように、現在のフォーカスレンズ１０５の位置でのＡＦ評価信号（焦点電圧信号）を取り込み（ステップＳ１４０１）、取り込んだＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きいか否かを判別する（ステップＳ１４０２）。
【０１７７】
ステップＳ１４０２の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きい場合、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きいか否かを判別する（ステップＳ１４０３）。
【０１７８】
ステップＳ１４０３の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きい場合、すなわち前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａ及びＢより大きい場合、山の頂上付近でほぼ合焦状態（小ボケ）であると認識して、後述するステップＳ１４０４の処理を行う。
【０１７９】
また、ステップＳ１４０３の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きくない場合、すなわち前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａよりは大きいがＢよりは小さい場合、山の中腹で中ボケ状態であると認識して、後述するステップＳ１４０５の処理を行う。
【０１８０】
また、ステップＳ１４０２の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きくない場合、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が山のすそ野で大ボケ状態であると認識して、後述するステップＳ１４０６の処理を行う。
【０１８１】
ここで、上述した山登り動作としては、山のすそ野付近では、出来るだけ速くフォーカスレンズ１０５の位置が移動するように、フォーカスレンズ１０５の移動速度を制御するのが望ましい。
尚、この場合、撮影画面は、ボケ状態にあり、フォーカスレンズ１０５の移動は目に見えない。
【０１８２】
また、山頂に近づくに従って、フォーカスレンズ１０５の動きが撮影画面に現れないように、移動速度が減速されるように、フォーカスレンズ１０５の移動速度を制御するのが望ましい。
【０１８３】
ステップＳ１４０２及びステップＳ１４０３の判別結果により、大ボケ状態の場合には、フォーカスレンズ１０５の単位時間当たりの移動速度Ｖｆ を、応答可能な最高速度Ｖｆｍａｘとし（ステップＳ１４０６）、中ボケ状態の場合には、前記移動速度Ｖｆ を、Ｖｆｍａｘ／２とし（ステップＳ１４０５）、小ボケ状態の場合には、前記移動速度Ｖｆ を、Ｖｆｍａｘ／４とする（ステップＳ１４０４）。
【０１８４】
上述のような各ステップの処理終了後、上記図２４のステップＳ１３０５又はステップＳ１３０７に進み、山を乗り越えるか、又は山頂上に戻るまで、上記図２のステップＳ１４０１〜ステップＳ１４０６の処理が繰り返し行われ、これにより、ＡＦ評価信号の信号レベルに応じたフォーカスレンズ１０５の速度制御が行われる。
【０１８５】
また、上記図２のフローチャートに従った処理が行われる中、フォーカスレンズ１０５の位置の更新は、上記図３のフローチャートに従った処理により行われる。
【０１８６】
ここで、上記図３の処理は、例えば、上記図２の処理が単位時間当たり６０回（ＮＴＳＣ方式の場合）、垂直同期期間に同期して行われるのに対して、上記図２の処理サイクルより速い処理サイクルで単位時間にｎ回行われるものとする。
【０１８７】
先ず、本処理が開始されると（ステップＳ１４０７）、本処理１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動量ΔＦを算出する（ステップＳ１４０８）。
この移動量ΔＦは、上記図２の処理で得られた単位時間当たりのフォーカスレンズ１０５の移動速度Ｖｆ を用いて、
ΔＦ＝Ｖｆ ／ｎ ・・・（９）
なる式（９）により算出する。
【０１８８】
次に、現在のフォーカスレンズ１０５の位置をＦ０ として、移動させるべき目標位置Ｆｘ を、
Ｆｘ ＝Ｆ０ ±ΔＦ ・・・（１０）
なる式（１０）により算出する（ステップＳ１４０９）。
ここで、上記式（１０）における符号「±」は、至近方向への駆動では「＋」、無限方向への駆動では「−」としている。この移動させるべき駆動方向は、上記図２４のフローチャートに従った処理におけるウォブリング動作の結果や山の頂点に戻すべき方向から得る。
【０１８９】
したがって、ステップＳ１４０９で得られた目標位置Ｆｘ に相当する駆動電圧信号がマイコン１１２から比較回路１２１に供給することにより、フィードバックループ構成によって、フォーカスレンズ１０５の移動がなされる。
【０１９０】
上述のようなステップＳ１４０７〜ステップＳ１４０９の処理を繰り返し行うことにより、１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動速度は、フィードバックループ特性により決定される移動速度となるが、例えば、１垂直同期期間単位の平均移動速度は、上記図２の処理により得られる移動速度Ｖｆ に相当することとなる。
【０１９１】
したがって、フォーカスレンズ１０５の駆動用のモータ１２６としてリニアモータを用いた場合でも、擬似的なフォーカスレンズ１０５の速度制御が行われることとなり、円滑な焦点調節動作を行うことができる。
【０１９２】
つぎに、第２の実施の形態について説明する。
【０１９３】
上述した第１の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、山登り動作等の定常的なフォーカスレンズ１０５の移動動作に本発明を適用させた例について述べたが、この第２の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、フォーカスレンズ１０５の移動量、すなわちウォブリング動作における振幅に相当する移動量が決まっている場合のウォブリング動作に本発明を適用させた例について説明する。
【０１９４】
まず、上述した第１の実施の形態と同様に、例えば、フォーカス制御プログラム１１９には、上述した図２４のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、この処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされているが、ここでは、前記フローチャートのステップＳ１３０２の処理内容が、従来と大きく異なっている。
【０１９５】
図４は、ここでのステップＳ１３０２の処理を具体的に示したフローチャートである。
また、図５は、ウォブリング動作時のフォーカスレンズ１０５の位置制御処理を示したフローチャートであり、このフローチャートに従った処理プログラムも、フォーカス制御プログラム１１９に含まれており、マイコン１１２により実行されるようになされている。
【０１９６】
ここで、上記図４及び図５を用いて、この第２の実施の形態におけるウォブリング動作について説明する前に、図６を用いて、ウォブリング動作とその振幅について説明する。
【０１９７】
上記図６は、任意の被写体に対してフォーカスレンズ１０５を無限から至近まで移動させたときに得られるＡＦ評価信号の信号レベルの変化の様子１７０１を示したものである。
この図６において、横軸はフォーカスレンズ１０５の位置を示し、縦軸はＡＦ評価信号の信号レベルを示している。
【０１９８】
また、合焦点は、ＡＦ評価信号の信号レベルが最大レベルとなる点１７０２であり、常にＡＦ評価信号の信号レベルが最大レベルとなるように、フォーカスレンズ１０５の位置が制御されるようになされている。
尚、ＡＦ評価信号の信号レベルが最大レベルとなる点１７０２でのフォーカスレンズ１０５の位置は、合焦位置１７０８となる。
【０１９９】
そこで、合焦点が至近方向又は無限方向の何れかに存在するのかを判別する際に行うのがウォブリング動作である。
【０２００】
すなわち、ウォブリング動作は、フォーカスレンズ１０５を微小駆動しながら、ＡＦ評価信号を取り込むことにより、現在、合焦状態にあるのか、或いは、ボケでいるのか、さらにボケている場合には、前ピン又は後ピンの何れなのかを判別するための動作である。
【０２０１】
例えば、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が合焦点に対して無限側にある場合（位置１７０９）、ウォブリング動作を実行し、至近方向からフォーカスレンズ１０５の微小駆動を行うと、すなわち１７０３に示すように、フォーカスレンズ１０５の位置を移動させると（時間軸は紙面に対して上から下方向）、その時得られるＡＦ評価信号は、１７０４のようになる。
【０２０２】
一方、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が合焦点に対して至近側にある場合（位置１７１０）、１７０５に示すように、フォーカスレンズ１０５を微小駆動させると、その時得られるＡＦ評価信号は、１７０６のようになる。
【０２０３】
したがって、１７０４と１７０６の各状態では位相が逆となるため、この位相を判別することにより、合焦点が存在するフォーカスレンズ１０５の移動方向を認識することができる。
【０２０４】
また、１７０１の山の頂上で、１７１１に示すように、フォーカスレンズ１０５の微小駆動を行うと、その時得られるＡＦ評価信号の振幅は、１７１２に示すように小さくなり、その形状が異なるので、ボケているのか合焦しているのかを認識することができる。
【０２０５】
ここで、合焦付近でのウォブリング動作では、フォーカスレンズ１０５を微小駆動させる駆動振幅量αによっては、ボケが生じてしまうため、ＡＦ評価信号の信号レベルが十分に得られる最低振幅量にする必要がある。
一方、１７０１の山のすそ野付近では、フォーカスレンズ１０５を微小駆動させても、方向判別するのに十分なＡＦ評価信号の信号レベルが得られない場合があるため、フォーカスレンズ１０５の駆動振幅を大きめにするのが望ましい。
【０２０６】
また、上述のようなウォブリング動作の速度も、ウォブリング動作が見えないように行うための重要なパラメータである。
【０２０７】
具体的に説明すると、まず、被写体距離の異なる複数の被写体が撮影画面内に存在する場合、主となる被写体に合焦していても、他の被写体が小ボケ状態の場合がある。これは、特に、ワイド側に生じる。
【０２０８】
このときの振幅を最小にして、被写界深度以内の振幅量にしても、小ボケ状態である被写体は、許容深度から外れているため、ウォブリング動作が見えてしまう。
特に、ウォブリング動作が高速で行われた場合、小ボケ状態の被写体のボケの変化も高速になるため、ウォブリング動作が極めて見えやすくなってしまう。
【０２０９】
したがって、広角撮影等のように、複数の被写体が混在しやすく、また、どの被写体距離もある程度焦点が合って、ＡＦ評価信号の信号レベルが高くなる場合には、ウォブリング動作の速度を遅くして、微小駆動の周期を長くした方が品位の向上につながる。
尚、このとき、ウォブリング動作の周期の遅延に伴って、合焦方向の判別も遅れてしまうが、広角撮影等では、どの被写体もある程度は焦点が合って見えているため、高速ピント合わせの必要性はない。
【０２１０】
上述のようなウォブリング動作を前提として、上記図４及び図５を用いて、この第２の実施の形態におけるウォブリング動作について説明する。
【０２１１】
尚、上記図４のステップＳ１３０２前後の処理ステップについては、既に述べたとうりであるため、その詳細な説明は省略する。
【０２１２】
先ず、上記図４に示すように、ＡＦ評価信号を取り込み（ステップＳ１５０１）、取り込んだＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きいか否かを判別する（ステップＳ１５０２）。
【０２１３】
ステップＳ１５０２の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きい場合、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きいか否かを判別する（ステップＳ１５０３）。
【０２１４】
ステップＳ１５０３の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きい場合、すなわち前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａ及びＢより大きい場合、山の頂上付近でほぼ合焦状態（小ボケ）であると認識して、後述するステップＳ１５０４の処理を行う。
【０２１５】
また、ステップＳ１５０３の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きくない場合、すなわち前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａよりは大きいがＢよりは小さい場合、山の中腹で中ボケ状態であると認識して、後述するステップＳ１５０５の処理を行う。
【０２１６】
また、ステップＳ１５０２の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きくない場合、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が山のすそ野で大ボケ状態であると認識して、後述するステップＳ１５０６の処理を行う。
【０２１７】
ステップＳ１５０２及びステップＳ１５０３の判別結果により、大ボケ状態の場合には、フォーカスレンズ１０５の単位時間当たりの移動速度Ｖｆ を、応答可能な最高速度Ｖｆｍａｘとし、ウォブリング動作用の振幅αを、絞り１０３の状態に応じた被写界深度δの２倍に相当する振幅とする（ステップＳ１５０６）。
尚、前記被写界深度δは、１δ分だけフォーカスレンズ１０５の位置を合焦点から移動しても、ボケが現れない値とする。
【０２１８】
また、中ボケ状態の場合には、前記移動速度Ｖｆ をＶｆｍａｘ／２とし、前記振幅αを前記被写界深度δとする（ステップＳ１５０５）。
【０２１９】
また、小ボケ状態の場合には、前記移動速度Ｖｆ をＶｆｍａｘ／４とし、前記振幅αを前記被写界深度δの半分に相当する振幅とする（ステップＳ１５０４）。
【０２２０】
尚、ここでは、ＡＦ評価信号の信号レベルに応じて、速度設定を行ったが、焦点距離もパラメータとして加えて速度設定を行った方が、あらゆる被写体に対して最適化が行い易い。
【０２２１】
上述のようなステップＳ１５０４、ステップＳ１５０５又はステップＳ１５０６の処理終了後、次に、今回のウォブリング動作が上記図２４のステップＳ１３０７を経由してきたものか、又は上記図２４のステップＳ１３１０を経由してきたものなのかを判別する（ステップＳ１５０７）。
【０２２２】
ステップＳ１５０７の判別結果により、ステップＳ１３０７を経由してきたものであった場合のみ、すなわちＡＦ評価信号の信号レベルが頂点に到達済みであった場合のみ、フォーカスレンズ１０５の移動速度Ｖｆ を半分にして（ステップＳ１５０８）、後述するステップＳ１５０９以降の処理を行う。
また、ステップＳ１５０７の判別結果により、ステップＳ１３１０を経由してきたものであった場合、すなわちＡＦ評価信号の信号レベルが頂点に到達済みでなかった場合には、そのまま後述するステップＳ１５０９以降の処理を行う。
【０２２３】
ステップＳ１５０９以降の処理は、上記図６を用いて説明した、フォーカスレンズ１０５を微小駆動させるための処理である。
【０２２４】
先ず、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ に対して、ウォブリング動作の振幅量αだけ加算したフォーカスレンズ１０５の移動先Ｆ１ を、
Ｆ１ ＝Ｆ０ ＋α ・・・（１１）
なる式（１１）により算出する（ステップＳ１５０９）。
【０２２５】
次に、フォーカスレンズ１０５を至近方向に駆動する（ステップＳ１５１０）。
【０２２６】
次に、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５０９で算出された移動先Ｆ１ に到達した否かを判別し（ステップＳ１５１１）、その判別結果により、移動先Ｆ１ に到達していない場合には、ステップＳ１５１０に戻って、フォーカスレンズ１０５を至近方向に駆動する。
【０２２７】
ステップＳ１５１１の判別結果により、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５０９で算出された移動先Ｆ１ に到達していた場合、すなわちウォブリング動作の振幅量α分だけ駆動したら、その時のＡＦ評価信号の信号レベルを至近方向の駆動のデータとして、マイコン１１２内部の図示していないメモリＤｎ に格納し、次の無限方向のフォーカスレンズ１０５の移動先Ｆ１ を、 Ｆ１ ＝Ｆ０ −２α ・・・（１２）
なる式（１２）により算出する（ステップＳ１５１２）。
【０２２８】
次に、フォーカスレンズ１０５を無限方向に駆動する（ステップＳ１５１３）。
【０２２９】
次に、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５１２で設定された移動先Ｆ１ に到達した否かを判別し（ステップＳ１５１４）、その判別結果により、移動先Ｆ１ に到達していない場合には、ステップＳ１５１３に戻って、フォーカスレンズ１０５を無限方向に駆動する。
【０２３０】
ステップＳ１５１４の判別結果により、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５１２で設定された移動先Ｆ１ に到達していた場合、すなわちウォブリング動作の振幅量２α分だけ駆動していたら、その時のＡＦ評価信号の信号レベルを無限方向の駆動のデータとして、マイコン１１２内部の図示していないメモリＤｆ に格納し、ウォブリング動作開始前のフォーカスレンズ１０５の位置に戻すために、移動先Ｆ１ を、
Ｆ１ ＝Ｆ０ ＋α ・・・（１３）
なる式（１３）により算出し再設定する（ステップＳ１５１５）。
【０２３１】
そして再び、フォーカスレンズ１０５を至近方向に駆動する（ステップＳ１５１６）。
【０２３２】
次に、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５１５で算出された移動先Ｆ１ に到達した否かを判別し（ステップＳ１５１７）、その判別結果により、移動先Ｆ１ に到達していない場合には、ステップＳ１５１６に戻って、フォーカスレンズ１０５を至近方向に駆動する。
【０２３３】
ステップＳ１５１７の判別結果により、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５１５で算出された移動先Ｆ１ に到達していた場合、すなわちウォブリング動作の振幅量α分だけ駆動したら、その時のＡＦ評価信号の信号レベルを初めのフォーカスレンズ１０５の位置データとして、マイコン１１２内部の図示していないメモリＤｃ に格納し（ステップＳ１５１８）、本処理を終了して、上記図２４のステップＳ１３０３に進む。
【０２３４】
したがって、上記図２４のステップＳ１３０３以降のステップでは、前記メモリＤｎ 、Ｄｆ 、Ｄｃ に格納された各ＡＦ評価信号の信号レベルに基づいて、山登り方向判別処理や合焦判別処理が行われることとなる。
【０２３５】
また、上記図４のフローチャートに従った処理が行われる中、フォーカスレンズ１０５の位置の移動は、上記図５のフローチャートに従った処理により行われる。
【０２３６】
この図５のフローチャートに従った処理は、上記図３のフローチャートに従った処理と同様に、例えば、上記図４の処理が単位時間当たり６０回（ＮＴＳＣ方式の場合）、垂直同期期間に同期して行われるのに対して、上記図４の処理サイクルより速い処理サイクルで単位時間にｎ回行われるものである。
【０２３７】
先ず、本処理が開始されると（ステップＳ１５１９）、移動させるべきフォーカスレンズ１０５の目標位置Ｆｘ が既に移動先Ｆ１ に等しいか否かを判別する（ステップＳ１５２０）。
【０２３８】
ステップＳ１５２０の判別結果により、目標位置Ｆｘ が移動先Ｆ１ に等しい場合には、次の制御周期になるまで待機状態となる。
【０２３９】
ステップＳ１５２０の判別結果により、目標位置Ｆｘ が移動先Ｆ１ に等しくない場合には、本処理１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動量ΔＦを算出する（ステップＳ１５２１）。
この移動量ΔＦは、上記図４の処理で得られた単位時間当たりのフォーカスレンズ１０５の移動速度Ｖｆ を用いて、
ΔＦ＝Ｖｆ ／ｎ ・・・（１４）
なる式（１４）により算出する。
【０２４０】
次に、現在のフォーカスレンズ１０５の位置をＦ０ として、移動させるべき目標位置Ｆｘ を、
Ｆｘ ＝Ｆ０ ±ΔＦ ・・・（１５）
なる式（１５）により算出する（ステップＳ１５２２）。
ここで、上記式（１５）における符号「±」は、至近方向への駆動では「＋」、無限方向への駆動では「−」としている。この移動させるべき駆動方向は、上記図４のフローチャートに従った処理から得る。
【０２４１】
次に、ステップＳ１５２２で算出された目標位置Ｆｘ と、ウォブリング動作における振幅α分だけ微小駆動したフォーカスレンズ１０５の移動先Ｆ１ との差分量の絶対値をとり、ぞの絶対値が、ステップＳ１５２１で算出された本処理１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動量ΔＦ以下であるか否かを判別する（ステップＳ１５２３）。
【０２４２】
ステップＳ１５２４の判別結果により、前記絶対値が移動量ΔＦ以下であった場合、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が移動先Ｆ１ に十分に近づき、次回の処理では移動先Ｆ１ を超えてしまうことを認識し、目標位置Ｆｘ を強制的に移動先Ｆ１ として（ステップＳ１５２４）、ステップＳ１５２０の処理に戻り、次回の処理開始まで待機状態となる。
【０２４３】
ステップＳ１５２４の判別結果により、前記絶対値が移動量ΔＦ以下でなかった場合、現在のフォーカスレンズ１０５の位置はまだ移動先Ｆ１ と離れていることを認識し、所望の平均移動速度でフォーカスレンズ１０５を移動すべく、ステップＳ１５２０の処理に戻り、次回の処理開始まで待機状態となる。
【０２４４】
したがって、上述のようなステップＳ１５１９〜ステップＳ１５２４の処理で得られた目標位置Ｆｘ に相当する駆動電圧信号が、マイコン１１２から比較回路１２１に供給されることにより、フォーカスレンズ１０５は、平均移動速度が移動先Ｆ１ を保持しながら、移動駆動がなされる。
【０２４５】
また、上記図４及び図５の処理を実行することにより、フォーカスレンズ１０５を所定量の移動距離分移動させる場合であっても、擬似的な速度制御を行うことが可能となるため、例えば、小絞り時等のフォーカスレンズ１０５の移動量が大振幅の場合であっても、徐々に近づきながら所定位置までのフォーカスレンズ１０５の移動が行え、所定位置に対する振動やオーバーシュートを抑制でき、精度良く、所定量のフォーカスレンズ１０５の移動を実現することも可能となる。
【０２４６】
つぎに、第３の実施の形態について説明する。
【０２４７】
この第３の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、ズーム動作に本発明を適用させた例について説明する。
【０２４８】
まず、例えば、ズームモータ制御プログラム１１６には、図７のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、この処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされている。
【０２４９】
この図７の処理は、上述した図１９の処理と同様の処理であるが、上記図１９のステップＳ９１４及びステップＳ９１５の代わりに、ステップＳ１６０１〜ステップＳ１６０３の処理を組み込んだ処理としている。
【０２５０】
また、上記図７の処理は、１垂直同期期間を制御サイクルとしたズーム動作の処理を実行するものであり、上述したような１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の位置を予測し、その予測した位置での焦点補正を行うように、フォーカスレンズ１０５の位置を制御するとした一例の処理である。
【０２５１】
尚、上記図７のフローチャートにおいて、上記図１９のフローチャートと同様の処理ステップには同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０２５２】
一方、図８は、変倍レンズ１０２の移動に伴いコンペ動作を行うためのフォーカスレンズ１０５の駆動制御処理を示すフローチャートであり、このフローチャートに従った処理は、単位時間当たりｎ回処理が行われるような処理サイクルである。
さらに、例えば、このフローチャートに従った処理プログラムもズームモータ制御プログラム１１６に含まれており、マイコン１１２により実行されるようになされている。
【０２５３】
先ず、上述したようにして、ステップＳ９０１〜ステップＳ９１２の各処理により、１垂直同期期間後に到達すべきフォーカスレンズ１０５の移動先Ｐｘ’が決定される。
【０２５４】
次に、上記図８の処理で使用するカウンタｍをクリアする初期化処理を行い、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ を、マイコン１１２内に設けられた図示していないメモリＰｘ０に格納する（ステップＳ１６０１）。
【０２５５】
次に、１垂直同期期間当たりのフォーカスレンズ１０５の移動量（Ｐｘ’−Ｐｘ ）を垂直同期期間で除算し、単位時間当たりのコンペ速度Ｖｆ を算出する（ステップＳ１６０２）。
【０２５６】
そして、ステップＳ９０４で設定されたズーム速度でズームモータ（ステッピングモータ）１１７を駆動することにより、変倍レンズ１０２を移動させながら（ステップＳ１６０３）、ステップＳ９０２に戻り、次の処理周期になるまで待機状態となる。
【０２５７】
また、上述のような処理が行われる中、上記図８の処理が単位時間当たりにｎ回の処理周期で実行される。
【０２５８】
すなわち、本処理が開始されると（ステップＳ１６０４）、上述したステップＳ１６０１でクリアされたカウンタｍをインクリメントする（ステップＳ１６０５）。
【０２５９】
そして、本処理１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動目標位置Ｆｘ を算出する（ステップＳ１６０６）。
この移動目標位置Ｆｘ は、１垂直同期期間後の合焦位置を算出したときに存在したフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ０を基準とし、その基準位置Ｐｘ０に本処理１回当たりの移動量Ｖｆ ／ｎを順次加算する算出法により得られる。
すなわち、移動目標位置Ｆｘ は、
Ｆｘ ＝Ｐｘ０＋Ｖｆ ×ｍ／ｎ ・・・（１６）
なる式（１６）により算出される。
【０２６０】
ここで、「ｎ」は単位時間当たりの処理回数に相当し、カウンタｍは上記図７の処理の処理サイクルである１垂直同期期間毎に初期化されるため、例えば、テレビジョン方式がＮＴＳＣ方式であるカメラであった場合、このカウンタｍの値は、
ｍ＝１，２，３，・・・，ｎ／６０
の値をとることになる。
したがって、ｍ＝ｎ／６０のとき、移動目標位置Ｆｘ は、
Ｆｘ ＝Ｐｘ０＋Ｖｆ ／６０＝Ｐｘ’
となり、１垂直同期期間後にはＰｘ’の位置にフォーカスレンズ１０５が存在することになる。
【０２６１】
上述のようにして、カウンタｍを変数として基準位置Ｐｘ０に加算する理由としては、ループ制御の特性により実際には、移動目標位置と実移動位置に誤差が生じるため、常に現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ に、上記図８の処理１回分のフォーカスレンズ１０５の移動量Ｖｆ ／ｎを加算するように繰り返した場合、誤差が累積し、１垂直同期期間後のフォーカスレンズ１０５の到達位置がＰｘ’からズレてしまう、という現象を防ぐためである。
【０２６２】
したがって、上記式（１６）により、移動目標位置Ｆｘ を決定すれば、例えば、前回の移動では実際のフォーカスレンズ１０５の位置が目標位置からズレてしまったとしても、今回算出される目標位置には、位置ズレの影響がないため、前回のズレを補正することが可能となる。
【０２６３】
上述のような上記図７及び図８の処理を繰り返し行うことにより、１垂直同期期間後の合焦維持は勿論のこと、１垂直同期期間内の変倍レンズ１０２の移動中であっても、この移動に伴いフォーカスレンズ１０５は合焦を維持する平均コンペ速度で移動を継続することができるため、ボケの発生を防ぐことが可能となる。
【０２６４】
つぎに、第４の実施の形態について説明する。
【０２６５】
この第４の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、ズーム端到達時のボケ除去処理に本発明を適用させた例について説明する。
【０２６６】
まず、例えば、ズームモータ制御プログラム１１６には、図９のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、この処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされている。
【０２６７】
この図９の処理は、上述した図１９の処理と同様の処理であるが、ステップＳ２００１〜ステップＳ２００３をステップＳ９０６とステップＳ９０７間に組み込んだ処理としている。
【０２６８】
また、上記図９の処理は、１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の移動予測位置がズーム端を越える場合に、変倍レンズ１０２の速度を調節して、１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の移動予測位置が丁度ズーム端に一致するようにした場合の一例の処理である。
【０２６９】
尚、上記図９のフローチャートにおいて、上記図１９のフローチャートと同様の処理ステップには同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０２７０】
先ず、上述したようにして、ステップＳ９０６の処理により、１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の位置（移動予測位置）Ｚｘ’は、変倍レンズ１０２の速度をＺｓｐ（ｐｐｓ） として、上述した式（７）（Ｚｘ ’＝Ｚｘ ±Ｚｓｐ／垂直同期周波数）により得られる。
また、上記式（７）において、符号「±」は、ズームの移動方向によって各々、テレ方向ならば「＋」、ワイド方向ならば「−」としている。
【０２７１】
次に、ステップＳ９０６で得られた位置Ｚｘ’がテレ端のズーム位置Ｚｔ より大きいか否かを判別する。或いは、前記位置Ｚｘ’がワイド端のズーム位置Ｚｗ より小さいか否かを判別し（ステップＳ２００１）、位置Ｚｘ’がテレ端のズーム位置Ｚｔ より大きい場合、或いは、位置Ｚｘ’がワイド端のズーム位置Ｚｗ より大きい場合のみ、後述するステップＳ２００２及びステップＳ２００３の処理を行う。
【０２７２】
ステップＳ２００１の判別結果により、位置Ｚｘ’がテレ端のズーム位置Ｚｔ より大きい場合、上記式（７）を、
Ｚｓｐ＝（Ｚｔ −Ｚｘ ）×垂直同期周波数 ・・・（１７）
なる式（１７）に変形する。これにより、減速すべき変倍レンズ１０２の速度を認識して設定する。
或いは、ステップＳ２００１の判別結果により、位置Ｚｘ’がワイド端のズーム位置Ｚｗ より大きい場合、上記式（７）を、
Ｚｓｐ＝（Ｚｘ −Ｚｗ ）×垂直同期周波数 ・・・（１８）
なる式（１８）に変形する。これにより、減速すべき変倍レンズ１０２の速度を認識して設定する（ステップＳ２００２）。
【０２７３】
そして、変倍レンズ１０２の移動予測位置Ｚｘ’を、テレ端のズーム位置Ｚｔ 又はワイド端のズーム位置Ｚｗ に再設定する（Ｚｘ’＝Ｚｔ 又はＺｘ’＝Ｚｗ ）（ステップＳ２００３）。
【０２７４】
上述のように、変倍レンズ１０２の速度の再設定ルーチンをステップＳ２００１〜ステップＳ２００３として実行することにより、１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の到達位置をズーム端に一致させることが可能となり、フォーカスレンズ１０５の移動目標位置には、ズーム端での合焦位置が設定されることになるため、端到達と共に直ちに変倍レンズ１０２の移動が停止しても、フォーカスレンズ１０５の位置をズーム端位置に相当する合焦位置とすることができる。これにより、ボケが生じる不具合を防止することができる。
【０２７５】
つぎに、第５の実施の形態について説明する。
【０２７６】
上述した第４の実施の形態では、１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の移動予測位置がズーム端を越える場合、前記移動予測位置とズーム端位置が一致するように変倍レンズ１０２の速度を減速して、ボケの発生を抑制することについて説明したが、この第５の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、第４の実施の形態で説明した処理に加えて、さらに、変倍レンズ１０２の位置がズーム端に到達した瞬間に強制的にフォーカスレンズ１０５の位置を合焦位置に移動させ、ボケが生じる時間を削減し、また、計算誤差等の影響によるボケを完全に除去するようにする。
【０２７７】
そこで、例えば、ズームモータ制御プログラム１１６には、図１０のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、また、ＡＦプログラム１１３には、図１１のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、これらの処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされている。
【０２７８】
上記図１０の処理は、上述した図９の処理と同様の処理であるが、ステップＳ２１０１をステップＳ９１４とステップＳ９１５間に組み込んだ処理としている。
また、上記図１１の処理は、上述した図２２の処理と同様の処理であるが、ステップＳ２２０１〜ステップＳ２２０６をステップＳ１２０４、Ｓ１２０６とステップＳ１２０５、Ｓ１２０７、Ｓ１２０９間に組み込んだ処理としている。
【０２７９】
尚、上記図１０及び図１１のフローチャートにおいて、上記図９及び図２２のフローチャートと同様の処理ステップには同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０２８０】
まず、この第５の実施の形態では、変倍レンズ１０２が端位置に到達して停止した際に、ズーム端位置でのフォーカスレンズ１０５の合焦位置を算出し、その算出した位置に強制的にフォーカスレンズ１０５を移動させるようにする。
【０２８１】
このため、強制的なフォーカスレンズ１０５の移動中には、上記図１０のステップＳ９１３で上述のようにして得られるＰｘ’を移動目標位置とすることを禁止する必要がある。
【０２８２】
そこで、上記図１０に示すように、強制的なフォーカスレンズ１０５の移動中であるか否かを示す強制移動フラグの判別処理を行う（ステップＳ１２０１）。この判別処理の結果、強制的なフォーカスレンズ１０５の移動中であった場合には、次のステップＳ９１５のフォーカスレンズ１０５の目標位置の更新を行わずに、ステップＳ９０２に戻る。
【０２８３】
ここで、前記強制移動フラグは、後述する図１１の処理でフォーカスレンズ１０５の移動状態を示す値が設定され、変倍レンズ１０２の位置が端位置を越える方向に駆動指示が行われない限り、クリア（＝「０」）が設定されるようになされている。
【０２８４】
つぎに、フォーカスレンズ１０５の強制移動処理について説明すると、上記図１１に示すように、先ず、本処理が開始されると（ステップＳ１２０１）、上記図１０の処理で既に決定している変倍レンズ１０２の移動状態に応じて（ステップＳ１２０２）、変倍レンズ１０２が非駆動状態であるならば、変倍レンズ１０２の停止を再度設定して（ステップＳ１２０９）、次回の割り込み周期を設定して（ステップＳ１２１０）、本処理を終了する（ステップＳ１２１１）。
【０２８５】
一方、変倍レンズ１０２が駆動状態であった場合、駆動すべき変倍レンズ１０２の駆動方向に応じて（ステップＳ１２０３）、テレ方向ならばステップＳ１２０４に進み、ワイド方向ならばステップＳ１２０６に進む。
【０２８６】
ステップＳ１２０４では、変倍レンズ１０２が既にテレ端に到達済みであるか否かを判別する。
【０２８７】
ステップＳ１２０４の判別結果により、変倍レンズ１０２が未だテレ端に至っていない場合には、上述した強制移動フラグをクリアして（ステップＳ２２０１）、ズームモータドライバ１１８に対して正回転方向の設定を行うと共に、変倍レンズ１０２の位置カウンタＺｘ をインクリメントする（ステップＳ１２０５）。
【０２８８】
一方、ステップＳ１２０６では、変倍レンズ１０２が既にワイド端に到達済みであるか否かを判別する。
【０２８９】
ステップＳ１２０６の判別結果により、変倍レンズ１０２が未だワイド端に至っていない場合には、前記強制移動フラグをクリアして（ステップＳ２２０２）、ズームモータドライバ１１８に対して逆回転方向の設定を行うと共に、変倍レンズ１０２の位置カウンタＺｘ を「１」減算する（ステップＳ１２０７）。
【０２９０】
ステップＳ１２０５又はステップＳ１２０７の処理後、変倍レンズ１０２の駆動速度に対応した周波数信号をズームモータドライバ１１８に出力すべく、現在の周波数信号の論理を反転する（ステップＳ１２０８）。
【０２９１】
ここで、この図１１の処理は、駆動周波数に対応して割り込みがなされるため、ステップＳ１２０８で出力論理を逐次反転することにより、駆動周波数に対応したパルス列が生成され、ズームモータドライバ１１８は、このパルス列の論理の切り替わりと駆動方向設定状態に応じて、ズームモータ１１７（ステッピングモータ）の励磁相を制御する。この制御に伴って、変倍レンズ１０２が移動することとなる。
そして、このような変倍レンズ１０２の移動中、上記図１０の処理を繰り返し行うに従って、変倍レンズ１０２の位置は、ズーム端に行き着くととなる。
【０２９２】
そこで、変倍レンズ１０２が端位置に到達した場合、変倍レンズ１０２の移動を禁止すると共に、ズーム端位置における合焦位置までフォーカスレンズ１０５を強制的に高速移動させ、撮影者にボケを気づかせないようにする。
尚、ここでは、フォーカスレンズ１０５の駆動用として、上述したようにモータ１２６を高速駆動可能なリニアモータとしているため、これにより、変倍レンズ１０２の停止後、フォーカス系のループ特性で直ちに合焦に至れば、撮影者にはボケを気づかせないことが可能である。
【０２９３】
すなわち、テレ方向に移動中、テレ端に到達した場合には、ステップＳ１２０４の判別結果が真となる。
【０２９４】
この場合、フォーカスレンズ１０５の強制移動目標位置として、変倍レンズ１０２の位置がテレ端に存在する場合の合焦位置Ｐｘ’を算出する（ステップＳ２２０３）。
この合焦位置Ｐｘ’は、上述した式（８）を用いて、ズームエリアｖ’＝ｓ（上記図２３のデータテーブルＴＢ で「ｋ＝ｓ」）として算出する。
【０２９５】
一方、ワイド方向に移動中、ワイド端に到達した場合には、ステップＳ１２０６の判別結果が真となる。
【０２９６】
この場合、フォーカスレンズ１０５の強制移動目標位置として、変倍レンズ１０２の位置がワイド端に存在する場合の合焦位置Ｐｘ’を算出する（ステップＳ２２０４）。
この合焦位置Ｐｘ’は、上述した式（８）を用いて、ズームエリアｖ’＝０（上記図２３のデータテーブルＴＢ で「ｋ＝０」）として算出する。
【０２９７】
ステップＳ２２０３又はステップＳ２２０４の処理後、強制移動フラグを「１」に設定し（ステップＳ２２０５）、フォーカスレンズ１０５の目標位置をステップＳ２２０３又はステップＳ２２０４で算出された合焦位置Ｐｘ’に設定して（ステップＳ２２０６）、モータ１２６（リニアモータ）に駆動信号を出力する。
【０２９８】
そして、変倍レンズ１０２の駆動状態を停止状態に設定して（ステップＳ１２０９）、次回の割り込み設定を行って（ステップＳ１２１０）、本処理を終了する（ステップＳ１２１１）。
【０２９９】
尚、この第５の実施の形態では、上述した第４の実施の形態と同様にして、変倍レンズ１０２の動作停止は、変倍レンズ１０２の位置が可動範囲の端に到達することによりなされるとしたが、撮影者がズーム途中にズーム動作のためのキー操作等を中断することによりなされるようにしてもよい。
この場合、例えば、変倍レンズ１０２の駆動状態の切り替わりを検出し、その検出結果により駆動状態が駆動から停止に変化したら、変倍レンズ１０２の停止位置でのフォーカスレンズ１０５の合焦位置を算出し、その算出した位置をフォーカスレンズ１０５の強制移動目標値とする。
【０３００】
上述のことにより、変倍レンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５の駆動用のアクチュエータとして、応答特性の異なるアクチュエータ、すなわちモータ１１７をステッピングモータとして、またモータ１２６をリニアモータとして用いた場合でも、それらのモータの何れか一方が停止しても、ボケを撮影者に気づかせない快適なズーム動作（ズーミング）を実現することが可能となる。
【０３０１】
つぎに、第６の実施の形態について説明する。
【０３０２】
この第６の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、フォーカスレンズ１０５の位置制御の周期を変倍レンズ１０２の位置制御の周期に対して短く設定することにより、変倍レンズ１０２の停止時には、フォーカスレンズ１０５の移動も直ちに停止するようにする。
【０３０３】
まず、フォーカスレンズ１０５の停止時には、合焦状態を維持するために、微細な移動位置制御を行う必要がある。
すなわち、従来のように１垂直同期期間後の合焦状態を保持するだけでなく、１垂直同期期間内の任意の位置に変倍レンズ１０２が停止した場合でも、合焦状態を維持する必要がある。
【０３０４】
ここで、上述したように、フォーカスレンズの駆動用のモータがステッピングモータである場合には、フォーカスレンズは、カム軌跡の傾斜に応じて最適なフォーカス追従速度で移動されるため、フォーカスレンズの位置の変化率は、カム軌跡の傾きに一致し、変倍レンズの任意の位置での合焦状態が保持できる。
【０３０５】
これに対して、リニアモータ等の位置ループ制御している系では、フォーカスレンズの移動速度はループの応答特性により決定してしまうので、カム軌跡の傾きに応じた移動速度でフォーカスレンズの移動速度を制御することが困難となるが、フォーカスレンズが先行して目標合焦位置に到達した後、１垂直同期期間内で変倍レンズの位置が合焦方向に接近してくるため、ボケが生じる時間が短く、目に見えることはなかった。
【０３０６】
しかしながら、任意の位置で変倍レンズが停止した場合には、変倍レンズの移動によるボケ抑制効果がなくなり、許容できなくなっていた。
【０３０７】
そこで、この第６の実施の形態では、位置ループ制御している系であっても、細密な位置制御を行うことで、擬似的な速度制御を行い、ズーム性能の品位向上を図りつつ、同時に細密な位置制御に要する制御サイクル周波数を、ズーム制御サイクルの周波数より十分高くすることにより、ズーム端等によりズーム動作が中断した場合の不具合を解消するようにする。
【０３０８】
例えば、上述した第３の実施の形態と同様に、ズームモータ制御プログラム１１６には、上記図７のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、この処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされている。
【０３０９】
一方、図１２は、変倍レンズ１０２の移動に伴いコンペ動作を行うためのフォーカスレンズ１０５の駆動制御処理を示すフローチャートであり、上述した第３の実施の形態の説明で用いた図８の処理と同様の処理であるが、ステップＳ１６０５の前段にステップＳ２３０１を組み込んだ処理としている。
この図１２の処理も、単位時間当たりｎ回処理が行われるような処理サイクルであり、例えば、このフローチャートに従った処理プログラムもズームモータ制御プログラム１１６に含まれており、マイコン１１２により実行されるようになされている。
【０３１０】
尚、上記図７の処理については既に述べたとうりであるため、その詳細は省略する。
また、上記図１２のフローチャートにおいて、上記図８のフローチャートと同様の処理ステップには同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０３１１】
先ず、上述したようにして、ステップＳ９０１〜ステップＳ９１２の各処理により、１垂直同期期間後に到達すフォーカスレンズ１０５の移動先Ｐｘ’が決定される。
【０３１２】
次に、上記図１２の処理で使用するカウンタｍをクリアする初期化処理を行い、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ を、マイコン１１２内に設けられた図示していないメモリＰｘ０に格納する（ステップＳ１６０１）。
【０３１３】
次に、１垂直同期期間当たりのフォーカスレンズ１０５の移動量（Ｐｘ’−Ｐｘ ）を垂直同期期間で除算し、単位時間当たりのコンペ速度Ｖｆ を算出する（ステップＳ１６０２）。
【０３１４】
そして、ステップＳ９０４で設定されたズーム速度でズームモータ（ステッピングモータ）１１７を駆動することにより、変倍レンズ１０２を移動させながら（ステップＳ１６０３）、ステップＳ９０２に戻り、次の処理周期になるまで待機状態となる。
【０３１５】
また、上述のような処理が行われる中、上記図１２の処理が単位時間当たりにｎ回の処理周期で実行される。
【０３１６】
すなわち、本処理が開始されると（ステップＳ１６０４）、変倍レンズ１０２の駆動状態を判別する（ステップＳ２３０１）。
【０３１７】
ステップＳ２３０１の判別結果により、変倍レンズ１０２が停止状態であった場合には、そのまま待機状態となる。
【０３１８】
一方、ステップＳ２３０１の判別結果により、変倍レンズ１０２が駆動状態であった場合には、上述したステップＳ１６０１でクリアされたカウンタｍをインクリメントする（ステップＳ１６０５）。
【０３１９】
そして、本処理１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動目標位置Ｆｘ を算出する（ステップＳ１６０６）。
この移動目標位置Ｆｘ は、１垂直同期期間後のフォーカス合焦位置を算出したときに存在したフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ０を基準とし、その位置Ｐｘ０に本処理１回当たりの移動量Ｖｆ ／ｎを順次加算する算出法により得られる。
すなわち、移動目標位置Ｆｘ は、上述した式（１６）（Ｆｘ ＝Ｐｘ０＋Ｖｆ ×ｍ／ｎ）により算出される。
【０３２０】
ここで、上述したように、「ｎ」は単位時間当たりの処理回数に相当し、カウンタｍは上記図７の処理の処理サイクルである１垂直同期期間毎に初期化されるため、例えば、テレビジョン方式がＮＴＳＣ方式であるカメラであった場合、このカウンタｍの値は、
ｍ＝１，２，３，・・・，ｎ／６０
の値をとることになる。
したがって、ｍ＝ｎ／６０のとき、移動目標位置Ｆｘ は、
Ｆｘ ＝Ｐｘ０＋Ｖｆ ／６０＝Ｐｘ’
となり、１垂直同期期間後にはＰｘ’の位置にフォーカスレンズ１０５が存在することになる。
【０３２１】
上述のようにして、カウンタｍを変数として基準位置Ｐｘ０に加算する理由としては、ループ制御の特性により実際には、移動目標位置と実移動位置に誤差が生じるため、常に現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ に、上記図８の処理１回分のフォーカスレンズ１０５の移動量Ｖｆ ／ｎを加算するように繰り返した場合、誤差が累積し、１垂直同期期間後のフォーカスレンズ１０５の到達位置がＰｘ’からズレてしまう、という現象を防ぐためである。
【０３２２】
したがって、上記式（１６）により、移動目標位置Ｆｘ を決定すれば、例えば、前回の移動では実際のフォーカスレンズ１０５の位置が目標位置からズレてしまったとしても、今回算出される目標位置には、位置ズレの影響がないため、前回のズレを補正することが可能となる。
【０３２３】
上述のような図７及び図１２の処理を繰り返し行うことにより、１垂直同期期間後の合焦維持は勿論のこと、１垂直同期期間内の変倍レンズ１０２の移動中であっても、この移動に伴いフォーカスレンズ１０５は合焦を維持する平均コンペ速度で移動を継続することができるため、ボケの発生を防ぐことが可能となる。
【０３２４】
また、上記図１２の処理サイクルを変倍レンズ１０２の最高速度Ｖｚｍａｘより速くすることにより、例えば、Ｖｚｍａｘの３倍程度のｎ＝３ｋＨｚとすることにより、１回のズーム端判別を行うときに、１回上記図１２の処理を行うことができるため、変倍レンズ１０２の停止と共に、フォーカスレンズ１０５の移動を停止させ、且つ合焦状態を維持することが可能となる。
【０３２５】
したがって、ズーム端による変倍レンズ１０２の動作停止のみではなく、撮影者がキー操作等によりズーム動作を中断した場合であっても、ボケを生じることはない。
【０３２６】
尚、上述したような処理はマイコン１１２で行われるため、高速処理によりマイコン１１２の負荷が重たくなるが、カム軌跡の特性から、望遠領域以外の焦点距離は、カム軌跡の傾斜が緩く、且つ被写体距離毎の軌跡は収束傾向にあるため、上記図１２の処理サイクルを上記図２２や上記図１１に示したようなフォーカスレンズ１０５の位置制御処理の処理サイクルより遅くしても、ボケ量は極めて少ない。
したがって、マイコン１１２の負荷を考慮し、例えば、カム軌跡の傾斜が急峻なテレ端付近のみ、上記図１２の処理サイクルを速くする等、焦点距離に応じて、上記図１２の処理サイクルを最適に設定するのが望ましい。
【０３２７】
また、上述した第１〜第６の実施の形態では、フォーカスレンズ１０５の駆動用のモータ１２６として、リニアモータを用いることとしたが、これに限らず、ステップモータ等の高速制御系であってもよい。
【０３２８】
【発明の効果】
以上説明したように第１の本発明によれば、所定時間中の可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定時間中に複数回、アクチュエータへの駆動信号を更新して供給するように構成したことにより、可動部の位置制御と共に擬似的な速度制御も同時に行うことができる。これにより、リニアモータを用いたレンズ位置制御システムであっても、焦点信号の山形状態や大きさに合わせて、円滑な高速オートフォーカス動作を実現することができる。したがって、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる。
第２の発明によれば、上記第１の発明において、所定時間中に所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、所定時間中にｎ回、移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新するように構成したことにより、可動部の実際の平均移動速度を等速度に保つことが可能となる。これにより、焦点調節時の山登り動作時等に生じていた現象、すなわちフィードバックループの応答特性により可動部の高速駆動がなされ、移動目標位置への到達と共に直ちにその駆動が停止することにより、駆動と停止の繰り返しが撮影画面上に現れてしまうという現象等を防止することができる。また、アクチュエータをリニアモータとすることにより、超高速ズーム、機構の小型軽量化を図ることができる。
第３の発明によれば、オートフォーカス動作時のウォブリング動作等、可動部を決まった移動量分移動させる場合に対しても、所定移動量を移動する平均移動速度を制御できるように構成したことにより、ウォブリング動作等における可動部の移動方向判断動作や山頂上判断動作で生じていた、可動部の駆動と停止の繰り返しによる見苦しい撮影映像、例えば、カクカクとした見苦しい撮影映像を防止することが可能となる。特に、合焦点付近の山頂上付近でのウォブリング動作等のように、合焦状態である被写体以外に撮影画面内に小ボケ状態である被写体等が混在する場合であっても、上記平均移動速度を減速する等を行うことにより、ウォブリング動作等における可動部の駆動から停止への切り替わり周波数を低くすることが可能となるため、撮影者に目立たないウォブリング動作等を実現することができる。したがって、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる。
第４の発明によれば、上記第３の発明において、移動させるべき可動部の移動量に応じて、所定量の移動を分割して可動部を徐々に移動させるのか、或いは、可動部を１度に移動させるのかを選択するように構成したことにより、所定移動量が大きい場合には分割して可動部を徐々に移動させることで、移動目標位置を中心として発生する振動を抑制し、焦点電圧信号への影響を除去することができるため、オートフォーカス動作時等の誤動作を防止することが可能となる。また、可動部の移動量に合わせて、可動部を強制的に１度に移動できるように構成したことにより、可動部が所定量を越えて移動してしまうという現象を防止できると共に、撮影画面上において、可動部の動きが目に見えない範囲で可動部の移動を最高速にすることが可能となる。さらに、アクチュエータをリニアモータとすることにより、超高速ズーム、機構の小型軽量化を図ることができる。
第５の発明によれば、上記第１又は第３の発明において、上記所定速度を、焦点電圧信号の信号レベルや合焦状態に応じて変化させるように構成したことにより、あらゆる被写体に対して円滑で最適なオートフォーカス動作を実現することが可能となる。
第６の本発明によれば、所定時間中の可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定時間中に複数回、アクチュエータへの駆動信号を更新して供給するように構成したことにより、可動部の位置制御と共に擬似的な速度制御も同時に行うことができる。これにより、リニアモータを用いたレンズ位置制御システムであっても、焦点信号の山形状態や大きさに合わせて、円滑な高速オートフォーカス動作を実現することができる。したがって、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる。
第７の発明によれば、上記第６の発明において、所定時間中に所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、所定時間中にｎ回、移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新するように構成したことにより、可動部の実際の平均移動速度を等速度に保つことが可能となる。これにより、焦点調節時の山登り動作時等に生じていた現象、すなわちフィードバックループの応答特性により可動部の高速駆動がなされ、移動目標位置への到達と共に直ちにその駆動が停止することにより、駆動と停止の繰り返しが撮影画面上に現れてしまうという現象等を防止することができる。また、アクチュエータをリニアモータとすることにより、超高速ズーム、機構の小型軽量化を図ることができる。
第８の発明によれば、オートフォーカス動作時のウォブリング動作等、可動部を決まった移動量分移動させる場合に対しても、所定移動量を移動する平均移動速度を制御できるように構成したことにより、ウォブリング動作等における可動部の移動方向判断動作や山頂上判断動作で生じていた、可動部の駆動と停止の繰り返しによる見苦しい撮影映像、例えば、カクカクとした見苦しい撮影映像を防止することが可能となる。特に、合焦点付近の山頂上付近でのウォブリング動作等のように、合焦状態である被写体以外に撮影画面内に小ボケ状態である被写体等が混在する場合であっても、上記平均移動速度を減速する等を行うことにより、ウォブリング動作等における可動部の駆動から停止への切り替わり周波数を低くすることが可能となるため、撮影者に目立たないウォブリング動作等を実現することができる。したがって、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる。
第９の発明によれば、上記第８の発明において、移動させるべき可動部の移動量に応じて、所定量の移動を分割して可動部を徐々に移動させるのか、或いは、可動部を１度に移動させるのかを選択するように構成したことにより、所定移動量が大きい場合には分割して可動部を徐々に移動させることで、移動目標位置を中心として発生する振動を抑制し、焦点電圧信号への影響を除去することができるため、オートフォーカス動作時等の誤動作を防止することが可能となる。また、可動部の移動量に合わせて、可動部を強制的に１度に移動できるように構成したことにより、可動部が所定量を越えて移動してしまうという現象を防止できると共に、撮影画面上において、可動部の動きが目に見えない範囲で可動部の移動を最高速にすることが可能となる。また、アクチュエータをリニアモータとすることにより、超高速ズーム、機構の小型軽量化を図ることができる。
第１０の発明によれば、上記第６又は第８の発明において、上記所定速度を、焦点電圧信号の信号レベルや合焦状態に応じて変化させるように構成したことにより、あらゆる被写体に対して円滑で最適なオートフォーカス動作を実現することが可能となる。
第１１の発明によれば、所定時間中の可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定時間中に複数回、アクチュエータへの駆動信号を更新して供給するように構成したことにより、可動部の位置制御と共に擬似的な速度制御も同時に行うことができる。これにより、リニアモータを用いたレンズ位置制御システムであっても、焦点信号の山形状態や大きさに合わせて、円滑な高速オートフォーカス動作を実現することができる。したがって、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる。
第１２の発明によれば、上記第１１の発明において、上記アクチュエータをリニアモータとすることにより、超高速ズーム、機構の小型軽量化を図ることができる。
第１３の発明によれば、上記第１１の発明において、撮像手段により被写体を撮影して得られた撮像信号から、焦点状態に応じて変化する所定の焦点信号を抽出して、焦点状態を判別するように構成したことにより、あらゆる被写体に対して円滑で最適なオートフォーカス動作を実現することが可能となる。
第１４の発明によれば、上記第１１の発明において、所定時間中に所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、所定時間中にｎ回、移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新するように構成したことにより、可動部の実際の平均移動速度を等速度に保つことが可能となる。これにより、焦点調節時の山登り動作時等に生じていた現象、すなわちフィードバックループの応答特性により可動部の高速駆動がなされ、移動目標位置への到達と共に直ちにその駆動が停止することにより、駆動と停止の繰り返しが撮影画面上に現れてしまうという現象等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像装置を適用した装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態において、山登り駆動処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図３】マイコンから比較回路に供給される駆動目標信号の生成処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態において、ウォブリング動作処理の詳細をを説明するためのフローチャートである。
【図５】ウォブリング動作時のフォーカスレンズの位置制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】ウォブリング動作とその振幅を説明するための図である。
【図７】第３の実施の形態において、１垂直同期期間を制御サイクルとしたズーム動作処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】ズーム移動に伴うコンペ動作処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】第４の実施の形態において、ズーム速度の再設定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第５の実施の形態において、強制的なフォーカスレンズの移動を判別する処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】上記強制的なフォーカスレンズの移動を示す強制移動フラグの設定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】ズーム移動に伴うコンペ動作処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】インナーフォーカスタイプのレンズシステムを説明するための図である。
【図１４】各焦点距離において被写体距離を変化させたときの合焦点の軌跡を説明するための図である。
【図１５】軌跡追従方式を説明するための図である。
【図１６】変倍レンズ位置方向の内挿方式を説明するための図である。
【図１７】リニアモータとしてムービングコイルタイプのボイスコイルモータを用いたレンズの移動機構を説明するための図である。
【図１８】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】上記リニアモータを用いた撮像装置におけるズーム動作処理を説明するためのフローチャートである。
【図２０】上記ズーム動作処理において、軌跡パラメータ算出処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２１】上記軌跡パラメータ算出処理において、ズームエリア算出処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２２】上記ズーム動作処理において、変倍レンズの駆動処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２３】カム軌跡情報のデータテーブルを説明するための図である。
【図２４】オートフォーカス動作処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 撮像装置
１０１ 第１のレンズ群
１０２ 第２のレンズ群（変倍レンズ）
１０３ 絞り
１０４ 第３のレンズ群
１０５ 第４のレンズ群（フォーカスレンズ）
１０６ 撮像素子
１０７ 増幅器
１０８ カメラ信号処理回路
１０９ ＡＦ信号処理回路
１１０ ＡＦ枠生成回路
１１１ タイミングジェネレータ
１１２ マイコン
１１３ ＡＦプログラム
１１４ ズーム制御プログラム１１４
１１５ レンズカムデータ１１５
１１６ ズームモータ制御プログラム
１１７ モータ
１１８ モータドライバ
１１９ フォーカス制御プログラム
１２０ 増幅回路
１２１ 比較回路
１２２ 積分回路
１２３ 微分回路
１２４ 加算回路
１２５ モータドライバ
１２６ モータ
１２７ 位置エンコーダ
１２８ 絞り制御回路
１２９ ＩＧメータ
１３０ アイリスドライバ
１３１ ズームスイッチ
１３２ ＡＦスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、インナーフォーカスタイプのレンズシステムを採用したビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に、フォーカスレンズの駆動用アクチュエータとしてリニアモータを用いた撮像装置、その制御方法、及びレンズ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、２次元撮像素子等を備えるビデオカメラ等の撮像装置では、被写体を撮影して得られた映像信号を用いて、その映像信号に基づいて表示された画面の鮮鋭度を検出し、その検出される鮮鋭度が最大となるように、フォーカスレンズの位置を制御してピントを合わせる方法が採用されている。
【０００３】
上記鮮鋭度の評価には、一般にバンドパスフィルタにより抽出された映像信号の高周波成分の強度、或いは、微分回路等により抽出された映像信号のボケ幅検出強度が用いられており、これらの高周波成分の強度やボケ幅検出強度は、通常被写体を撮影した場合、ピントがボケている状態では小さく、ピントが合うにつれて大きくなり、完全にピントが合った状態で最大値に達する。
【０００４】
したがって、フォーカスレンズは、上記鮮鋭度が小さいときに、その鮮鋭度が大きくなる方向にできるだけ早く動され、上記鮮鋭度が大きくなるにつれて、ゆっくりと動されて上記鮮鋭度の最大値に達したときに（山の頂上）精度良く停止するように、すなわちピントが合うように、位置の制御が行われる。
【０００５】
上述のようなフォーカスレンズの位置制御によるピント合わせの方法（オートフォーカス方式）は、一般に山登り法オートフォーカス（以下、「山登りＡＦ」と言う）と呼ばれ、カメラの小型軽量化に伴って簡素なシステムでオートフォーカス（ＡＦ）を実現することができるため、近年のビデオカメラ等では主流となっている。
【０００６】
また、小型軽量化をさらに図るために、ビデオカメラ等のレンズシステムに、図１３に示すようなインナーフォーカスレンズタイプのレンズシステム５００を用いるのが主流となっている。
【０００７】
このレンズシステム５００は、上記図１３に示すように、固定された第１のレンズ群５０１、変倍を行うようになされた第２のレンズ群（以下、変倍レンズ又はズームレンズともと言う）５０２、絞り５０３、固定された第３のレンズ群５０４、焦点調節機能、及び変倍（ズーム）による焦点面の移動を補正する機能（コンペ機能）を有する第４のレンズ群（以下、フォーカスレンズと言う）５０５を備えている。
【０００８】
また、レンズシステム５００では、図示していない被写体からの光が、第１のレンズ群５０１、変倍レンズ５０２、絞り５０３、第３のレンズ群５０４、及びフォーカスレンズ５０５を順次介して、電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）等からなる撮像素子の撮像面５０６で結像されるようになされている。
【０００９】
ここで、フォーカスレンズ５０５と撮像面５０６の光軸方向の相対位置関係により、焦点面が変化する。
このため、例えば、フォーカスレンズ５０５を可動部とし、撮像面５０６を有する撮像素子を固定部として設け、フォーカスレンズ５０５を動かすことにより、ピント合わせを行うようになされている。
これは、フォーカスレンズ５０５は一般に上記撮像素子よりも軽量で構成されるため、フォーカスレンズ５０５を可動部とすることにより、そのフォーカスレンズ５０５を動かすための可動部駆動用の図示していないアクチュエータを小型軽量化できるからである。
【００１０】
上述のようなレンズシステム５００において、フォーカスレンズ５０５は、焦点調節機能とコンペ機能を共に備えているため、焦点距離が等しくても、撮像面１０６に合焦するためのフォーカスレンズ５０５の位置は、被写体距離によって異なる。
【００１１】
そこで、各焦点距離において被写体距離を変化させたとき、撮像面５０６上に合焦させるためのフォーカスレンズ５０５の位置を連続してプロットすると、図１４に示すような、焦点距離（変倍レンズ５０２の位置）Ｚとフォーカスレンズ５０５の位置Ｐの関係が得られる。
【００１２】
したがって、変倍レンズ５０２によるズーム中は、被写体距離に応じて、上記図１４に示された軌跡（以下、カム軌跡とも言う）を選択し、選択した軌跡に従ってフォーカスレンズ５０５を移動させることにより、ボケのないズームが可能となる。
【００１３】
一方、上述したようなインナーフォーカスタイプのレンズシステム対して、変倍レンズ５０２に対して独立したコンペレンズ（前玉レンズ）が設けられていると共に、変倍レンズとコンペレンズが機械的なカム環で結合されているレンズシステムがある。
【００１４】
この前玉フォーカスタイプのレンズシステムにおいて、例えば、カム環にマニュアルズーム用のツマミを設け、手動で焦点距離を変えようとした場合、ツマミを動かすと、この動作に追従してカム環が回転し、変倍レンズとコンペレンズがカム環のカム溝に沿って移動する。
したがって、この前玉フォーカスタイプのレンズシステムでは、ツマミをいくら速く動かしても、フォーカスレンズのピントが合っていれば、上述のようなツマミによる動作によってボケが生じることはない。
【００１５】
しかしながら、レンズは一般的に、前玉レンズが一番大きくなるため、この前玉レンズをモータで駆動してフォーカシングを行うと、モータ駆動系が大きなり、消費電力も大きくなり、高速駆動も難しい等の問題が生じる。
【００１６】
これに対して、上述したインナーフォーカスタイプにレンズシステム５００は、後方のフォーカスレンズ５０５を駆動するため、駆動させるレンズ（フォーカスレンズ５０５）を小さく構成することができ、フォーカスレンズ５０５を動かすための可動部駆動用の図示していないアクチュエータを小型軽量化でき、高速駆動も可能で、また、光学的には、被写体に対して最大近接合焦距離を小さくすることができる。
【００１７】
このようなインナーフォーカスタイプのレンズシステム５００の制御は、例えば、上記図１４に示したような複数の軌跡の情報を、レンズ制御用のマイクロコンピュータ（以下、マイコンと言う）内部に設けられたメモリに記憶させておき、フォーカスレンズ５０５の位置Ｐと変倍レンズ５０２の位置Ｚに従って複数の軌跡から適切な軌跡を選択し、選択した軌跡上をたどりながらズーミングを行うのが一般的である。
【００１８】
このとき、変倍レンズ５０２の位置Ｚに対するフォーカスレンズ５０５の位置Ｐを得る際には、すなわち上記メモリに記憶した情報から変倍レンズ５０２の位置Ｚに対するフォーカスレンズ５０５の位置Ｐの情報を読み出す際には、読み出した情報をレンズシステム５００の制御に用いるために、その読み出し動作をある程度精度の良く行う必要がある。
【００１９】
特に、上記図１４から明らかなように、変倍レンズ５０２が等速度又はそれに近い速度で移動する場合、焦点距離の変化によって刻々とフォーカスレンズ５０５の軌跡の傾きが変化している。
これは、フォーカスレンズ５０５の移動速度とその移動の向きが刻々と変化することを示しており、換言すれば、フォーカスレンズ５０５を移動させるためのアクチュエータは、１Ｈｚ〜数百Ｈｚまでの精度良い速度で応答する必要があることを示している。
【００２０】
そこで、上述のような要求を満たすために、インナーフォーカスタイプのレンズシステム５００では、フォーカスレンズ５０５を移動させるためのアクチュエータとして、例えば、ステッピングモータが用いられるのが主流となってきている。
【００２１】
このステッピングモータは、上述したようなレンズ制御用のマイコン等から出力される歩進パルスに完全に同期しながら回転し、１パルス当たりの歩進角度が一定となるようになされているため、このようなステッピングモータを用いることにより、高い速度応答性、停止精度、及び位置精度を得ることが可能となる。さらに、このステッピングモータは、歩進パルス数に対する回転角度が一定であることから、歩進パルスをそのままインクリメント型のエンコーダとして用いることができ、フォーカスレンズ５０５の移動状態を検出するための特別な位置エンコーダを追加して設ける必要がないという利点がある。
【００２２】
以下、上述のようなステッピングモータにより合焦状態を保ちながらズーム動作を行う際に用いられる軌跡追従方式について説明する。
【００２３】
まず、上述したように、レンズ制御用のマイコンに、上記図１４に示したような軌跡情報を、例えば、軌跡そのものを情報として、或いは、変倍レンズ５０２の位置を変数とした関数の情報として記憶しておき、変倍レンズ５０２の位置又は移動速度に応じて軌跡情報を読み出し、読み出した軌跡情報に基づいて、フォーカスレンズ５０５を移動させる。
【００２４】
ここで、図１５は、上記軌跡追従方式の一例を説明するための図である。
【００２５】
上記図１５において、ｚ０ ，ｚ１ ，ｚ２ ，・・・，ｚ６ は、変倍レンズ５０２の位置を示し、ａ０ ，ａ１ ，ａ２ ，・・・，ａ６ 及びｂ０ ，ｂ１ ，ｂ２ ，・・・，ｂ６ は、各々レンズ制御用のマイコンに記憶している代表軌跡情報（変倍レンズ５０２の位置に対するフォーカスレンズ５０５の位置の情報）を示している。
【００２６】
また、ｐ０ ，ｐ１ ，ｐ２ ，・・・，ｐ６ は、ａ０ ，ａ１ ，ａ２ ，・・・，ａ６ 及びｂ０ ，ｂ１ ，ｂ２ ，・・・，ｂ６ の２つの軌跡を基に算出された軌跡を示している。
このｐ０ ，ｐ１ ，ｐ２ ，・・・，ｐ６ の軌跡は、
【００２７】
上記式（１）によれば、例えば、上記図１５において、フォーカスレンズ５０５がｐ０ に存在する場合、ｐ０ が線分（ｂ０ −ａ０ ）を内分する比を求め、この比に従って線分（ｂ１ −ａ１ ）を内分する点をｐ１ としている。
この（ｐ１ −ｐ０ ）の位置差と、変倍レンズ５０２がｚ０ 〜ｚ６ まで移動するのに要する時間から、合焦を保つためのフォーカスレンズ５０５の標準移動速度が分かる。
【００２８】
つぎに、変倍レンズ５０２の停止位置には、記憶された代表軌跡情報を所有する境界上のみ、という制限が与えられていない場合について説明する。
【００２９】
図１６は、変倍レンズ５０２の位置方向の内挿方法を説明するための図であり、上記図１５の一部（図中の破線部分）を抽出し、変倍レンズ５０２の位置を任意としたものである。
【００３０】
上記図１６において、縦軸及び横軸は、各々フォーカスレンズ５０５の位置及び変倍レンズ５０２の位置を示しており、レンズ制御用のマイコンに記憶している代表軌跡情報、すなわち変倍レンズ５０２の位置に対するフォーカスレンズ５０５の位置をＺ０ ，Ｚ１ ，・・・，Ｚｋ−１ ，Ｚｋ ，・・・，Ｚｎ 、その時のフォーカスレンズ５０５の位置を被写体距離別に、ａ０ ，ａ１ ，・・・，ａｋ−１ ，ａｋ ，・・・，ａｎ 、及びｂ０ ，ｂ１ ，・・・，ｂｋ−１ ，ｂｋ ，・・・，ｂｎ として示している。
【００３１】
今ここで、変倍レンズ５０２の位置がズーム境界上でないＺｘ の位置にあり、フォーカスレンズ５０５の位置がｐｘ であった場合、ａｘ 及びｂｘ は各々、
ａｘ ＝ａｋ −（Ｚｋ −Ｚｘ ）×（ａｋ −ａｋ−１ ）／（Ｚｋ −Ｚｋ−１ ）・・・（２）
ｂｘ ＝ｂｋ −（Ｚｋ −Ｚｘ ）×（ｂｋ −ｂｋ−１ ）／（Ｚｋ −Ｚｋ−１ ）・・・（３）
なる式（２）及び（３）により求められる。
【００３２】
すなわち、現在の変倍レンズ５０２の位置とそれを挟む２つのズーム境界位置（例えば、上記図１６ではＺｋ とＺｋ−１ ）から得られる内分比に従い、記憶している４つの代表軌跡情報（例えば、上記図１６ではａｋ 、ａｋ−１ 、ｂｋ 及びｂｋ−１ ）のうち、同一被写体距離のものを上記式（１）で示したように上記内分比で内分することによりｐｘ 及びｐｘ−１ を求めることができる。
【００３３】
そして、ワイドからテレへのズーム時には、追従先のフォーカスレンズ５０５の位置ｐｋ と、現在のフォーカスレンズ５０５の位置ｐｘ との位置差と、変倍レンズ５０２がＺｘ 〜Ｚｋ まで移動するのに要する時間から、合焦を保つためのフォーカスレンズ５０５の移動速度が分かる。
また、テレからワイドへのズーム時には、追従先のフォーカスレンズ５０５の位置ｐｋ−１ と、現在のフォーカスレンズ５０５の位置ｐｘ との位置差と、変倍レンズ５０２がＺｘ 〜Ｚｋ−１ まで移動するのに要する時間から、合焦を保つためのフォーカスレンズ５０５の移動速度が分かる。
【００３４】
上述のような軌跡追従方式によるズーム動作の制御は、垂直同期信号に同期して制御処理が行われるのが一般的である。
【００３５】
しかしながら、近年ではズームスピードが速くなり、例えば、１垂直同期期間内の時間で変倍レンズ５０２が上記図１５に示した位置ｚ４ 〜ｚ６ まで移動する場合がある。
【００３６】
このとき、垂直同期信号に同期してレンズ制御を行うと、フォーカスレンズ５０５の標準移動速度はｐ４ 〜ｐ５ を目指す速度となったまま、変倍レンズ５０２の位置がｚ６ に達するまで、標準移動速度の更新は成されないことになる。このため、変倍レンズ５０２の位置がｚ６ のとき、フォーカスレンズ５０５の位置は、上記図１５中のｐ４ とｐ５ の同一直線上の点ｐ６ ’となり、（ｐ６ −ｐ６ ’）の差分量分ボゲが生じ、ズーム中に正確な軌跡の追従（トレース）を行うことができなかった。
【００３７】
そこで、上述のような問題を解決するために、１垂直同期期間後の変倍レンズ５０２の位置を予測し、その予測した位置での焦点面の補正を行うためのフォーカスレンズ５０５の補正位置を算出し、１垂直同期期間後にはフォーカスレンズ５０５が上記補正位置に到達しているようにレンズ制御を行う方式がある。
【００３８】
この方式では、フォーカスレンズ５０５の駆動用のアクチュエータとして、上述したステッピングモータの代わりに、例えば、駆動騒音や駆動振動が少なく、高速性に優れたリニアモータが用いられる。
【００３９】
まず、上記リニアモータをフォーカスレンズ５０５の駆動用のアクチュエータとして用いる利点について説明する。
【００４０】
上記図１３に示したようなインナーフォーカスタイプのレンズシステム５００を搭載したカメラ等において、変倍レンズ５０２をを等速で移動させる際、合焦状態を維持する為には、カム軌跡の傾きが急峻になるテレ端付近でのフォーカスレンズ５０５の移動速度を速くする必要があるが、上記アクチュエータとしてステッピングモータが用いられていた場合、フォーカスレンズ５０５の移動速度を所望の速度にする際に、この所望速度が脱調限界速度を越えてしまう場合がある。
【００４１】
これを防止するために、ステッピングモータの速度は、脱調限界速度以内を維持しながら、変倍レンズ５０２を移動させるためのモータの駆動速度を減速して、合焦状態を維持するのが一般的に採用されている手法である。
【００４２】
しかしながら、上記アクチュエータとしてリニアモータを用いると、このリニアモータは、高速駆動に優れたものであるため、変倍レンズ５０２を移動させるためのモータの駆動速度を減速する必要がなく、同時に等速度で移動するズーム速度自身も高速にすることが可能であるため、超高速ズームを実現することが可能となる。
【００４３】
また、ステッピングモータ又はＤＣモータをフォーカスレンズ５０５の駆動用のアクチュエータとして用いた場合には、モータの駆動による回転力をレンズ駆動の為に直線移動用の駆動力に変換する駆動力伝達機構が必要なため、機構の小型化や軽量化が困難である。
【００４４】
これに対して、リニアモータを用いると、駆動力伝達機構が不要となり、機構の小型軽量化が可能となる。
【００４５】
上述のようなリニアモータとして、例えば、ムービングコイルタイプのボイスコイルモータを適用したレンズの移動機構を図１７（ａ）及び（ｂ）に示す。
【００４６】
尚、上記図１７（ｂ）は、同図（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００４７】
上記図１７（ａ）及び（ｂ）に示すレンズの移動機構７００では、レンズ７０１ｂ１〜７０１ｂ３を保持するレンズ保持枠７１１の外周にヨーク７１７ａ とホビン７１９に巻き付けたコイル７１６が配設され、ヨーク７１７ａ に対向してコイル７１６の外側にヨーク７１７ｂ と、このヨーク７１７ｂ に接着したマグネット７１５とが配設され、ヨーク７１７ａ ，７１７ｂ 及びマグネット７１５が固定筒７０２に取り付けられた構成としている。
【００４８】
また、レンズ保持枠７１１は、光軸と平行な２本の案内棒７０３ａ ，７０３ｂ によって光軸方向に移動可能に保持されている。
【００４９】
さらに、マグネット７１５は、着磁されるように設けられている。これにより、ヨーク７１７ａ ，７１７ｂ の間には、半径方向に磁場が形成された状態となっている。
【００５０】
さらにまた、コイル７１６は、ヨーク７１７ａ ，７１７ｂ の間に存在し、且つ円周方向に巻かれている。
【００５１】
したがって、このコイル７１６に電流を流すことにより、光軸方向への駆動力が発生し、ホビン７１９を一体に構成しているレンズ保持枠７１１及びレンズ７０１ｂ１〜７０１ｂ３が光軸方向に駆動されることとなる。
【００５２】
上述のようなレンズの移動機構７００を上記図１３のフォーカスレンズ５０５の駆動用として適用した撮像装置は、例えば、図１８に示すような構成となる。
【００５３】
まず、撮像装置８００の一連の動作について説明する。
【００５４】
先ず、図示していない被写体からの光（映像光）は、第１のレンズ群５０１、変倍レンズ５０２、絞り５０３、第３のレンズ群５０４、及びフォーカスレンズ５０５を順次介して、撮像素子の撮像面５０６上で結像される。
【００５５】
撮像面５０６で結像された映像光は、光電変換により映像信号に変換され、増幅器８０７で最適な信号レベルに増幅されてカメラ信号処理回路８０８に供給される。
【００５６】
カメラ信号処理回路８０８は、増幅器８０７からの映像信号に所定の信号処理を行って、標準テレビジョン信号を生成して出力する。
【００５７】
一方、増幅器８０７で増幅された映像信号は、ＡＦ信号処理回路８０９にも供給される。
【００５８】
このとき、ＡＦ枠生成回路８１０は、ＡＦマイコン８１２の後述するＡＦ枠制御に従って、タイミングジェネレータ８１１からの垂直同期信号及び水平同期信号により、撮像面５０６での撮像画面の所定領域をゲートするためのゲート信号をＡＦ信号処理回路８０９に対して発生する。
【００５９】
ＡＦ信号処理回路８０９は、ＡＦ枠生成回路８１０からのゲート信号により、増幅器８０７からの映像信号から、ＡＦ内の映像信号の高周波成分のみを抽出して、上述したようなＡＦ評価信号を生成する処理等を行う。
【００６０】
ＡＦマイコン８１２は、レンズ制御処理を行うようになされており、ＡＦ信号処理回路８０９で生成されたＡＦ評価信号の強度に応じた焦点調節、上述したようなカム軌跡追従を行いながら合焦状態を維持するズーム制御、ＡＦやズーム時にフォーカスレンズ５０５や変倍レンズ５０２を駆動するためのモータ制御等のレンズの駆動制御、及び測距エリアを変更するためのＡＦ枠制御等を行う。
また、ＡＦマイコン８１２は、ズームスイッチ８２３からのスイッチ状態を示す信号に応じて、ズームモータドライバ８１４に対して変倍レンズ５０２の駆動命令を送ることにより、ズームモータ８１３を駆動する。
【００６１】
ここで、ズームモータ８１３が上述したようなステッピングモータである場合、ＡＦマイコン８１２は、内蔵された処理プログラムにより、ズームモータ８１３の駆動速度を決定し、その駆動速度を回転周波数信号として、ズームモータ８１３の駆動用のズームモータドライバ８１４に供給する。
【００６２】
また、ＡＦマイコン８１２は、ズームモータ８１３の駆動／停止信号、及び回転方向命令信号をズームモータドライバ８１４に供給する。
この駆動／停止信号、及び回転方向命令信号は、ズームスイッチ８２３のスイッチ状態に応じたものであり、ズームモータドライバ８１４は、ＡＦマイコン８１２からの回転方向命令信号に応じて、４相のモータ励磁相の位相を順回転及び逆回転の位相に設定し、且つＡＦマイコン８１２からの駆動／停止信号に応じて、４相のモータ励磁相の印加電圧又は電流を変化させながらズームモータ８１３に対して出力する。
これにより、ズームモータ８１３の回転方向と回転周波数が制御されつつ、上記駆動／停止信号に応じて、ズームモータドライバ８１４からズームモータ８１３への出力がＯＮ／ＯＦＦされる。
【００６３】
また、フォーカスレンズ５０５の位置は、位置エンコーダ８１５により検出され、その検出結果は、増幅回路８１６で適切なゲイン調節が行われて、比較回路８１７に供給される。
【００６４】
このとき、比較回路８１７には、フォーカスレンズ５０５を目標位置に移動させるための目標信号がＡＦマイコン８１２から供給される。
【００６５】
比較回路８１７は、増幅回路８１６からの信号と、ＡＦマイコン８１２からの目標信号とを比較し、２つの信号の差分に相当する偏差信号を生成して積分回路８１８に供給する。
【００６６】
積分回路８１８は、比較回路８１７からの偏差信号に積分処理を行って、その積分結果を加算回路８１９に供給する。
【００６７】
このとき、加算回路８１９には、位置エンコーダ８１５の検出結果が微分回路８２０で微分された結果、すなわちフォーカスレンズ５０５の現在の駆動速度情報が供給されている。
【００６８】
加算回路８１９は、積分回路８１８の積分結果と、微分回路８２０の微分結果とを加算して、その加算結果をモータドライバ８２１に供給する。
【００６９】
モータドライバ８２１は、加算回路８１９からの加算結果に応じた電流をモータコイル８２２に印加する。
【００７０】
このとき、モータコイル８２２の片側には基準電圧が印加されている。
このため、モータドライバ８２１は、モータコイル８２２の反対側（基準電圧が印加されていない側）に、基準電圧に対して正又は負となる電圧を印加することにより、モータコイル８２２に流れる電流の極性を切り換えることで、フォーカスレンズ５０５の移動方向を変更し、また、モータコイル８２２に印加する電圧のレベルを変化させることで、フォーカスレンズ５０５の駆動量を変更する。
【００７１】
上述のようにしてループ制御を行うが、微分回路８２０により、フォーカスレンズ５０５の駆動速度（微分回路８２０の微分結果）をフィードバックしているのは、ループ制御系を安定させる為である。また、フォーカスレンズ５０５の急激な移動を抑制することで、自然な撮影映像を得ると共に、フォーカスレンズ５０５が移動範囲を超えて撮像装置８００のメカ部材に衝突することを防ぐ為である。
また、ＡＦマイコン８１２から比較回路８１７に供給される目標信号は、例えば、フォーカスレンズ５０５の位置に対して出力する目標信号のレベルの相関が予め与えられており、その相関関係をＡＦマイコン８１２内部にデータテーブルとして記憶し、移動させたい位置に対して上記データテーブルを参照することにより、生成されるようになされている。
【００７２】
つぎに、ＡＦマイコン８１２のズーム動作制御処理について説明する。
【００７３】
ＡＦマイコン８１２は、例えば、図１９に示すフローチャートに従って、１垂直同期期間に１回、ズーム動作制御処理を行うようになされている。
【００７４】
ここで、図２０は、上記図１９のステップＳ９０５の処理を具体的に示したフローチャートであり、図２１は、上記図２０のステップＳ１００１の処理を具体的に示したフローチャートである。
また、図２２は、上記図１９のステップＳ９１４の処理を具体的に示したフローチャートである。
【００７５】
さらに、図２３は、例えば、ＡＦマイコン８１２内部に記憶している上記図１４に示したようなカム軌跡情報のデータテーブルＴＢ である。
上記図２３では、被写体距離別に、変倍レンズ５０２の位置により変化するフォーカスレンズ５０５の合焦位置をＡ（ｎ，ｖ） で示している。
【００７６】
このデータテーブルＴＢ に見られるように、変数（被写体距離変数）ｎの列方向にフォーカスレンズ５０５の位置（被写体距離）が変化し、変数（以下、エリア又はズームエリア変数とも言う）ｖの行方向に変倍レンズ５０２の位置（焦点距離）が変化している。
ここでは、ｎ＝０を無限遠の被写体距離とし、ｎが大きくなるに従って被写体距離は至近距離に変化し、ｎ＝ｍを１ｃｍの被写体距離とする。一方、ｖ＝０をワイド端の変倍レンズ５０２の位置とし、ｖが大きくなるに従って焦点距離が増し、ｖ＝ｓをテレ端の変倍レンズ５０２の位置とする。したがって、１列のテーブルデータで１本のカム軌跡が描かれることとなる。
【００７７】
以下、上記図１９〜上記図２３を用いて、ＡＦマイコン８１２のズーム動作制御処理を説明する。
【００７８】
先ず、ＡＦマイコン８１２でズーム動作制御処理が開始されると（ステップＳ９０１）、ズームスイッチ８２３のスイッチ状態を読み込む（ステップＳ９０２）。
【００７９】
次に、ステップＳ９０２で読み込んだスイッチ８２３の状態に応じて、ズーム中であるか否かを判別し（ステップＳ９０３）、非ズーム中であるならば変倍レンズ５０２の駆動を禁止する制御を行い、次の垂直同期期間まで待機状態となる（ステップＳ９１６）。
一方、ズーム中であったならば、ズーム動作のズームモータ８１３の駆動速度（以下、ズーム速度と言う）Ｚｓｐを設定し（ステップＳ９０４）、次のステップＳ９０５以降の処理を行う。
【００８０】
すなわち、現在の変倍レンズ５０２及びフォーカスレンズ５０５の位置から撮影している被写体の撮影距離を特定し、その被写体距離情報を３つの軌跡パラメータα、β、γとして、ＡＦマイコン８１２内部に設けられた図示していないＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等に記憶する（ステップＳ９０５）。
【００８１】
ステップＳ９０５の処理を具体的に説明すると、上記図２０に示すように、例えば、現在のレンズ位置において合焦状態が維持されていた場合、先ず、現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ が上記図２３のデータテーブルＴＢ 上で、ワイド端からテレ端までｓ等分した何番目のエリアｖに存在するか算出する（ステップＳ１００１）。
【００８２】
ステップＳ１００１をさらに具体的に説明すると、上記図２１に示すように、先ず、ズームエリア変数ｖをクリアする（ステップＳ１１０１）。
【００８３】
次に、
このＺ（ｖ）は、上記図１５で示した変倍レンズ５０２の位置Ｚ０ ，Ｚ１ ，Ｚ２ ，・・・に相当するものである。
【００８４】
次に、ステップＳ１１０２で算出したＺ（ｖ）が現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ と等しいか否かを判別し（ステップＳ１１０３）、等しければ、現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ はエリアｖの境界上に存在すると認識し、境界フラグを「１」に設定する（ステップＳ１１０７）。
【００８５】
ステップＳ１１０３の判別結果が偽であった場合、ステップＳ１１０２で算出したＺ（ｖ）が現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ より大きいか否かを判別し（ステップＳ１１０４）、その判別結果が真ならば、現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ は、Ｚ（ｖ−１） とＺ（ｖ） との間に存在すると認識し、境界フラグを「０」に設定する（ステップＳ１１０６）。
【００８６】
ステップＳ１１０４の判別結果が偽であった場合、エリアｖをインクリメントして（ｖ＝ｖ＋１）、ステップＳ１１０２の処理に戻る。
【００８７】
上述のようなステップＳ１１０１〜ステップＳ１１０７の処理を繰り返し行うことにより、このステップＳ１１０１〜ステップＳ１１０７からなるステップＳ１００１の処理を抜けるときには、現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ が上記図２２のデータテーブル１２００上のｖ＝ｋ番目のズームエリアに存在し、それが境界上に存在しているか否かを認識することができる。
【００８８】
上述のようなステップＳ１００１の処理により、エリアｖが定まると、次のステップＳ１００２以降の処理で、フォーカスレンズ５０５の位置が上記図２３のデータテーブルＴＢ 上のどこに存在するかを求める。
【００８９】
先ず、被写体距離変数ｎをクリアする（ステップＳ１００２）。
【００９０】
次に、現在の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ がエリアｖの境界上に存在しているか否かを上述した境界フラグにより判別し（ステップＳ１００３）、その判別の結果、境界フラグ＝０ならば境界上には存在しないと認識して、Ｚｋ ←Ｚ（ｖ） 、Ｚｋ−１ ←Ｚ（ｖ−１） とする（ステップＳ１００５）。
そして、上記図２３のデータテーブルＴＢ から、４つのテーブルデータＡ（ｎ，ｖ−１） 、Ａ（ｎ，ｖ） 、Ａ（ｎ＋１，ｖ−１）、Ａ（ｎ＋１，ｖ）を読み出し（ステップＳ１００６）、上記式（２）及び（３）からａｘ 及びｂｘ を算出する（ステップＳ１００７）。
【００９１】
一方、ステップＳ１００３の判別結果により、境界フラグ＝１ならば境界上に存在すると認識して、上記図２３のデータテーブルＴＢ から、被写体距離変数ｎと合焦位置Ａ（ｎ，ｖ） 及びＡ（ｎ＋１，ｖ）を読み出して、各々ａｘ 及びｂｘ とする（ステップＳ１０１６）。
【００９２】
ステップＳ１００７又はステップＳ１０１６の処理によりａｘ 及びｂｘ が得られると、次に、現在のフォーカスレンズ５０５の位置Ｐｘ がａｘ 以上であるか否かを判別する（ステップＳ１００８）。
【００９３】
ステップＳ１００８の判別結果が真ならば、現在のフォーカスレンズ５０５の位置Ｐｘ がｂｘ 以上であるか否かを判別する（ステップＳ１００９）。
【００９４】
ステップＳ１００９の判別結果が偽ならば、
α＝Ｐｘ −ａｘ
とし（ステップＳ１０１３）、
β＝ｂｘ −ａｘ
とし（ステップＳ１０１４）、
γ＝ｎ
とする（ステップＳ１０１５）。
【００９５】
一方、ステップＳ１００８の判別結果が偽ならば、フォーカスレンズ５０５の位置Ｐｘ が超無限に存在すると認識し、
α＝０
として（ステップＳ１０１２）、上述したステップＳ１０１４及びステップＳ１０１５の処理を行って、無限の軌跡パラメタとして記憶する。
【００９６】
また、ステップＳ１００９の判別結果が真ならば、フォーカスレンズ５０５の位置Ｐｘ が至近側に存在すると認識し、被写体距離変数ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）する（ステップＳ１０１０）。
そして、被写体距離変数ｎが最至近被写体距離ｍ以下であるか否かを判別し（ステップＳ１０１１）、その判別結果が真ならばステップＳ１００３に戻る。
また、ステップＳ１０１１の判別結果が偽ならば、フォーカスレンズ５０５の位置Ｐｘ が超至近に存在すると認識し、上述したステップＳ１０１２以降の処理を行って、最至近距離の軌跡パラメータを記憶する。
【００９７】
上述のようなステップＳ１００１〜ステップＳ１０１５からなるステップＳ９０５により、現在の変倍レンズ５０２及びフォーカスレンズ５０５の位置が上記図１４のカム軌跡上のどの位置に存在するかを示す軌跡パラメータが記憶される。
【００９８】
次に、１垂直同期期間後に変倍レンズ５０２が到達している位置Ｚｘ ’を算出する（ステップＳ９０６）。
ここで、ステップＳ９０４で設定されたズーム速度をＺｓｐ（ｐｐｓ） とすると、１垂直同期期間後の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ ’は、
Ｚｘ ’＝Ｚｘ ±Ｚｓｐ／垂直同期周波数 ・・・（７）
なる式（７）により算出される。
上記式（７）において、「ｐｐｓ」は、ズームモータ８１３、すなわちステッピングモータの回転速度を示す単位であり、１秒間当たりの回転するステップ量（１ステップ＝１パルス）を示しており、符号「±」は、変倍レンズ５０２の移動方向によって各々、テレ方向ならば「＋」、ワイド方向ならば「−」としている。
【００９９】
次に、ステップＳ９０６で算出された位置Ｚｘ ’がどのエリアｖ’に存在するかを算出する（ステップＳ９０７）。
尚、このステップＳ９０７の処理は、上記図２０に示した処理と同様の処理であり、上記図２０において、Ｚｘ をＺｘ ’、ｖをｖ’として処理を行う。
【０１００】
次に、ステップＳ９０７で設定された境界フラグにより、１垂直同期期間後の変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ ’がエリアｖ’の境界上に存在しているか否かを判別し（ステップＳ９０８）、その判別結果により、境界フラグ＝０ならば境界上に存在していないと認識して、Ｚｋ ←Ｚ（ｖ’）、Ｚｋ−１ ←Ｚ（ｖ’−１）とする（ステップＳ９０９）。
そして、上記図２０の処理により、被写体距離γが特定された４つのテーブルデータＡ（ γ，ｖ’−１）、Ａ（ γ，ｖ’）、Ａ（ γ＋１，ｖ’−１） 、Ａ（ γ＋１，ｖ’） を読み出し（ステップＳ９１０）、上記式（２）及び（３）からａｘ’ 及びｂｘ’を算出する（ステップＳ９１１）。
【０１０１】
一方、ステップＳ９０８の判別結果により、境界フラグ＝１ならば境界上に存在していると認識して、被写体距離γとエリアｖ’の合焦位置Ａ（ γ，ｖ’）及びＡ（ γ＋１，ｖ’） を読み出し、各々ａｘ’ 及びｂｘ’とする（ステップＳ９１２）。
【０１０２】
ステップＳ９１１又はステップＳ９１２でａｘ’及びｂｘ’が得られると、次に、変倍レンズ５０２が位置Ｚｘ ’に到達したときのフォーカスレンズ５０５の合焦位置Ｐｘ’を算出する（ステップＳ９１３）。
この合焦フォーカス位置Ｐｘ’、すなわち１垂直同期期間後の追従目標位置は、上記式（１）を用いて、
Ｐｘ’＝（ｂｘ’−ａｘ’）×α／β＋ａｘ’ ・・・（８）
なる式（８）により算出される。
【０１０３】
次に、ステップＳ９０４で設定されたズーム速度でズームモータ８１３が駆動されるようにズームモータドライバ８１４を制御する（ステップＳ９１４）。
【０１０４】
ステップＳ９１４の処理を具体的に説明すると、まず、ズームモータ８１３の駆動は、駆動速度に対応した割り込み周期で、上記図２２のフローチャートに従った処理（割り込み処理）が行われることにより成される。
【０１０５】
ここで、上述したように、変倍レンズ５０２の駆動は、駆動速度に対応する周波数信号と、駆動方向に対応する方向信号をズームモータ８１３に供給することにより行われる。
【０１０６】
そこで、先ず、本処理（割り込み処理）が開始されると（ステップＳ１２０１）、現在の変倍レンズ５０２の駆動状態を判別し（ステップＳ１２０２）、その判別結果により、非駆動状態ならば、変倍レンズ５０２の駆動状態を停止状態に再度設定し（ステップＳ１２０９）、次回の割り込み周期を再度設定して（ステップＳ１２１０）、本処理を終了する（ステップＳ１２１１）。
【０１０７】
ステップＳ１２０２の判別結果により、変倍レンズ５０２が駆動状態であった場合、すなわちズーム中であった場合、変倍レンズ５０２の移動すべき方向がテレ方向か否かを判別する（ステップＳ１２０３）。
【０１０８】
ステップＳ１２０３の判別結果により、テレ方向であったならば、変倍レンズ５０２がテレ端に既に到達済みか否かを判別し（ステップＳ１２０４）、テレ方向でなかったならば、すなわちワイド方向であったならば、変倍レンズ５０２がワイド端に既に到達済みか否かを判別する（ステップＳ１２０６）。
【０１０９】
ステップＳ１２０６の判別結果により、ワイド端に既に到達していたならば、ステップＳ１２０９以降の処理を行って、変倍レンズ５０２の移動を禁止する。また、ステップＳ１２０４の判別結果により、テレ端に既に到達していた場合も同様に、ステップＳ１２０９以降の処理を行って、変倍レンズ５０２の移動を禁止する。
【０１１０】
一方、ステップＳ１２０６の判別結果により、ワイド端に既に到達していない場合、ズームモータドライバ８１４に対して、逆回転方向の設定を行い、且つ変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ から「１」減算する（ステップＳ１２０７）。
また、ステップＳ１２０４の判別結果により、テレ端に既に到達していない場合、ズームモータドライバ８１４に対して、正回転方向の設定を行い、且つ変倍レンズ５０２の位置Ｚｘ に「１」加算する（ステップＳ１２０５）。
【０１１１】
ステップＳ１２０７又はステップＳ１２０５の処理後、変倍レンズ５０２の駆動速度に対応した周波数信号をズームモータドライバ８１４に対して出力すべく、現在の周波数信号の論理を反転する（ステップＳ１２０８）。
すなわち、本処理は駆動周波数に対応して割り込みが成されるため、このステップＳ１２０８でズームモータドライバ８１４に対する出力論理を逐次反転させる。これにより、駆動周波数に対応したパルス列が生成され、ズームモータドライバ８１４は、パルス列の論理の切り替わりと、駆動方向状態に応じて、ズームモータ８１３の励磁相の位相を制御してモータを回転させる。したがって、このモータ回転に従って、変倍レンズ５０２が移動することとなる。
【０１１２】
そして、次回の割り込み周期を再度設定して（ステップＳ１２１０）、本処理を終了する（ステップＳ１２１１）。
【０１１３】
上述のようなステップＳ１２０１〜ステップＳ１２１１からなるステップＳ９１４の処理により、変倍レンズ５０２が移動されると、上記式（８）で得られたフォーカスレンズ５０５の１垂直同期期間後の追従目標位置Ｐｘ’に相当する目標信号を比較回路８１７に供給する（ステップＳ９１５）。
これにより、フォーカスレンズ５０５は、上述したループ制御により決定される応答速度で目標位置に到達し、次の目標位置が更新されるまでその位置が保持される。
【０１１４】
上述のような上記図１９のフローチャートに従った制御処理を行うことにより、１垂直同期期間後の変倍レンズ５０２の移動先が予測され、その予測された位置に合わせてフォーカスレンズ５０５のカム軌跡追従移動先が決定されるため、上述したようなカム軌跡追従時のボケを抑制することが可能となる。
【０１１５】
つぎに、ＡＦマイコン８１２のＡＦ動作制御処理について説明する。
【０１１６】
ＡＦマイコン８１２は、例えば、図２４に示すフローチャートに従って、ＡＦ動作制御処理を行うようになされている。
【０１１７】
尚、上記図２４において、フォーカスレンズ５０５の駆動制御は、上記図１９のフーローチャートを用いて説明したように、カム軌跡追従移動先の目標位置を絶えず更新することにより行われる。
【０１１８】
先ず、本処理が開始されると（ステップＳ１３０１）、ウォブリング動作により、フォーカスレンズ５０５を微小駆動させる制御を行い、上述したようなＡＦ評価信号を取り込むことにより、現在合焦しているか、ボケているのかを判別する（ステップＳ１３０２）。
尚、ボケていると判別された場合には、さらに前ピンなのか後ピンなのかも判別する。
【０１１９】
次に、ステップＳ１３０２のウォブリング動作の結果により、フォーカスレンズ５０５が現在合焦状態にあるのか否かを判別する（ステップＳ１３０３）。
【０１２０】
ステップＳ１３０３で合焦状態であると判別でされた場合、フォーカスレンズ５０５を停止させる制御を行い、後述するステップＳ１３０８以降の再起監視処理ルーチンに進む。
一方、ステップＳ１３０３で合焦状態でないと判別でされた場合、後述するステップＳ１３０４以降の山登り動作処理ルーチンに進む。
【０１２１】
上記山登り動作処理ルーチンでは、先ず、ステップＳ１３０２で判別されたボケの結果、すなわち前ピンなのか後ピンなのかの判別結果に従って、そのボケの方向にフォーカスレンズ５０５を駆動させる山登り動作の制御を実行する（ステップＳ１３０４）。
【０１２２】
次に、合焦点、すなわちＡＦ評価信号の頂点を超えたか否かを判別し（ステップＳ１３０５）、その判別結果により、頂点を超えていない場合には、ステップＳ１３０４の処理に戻って山登り動作の制御を続行する。
【０１２３】
ステップＳ１３０５の判別結果により、頂点を超えていた場合には、その頂点にＡＦ評価信号が戻るようにフォーカスレンズ５０５の駆動制御を行う（ステップＳ１３０６）。
【０１２４】
そして、ＡＦ評価信号が頂点に到達したか否かを判別し（ステップＳ１３０７）、その判別結果により、到達していなければステップＳ１３０６の処理に戻る。
【０１２５】
また、ステップＳ１３０７の判別結果により、ＡＦ評価信号が頂点に到達していたならば、ステップＳ１３０２の処理に戻る。
これは、ＡＦ評価信号を頂点に戻す動作を行っている間に、パンニング等により被写体が変化する場合もあるため、ＡＦ評価信号が頂点に到達したならば、現在のＡＦ評価信号が確実に頂点に到達しているのか否か、すなわち現在のフォーカスレンズ５０５の位置が合焦点であるのか否かを判別するために、ステップＳ１３０２の処理に戻って、再びウォブリング動作を行うためである。
【０１２６】
一方、上記再起監視処理ルーチンでは、先ず、合焦時のＡＦ評価信号の信号レベルを記憶する（ステップＳ１３０８）。
【０１２７】
次に、現在のＡＦ評価信号の信号レベルが、合焦時にステップＳ１３０８で記憶したＡＦ評価信号の信号レベルに比べ、変動したか否かを判別する（ステップＳ１３０９）。
例えば、記憶した信号レベルに対して所定％以上変動していた場合には、パンニング等による被写体の変化があったものと認識し、「再起動」と判別する。また、所定％未満の変動であった場合には、被写体の変化はないと認識し、「非再起動」と判別する。
【０１２８】
そして、ステップＳ１３０９の判別結果により、「再起動」であるか「非再起動」であるかを判別し（ステップＳ１３１０）、「非再起動」であった場合には、そのままフォーカスレンズ５０５を停止させる制御を行って（ステップＳ１３１１）、ステップＳ１３０９の再起動判定処理に戻る。
また、「再起動」であった場合には、ステップＳ１３０２に戻り、ステップＳ１３０２以降の処理、すなわち再びウォブリング動作を行い、フォーカスレンズ５０５を移動させる方向を判別する処理等を行う。
【０１２９】
上述のようなステップＳ１３０２〜ステップＳ１３１１の処理を繰り返すことにより、絶えず合焦状態が維持されるようにフォーカスレンズ５０５が駆動されることとなる。
【０１３０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図１８に示したような撮像装置８００、すなわちフォーカスレンズの駆動用としてリニアモータを用いた従来の撮像装置では、焦点調節時の山登り動作、ウォブリング動作による方向判断動作、及び山頂上判断動作において、フィードバックループの応答特性によりフォーカスレンズの高速駆動が成され、目標到達と共に直ちに駆動停止が成されるので、駆動状態と停止状態の繰り返しが撮影画面上に現れてしまっていた。このため、フォーカスレンズの移動に伴って、カクカクとした見苦しい撮影画面となってしまっていた。
【０１３１】
特に、合焦点近傍の山頂付近でのウォブリング動作のように、フォーカスレンズの駆動量を許容深度以内にして焦点判断を行う場合であっても、フォーカスレンズの駆動状態から停止状態への切り替わる際の周波数が速いため、合焦被写体距離以外の許容深度を超えてしまう被写体が撮像画面内に混在した場合、上述したような駆動状態と停止状態の繰り返しが撮影画面上に特に目立って現れてしまっていた。
【０１３２】
また、移動させるべきフォーカスレンズの移動量が大きい程、リニアモータに印加される電流エネルギーが大きくなるため、フォーカスレンズが移動目標位置に到達しても、オーバーシュートしてしまう等、上記移動目標位置を中心に振動が大きくなり、上記移動目標位置に安定するまでの所要時間も長くなっていた。このため、合焦位置に応じた焦点電圧信号がその振動に影響され、誤動作を誘発することがあった。また、その振動がボケとして撮影画面上に現れることもあった。さらに、移動目標位置に対する実際の到達位置の位置誤差が大きくなってしまい、レンズ制御用のマイコン等でのフォーカスレンズの位置の認識と、実際のフォーカスレンズの位置の認識とにズレが生じ、ＡＦ動作に支障を来す等の問題があった。
【０１３３】
さらに、ズーム動作では、変倍レンズが１垂直同期期間後の予測位置に到達するより速く、フォーカスレンズが上記予測位置での焦点補正位置に到達してしまうことにより、低速ズーム等の画角変化率が低い撮影画面が流れない撮影を行う場合には、到達時間のズレ分だけボケが生じる場合があった。
【０１３４】
さらにまた、フォーカスレンズの駆動用のアクチュエータとしてリニアモータを用い、変倍レンズの駆動用のアクチュエータとしてステッピングモータを用いる等、応答特性が異なるアクチュエータにより、各々のレンズ位置を制御する場合、両者の停止位置合わせ等の同期決めが困難であった。
【０１３５】
具体的に言うと、まず、フォーカスレンズの駆動用のアクチュエータとしてステッピングモータを用いた場合には、カム軌跡の傾斜に応じて最適な追従速度でレンズ移動を行うため、フォーカスレンズの位置の変化はカム軌跡の傾きに一致し、変倍レンズの任意の位置での合焦状態を保持することができるが、これに対して、リニアモータ等を用いた場合、上述したような位置ループ制御を行うことにより、フォーカスレンズの移動速度はループの応答特性により決定してしまうため、カム軌跡の傾きに応じた移動速度でフォーカスレンズを移動させる制御を行うことが困難である。
【０１３６】
すなわち、リニアモータでのズーム動作では、上述したように、フォーカスレンズが先行して移動目標位置に到達した後、１垂直同期期間以内で変倍レンズの位置が合焦方向に接近してくるため、ボケ時間が短く、撮影画面上に現れることは無かったが、変倍レンズの位置が１垂直同期期間後の予測位置に到達するより速く、上記図２２のフローチャートに従った処理により、ズーム端に至った場合、１垂直同期期間が経過する前に、変倍レンズの移動が禁止されることにより、それ以上予測位置に近づけない状態になるのに対して、フォーカスレンズは上記予測位置での焦点補正位置に既に到達しているため、ボケ時間が長くなり、許容できないボケがズーム端到達時に発生してしまっていた。
【０１３７】
このように、リニアモータでのズーム動作は、リニアモータが高速性に優れる利点を生かして、高速ズームが実現できる反面、種類の異なる変倍レンズの駆動用のアクチュエータとの応答性の差により、フォーカスレンズ及び変倍レンズの両者の停止位置合わせ等の同期決めが困難であった。
【０１３８】
そこで、本発明は、上記の欠点を除去するために成されたもので、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる撮像装置、その制御方法、及びレンズ制御装置を提供することを目的とする。
【０１３９】
また、本発明は、リニアモータとステッピングモータ等、応答特性の異なるアクチュエータによりレンズ位置制御を行う場合でも、応答性のズレを補正することにより、快適なズーム動作を実現できる撮像装置、その制御方法、及びレンズ制御装置を提供することを目的とする。
【０１４０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、撮像手段と、焦点調節を行うべく光軸上を移動可能な可動部と、上記可動部を駆動するアクチュエータと、上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、上記撮像手段の出力より所定の焦点信号を抽出して焦点状態を判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向かって移動するような駆動信号を上記アクチュエータに供給するフォーカス制御手段と、所定期間中の上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定期間中に複数回上記駆動信号を更新することにより、上記アクチュエータによる上記可動部の位置制御を行う位置制御手段とを備えることを特徴とする。
第２の発明は、上記第１の発明において、上記アクチュエータはリニアモータであり、上記位置制御手段は、上記所定時間中、上記所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、ｎ回移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新し、上記フォーカス制御手段により上記リニアモータに供給される駆動信号を、更新した移動目標位置に相当する駆動信号とすることを特徴とする。
第３の発明は、レンズ及び撮像素子を含む撮像手段と、上記レンズ及び撮像素子の何れか一方を可動部とし、上記レンズ及び撮像素子がなす光軸上において上記可動部を移動させるアクチュエータと、上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、上記撮像手段の出力信号から焦点電圧信号を抽出する抽出手段と、上記抽出手段で抽出された焦点電圧信号の信号レベルに応じて合焦状態であるかを判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向って移動するような駆動信号を上記アクチュエータに供給するフォーカス制御手段とを備える撮像装置であって、上記フォーカス制御手段は、上記抽出手段で抽出された焦点電圧信号の信号レベルに応じて上記可動部を移動させる目標位置を第１の制御周期で算出する第１の制御手段と、上記アクチュエータに供給する駆動信号を第２の制御周期で更新する第２の制御手段とを含み、上記第２の制御手段は、上記第１の制御手段で得られた目標位置に至るまでの上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、また、上記可動部が徐々に上記目標位置に近づき到達するように、駆動信号の更新を第２の制御周期で行うことを特徴とする。
第４の発明は、上記第３の発明において、上記アクチュエータはリニアモータであり、上記第２の制御手段は、上記第１の制御手段で得られた目標位置と、上記可動部の現在位置との位置差に応じて、上記リニアモータに供給する駆動信号を強制的に上記目標位置に相当する駆動信号に更新するか、徐々に上記目標位置に近づくような駆動信号に更新するかを選択する選択手段を含むことを特徴とする。
第５の発明は、上記第１又は第３の発明において、上記所定速度は、上記焦点電圧信号の信号レベルや上記合焦状態の判別結果に応じて変化することを特徴とする。
第６の発明は、可動部とされたレンズ及び撮像素子の何れか一方を上記レンズ及び撮像素子がなす光軸上においてアクチュエータで移動させ、上記撮像素子の出力信号から得られた焦点電圧信号の信号レベルに応じて合焦状態であるかを判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向って移動するように上記可動部の位置制御を行う撮像装置の制御方法であって、所定時間中の上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記可動部を移動させるための駆動信号を、上記所定期間中に複数回更新して上記アクチュエータに与えることを特徴とする。
第７の発明は、上記第６の発明において、上記アクチュエータはリニアモータであり、上記所定時間中、上記所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、ｎ回移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新し、上記リニアモータに与える駆動信号を、更新した移動目標位置に相当する駆動信号とすることを特徴とする。
第８の発明は、可動部とされたレンズ及び撮像素子の何れか一方を上記レンズ及び撮像素子がなす光軸上においてアクチュエータで移動させ、上記撮像素子の出力信号から得られた焦点電圧信号の信号レベルに応じて合焦状態であるかを判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向って移動するように上記可動部の位置制御を行う撮像装置の制御方法であって、上記焦点電圧信号の信号レベルに応じて上記可動部を移動させる目標位置を第１の制御周期で算出し、その算出された目標位置に至るまでの上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、また、上記可動部が徐々に上記目標位置に近づき到達するように、上記アクチュエータに与える駆動信号を第２の制御周期で更新することを特徴とする。
第９の発明は、上記第８の発明において、上記アクチュエータはリニアモータであり、上記第１の制御周期で算出された目標位置と、上記可動部の現在位置との位置差に応じて、上記リニアモータに与える駆動信号を強制的に上記目標位置に相当する駆動信号に更新するか、徐々に上記目標位置に近づくような駆動信号に更新するかを選択することを特徴とする。
第１０の発明は、上記第６又は第８の発明において、上記所定速度は、上記焦点電圧信号の信号レベルや上記合焦状態の判別結果に応じて変化することを特徴とする。
第１１の発明は、焦点調節を行うべく光軸上を移動可能な可動部と、上記可動部を駆動するアクチュエータと、上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、焦点状態を判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向かって移動するような駆動信号を上記アクチュエータに供給するフォーカス制御手段と、所定期間中の上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定期間中に複数回上記駆動信号を更新することにより、上記アクチュエータによる上記可動部の位置制御を行う位置制御手段とを備えたことを特徴とする。
第１２の発明は、上記第１１の発明において、上記アクチュエータは、リニアモータであることを特徴とする。
第１３の発明は、上記第１１の発明において、撮像手段を備え、上記フォーカス制御手段は、上記撮像手段より出力された撮像信号中より焦点状態に応じて変化する所定の焦点信号を抽出することによって焦点状態を判別することを特徴とする。
第１４の発明は、上記第１１の発明において、上記位置制御手段は、上記所定時間中、上記所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、ｎ回移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新し、上記フォーカス制御手段により上記アクチュエータに供給される駆動信号を、更新した移動目標位置に相当する駆動信号とすることを特徴とする。
【０１４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【０１４２】
まず、第１の実施の形態について説明する。
【０１４３】
本発明に係る撮像装置の制御方法は、例えば、図１に示すような撮像装置１００により実施される。
また、この撮像装置１００は、本発明に係る撮像装置又はレンズ制御装置を適用した装置の一例であり、撮像装置１００の後述するマイクロコンピュータ１１２に内蔵された各種の処理プログラムは、本発明に係る記憶媒体を適用したものである。
【０１４４】
この撮像装置１００は、上記図１に示すように、固定された第１のレンズ群１０１、変倍を行うようになされた第２のレンズ群（変倍レンズ）１０２、絞り１０３、固定された第３のレンズ群１０４、焦点調節機能、及び変倍による焦点面の移動を補正する機能（コンペ機能）を有する第４のレンズ群（フォーカスレンズ）１０５を備えるインナーフォーカスタイプのレンズシステムを採用している。
【０１４５】
また、撮像装置１００は、前記レンズシステムを介した映像光が結像される撮像素子１０６と、撮像素子１０６の出力が供給される増幅器１０７と、増幅器１０７の出力が各々供給されるカメラ信号処理回路１０８、絞り制御回路１２８及びＡＦ信号処理回路１０９と、ＡＦ信号処理回路１０９の出力が供給されるレンズ制御用のマイコン１１２と、タイミングジェネレータ１１１と、タイミングジェネレータ１１１の出力が供給されるＡＦ枠生成回路１１０とを備えており、ＡＦ枠生成回路１１０の出力はＡＦ信号処理回路１０９に供給され、マイコン１１２の出力はＡＦ枠生成回路１１０に供給されるようになされており、カメラ信号処理回路１０８から撮影して得られた映像信号が出力されるようになされている。
【０１４６】
さらに、撮像装置１００は、フォーカスレンズ１０５の位置状態を検出する位置エンコーダ１２７と、位置エンコーダ１２７の出力が各々供給される増幅回路１２０及び微分回路１２３と、増幅回路１２０及びマイコン１１２の各出力が供給される比較回路１２１と、比較回路１２１の出力が供給される積分回路１２２と、微分回路１２３及び積分回路１２２の各出力が供給される加算回路１２４と、加算回路１２４の出力が供給されるモータドライバ１２５と、モータドライバ１２５の出力が供給されるフォーカスレンズ１０５用のモータ１２６とを備えており、位置エンコーダ１２７の出力の出力はマイコン１１２にも供給されるようになされている。
【０１４７】
さらにまた、撮像装置１００は、マイコン１１２の出力が供給されるモータドライバ１１８と、モータドライバ１１８の出力が供給される変倍レンズ１０２用のモータ１１７と、絞り制御回路１２８の出力が供給されるアイリスドライバ１３０と、アイリスドライバ１３０の出力が供給されるＩＧメータ１２９とを備えている。
【０１４８】
まず、上述のような撮像装置１００の一連の動作について説明する。
【０１４９】
図示していない被写体からの光（映像光）は、第１のレンズ群１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、第３のレンズ群１０４、及びフォーカスレンズ１０５を順次介して、ＣＣＤ等からなる撮像素子１０６の撮像面上で結像され、この撮像素子１０６における光電変換により映像信号に変換されて増幅器１０７に供給される。
【０１５０】
増幅器１０７は、撮像素子１０６からの映像信号を最適な信号レベルに増幅してカメラ信号処理回路１０８に供給する。
【０１５１】
カメラ信号処理回路１０８は、増幅器１０７からの映像信号に所定の信号処理を行って、標準テレビジョン信号を生成して、例えば、図示していない表示部や記録部等に対して出力する。
【０１５２】
一方、増幅器１０７で増幅された映像信号は、ＡＦ信号処理回路１０９及び絞り制御回路１２８にも各々供給される。
【０１５３】
絞り制御回路１２８は、増幅器１０７からの映像信号のレベルに応じて、アイリスドライバ１３０を介してＩＧメータ１２９を駆動制御する。これにより、絞り１０２における光量調節が行われる。
【０１５４】
このとき、ＡＦ枠生成回路１１０は、マイコン１１２の後述するＡＦ枠制御に従って、タイミングジェネレータ１１１からの垂直同期信号及び水平同期信号により、撮像素子１０６面上での撮像画面の所定領域をゲートするためのゲート信号をＡＦ信号処理回路１０９に対して発生する。
【０１５５】
ＡＦ信号処理回路１０９は、ＡＦ枠生成回路１１０からのゲート信号により、増幅器１０７からの映像信号から、ＡＦ内の映像信号の高周波成分のみを抽出して、ＡＦ評価信号を生成する処理等を行う。
【０１５６】
マイコン１１２は、レンズ制御用のＡＦマイコンであり、例えば、ＡＦ信号処理回路１０９で生成されたＡＦ評価信号の強度に応じて焦点調節を行うためのＡＦプログラム１１３と、カム軌跡追従しながら合焦状態を維持するためのズーム制御プログラム１１４と、カム軌跡追従時に参照されるレンズカムデータ１１５と、ズーム時に変倍レンズ１０２を駆動するためのズームモータ制御プログラム１１６と、ＡＦ時にフォーカスレンズ１０５を駆動するためのフォーカス制御プログラム１１９とが内蔵されており、レンズの駆動制御、及び測距エリアを変更するためのＡＦ枠制御等を行うようになされている。
【０１５７】
尚、ＡＦプログラム１１３、ズーム制御プログラム１１４、レンズカムデータ１１５、ズームモータ制御プログラム１１６及びフォーカス制御プログラム１１９等の各種の処理プロラムを、例えば、装置外部に接続されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納することとしてもよい。
【０１５８】
また、マイコン１１２には、装置に設けられたズームスイッチ１３１及びＡＦスイッチ１３２の各スイッチ状態の情報が供給されるようになされており、このスイッチ状態情報に基づいて、上述したような各種のプログラムを実行することにより、前記レンズの駆動制御やＡＦ枠制御等の各種の制御処理を行うようになされている。
【０１５９】
そこで、マイコン１１２は、ズームスイッチ１３１のスイッチ状態に応じて、モータドライバ（以下、ズームモータドライバと言う）１１８に対して変倍レンズ１０２の駆動命令を供給することにより、変倍レンズ１０２用のモータ（以下、ズームモータと言う）１１７を駆動する。
【０１６０】
ここで、ズームモータ１１７は、例えば、ステッピングモータからなり、マイコン１１２は、ズームモータ制御プログラム１１６を実行することにより、ズームモータ１１７の駆動速度を決定して、その決定した駆動速度をモータの回転周波数信号としてズームモータドライバ１１８に供給する。
【０１６１】
また、マイコン１１２は、ズームモータ１１７の駆動／停止信号、及び回転方向命令信号をズームモータドライバ１１８に供給する。
この駆動／停止信号、及び回転方向命令信号は、ズームスイッチ１３１のスイッチ状態に応じたものであり、ズームモータドライバ１１８は、マイコン１１２からの回転方向命令信号に応じて、４相のモータ励磁相の位相を順回転及び逆回転の位相に設定し、且つマイコン１１２からの駆動／停止信号に応じて、４相のモータ励磁相の印加電圧又は電流を変化させながらズームモータ１１７に対して出力する。
これにより、ズームモータ１１７の回転方向と回転周波数が制御されつつ、前記駆動／停止信号に応じて、ズームモータドライバ１１８からズームモータ１１７への出力がＯＮ／ＯＦＦされる。
【０１６２】
また、フォーカスレンズ１０５の位置は、位置エンコーダ１２７により検出され、その検出結果は、増幅回路１２０で適切なゲイン調節が行われて、比較回路１２１に供給される。
【０１６３】
このとき、比較回路１２１には、フォーカスレンズ１０５を目標位置に移動させるための目標信号がマイコン１１２から供給される。
【０１６４】
比較回路１２１は、増幅回路１２０からの信号と、マイコン１１２からの目標信号とを比較し、２つの信号の差分に相当する偏差信号を生成して積分回路１２２に供給する。
【０１６５】
積分回路１２２は、比較回路１２１からの偏差信号に積分処理を行って、その積分結果を加算回路１２４に供給する。
【０１６６】
このとき、加算回路１２４には、位置エンコーダ１２７の検出結果が微分回路１２３で微分された結果、すなわちフォーカスレンズ１０５の現在の駆動速度情報が供給されている。
【０１６７】
加算回路１２４は、積分回路１２２の積分結果と、微分回路１２３の微分結果とを加算して、その加算結果をモータドライバ１２５に供給する。
【０１６８】
モータドライバ１２５は、加算回路１２４からの加算結果に応じた電流をモータ１２６に印加する。
【０１６９】
モータ１２６は、例えば、ムービングコイルタイプのボイスコイルモータのようなリニアモータからなり、上記図１７（ａ）及び（ｂ）に示したような移動機構により、フォーカスレンズ１０５を駆動するようになされている。
すなわち、モータ（モータコイル）１２６の片側には基準電圧が印加されており、モータドライバ１２５は、モータコイル１２６の反対側（基準電圧が印加されていない側）に、基準電圧に対して正又は負となる電圧を印加することにより、モータコイル１２６に流れる電流の極性を切り換えることで、フォーカスレンズ１０５の移動方向を変更し、また、モータコイル１２６に印加する電圧のレベルを変化させることで、フォーカスレンズ１０５の駆動量を変更する。
【０１７０】
上述のようにしてループ制御を行うが、微分回路１２３により、フォーカスレンズ１０５の駆動速度（微分回路１２３の微分結果）をフィードバックしているのは、ループ制御系を安定させる為である。また、フォーカスレンズ１０５の急激な移動を抑制することで、自然な撮影映像を得ると共に、フォーカスレンズ１０５が移動範囲を超えて撮像装置１００のメカ部材に衝突することを防ぐ為である。
また、マイコン１１２から比較回路１２１に供給される目標信号は、例えば、フォーカスレンズ１０５の位置に対して出力する目標信号のレベルの相関が予め与えられており、その相関関係をマイコン１１２内部にデータテーブルとして記憶し、移動させたい位置に対して前記データテーブルを参照することにより、生成されるようになされている。
【０１７１】
つぎに、ＡＦモード時のフォーカスレンズ１０５の駆動制御について説明する。
【０１７２】
この撮像装置１００は、山登り動作等の定常的なフォーカスレンズ１０５の移動動作に本発明を適用しており、ＡＦモード時にフォーカスレンズ１０５の平均移動速度が所定速度となるように、フォーカスレンズ１０５の駆動用のモータコイル１２６、すなわちリニアモータを駆動するようになされている。
【０１７３】
そこで、例えば、フォーカス制御プログラム１１９には、上述した図２４のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、この処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされているが、ここでは、前記フローチャートのステップＳ１３０４（山登り動作）及びステップＳ１３０６（山頂に戻す動作）の処理内容が、従来と大きく異なっている。
【０１７４】
図２は、ここでのステップＳ１３０４の処理を具体的に示したフローチャートであり、ここでのステップＳ１３０６の処理は、上記図２のフローチャートに従ったステップＳ１３０４と同様に処理である。
図３は、マイコン１１２から比較回路１２１に供給される目標信号を生成する処理を示したフローチャートである。
【０１７５】
尚、前記ステップＳ１３０４及びステップＳ１３０６前後の処理ステップについては、既に述べたとうりであるため、その詳細な説明は省略する。
【０１７６】
先ず、上記図２に示すように、現在のフォーカスレンズ１０５の位置でのＡＦ評価信号（焦点電圧信号）を取り込み（ステップＳ１４０１）、取り込んだＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きいか否かを判別する（ステップＳ１４０２）。
【０１７７】
ステップＳ１４０２の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きい場合、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きいか否かを判別する（ステップＳ１４０３）。
【０１７８】
ステップＳ１４０３の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きい場合、すなわち前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａ及びＢより大きい場合、山の頂上付近でほぼ合焦状態（小ボケ）であると認識して、後述するステップＳ１４０４の処理を行う。
【０１７９】
また、ステップＳ１４０３の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きくない場合、すなわち前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａよりは大きいがＢよりは小さい場合、山の中腹で中ボケ状態であると認識して、後述するステップＳ１４０５の処理を行う。
【０１８０】
また、ステップＳ１４０２の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きくない場合、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が山のすそ野で大ボケ状態であると認識して、後述するステップＳ１４０６の処理を行う。
【０１８１】
ここで、上述した山登り動作としては、山のすそ野付近では、出来るだけ速くフォーカスレンズ１０５の位置が移動するように、フォーカスレンズ１０５の移動速度を制御するのが望ましい。
尚、この場合、撮影画面は、ボケ状態にあり、フォーカスレンズ１０５の移動は目に見えない。
【０１８２】
また、山頂に近づくに従って、フォーカスレンズ１０５の動きが撮影画面に現れないように、移動速度が減速されるように、フォーカスレンズ１０５の移動速度を制御するのが望ましい。
【０１８３】
ステップＳ１４０２及びステップＳ１４０３の判別結果により、大ボケ状態の場合には、フォーカスレンズ１０５の単位時間当たりの移動速度Ｖｆ を、応答可能な最高速度Ｖｆｍａｘとし（ステップＳ１４０６）、中ボケ状態の場合には、前記移動速度Ｖｆ を、Ｖｆｍａｘ／２とし（ステップＳ１４０５）、小ボケ状態の場合には、前記移動速度Ｖｆ を、Ｖｆｍａｘ／４とする（ステップＳ１４０４）。
【０１８４】
上述のような各ステップの処理終了後、上記図２４のステップＳ１３０５又はステップＳ１３０７に進み、山を乗り越えるか、又は山頂上に戻るまで、上記図２のステップＳ１４０１〜ステップＳ１４０６の処理が繰り返し行われ、これにより、ＡＦ評価信号の信号レベルに応じたフォーカスレンズ１０５の速度制御が行われる。
【０１８５】
また、上記図２のフローチャートに従った処理が行われる中、フォーカスレンズ１０５の位置の更新は、上記図３のフローチャートに従った処理により行われる。
【０１８６】
ここで、上記図３の処理は、例えば、上記図２の処理が単位時間当たり６０回（ＮＴＳＣ方式の場合）、垂直同期期間に同期して行われるのに対して、上記図２の処理サイクルより速い処理サイクルで単位時間にｎ回行われるものとする。
【０１８７】
先ず、本処理が開始されると（ステップＳ１４０７）、本処理１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動量ΔＦを算出する（ステップＳ１４０８）。
この移動量ΔＦは、上記図２の処理で得られた単位時間当たりのフォーカスレンズ１０５の移動速度Ｖｆ を用いて、
ΔＦ＝Ｖｆ ／ｎ ・・・（９）
なる式（９）により算出する。
【０１８８】
次に、現在のフォーカスレンズ１０５の位置をＦ０ として、移動させるべき目標位置Ｆｘ を、
Ｆｘ ＝Ｆ０ ±ΔＦ ・・・（１０）
なる式（１０）により算出する（ステップＳ１４０９）。
ここで、上記式（１０）における符号「±」は、至近方向への駆動では「＋」、無限方向への駆動では「−」としている。この移動させるべき駆動方向は、上記図２４のフローチャートに従った処理におけるウォブリング動作の結果や山の頂点に戻すべき方向から得る。
【０１８９】
したがって、ステップＳ１４０９で得られた目標位置Ｆｘ に相当する駆動電圧信号がマイコン１１２から比較回路１２１に供給することにより、フィードバックループ構成によって、フォーカスレンズ１０５の移動がなされる。
【０１９０】
上述のようなステップＳ１４０７〜ステップＳ１４０９の処理を繰り返し行うことにより、１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動速度は、フィードバックループ特性により決定される移動速度となるが、例えば、１垂直同期期間単位の平均移動速度は、上記図２の処理により得られる移動速度Ｖｆ に相当することとなる。
【０１９１】
したがって、フォーカスレンズ１０５の駆動用のモータ１２６としてリニアモータを用いた場合でも、擬似的なフォーカスレンズ１０５の速度制御が行われることとなり、円滑な焦点調節動作を行うことができる。
【０１９２】
つぎに、第２の実施の形態について説明する。
【０１９３】
上述した第１の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、山登り動作等の定常的なフォーカスレンズ１０５の移動動作に本発明を適用させた例について述べたが、この第２の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、フォーカスレンズ１０５の移動量、すなわちウォブリング動作における振幅に相当する移動量が決まっている場合のウォブリング動作に本発明を適用させた例について説明する。
【０１９４】
まず、上述した第１の実施の形態と同様に、例えば、フォーカス制御プログラム１１９には、上述した図２４のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、この処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされているが、ここでは、前記フローチャートのステップＳ１３０２の処理内容が、従来と大きく異なっている。
【０１９５】
図４は、ここでのステップＳ１３０２の処理を具体的に示したフローチャートである。
また、図５は、ウォブリング動作時のフォーカスレンズ１０５の位置制御処理を示したフローチャートであり、このフローチャートに従った処理プログラムも、フォーカス制御プログラム１１９に含まれており、マイコン１１２により実行されるようになされている。
【０１９６】
ここで、上記図４及び図５を用いて、この第２の実施の形態におけるウォブリング動作について説明する前に、図６を用いて、ウォブリング動作とその振幅について説明する。
【０１９７】
上記図６は、任意の被写体に対してフォーカスレンズ１０５を無限から至近まで移動させたときに得られるＡＦ評価信号の信号レベルの変化の様子１７０１を示したものである。
この図６において、横軸はフォーカスレンズ１０５の位置を示し、縦軸はＡＦ評価信号の信号レベルを示している。
【０１９８】
また、合焦点は、ＡＦ評価信号の信号レベルが最大レベルとなる点１７０２であり、常にＡＦ評価信号の信号レベルが最大レベルとなるように、フォーカスレンズ１０５の位置が制御されるようになされている。
尚、ＡＦ評価信号の信号レベルが最大レベルとなる点１７０２でのフォーカスレンズ１０５の位置は、合焦位置１７０８となる。
【０１９９】
そこで、合焦点が至近方向又は無限方向の何れかに存在するのかを判別する際に行うのがウォブリング動作である。
【０２００】
すなわち、ウォブリング動作は、フォーカスレンズ１０５を微小駆動しながら、ＡＦ評価信号を取り込むことにより、現在、合焦状態にあるのか、或いは、ボケでいるのか、さらにボケている場合には、前ピン又は後ピンの何れなのかを判別するための動作である。
【０２０１】
例えば、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が合焦点に対して無限側にある場合（位置１７０９）、ウォブリング動作を実行し、至近方向からフォーカスレンズ１０５の微小駆動を行うと、すなわち１７０３に示すように、フォーカスレンズ１０５の位置を移動させると（時間軸は紙面に対して上から下方向）、その時得られるＡＦ評価信号は、１７０４のようになる。
【０２０２】
一方、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が合焦点に対して至近側にある場合（位置１７１０）、１７０５に示すように、フォーカスレンズ１０５を微小駆動させると、その時得られるＡＦ評価信号は、１７０６のようになる。
【０２０３】
したがって、１７０４と１７０６の各状態では位相が逆となるため、この位相を判別することにより、合焦点が存在するフォーカスレンズ１０５の移動方向を認識することができる。
【０２０４】
また、１７０１の山の頂上で、１７１１に示すように、フォーカスレンズ１０５の微小駆動を行うと、その時得られるＡＦ評価信号の振幅は、１７１２に示すように小さくなり、その形状が異なるので、ボケているのか合焦しているのかを認識することができる。
【０２０５】
ここで、合焦付近でのウォブリング動作では、フォーカスレンズ１０５を微小駆動させる駆動振幅量αによっては、ボケが生じてしまうため、ＡＦ評価信号の信号レベルが十分に得られる最低振幅量にする必要がある。
一方、１７０１の山のすそ野付近では、フォーカスレンズ１０５を微小駆動させても、方向判別するのに十分なＡＦ評価信号の信号レベルが得られない場合があるため、フォーカスレンズ１０５の駆動振幅を大きめにするのが望ましい。
【０２０６】
また、上述のようなウォブリング動作の速度も、ウォブリング動作が見えないように行うための重要なパラメータである。
【０２０７】
具体的に説明すると、まず、被写体距離の異なる複数の被写体が撮影画面内に存在する場合、主となる被写体に合焦していても、他の被写体が小ボケ状態の場合がある。これは、特に、ワイド側に生じる。
【０２０８】
このときの振幅を最小にして、被写界深度以内の振幅量にしても、小ボケ状態である被写体は、許容深度から外れているため、ウォブリング動作が見えてしまう。
特に、ウォブリング動作が高速で行われた場合、小ボケ状態の被写体のボケの変化も高速になるため、ウォブリング動作が極めて見えやすくなってしまう。
【０２０９】
したがって、広角撮影等のように、複数の被写体が混在しやすく、また、どの被写体距離もある程度焦点が合って、ＡＦ評価信号の信号レベルが高くなる場合には、ウォブリング動作の速度を遅くして、微小駆動の周期を長くした方が品位の向上につながる。
尚、このとき、ウォブリング動作の周期の遅延に伴って、合焦方向の判別も遅れてしまうが、広角撮影等では、どの被写体もある程度は焦点が合って見えているため、高速ピント合わせの必要性はない。
【０２１０】
上述のようなウォブリング動作を前提として、上記図４及び図５を用いて、この第２の実施の形態におけるウォブリング動作について説明する。
【０２１１】
尚、上記図４のステップＳ１３０２前後の処理ステップについては、既に述べたとうりであるため、その詳細な説明は省略する。
【０２１２】
先ず、上記図４に示すように、ＡＦ評価信号を取り込み（ステップＳ１５０１）、取り込んだＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きいか否かを判別する（ステップＳ１５０２）。
【０２１３】
ステップＳ１５０２の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きい場合、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きいか否かを判別する（ステップＳ１５０３）。
【０２１４】
ステップＳ１５０３の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きい場合、すなわち前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａ及びＢより大きい場合、山の頂上付近でほぼ合焦状態（小ボケ）であると認識して、後述するステップＳ１５０４の処理を行う。
【０２１５】
また、ステップＳ１５０３の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ｂより大きくない場合、すなわち前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａよりは大きいがＢよりは小さい場合、山の中腹で中ボケ状態であると認識して、後述するステップＳ１５０５の処理を行う。
【０２１６】
また、ステップＳ１５０２の判別結果より、前記ＡＦ評価信号の信号レベルがしきい値Ａより大きくない場合、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が山のすそ野で大ボケ状態であると認識して、後述するステップＳ１５０６の処理を行う。
【０２１７】
ステップＳ１５０２及びステップＳ１５０３の判別結果により、大ボケ状態の場合には、フォーカスレンズ１０５の単位時間当たりの移動速度Ｖｆ を、応答可能な最高速度Ｖｆｍａｘとし、ウォブリング動作用の振幅αを、絞り１０３の状態に応じた被写界深度δの２倍に相当する振幅とする（ステップＳ１５０６）。
尚、前記被写界深度δは、１δ分だけフォーカスレンズ１０５の位置を合焦点から移動しても、ボケが現れない値とする。
【０２１８】
また、中ボケ状態の場合には、前記移動速度Ｖｆ をＶｆｍａｘ／２とし、前記振幅αを前記被写界深度δとする（ステップＳ１５０５）。
【０２１９】
また、小ボケ状態の場合には、前記移動速度Ｖｆ をＶｆｍａｘ／４とし、前記振幅αを前記被写界深度δの半分に相当する振幅とする（ステップＳ１５０４）。
【０２２０】
尚、ここでは、ＡＦ評価信号の信号レベルに応じて、速度設定を行ったが、焦点距離もパラメータとして加えて速度設定を行った方が、あらゆる被写体に対して最適化が行い易い。
【０２２１】
上述のようなステップＳ１５０４、ステップＳ１５０５又はステップＳ１５０６の処理終了後、次に、今回のウォブリング動作が上記図２４のステップＳ１３０７を経由してきたものか、又は上記図２４のステップＳ１３１０を経由してきたものなのかを判別する（ステップＳ１５０７）。
【０２２２】
ステップＳ１５０７の判別結果により、ステップＳ１３０７を経由してきたものであった場合のみ、すなわちＡＦ評価信号の信号レベルが頂点に到達済みであった場合のみ、フォーカスレンズ１０５の移動速度Ｖｆ を半分にして（ステップＳ１５０８）、後述するステップＳ１５０９以降の処理を行う。
また、ステップＳ１５０７の判別結果により、ステップＳ１３１０を経由してきたものであった場合、すなわちＡＦ評価信号の信号レベルが頂点に到達済みでなかった場合には、そのまま後述するステップＳ１５０９以降の処理を行う。
【０２２３】
ステップＳ１５０９以降の処理は、上記図６を用いて説明した、フォーカスレンズ１０５を微小駆動させるための処理である。
【０２２４】
先ず、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ に対して、ウォブリング動作の振幅量αだけ加算したフォーカスレンズ１０５の移動先Ｆ１ を、
Ｆ１ ＝Ｆ０ ＋α ・・・（１１）
なる式（１１）により算出する（ステップＳ１５０９）。
【０２２５】
次に、フォーカスレンズ１０５を至近方向に駆動する（ステップＳ１５１０）。
【０２２６】
次に、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５０９で算出された移動先Ｆ１ に到達した否かを判別し（ステップＳ１５１１）、その判別結果により、移動先Ｆ１ に到達していない場合には、ステップＳ１５１０に戻って、フォーカスレンズ１０５を至近方向に駆動する。
【０２２７】
ステップＳ１５１１の判別結果により、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５０９で算出された移動先Ｆ１ に到達していた場合、すなわちウォブリング動作の振幅量α分だけ駆動したら、その時のＡＦ評価信号の信号レベルを至近方向の駆動のデータとして、マイコン１１２内部の図示していないメモリＤｎ に格納し、次の無限方向のフォーカスレンズ１０５の移動先Ｆ１ を、 Ｆ１ ＝Ｆ０ −２α ・・・（１２）
なる式（１２）により算出する（ステップＳ１５１２）。
【０２２８】
次に、フォーカスレンズ１０５を無限方向に駆動する（ステップＳ１５１３）。
【０２２９】
次に、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５１２で設定された移動先Ｆ１ に到達した否かを判別し（ステップＳ１５１４）、その判別結果により、移動先Ｆ１ に到達していない場合には、ステップＳ１５１３に戻って、フォーカスレンズ１０５を無限方向に駆動する。
【０２３０】
ステップＳ１５１４の判別結果により、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５１２で設定された移動先Ｆ１ に到達していた場合、すなわちウォブリング動作の振幅量２α分だけ駆動していたら、その時のＡＦ評価信号の信号レベルを無限方向の駆動のデータとして、マイコン１１２内部の図示していないメモリＤｆ に格納し、ウォブリング動作開始前のフォーカスレンズ１０５の位置に戻すために、移動先Ｆ１ を、
Ｆ１ ＝Ｆ０ ＋α ・・・（１３）
なる式（１３）により算出し再設定する（ステップＳ１５１５）。
【０２３１】
そして再び、フォーカスレンズ１０５を至近方向に駆動する（ステップＳ１５１６）。
【０２３２】
次に、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５１５で算出された移動先Ｆ１ に到達した否かを判別し（ステップＳ１５１７）、その判別結果により、移動先Ｆ１ に到達していない場合には、ステップＳ１５１６に戻って、フォーカスレンズ１０５を至近方向に駆動する。
【０２３３】
ステップＳ１５１７の判別結果により、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｆ０ が、ステップＳ１５１５で算出された移動先Ｆ１ に到達していた場合、すなわちウォブリング動作の振幅量α分だけ駆動したら、その時のＡＦ評価信号の信号レベルを初めのフォーカスレンズ１０５の位置データとして、マイコン１１２内部の図示していないメモリＤｃ に格納し（ステップＳ１５１８）、本処理を終了して、上記図２４のステップＳ１３０３に進む。
【０２３４】
したがって、上記図２４のステップＳ１３０３以降のステップでは、前記メモリＤｎ 、Ｄｆ 、Ｄｃ に格納された各ＡＦ評価信号の信号レベルに基づいて、山登り方向判別処理や合焦判別処理が行われることとなる。
【０２３５】
また、上記図４のフローチャートに従った処理が行われる中、フォーカスレンズ１０５の位置の移動は、上記図５のフローチャートに従った処理により行われる。
【０２３６】
この図５のフローチャートに従った処理は、上記図３のフローチャートに従った処理と同様に、例えば、上記図４の処理が単位時間当たり６０回（ＮＴＳＣ方式の場合）、垂直同期期間に同期して行われるのに対して、上記図４の処理サイクルより速い処理サイクルで単位時間にｎ回行われるものである。
【０２３７】
先ず、本処理が開始されると（ステップＳ１５１９）、移動させるべきフォーカスレンズ１０５の目標位置Ｆｘ が既に移動先Ｆ１ に等しいか否かを判別する（ステップＳ１５２０）。
【０２３８】
ステップＳ１５２０の判別結果により、目標位置Ｆｘ が移動先Ｆ１ に等しい場合には、次の制御周期になるまで待機状態となる。
【０２３９】
ステップＳ１５２０の判別結果により、目標位置Ｆｘ が移動先Ｆ１ に等しくない場合には、本処理１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動量ΔＦを算出する（ステップＳ１５２１）。
この移動量ΔＦは、上記図４の処理で得られた単位時間当たりのフォーカスレンズ１０５の移動速度Ｖｆ を用いて、
ΔＦ＝Ｖｆ ／ｎ ・・・（１４）
なる式（１４）により算出する。
【０２４０】
次に、現在のフォーカスレンズ１０５の位置をＦ０ として、移動させるべき目標位置Ｆｘ を、
Ｆｘ ＝Ｆ０ ±ΔＦ ・・・（１５）
なる式（１５）により算出する（ステップＳ１５２２）。
ここで、上記式（１５）における符号「±」は、至近方向への駆動では「＋」、無限方向への駆動では「−」としている。この移動させるべき駆動方向は、上記図４のフローチャートに従った処理から得る。
【０２４１】
次に、ステップＳ１５２２で算出された目標位置Ｆｘ と、ウォブリング動作における振幅α分だけ微小駆動したフォーカスレンズ１０５の移動先Ｆ１ との差分量の絶対値をとり、ぞの絶対値が、ステップＳ１５２１で算出された本処理１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動量ΔＦ以下であるか否かを判別する（ステップＳ１５２３）。
【０２４２】
ステップＳ１５２４の判別結果により、前記絶対値が移動量ΔＦ以下であった場合、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が移動先Ｆ１ に十分に近づき、次回の処理では移動先Ｆ１ を超えてしまうことを認識し、目標位置Ｆｘ を強制的に移動先Ｆ１ として（ステップＳ１５２４）、ステップＳ１５２０の処理に戻り、次回の処理開始まで待機状態となる。
【０２４３】
ステップＳ１５２４の判別結果により、前記絶対値が移動量ΔＦ以下でなかった場合、現在のフォーカスレンズ１０５の位置はまだ移動先Ｆ１ と離れていることを認識し、所望の平均移動速度でフォーカスレンズ１０５を移動すべく、ステップＳ１５２０の処理に戻り、次回の処理開始まで待機状態となる。
【０２４４】
したがって、上述のようなステップＳ１５１９〜ステップＳ１５２４の処理で得られた目標位置Ｆｘ に相当する駆動電圧信号が、マイコン１１２から比較回路１２１に供給されることにより、フォーカスレンズ１０５は、平均移動速度が移動先Ｆ１ を保持しながら、移動駆動がなされる。
【０２４５】
また、上記図４及び図５の処理を実行することにより、フォーカスレンズ１０５を所定量の移動距離分移動させる場合であっても、擬似的な速度制御を行うことが可能となるため、例えば、小絞り時等のフォーカスレンズ１０５の移動量が大振幅の場合であっても、徐々に近づきながら所定位置までのフォーカスレンズ１０５の移動が行え、所定位置に対する振動やオーバーシュートを抑制でき、精度良く、所定量のフォーカスレンズ１０５の移動を実現することも可能となる。
【０２４６】
つぎに、第３の実施の形態について説明する。
【０２４７】
この第３の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、ズーム動作に本発明を適用させた例について説明する。
【０２４８】
まず、例えば、ズームモータ制御プログラム１１６には、図７のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、この処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされている。
【０２４９】
この図７の処理は、上述した図１９の処理と同様の処理であるが、上記図１９のステップＳ９１４及びステップＳ９１５の代わりに、ステップＳ１６０１〜ステップＳ１６０３の処理を組み込んだ処理としている。
【０２５０】
また、上記図７の処理は、１垂直同期期間を制御サイクルとしたズーム動作の処理を実行するものであり、上述したような１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の位置を予測し、その予測した位置での焦点補正を行うように、フォーカスレンズ１０５の位置を制御するとした一例の処理である。
【０２５１】
尚、上記図７のフローチャートにおいて、上記図１９のフローチャートと同様の処理ステップには同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０２５２】
一方、図８は、変倍レンズ１０２の移動に伴いコンペ動作を行うためのフォーカスレンズ１０５の駆動制御処理を示すフローチャートであり、このフローチャートに従った処理は、単位時間当たりｎ回処理が行われるような処理サイクルである。
さらに、例えば、このフローチャートに従った処理プログラムもズームモータ制御プログラム１１６に含まれており、マイコン１１２により実行されるようになされている。
【０２５３】
先ず、上述したようにして、ステップＳ９０１〜ステップＳ９１２の各処理により、１垂直同期期間後に到達すべきフォーカスレンズ１０５の移動先Ｐｘ’が決定される。
【０２５４】
次に、上記図８の処理で使用するカウンタｍをクリアする初期化処理を行い、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ を、マイコン１１２内に設けられた図示していないメモリＰｘ０に格納する（ステップＳ１６０１）。
【０２５５】
次に、１垂直同期期間当たりのフォーカスレンズ１０５の移動量（Ｐｘ’−Ｐｘ ）を垂直同期期間で除算し、単位時間当たりのコンペ速度Ｖｆ を算出する（ステップＳ１６０２）。
【０２５６】
そして、ステップＳ９０４で設定されたズーム速度でズームモータ（ステッピングモータ）１１７を駆動することにより、変倍レンズ１０２を移動させながら（ステップＳ１６０３）、ステップＳ９０２に戻り、次の処理周期になるまで待機状態となる。
【０２５７】
また、上述のような処理が行われる中、上記図８の処理が単位時間当たりにｎ回の処理周期で実行される。
【０２５８】
すなわち、本処理が開始されると（ステップＳ１６０４）、上述したステップＳ１６０１でクリアされたカウンタｍをインクリメントする（ステップＳ１６０５）。
【０２５９】
そして、本処理１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動目標位置Ｆｘ を算出する（ステップＳ１６０６）。
この移動目標位置Ｆｘ は、１垂直同期期間後の合焦位置を算出したときに存在したフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ０を基準とし、その基準位置Ｐｘ０に本処理１回当たりの移動量Ｖｆ ／ｎを順次加算する算出法により得られる。
すなわち、移動目標位置Ｆｘ は、
Ｆｘ ＝Ｐｘ０＋Ｖｆ ×ｍ／ｎ ・・・（１６）
なる式（１６）により算出される。
【０２６０】
ここで、「ｎ」は単位時間当たりの処理回数に相当し、カウンタｍは上記図７の処理の処理サイクルである１垂直同期期間毎に初期化されるため、例えば、テレビジョン方式がＮＴＳＣ方式であるカメラであった場合、このカウンタｍの値は、
ｍ＝１，２，３，・・・，ｎ／６０
の値をとることになる。
したがって、ｍ＝ｎ／６０のとき、移動目標位置Ｆｘ は、
Ｆｘ ＝Ｐｘ０＋Ｖｆ ／６０＝Ｐｘ’
となり、１垂直同期期間後にはＰｘ’の位置にフォーカスレンズ１０５が存在することになる。
【０２６１】
上述のようにして、カウンタｍを変数として基準位置Ｐｘ０に加算する理由としては、ループ制御の特性により実際には、移動目標位置と実移動位置に誤差が生じるため、常に現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ に、上記図８の処理１回分のフォーカスレンズ１０５の移動量Ｖｆ ／ｎを加算するように繰り返した場合、誤差が累積し、１垂直同期期間後のフォーカスレンズ１０５の到達位置がＰｘ’からズレてしまう、という現象を防ぐためである。
【０２６２】
したがって、上記式（１６）により、移動目標位置Ｆｘ を決定すれば、例えば、前回の移動では実際のフォーカスレンズ１０５の位置が目標位置からズレてしまったとしても、今回算出される目標位置には、位置ズレの影響がないため、前回のズレを補正することが可能となる。
【０２６３】
上述のような上記図７及び図８の処理を繰り返し行うことにより、１垂直同期期間後の合焦維持は勿論のこと、１垂直同期期間内の変倍レンズ１０２の移動中であっても、この移動に伴いフォーカスレンズ１０５は合焦を維持する平均コンペ速度で移動を継続することができるため、ボケの発生を防ぐことが可能となる。
【０２６４】
つぎに、第４の実施の形態について説明する。
【０２６５】
この第４の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、ズーム端到達時のボケ除去処理に本発明を適用させた例について説明する。
【０２６６】
まず、例えば、ズームモータ制御プログラム１１６には、図９のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、この処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされている。
【０２６７】
この図９の処理は、上述した図１９の処理と同様の処理であるが、ステップＳ２００１〜ステップＳ２００３をステップＳ９０６とステップＳ９０７間に組み込んだ処理としている。
【０２６８】
また、上記図９の処理は、１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の移動予測位置がズーム端を越える場合に、変倍レンズ１０２の速度を調節して、１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の移動予測位置が丁度ズーム端に一致するようにした場合の一例の処理である。
【０２６９】
尚、上記図９のフローチャートにおいて、上記図１９のフローチャートと同様の処理ステップには同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０２７０】
先ず、上述したようにして、ステップＳ９０６の処理により、１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の位置（移動予測位置）Ｚｘ’は、変倍レンズ１０２の速度をＺｓｐ（ｐｐｓ） として、上述した式（７）（Ｚｘ ’＝Ｚｘ ±Ｚｓｐ／垂直同期周波数）により得られる。
また、上記式（７）において、符号「±」は、ズームの移動方向によって各々、テレ方向ならば「＋」、ワイド方向ならば「−」としている。
【０２７１】
次に、ステップＳ９０６で得られた位置Ｚｘ’がテレ端のズーム位置Ｚｔ より大きいか否かを判別する。或いは、前記位置Ｚｘ’がワイド端のズーム位置Ｚｗ より小さいか否かを判別し（ステップＳ２００１）、位置Ｚｘ’がテレ端のズーム位置Ｚｔ より大きい場合、或いは、位置Ｚｘ’がワイド端のズーム位置Ｚｗ より大きい場合のみ、後述するステップＳ２００２及びステップＳ２００３の処理を行う。
【０２７２】
ステップＳ２００１の判別結果により、位置Ｚｘ’がテレ端のズーム位置Ｚｔ より大きい場合、上記式（７）を、
Ｚｓｐ＝（Ｚｔ −Ｚｘ ）×垂直同期周波数 ・・・（１７）
なる式（１７）に変形する。これにより、減速すべき変倍レンズ１０２の速度を認識して設定する。
或いは、ステップＳ２００１の判別結果により、位置Ｚｘ’がワイド端のズーム位置Ｚｗ より大きい場合、上記式（７）を、
Ｚｓｐ＝（Ｚｘ −Ｚｗ ）×垂直同期周波数 ・・・（１８）
なる式（１８）に変形する。これにより、減速すべき変倍レンズ１０２の速度を認識して設定する（ステップＳ２００２）。
【０２７３】
そして、変倍レンズ１０２の移動予測位置Ｚｘ’を、テレ端のズーム位置Ｚｔ 又はワイド端のズーム位置Ｚｗ に再設定する（Ｚｘ’＝Ｚｔ 又はＺｘ’＝Ｚｗ ）（ステップＳ２００３）。
【０２７４】
上述のように、変倍レンズ１０２の速度の再設定ルーチンをステップＳ２００１〜ステップＳ２００３として実行することにより、１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の到達位置をズーム端に一致させることが可能となり、フォーカスレンズ１０５の移動目標位置には、ズーム端での合焦位置が設定されることになるため、端到達と共に直ちに変倍レンズ１０２の移動が停止しても、フォーカスレンズ１０５の位置をズーム端位置に相当する合焦位置とすることができる。これにより、ボケが生じる不具合を防止することができる。
【０２７５】
つぎに、第５の実施の形態について説明する。
【０２７６】
上述した第４の実施の形態では、１垂直同期期間後の変倍レンズ１０２の移動予測位置がズーム端を越える場合、前記移動予測位置とズーム端位置が一致するように変倍レンズ１０２の速度を減速して、ボケの発生を抑制することについて説明したが、この第５の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、第４の実施の形態で説明した処理に加えて、さらに、変倍レンズ１０２の位置がズーム端に到達した瞬間に強制的にフォーカスレンズ１０５の位置を合焦位置に移動させ、ボケが生じる時間を削減し、また、計算誤差等の影響によるボケを完全に除去するようにする。
【０２７７】
そこで、例えば、ズームモータ制御プログラム１１６には、図１０のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、また、ＡＦプログラム１１３には、図１１のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、これらの処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされている。
【０２７８】
上記図１０の処理は、上述した図９の処理と同様の処理であるが、ステップＳ２１０１をステップＳ９１４とステップＳ９１５間に組み込んだ処理としている。
また、上記図１１の処理は、上述した図２２の処理と同様の処理であるが、ステップＳ２２０１〜ステップＳ２２０６をステップＳ１２０４、Ｓ１２０６とステップＳ１２０５、Ｓ１２０７、Ｓ１２０９間に組み込んだ処理としている。
【０２７９】
尚、上記図１０及び図１１のフローチャートにおいて、上記図９及び図２２のフローチャートと同様の処理ステップには同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０２８０】
まず、この第５の実施の形態では、変倍レンズ１０２が端位置に到達して停止した際に、ズーム端位置でのフォーカスレンズ１０５の合焦位置を算出し、その算出した位置に強制的にフォーカスレンズ１０５を移動させるようにする。
【０２８１】
このため、強制的なフォーカスレンズ１０５の移動中には、上記図１０のステップＳ９１３で上述のようにして得られるＰｘ’を移動目標位置とすることを禁止する必要がある。
【０２８２】
そこで、上記図１０に示すように、強制的なフォーカスレンズ１０５の移動中であるか否かを示す強制移動フラグの判別処理を行う（ステップＳ１２０１）。この判別処理の結果、強制的なフォーカスレンズ１０５の移動中であった場合には、次のステップＳ９１５のフォーカスレンズ１０５の目標位置の更新を行わずに、ステップＳ９０２に戻る。
【０２８３】
ここで、前記強制移動フラグは、後述する図１１の処理でフォーカスレンズ１０５の移動状態を示す値が設定され、変倍レンズ１０２の位置が端位置を越える方向に駆動指示が行われない限り、クリア（＝「０」）が設定されるようになされている。
【０２８４】
つぎに、フォーカスレンズ１０５の強制移動処理について説明すると、上記図１１に示すように、先ず、本処理が開始されると（ステップＳ１２０１）、上記図１０の処理で既に決定している変倍レンズ１０２の移動状態に応じて（ステップＳ１２０２）、変倍レンズ１０２が非駆動状態であるならば、変倍レンズ１０２の停止を再度設定して（ステップＳ１２０９）、次回の割り込み周期を設定して（ステップＳ１２１０）、本処理を終了する（ステップＳ１２１１）。
【０２８５】
一方、変倍レンズ１０２が駆動状態であった場合、駆動すべき変倍レンズ１０２の駆動方向に応じて（ステップＳ１２０３）、テレ方向ならばステップＳ１２０４に進み、ワイド方向ならばステップＳ１２０６に進む。
【０２８６】
ステップＳ１２０４では、変倍レンズ１０２が既にテレ端に到達済みであるか否かを判別する。
【０２８７】
ステップＳ１２０４の判別結果により、変倍レンズ１０２が未だテレ端に至っていない場合には、上述した強制移動フラグをクリアして（ステップＳ２２０１）、ズームモータドライバ１１８に対して正回転方向の設定を行うと共に、変倍レンズ１０２の位置カウンタＺｘ をインクリメントする（ステップＳ１２０５）。
【０２８８】
一方、ステップＳ１２０６では、変倍レンズ１０２が既にワイド端に到達済みであるか否かを判別する。
【０２８９】
ステップＳ１２０６の判別結果により、変倍レンズ１０２が未だワイド端に至っていない場合には、前記強制移動フラグをクリアして（ステップＳ２２０２）、ズームモータドライバ１１８に対して逆回転方向の設定を行うと共に、変倍レンズ１０２の位置カウンタＺｘ を「１」減算する（ステップＳ１２０７）。
【０２９０】
ステップＳ１２０５又はステップＳ１２０７の処理後、変倍レンズ１０２の駆動速度に対応した周波数信号をズームモータドライバ１１８に出力すべく、現在の周波数信号の論理を反転する（ステップＳ１２０８）。
【０２９１】
ここで、この図１１の処理は、駆動周波数に対応して割り込みがなされるため、ステップＳ１２０８で出力論理を逐次反転することにより、駆動周波数に対応したパルス列が生成され、ズームモータドライバ１１８は、このパルス列の論理の切り替わりと駆動方向設定状態に応じて、ズームモータ１１７（ステッピングモータ）の励磁相を制御する。この制御に伴って、変倍レンズ１０２が移動することとなる。
そして、このような変倍レンズ１０２の移動中、上記図１０の処理を繰り返し行うに従って、変倍レンズ１０２の位置は、ズーム端に行き着くととなる。
【０２９２】
そこで、変倍レンズ１０２が端位置に到達した場合、変倍レンズ１０２の移動を禁止すると共に、ズーム端位置における合焦位置までフォーカスレンズ１０５を強制的に高速移動させ、撮影者にボケを気づかせないようにする。
尚、ここでは、フォーカスレンズ１０５の駆動用として、上述したようにモータ１２６を高速駆動可能なリニアモータとしているため、これにより、変倍レンズ１０２の停止後、フォーカス系のループ特性で直ちに合焦に至れば、撮影者にはボケを気づかせないことが可能である。
【０２９３】
すなわち、テレ方向に移動中、テレ端に到達した場合には、ステップＳ１２０４の判別結果が真となる。
【０２９４】
この場合、フォーカスレンズ１０５の強制移動目標位置として、変倍レンズ１０２の位置がテレ端に存在する場合の合焦位置Ｐｘ’を算出する（ステップＳ２２０３）。
この合焦位置Ｐｘ’は、上述した式（８）を用いて、ズームエリアｖ’＝ｓ（上記図２３のデータテーブルＴＢ で「ｋ＝ｓ」）として算出する。
【０２９５】
一方、ワイド方向に移動中、ワイド端に到達した場合には、ステップＳ１２０６の判別結果が真となる。
【０２９６】
この場合、フォーカスレンズ１０５の強制移動目標位置として、変倍レンズ１０２の位置がワイド端に存在する場合の合焦位置Ｐｘ’を算出する（ステップＳ２２０４）。
この合焦位置Ｐｘ’は、上述した式（８）を用いて、ズームエリアｖ’＝０（上記図２３のデータテーブルＴＢ で「ｋ＝０」）として算出する。
【０２９７】
ステップＳ２２０３又はステップＳ２２０４の処理後、強制移動フラグを「１」に設定し（ステップＳ２２０５）、フォーカスレンズ１０５の目標位置をステップＳ２２０３又はステップＳ２２０４で算出された合焦位置Ｐｘ’に設定して（ステップＳ２２０６）、モータ１２６（リニアモータ）に駆動信号を出力する。
【０２９８】
そして、変倍レンズ１０２の駆動状態を停止状態に設定して（ステップＳ１２０９）、次回の割り込み設定を行って（ステップＳ１２１０）、本処理を終了する（ステップＳ１２１１）。
【０２９９】
尚、この第５の実施の形態では、上述した第４の実施の形態と同様にして、変倍レンズ１０２の動作停止は、変倍レンズ１０２の位置が可動範囲の端に到達することによりなされるとしたが、撮影者がズーム途中にズーム動作のためのキー操作等を中断することによりなされるようにしてもよい。
この場合、例えば、変倍レンズ１０２の駆動状態の切り替わりを検出し、その検出結果により駆動状態が駆動から停止に変化したら、変倍レンズ１０２の停止位置でのフォーカスレンズ１０５の合焦位置を算出し、その算出した位置をフォーカスレンズ１０５の強制移動目標値とする。
【０３００】
上述のことにより、変倍レンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５の駆動用のアクチュエータとして、応答特性の異なるアクチュエータ、すなわちモータ１１７をステッピングモータとして、またモータ１２６をリニアモータとして用いた場合でも、それらのモータの何れか一方が停止しても、ボケを撮影者に気づかせない快適なズーム動作（ズーミング）を実現することが可能となる。
【０３０１】
つぎに、第６の実施の形態について説明する。
【０３０２】
この第６の実施の形態では、上記図１の撮像装置１００において、フォーカスレンズ１０５の位置制御の周期を変倍レンズ１０２の位置制御の周期に対して短く設定することにより、変倍レンズ１０２の停止時には、フォーカスレンズ１０５の移動も直ちに停止するようにする。
【０３０３】
まず、フォーカスレンズ１０５の停止時には、合焦状態を維持するために、微細な移動位置制御を行う必要がある。
すなわち、従来のように１垂直同期期間後の合焦状態を保持するだけでなく、１垂直同期期間内の任意の位置に変倍レンズ１０２が停止した場合でも、合焦状態を維持する必要がある。
【０３０４】
ここで、上述したように、フォーカスレンズの駆動用のモータがステッピングモータである場合には、フォーカスレンズは、カム軌跡の傾斜に応じて最適なフォーカス追従速度で移動されるため、フォーカスレンズの位置の変化率は、カム軌跡の傾きに一致し、変倍レンズの任意の位置での合焦状態が保持できる。
【０３０５】
これに対して、リニアモータ等の位置ループ制御している系では、フォーカスレンズの移動速度はループの応答特性により決定してしまうので、カム軌跡の傾きに応じた移動速度でフォーカスレンズの移動速度を制御することが困難となるが、フォーカスレンズが先行して目標合焦位置に到達した後、１垂直同期期間内で変倍レンズの位置が合焦方向に接近してくるため、ボケが生じる時間が短く、目に見えることはなかった。
【０３０６】
しかしながら、任意の位置で変倍レンズが停止した場合には、変倍レンズの移動によるボケ抑制効果がなくなり、許容できなくなっていた。
【０３０７】
そこで、この第６の実施の形態では、位置ループ制御している系であっても、細密な位置制御を行うことで、擬似的な速度制御を行い、ズーム性能の品位向上を図りつつ、同時に細密な位置制御に要する制御サイクル周波数を、ズーム制御サイクルの周波数より十分高くすることにより、ズーム端等によりズーム動作が中断した場合の不具合を解消するようにする。
【０３０８】
例えば、上述した第３の実施の形態と同様に、ズームモータ制御プログラム１１６には、上記図７のフローチャートに従った処理プログラムが含まれており、この処理プログラムはマイコン１１２により実行されるようになされている。
【０３０９】
一方、図１２は、変倍レンズ１０２の移動に伴いコンペ動作を行うためのフォーカスレンズ１０５の駆動制御処理を示すフローチャートであり、上述した第３の実施の形態の説明で用いた図８の処理と同様の処理であるが、ステップＳ１６０５の前段にステップＳ２３０１を組み込んだ処理としている。
この図１２の処理も、単位時間当たりｎ回処理が行われるような処理サイクルであり、例えば、このフローチャートに従った処理プログラムもズームモータ制御プログラム１１６に含まれており、マイコン１１２により実行されるようになされている。
【０３１０】
尚、上記図７の処理については既に述べたとうりであるため、その詳細は省略する。
また、上記図１２のフローチャートにおいて、上記図８のフローチャートと同様の処理ステップには同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０３１１】
先ず、上述したようにして、ステップＳ９０１〜ステップＳ９１２の各処理により、１垂直同期期間後に到達すフォーカスレンズ１０５の移動先Ｐｘ’が決定される。
【０３１２】
次に、上記図１２の処理で使用するカウンタｍをクリアする初期化処理を行い、現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ を、マイコン１１２内に設けられた図示していないメモリＰｘ０に格納する（ステップＳ１６０１）。
【０３１３】
次に、１垂直同期期間当たりのフォーカスレンズ１０５の移動量（Ｐｘ’−Ｐｘ ）を垂直同期期間で除算し、単位時間当たりのコンペ速度Ｖｆ を算出する（ステップＳ１６０２）。
【０３１４】
そして、ステップＳ９０４で設定されたズーム速度でズームモータ（ステッピングモータ）１１７を駆動することにより、変倍レンズ１０２を移動させながら（ステップＳ１６０３）、ステップＳ９０２に戻り、次の処理周期になるまで待機状態となる。
【０３１５】
また、上述のような処理が行われる中、上記図１２の処理が単位時間当たりにｎ回の処理周期で実行される。
【０３１６】
すなわち、本処理が開始されると（ステップＳ１６０４）、変倍レンズ１０２の駆動状態を判別する（ステップＳ２３０１）。
【０３１７】
ステップＳ２３０１の判別結果により、変倍レンズ１０２が停止状態であった場合には、そのまま待機状態となる。
【０３１８】
一方、ステップＳ２３０１の判別結果により、変倍レンズ１０２が駆動状態であった場合には、上述したステップＳ１６０１でクリアされたカウンタｍをインクリメントする（ステップＳ１６０５）。
【０３１９】
そして、本処理１回当たりのフォーカスレンズ１０５の移動目標位置Ｆｘ を算出する（ステップＳ１６０６）。
この移動目標位置Ｆｘ は、１垂直同期期間後のフォーカス合焦位置を算出したときに存在したフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ０を基準とし、その位置Ｐｘ０に本処理１回当たりの移動量Ｖｆ ／ｎを順次加算する算出法により得られる。
すなわち、移動目標位置Ｆｘ は、上述した式（１６）（Ｆｘ ＝Ｐｘ０＋Ｖｆ ×ｍ／ｎ）により算出される。
【０３２０】
ここで、上述したように、「ｎ」は単位時間当たりの処理回数に相当し、カウンタｍは上記図７の処理の処理サイクルである１垂直同期期間毎に初期化されるため、例えば、テレビジョン方式がＮＴＳＣ方式であるカメラであった場合、このカウンタｍの値は、
ｍ＝１，２，３，・・・，ｎ／６０
の値をとることになる。
したがって、ｍ＝ｎ／６０のとき、移動目標位置Ｆｘ は、
Ｆｘ ＝Ｐｘ０＋Ｖｆ ／６０＝Ｐｘ’
となり、１垂直同期期間後にはＰｘ’の位置にフォーカスレンズ１０５が存在することになる。
【０３２１】
上述のようにして、カウンタｍを変数として基準位置Ｐｘ０に加算する理由としては、ループ制御の特性により実際には、移動目標位置と実移動位置に誤差が生じるため、常に現在のフォーカスレンズ１０５の位置Ｐｘ に、上記図８の処理１回分のフォーカスレンズ１０５の移動量Ｖｆ ／ｎを加算するように繰り返した場合、誤差が累積し、１垂直同期期間後のフォーカスレンズ１０５の到達位置がＰｘ’からズレてしまう、という現象を防ぐためである。
【０３２２】
したがって、上記式（１６）により、移動目標位置Ｆｘ を決定すれば、例えば、前回の移動では実際のフォーカスレンズ１０５の位置が目標位置からズレてしまったとしても、今回算出される目標位置には、位置ズレの影響がないため、前回のズレを補正することが可能となる。
【０３２３】
上述のような図７及び図１２の処理を繰り返し行うことにより、１垂直同期期間後の合焦維持は勿論のこと、１垂直同期期間内の変倍レンズ１０２の移動中であっても、この移動に伴いフォーカスレンズ１０５は合焦を維持する平均コンペ速度で移動を継続することができるため、ボケの発生を防ぐことが可能となる。
【０３２４】
また、上記図１２の処理サイクルを変倍レンズ１０２の最高速度Ｖｚｍａｘより速くすることにより、例えば、Ｖｚｍａｘの３倍程度のｎ＝３ｋＨｚとすることにより、１回のズーム端判別を行うときに、１回上記図１２の処理を行うことができるため、変倍レンズ１０２の停止と共に、フォーカスレンズ１０５の移動を停止させ、且つ合焦状態を維持することが可能となる。
【０３２５】
したがって、ズーム端による変倍レンズ１０２の動作停止のみではなく、撮影者がキー操作等によりズーム動作を中断した場合であっても、ボケを生じることはない。
【０３２６】
尚、上述したような処理はマイコン１１２で行われるため、高速処理によりマイコン１１２の負荷が重たくなるが、カム軌跡の特性から、望遠領域以外の焦点距離は、カム軌跡の傾斜が緩く、且つ被写体距離毎の軌跡は収束傾向にあるため、上記図１２の処理サイクルを上記図２２や上記図１１に示したようなフォーカスレンズ１０５の位置制御処理の処理サイクルより遅くしても、ボケ量は極めて少ない。
したがって、マイコン１１２の負荷を考慮し、例えば、カム軌跡の傾斜が急峻なテレ端付近のみ、上記図１２の処理サイクルを速くする等、焦点距離に応じて、上記図１２の処理サイクルを最適に設定するのが望ましい。
【０３２７】
また、上述した第１〜第６の実施の形態では、フォーカスレンズ１０５の駆動用のモータ１２６として、リニアモータを用いることとしたが、これに限らず、ステップモータ等の高速制御系であってもよい。
【０３２８】
【発明の効果】
以上説明したように第１の本発明によれば、所定時間中の可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定時間中に複数回、アクチュエータへの駆動信号を更新して供給するように構成したことにより、可動部の位置制御と共に擬似的な速度制御も同時に行うことができる。これにより、リニアモータを用いたレンズ位置制御システムであっても、焦点信号の山形状態や大きさに合わせて、円滑な高速オートフォーカス動作を実現することができる。したがって、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる。
第２の発明によれば、上記第１の発明において、所定時間中に所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、所定時間中にｎ回、移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新するように構成したことにより、可動部の実際の平均移動速度を等速度に保つことが可能となる。これにより、焦点調節時の山登り動作時等に生じていた現象、すなわちフィードバックループの応答特性により可動部の高速駆動がなされ、移動目標位置への到達と共に直ちにその駆動が停止することにより、駆動と停止の繰り返しが撮影画面上に現れてしまうという現象等を防止することができる。また、アクチュエータをリニアモータとすることにより、超高速ズーム、機構の小型軽量化を図ることができる。
第３の発明によれば、オートフォーカス動作時のウォブリング動作等、可動部を決まった移動量分移動させる場合に対しても、所定移動量を移動する平均移動速度を制御できるように構成したことにより、ウォブリング動作等における可動部の移動方向判断動作や山頂上判断動作で生じていた、可動部の駆動と停止の繰り返しによる見苦しい撮影映像、例えば、カクカクとした見苦しい撮影映像を防止することが可能となる。特に、合焦点付近の山頂上付近でのウォブリング動作等のように、合焦状態である被写体以外に撮影画面内に小ボケ状態である被写体等が混在する場合であっても、上記平均移動速度を減速する等を行うことにより、ウォブリング動作等における可動部の駆動から停止への切り替わり周波数を低くすることが可能となるため、撮影者に目立たないウォブリング動作等を実現することができる。したがって、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる。
第４の発明によれば、上記第３の発明において、移動させるべき可動部の移動量に応じて、所定量の移動を分割して可動部を徐々に移動させるのか、或いは、可動部を１度に移動させるのかを選択するように構成したことにより、所定移動量が大きい場合には分割して可動部を徐々に移動させることで、移動目標位置を中心として発生する振動を抑制し、焦点電圧信号への影響を除去することができるため、オートフォーカス動作時等の誤動作を防止することが可能となる。また、可動部の移動量に合わせて、可動部を強制的に１度に移動できるように構成したことにより、可動部が所定量を越えて移動してしまうという現象を防止できると共に、撮影画面上において、可動部の動きが目に見えない範囲で可動部の移動を最高速にすることが可能となる。さらに、アクチュエータをリニアモータとすることにより、超高速ズーム、機構の小型軽量化を図ることができる。
第５の発明によれば、上記第１又は第３の発明において、上記所定速度を、焦点電圧信号の信号レベルや合焦状態に応じて変化させるように構成したことにより、あらゆる被写体に対して円滑で最適なオートフォーカス動作を実現することが可能となる。
第６の本発明によれば、所定時間中の可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定時間中に複数回、アクチュエータへの駆動信号を更新して供給するように構成したことにより、可動部の位置制御と共に擬似的な速度制御も同時に行うことができる。これにより、リニアモータを用いたレンズ位置制御システムであっても、焦点信号の山形状態や大きさに合わせて、円滑な高速オートフォーカス動作を実現することができる。したがって、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる。
第７の発明によれば、上記第６の発明において、所定時間中に所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、所定時間中にｎ回、移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新するように構成したことにより、可動部の実際の平均移動速度を等速度に保つことが可能となる。これにより、焦点調節時の山登り動作時等に生じていた現象、すなわちフィードバックループの応答特性により可動部の高速駆動がなされ、移動目標位置への到達と共に直ちにその駆動が停止することにより、駆動と停止の繰り返しが撮影画面上に現れてしまうという現象等を防止することができる。また、アクチュエータをリニアモータとすることにより、超高速ズーム、機構の小型軽量化を図ることができる。
第８の発明によれば、オートフォーカス動作時のウォブリング動作等、可動部を決まった移動量分移動させる場合に対しても、所定移動量を移動する平均移動速度を制御できるように構成したことにより、ウォブリング動作等における可動部の移動方向判断動作や山頂上判断動作で生じていた、可動部の駆動と停止の繰り返しによる見苦しい撮影映像、例えば、カクカクとした見苦しい撮影映像を防止することが可能となる。特に、合焦点付近の山頂上付近でのウォブリング動作等のように、合焦状態である被写体以外に撮影画面内に小ボケ状態である被写体等が混在する場合であっても、上記平均移動速度を減速する等を行うことにより、ウォブリング動作等における可動部の駆動から停止への切り替わり周波数を低くすることが可能となるため、撮影者に目立たないウォブリング動作等を実現することができる。したがって、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる。
第９の発明によれば、上記第８の発明において、移動させるべき可動部の移動量に応じて、所定量の移動を分割して可動部を徐々に移動させるのか、或いは、可動部を１度に移動させるのかを選択するように構成したことにより、所定移動量が大きい場合には分割して可動部を徐々に移動させることで、移動目標位置を中心として発生する振動を抑制し、焦点電圧信号への影響を除去することができるため、オートフォーカス動作時等の誤動作を防止することが可能となる。また、可動部の移動量に合わせて、可動部を強制的に１度に移動できるように構成したことにより、可動部が所定量を越えて移動してしまうという現象を防止できると共に、撮影画面上において、可動部の動きが目に見えない範囲で可動部の移動を最高速にすることが可能となる。また、アクチュエータをリニアモータとすることにより、超高速ズーム、機構の小型軽量化を図ることができる。
第１０の発明によれば、上記第６又は第８の発明において、上記所定速度を、焦点電圧信号の信号レベルや合焦状態に応じて変化させるように構成したことにより、あらゆる被写体に対して円滑で最適なオートフォーカス動作を実現することが可能となる。
第１１の発明によれば、所定時間中の可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定時間中に複数回、アクチュエータへの駆動信号を更新して供給するように構成したことにより、可動部の位置制御と共に擬似的な速度制御も同時に行うことができる。これにより、リニアモータを用いたレンズ位置制御システムであっても、焦点信号の山形状態や大きさに合わせて、円滑な高速オートフォーカス動作を実現することができる。したがって、リニアモータによりレンズ位置制御を行う場合でも、擬似的な速度制御を可能とすることにより、快適なオートフォーカス動作やズーム動作を実現できる。
第１２の発明によれば、上記第１１の発明において、上記アクチュエータをリニアモータとすることにより、超高速ズーム、機構の小型軽量化を図ることができる。
第１３の発明によれば、上記第１１の発明において、撮像手段により被写体を撮影して得られた撮像信号から、焦点状態に応じて変化する所定の焦点信号を抽出して、焦点状態を判別するように構成したことにより、あらゆる被写体に対して円滑で最適なオートフォーカス動作を実現することが可能となる。
第１４の発明によれば、上記第１１の発明において、所定時間中に所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、所定時間中にｎ回、移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新するように構成したことにより、可動部の実際の平均移動速度を等速度に保つことが可能となる。これにより、焦点調節時の山登り動作時等に生じていた現象、すなわちフィードバックループの応答特性により可動部の高速駆動がなされ、移動目標位置への到達と共に直ちにその駆動が停止することにより、駆動と停止の繰り返しが撮影画面上に現れてしまうという現象等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像装置を適用した装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態において、山登り駆動処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図３】マイコンから比較回路に供給される駆動目標信号の生成処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態において、ウォブリング動作処理の詳細をを説明するためのフローチャートである。
【図５】ウォブリング動作時のフォーカスレンズの位置制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】ウォブリング動作とその振幅を説明するための図である。
【図７】第３の実施の形態において、１垂直同期期間を制御サイクルとしたズーム動作処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】ズーム移動に伴うコンペ動作処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】第４の実施の形態において、ズーム速度の再設定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第５の実施の形態において、強制的なフォーカスレンズの移動を判別する処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】上記強制的なフォーカスレンズの移動を示す強制移動フラグの設定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】ズーム移動に伴うコンペ動作処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】インナーフォーカスタイプのレンズシステムを説明するための図である。
【図１４】各焦点距離において被写体距離を変化させたときの合焦点の軌跡を説明するための図である。
【図１５】軌跡追従方式を説明するための図である。
【図１６】変倍レンズ位置方向の内挿方式を説明するための図である。
【図１７】リニアモータとしてムービングコイルタイプのボイスコイルモータを用いたレンズの移動機構を説明するための図である。
【図１８】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】上記リニアモータを用いた撮像装置におけるズーム動作処理を説明するためのフローチャートである。
【図２０】上記ズーム動作処理において、軌跡パラメータ算出処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２１】上記軌跡パラメータ算出処理において、ズームエリア算出処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２２】上記ズーム動作処理において、変倍レンズの駆動処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図２３】カム軌跡情報のデータテーブルを説明するための図である。
【図２４】オートフォーカス動作処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 撮像装置
１０１ 第１のレンズ群
１０２ 第２のレンズ群（変倍レンズ）
１０３ 絞り
１０４ 第３のレンズ群
１０５ 第４のレンズ群（フォーカスレンズ）
１０６ 撮像素子
１０７ 増幅器
１０８ カメラ信号処理回路
１０９ ＡＦ信号処理回路
１１０ ＡＦ枠生成回路
１１１ タイミングジェネレータ
１１２ マイコン
１１３ ＡＦプログラム
１１４ ズーム制御プログラム１１４
１１５ レンズカムデータ１１５
１１６ ズームモータ制御プログラム
１１７ モータ
１１８ モータドライバ
１１９ フォーカス制御プログラム
１２０ 増幅回路
１２１ 比較回路
１２２ 積分回路
１２３ 微分回路
１２４ 加算回路
１２５ モータドライバ
１２６ モータ
１２７ 位置エンコーダ
１２８ 絞り制御回路
１２９ ＩＧメータ
１３０ アイリスドライバ
１３１ ズームスイッチ
１３２ ＡＦスイッチ
Claims (14)
- 撮像手段と、
焦点調節を行うべく光軸上を移動可能な可動部と、
上記可動部を駆動するアクチュエータと、
上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、
上記撮像手段の出力より所定の焦点信号を抽出して焦点状態を判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向かって移動するような駆動信号を上記アクチュエータに供給するフォーカス制御手段と、
所定期間中の上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定期間中に複数回上記駆動信号を更新することにより、上記アクチュエータによる上記可動部の位置制御を行う位置制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。 - 上記アクチュエータは、リニアモータであり、
上記位置制御手段は、上記所定時間中、上記所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、ｎ回移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新し、上記フォーカス制御手段により上記リニアモータに供給される駆動信号を、更新した移動目標位置に相当する駆動信号とすることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - レンズ及び撮像素子を含む撮像手段と、
上記レンズ及び撮像素子の何れか一方を可動部とし、上記レンズ及び撮像素子がなす光軸上において上記可動部を移動させるアクチュエータと、
上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、
上記撮像手段の出力信号から焦点電圧信号を抽出する抽出手段と、
上記抽出手段で抽出された焦点電圧信号の信号レベルに応じて合焦状態であるかを判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向って移動するような駆動信号を上記アクチュエータに供給するフォーカス制御手段とを備え、
上記フォーカス制御手段は、上記抽出手段で抽出された焦点電圧信号の信号レベルに応じて上記可動部を移動させる目標位置を第１の制御周期で算出する第１の制御手段と、上記アクチュエータに供給する駆動信号を第２の制御周期で更新する第２の制御手段とを含み、
上記第２の制御手段は、上記第１の制御手段で得られた目標位置に至るまでの上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、また、上記可動部が徐々に上記目標位置に近づき到達するように、駆動信号の更新を第２の制御周期で行うことを特徴とする撮像装置。 - 上記アクチュエータは、リニアモータであり、
上記第２の制御手段は、上記第１の制御手段で得られた目標位置と、上記可動部の現在位置との位置差に応じて、上記リニアモータに供給する駆動信号を強制的に上記目標位置に相当する駆動信号に更新するか、徐々に上記目標位置に近づくような駆動信号に更新するかを選択する選択手段を含むことを特徴とする請求項３記載の撮像装置。 - 上記所定速度は、上記焦点電圧信号の信号レベルや上記合焦状態の判別結果に応じて変化することを特徴とする請求項１又は３記載の撮像装置。
- 可動部とされたレンズ及び撮像素子の何れか一方を上記レンズ及び撮像素子がなす光軸上においてアクチュエータで移動させ、上記撮像素子の出力信号から得られた焦点電圧信号の信号レベルに応じて合焦状態であるかを判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向って移動するように上記可動部の位置制御を行う撮像装置の制御方法であって、
所定時間中の上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記可動部を移動させるための駆動信号を、上記所定期間中に複数回更新して上記リニアモータに与えることを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 上記アクチュエータは、リニアモータであり、
上記所定時間中、上記所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、ｎ回移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新し、上記リニアモータに与える駆動信号を、更新した移動目標位置に相当する駆動信号とすることを特徴とする請求項６記載の撮像装置の制御方法。 - 可動部とされたレンズ及び撮像素子の何れか一方を上記レンズ及び撮像素子がなす光軸上においてアクチュエータで移動させ、上記撮像素子の出力信号から得られた焦点電圧信号の信号レベルに応じて合焦状態であるかを判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向って移動するように上記可動部の位置制御を行う撮像装置の制御方法であって、
上記焦点電圧信号の信号レベルに応じて上記可動部を移動させる目標位置を第１の制御周期で算出し、その算出された目標位置に至るまでの上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、また、上記可動部が徐々に上記目標位置に近づき到達するように、上記アクチュエータに与える駆動信号を第２の制御周期で更新することを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 上記アクチュエータは、リニアモータであり、
上記第１の制御周期で算出された目標位置と、上記可動部の現在位置との位置差に応じて、上記リニアモータに与える駆動信号を強制的に上記目標位置に相当する駆動信号に更新するか、徐々に上記目標位置に近づくような駆動信号に更新するかを選択することを特徴とする請求項８記載の撮像装置の制御方法。 - 上記所定速度は、上記焦点電圧信号の信号レベルや上記合焦状態の判別結果に応じて変化することを特徴とする請求項６又は８記載の撮像装置の制御方法。
- 焦点調節を行うべく光軸上を移動可能な可動部と、
上記可動部を駆動するアクチュエータと、
上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、
焦点状態を判別し、その判別結果に応じて、上記可動部が合焦位置に向かって移動するような駆動信号を上記アクチュエータに供給するフォーカス制御手段と、
所定期間中の上記可動部の平均移動速度が所定速度となるように、上記所定期間中に複数回上記駆動信号を更新することにより、上記アクチュエータによる上記可動部の位置制御を行う位置制御手段とを備えたことを特徴とするレンズ制御装置。 - 上記アクチュエータは、リニアモータであることを特徴とする請求項１１記載のレンズ制御装置。
- 撮像手段を備え、
上記フォーカス制御手段は、上記撮像手段より出力された撮像信号中より焦点状態に応じて変化する所定の焦点信号を抽出することによって焦点状態を判別することを特徴とする請求項１１記載のレンズ制御装置。 - 上記位置制御手段は、上記所定時間中、上記所定速度で移動すべき移動量ｓに対し、ｎ回移動目標位置を移動量ｓ／ｎづつ更新し、上記フォーカス制御手段により上記アクチュエータに供給される駆動信号を、更新した移動目標位置に相当する駆動信号とすることを特徴とする請求項１１記載のレンズ制御装置。
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