JP6071744B2 - 自動焦点調整装置及びそれを有するレンズ装置、撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、テレビレンズやビデオレンズ等の光学機器に使用される自動焦点調整装置に関し、特に、位相差検出方式の焦点検出手段を有するオートフォーカス機能を備えた光学機器に使用される自動焦点調整装置、及びそれを有するレンズ装置並びに撮像装置に関するものである。

従来、カメラやビデオカメラ等の撮影装置におけるＡＦ（オートフォーカス）技術として様々な提案が成されている。例えば、撮影レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を一対のラインセンサ上に結像させ、デフォーカス量を演算し、撮影レンズの駆動を行う自動焦点調整方法がよく知られている。

特許文献１は、撮影レンズの焦点距離、被写体距離、被写体速度、被写体加速度、像面距離、像面速度、像面加速度の内の一つ又はそれらの組み合わせに基づく所与の関数を用いて将来の像面位置を予測する方法を開示している。

特開２００１−０２１７９４号公報

カメラやビデオカメラ等の動画撮影では、常に被写体像を被写界深度内に収めるようにフォーカス調整する必要がある。しかしながら、特許文献１に開示された従来技術は、所与の関数に基づいて撮影レンズを駆動するため駆動についてのレンズ毎の個体差やレンズの駆動に影響を及ぼすような撮影条件が考慮されていない。また、静止画像を撮影することを前提としていることから、カメラやビデオカメラ等の動画撮影には適応できない。

図９に光軸方向に移動する被写体に対するレンズのフォーカス位置の軌跡を示す。図中、縦軸は被写体距離、横軸は時間を表す。図９中、時刻ｔ１及びｔ２の露光ポイントでは合焦しているが、露光ポイントに至るまでの時刻ｔ１からｔ２の間では、レンズのフォーカス位置が被写界深度内で被写体を捉える合焦状態を維持出来ていない。
そこで、本発明の目的は、被写体速度、被写体距離によらず、常に合焦状態を維持する事を可能とした自動焦点調整装置及びそれを有するレンズ装置並びに撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の自動焦点調整装置は、位相差検出方式の焦点検出手段からの信号に基づいて得られたデフォーカス量と、位置検出手段により得られたフォーカスレンズの位置と、に基づいて前記フォーカスレンズの目標位置を演算する目標位置演算手段と、該目標位置演算手段により演算された目標位置を記憶する目標位置記憶手段と、現在の前記目標位置と、該現在の目標位置が演算される前に演算された目標位置と、前記目標位置演算手段が、前記現在の目標位置が演算される前に演算された目標位置を演算してから前記現在の目標位置を演算するまでに要した目標位置演算時間又は該目標位置演算時間と等価であると見なせる時間と、に基づいて、光軸方向の被写体速度を演算する被写体速度演算手段と、前記現在の目標位置と、該フォーカスレンズの位置と、前記被写体速度と、に基づいて前記フォーカスレンズの駆動速度を設定する第１の駆動速度設定手段と、現在の前記フォーカスレンズの駆動速度と、現在のデフォーカス量と、該現在のデフォーカス量が得られる前に得られたデフォーカス量と、に基づいて前記フォーカスレンズの駆動速度を設定する第２の駆動速度設定手段と、前記被写体速度が変化したか否かを判断し、前記被写体速度が変化したと判断した場合は前記第１の駆動速度設定手段による駆動速度に基づき前記フォーカスレンズを駆動し、前記被写体速度が変化していないと判断した場合は前記第２の駆動速度設定手段による駆動速度に基づき前記フォーカスレンズを駆動する、レンズ制御手段と、を有する、ことを特徴とする。

本発明によれば光軸方向に移動する被写体に対して、被写体速度、被写体距離によらず、合焦状態を維持することが可能な自動焦点調整装置を提供することができる。また、デフォーカス量の増減に基づいて相対的にフォーカスレンズ駆動速度を加減させることにより、レンズ特性の環境変化、経時変化によらず、光軸方向に移動する被写体に対して合焦状態を維持する事が可能な自動焦点調整装置及びそれを有するレンズ装置並びに撮像装置を提供することができる。

第１実施例の構成図 第１実施例のメインフローチャート 第１実施例のフォーカスレンズ駆動速度調整処理フローチャート 第１実施例のフォーカスレンズ駆動速度調整処理フローチャート 第１実施例を適用したレンズ焦点距離の軌跡 第１実施例におけるフォーカスレンズ駆動速度の判断を説明する図 第２実施例の構成図 第２実施例のフローチャート 従来のレンズの焦点距離の軌跡

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の自動焦点調整装置の第１の実施例であるレンズ装置１００の構成を示す。レンズ装置１００は、フォーカスレンズ１０１を含む光学系を有する。レンズ装置１００はカメラ装置２００と共に撮像装置３００を構成する。レンズ装置１００は、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に移動して、レンズ装置１００の結像面の位置を変化させる。

フォーカスレンズ１０１には、フォーカスモータ１０２が接続されている。フォーカスモータ１０２はフォーカスドライバ１０３によって駆動され、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に移動させる。フォーカスモータ１０２とフォーカスドライバ１０３でフォーカスレンズ駆動手段を構成する。フォーカスレンズ１０１の位置は、位置検出手段としてのフォーカスレンズ位置検出部１０４によって検出される。

ズームレンズ１０５は光軸方向に移動してレンズ装置１００の焦点距離を変化させる。ズームレンズ１０５は、ズームモータ１０６が接続されている。ズームモータ１０６はズームドライバ１０７によって駆動され、ズームレンズ１０５を光軸方向に移動させる。ズームモータ１０６とズームドライバ１０７でズーム駆動手段を構成する。ズームレンズ１０５の位置は、ズームレンズ位置検出部１０８によって検出される。

可動絞り（開口絞り）１０９には、アイリスモータ１１０が接続されている。アイリスモータ１１０はアイリスドライバ１１１によって駆動され、可動絞り１０９を駆動する。アイリスモータ１１０とアイリスドライバ１１１でアイリス駆動手段を構成する。可動絞り１０９の位置（開度）は、アイリス位置検出部１１２によって検出される。

分光プリズム１１３は、フォーカスレンズ１０１とズームレンズ１０５を透過した光を２つの光束に分光する。分光プリズム１１３を透過した一方の光束はリレーレンズ１２３を通って撮像素子１２４に入射する。また、分光プリズム１１３で反射された他方の光束は、焦点検出手段としての位相差検出方式の焦点検出部１１４に入射する。焦点検出部１１４は位相差検出レンズと位相差検出センサで構成され、位相差検出レンズによって分光された２つの光束により形成された一対の像（２像）を位相差センサにて光電変換する。

レンズ制御手段としてのレンズ制御部１１５は、フォーカスレンズ駆動手段、ズームレンズ駆動手段、アイリス駆動手段の駆動を制御する。デフォーカス量演算手段としてのデフォーカス量演算部１１７では、焦点検出部１１４にて光電変換された撮影光束の一部である一対の像信号の位相差を演算して所定の被写体に対するデフォーカス量を演算する。被写界深度演算手段としての被写界深度演算部１１６は、フォーカスレンズ１０１、ズームレンズ１０５及び可動絞り１０９の各位置情報、及びデフォーカス量に基づき合焦対象となる被写体に合焦している場合を想定した被写界深度を演算する（或はテーブルから読み出してもよい）。目標位置演算手段としてのフォーカスレンズ目標位置演算部１１８では、デフォーカス量演算部１１７で演算されたデフォーカス量及びフォーカスレンズ位置検出部１０４の位置情報からフォーカスレンズ目標位置を演算する。被写体速度演算手段としての被写体速度演算部１１９では、フォーカスレンズ目標位置演算部１１８が演算に要した時間（目標位置演算時間）又は焦点検出部１１４が焦点検出（前記一対の像信号の取得）に要した時間、及びフォーカスレンズ目標位置演算部１１８からの情報に基づいて被写体の光軸方向における移動速度を演算する。駆動量演算手段としてのフォーカスレンズ駆動量演算部１２０では、フォーカスレンズ目標位置演算部１１８及びフォーカスレンズ位置検出部１０４からの情報に基づいてフォーカスレンズ１０１の駆動量を演算する。第１の駆動速度設定手段としてのフォーカスレンズ駆動速度設定部１２１では、フォーカスレンズ駆動量演算部１２０及び被写体速度演算部１１９からの情報に基づいてフォーカスレンズ駆動速度を設定する。フォーカスレンズ駆動速度設定部１２１を第１の駆動速度設定手段としたが、フォーカスレンズ駆動量演算部１２０の機能とフォーカスレンズ駆動速度設定部１２１の機能を併せ持つ手段を第１の駆動速度設定手段としてもよい。

第２の駆動速度設定手段としてのフォーカスレンズ駆動速度調整部１２２では、被写界深度演算部１１６、被写体速度演算部１１９、フォーカスレンズ駆動速度設定部１２１及びデフォーカス量演算部１１７からの情報に基づきフォーカスレンズ駆動速度が被写体速度に対して適正か判断する。不適正と判断した場合、フォーカスレンズ駆動速度を変更する。

以上、説明した構成において図２のフローチャート、図３のフォーカスレンズ駆動速度調整処理フローチャート及び、図５のレンズ焦点距離の軌跡を使用して詳細に説明する。

図２のＳ２０１では、デフォーカス量演算部１１７は、焦点検出部１１４にて光電変換された撮影光束の一部である一対の像信号の位相差を演算し、デフォーカス量を演算する。ステップＳ２０２では、フォーカスレンズ位置検出部１０４で検出しているフォーカスレンズ位置を読込む。Ｓ２０３では、ズームレンズ位置検出部１０８で検出しているズームレンズ位置を読込む。Ｓ２０４では、アイリス位置検出部１１２で検出しているアイリス位置を読込む。Ｓ２０５では、被写界深度演算部１１６は、フォーカスレンズ位置と、ズームレンズ位置と、アイリス位置に基づいて式（１）及び式（２）によって合焦対象となる被写体に合焦している場合の前方及び後方被写界深度を演算する。

前方被写界深度＝（σ×Fno×L×L）／（ｆ×ｆ−σ×Fno×L）・・・・・（１）
後方被写界深度＝（σ×Fno×L×L）／（ｆ×ｆ＋σ×Fno×L）・・・・・（２）
ここで、σは許容錯乱円の直径を、ｆは焦点距離を、Lは被写体距離を、FnoはFナンバーを表す。ここでは、被写界深度を上記の式にて演算するとして説明したが、これに限らず、テーブル等から読み出しても良い。また、許容錯乱円の直径σは、撮像素子の種類（サイズ、画素ピッチ）や用途（撮影形態）などによって決まる既知の値である。たとえば、許容錯乱円の直径σを、撮像素子のサイズ（イメージサイズ）が、P(1 1/4")では0.04mm、PV(1")では0.03mm、J(2/3")では0.021mm、PH(1/2")では0.016mmとするのが一つの目安となる。また、許容錯乱円の直径σを、画素ピッチの０．５〜２倍とするのも一つの目安となる。ここで演算される被写体距離を基準とした前方被写界深度、後方被写界深度の範囲内に、フォーカスレンズが位置するように制御することで、デフォーカス量を演算した時のズームレンズ位置とアイリス状態において、合焦状態を維持することができる。

Ｓ２０６では、フォーカスレンズ目標位置演算部１１８は、Ｓ２０１にて演算したデフォーカス量及びＳ２０２で読込んだフォーカスレンズ位置から、現時点での被写体距離に対応するフォーカスレンズ目標位置を演算する。Ｓ２０７では、フォーカスレンズ駆動量演算部１２０は、Ｓ２０６にて演算された現在のフォーカスレンズ目標位置及びＳ２０２にて読込んだフォーカスレンズ位置に基づいてフォーカスレンズ１０１の駆動量を演算する。Ｓ２０８では、被写体速度演算部１１９は、フォーカスレンズ目標位置演算部１１８が演算に要した時間（目標位置演算時間）又は焦点検出部１１４が焦点検出（前記一対の像信号の取得）に要した時間と、現在のフォーカスレンズ目標位置及び不図示の目標位置記憶手段に記憶されている少なくとも一つ前のフォーカスレンズ目標位置（現在のフォーカスレンズ目標位置が演算される前に演算されたフォーカスレンズ目標位置）に基づき、式（３）を用いて光軸方向の被写体速度を演算する。以後、説明の簡略化のため、被写体速度と記載して、光軸方向の被写体速度を表すものとする。

Ｖ ＝（ｆctl − ｆctl０）／Ｔ・・・・・・（３）
ここで、Ｖは単位時間当たりのフォーカスレンズ目標位置の変化（単位時間当たりのフォーカスレンズ目標位置の変化から被写体速度を求めることが可能である。また、以下の処理においては、フォーカスレンズ目標位置の変化に代えて、被写体速度を用いてもよい。よって、以下においては、Ｖを「被写体速度」という）を示す。ｆctlは現在のフォーカスレンズ目標位置を、ｆctl０は少なくとも一つ前のフォーカスレンズ目標位置を示す。また、Ｔは、フォーカスレンズ目標位置演算部１１８が、前記少なくとも一つ前のフォーカスレンズ目標位置ｆctl０（現在のフォーカスレンズ目標位置が演算される前に演算されたフォーカスレンズ目標位置ｆctl０）を演算してから前記現在のフォーカスレンズ目標位置ｆctlを演算するまでに経過した時間（目標位置演算時間）を表す。Ｔとしては、前記目標位置演算時間の他に、前記目標位置演算時間と等価であると見なせる時間を用いても良い。前記目標位置演算時間と等価であると見なせる時間として、たとえば、焦点検出部１１４が、前記少なくとも一つ前のフォーカスレンズ目標位置ｆctl０の演算に必要な一対の像信号を取得してから、前記フォーカスレンズ目標位置ｆctlの演算に必要な一対の像信号を取得するまでに経過した時間（焦点検出時間）を用いても良い。ここで、Ｖは、遠距離側に移動する方向を正とする。Ｓ２０９では、Ｓ２０８にて演算された被写体速度Ｖnowから、少なくとも一つ前の処理ループにおいて演算されレンズ制御部１１５内の不図示の記憶部に記憶されている被写体速度Ｖ０を減算して被写体速度の変化量ΔＶを算出する。
ΔＶ ＝ Ｖnow − Ｖ０・・・・・・・・・（４）

Ｓ２１０では、下記の式（５）によって、所定時間内に被写体速度が変化したか否かを判定する。
｜ΔＶ｜＜ α１・・・・・・・・・（５）
ここで、α１は正の値の所定の閾値（第１の閾値）である。式（５）で被写体速度の変化量ΔＶの絶対値がα１以上（第１の閾値以上）の時、被写体速度が変化したと判定し、Ｓ２１１へ移行する。また、被写体が光軸方向には移動していなかった時、すなわち、レンズ制御部１１５内の不図示の記憶部に記憶されている被写体速度Ｖ０が０の時は、Ｓ２１１へ移行する。被写体速度の変化量ΔＶの絶対値がα１より小さい時、被写体速度が変化していないと判定し、Ｓ２１２へ移行する。Ｓ２１２では、フォーカスレンズ駆動速度調整部１２２にて、現在のフォーカスレンズ駆動速度がＳ２０８にて演算した被写体速度に対して、適正か判断する。Ｓ２１１では、フォーカスレンズ駆動速度設定部１２１は、Ｓ２０７で演算されたフォーカスレンズ駆動量及びＳ２０８で演算された被写体速度に基づいてフォーカスレンズ駆動速度をテーブルから読み出して（或は計算で求めてもよい）設定し、Ｓ２１３へ移行する。

図３に、Ｓ２１２におけるフォーカスレンズ駆動速度調整部１２２での処理の詳細を示す。図３のＳ３０１では、Ｓ２０１にて演算した現在のデフォーカス量ｄnowから、不図示のデフォーカス量記憶手段に記憶されている少なくとも一つ前のデフォーカス量ｄ０を減算して、所定時間内のデフォーカス量の変化量Δｄを演算する。
Δｄ＝ｄnow − ｄ０・・・・・・・・（６）

Ｓ３０２では、Ｓ２０２で読込んだフォーカスレンズ位置、Ｓ２０５にて演算した被写界深度及びＳ２０１にて演算したデフォーカス量から、現在、フォーカスレンズが被写界深度内に位置しているか否かを判定する。フォーカスレンズが被写界深度内に位置している場合、Ｓ３０３へ移行し、被写界深度内に位置していない場合、Ｓ３０４へ移行する。Ｓ３０３及びＳ３０４では、現在のフォーカスレンズ駆動速度が現在の被写体速度に対して適正か否かを判定する。Ｓ３０３では、式（７）を用いて現在のフォーカスレンズ駆動速度が適正か判定する。
｜Δｄ｜＜α２ ・・・・・・・・・（７）
ここで、α２は、正の値の閾値（第２の閾値）を表す。デフォーカス量の変化量Δｄの絶対値がα２以上（第２の閾値以上）の時、フォーカスレンズ駆動速度が不適正と判定し、Ｓ３０５へ移行する。デフォーカス量の変化量Δｄの絶対値がα２より小さい時、フォーカスレンズ駆動速度が適正と判定し、フォーカスレンズ駆動速度調整処理を終了し、図２のＳ２１３へ移行する。

Ｓ３０４では、式（８）及び式（９）が共に満たされるか否かによって、現在のフォーカスレンズ駆動速度が適正か否かを判定する。
｜Δｄ｜＞α３ ・・・・・・・・・（８）
｜ｄnow｜＜｜ｄ０｜・・・・・・・（９）
ここで、α３は正の値の閾値（第３の閾値）を表す。デフォーカス量の変化量Δｄの絶対値がα３以下（第３の閾値以下）又はｄnowの絶対値がｄ０の絶対値以上である場合は、フォーカスレンズ駆動速度は不適正と判定し、Ｓ３０５へ移行する。デフォーカス量の変化量Δｄの絶対値がα３より大きく且つｄnowの絶対値がｄ０の絶対値より小さい場合、フォーカスレンズ駆動速度が適正と判定し、フォーカスレンズ駆動速度調整処理を終了し、図２のＳ２１３へ移行する。

Ｓ３０５では、被写体移動方向（被写体速度Ｖの符号）と、Ｓ２０１で求められた現在のデフォーカス量ｄnowの符号が一致するか否かを判定する。ここで、被写体移動方向の符号については前述のとおり、前方被写界深度側を負、後方被写界深度側を正とする。また、現在のデフォーカス量ｄnowの符号については、フォーカスレンズの合焦物体距離に対し実際の被写体距離が遠距離側にある場合は正、実際の被写体距離が近距離側にある場合は負の値をとるものとする。
被写体移動方向と現在のデフォーカス量の符号が同符号である場合はＳ３０６へ進み、異符号である場合はＳ３０７へ進む。

Ｓ３０６及びＳ３０７では、今回のルーチンで演算されたデフォーカス量ｄnowの絶対値が、少なくとも１つ前の処理ループで演算され不図示の記憶部に記憶されているデフォーカス量ｄ０（現在のデフォーカス量が得られる前に得られたデフォーカス量ｄ０）の絶対値、に対して減少したか否かを判定する。
|ｄnow|＜|ｄ０|・・・・・・・・（１０）
図５のｄ２の場合、デフォーカス量の絶対値は増加、ｄ３の場合、デフォーカス量の絶対値は減少したと判定される。

Ｓ３０６では、式（１０）を用いて、|ｄnow|が|ｄ０|より小さい場合はＳ３０８へ移行し、|ｄnow|が|ｄ０|以上の場合はＳ３０９へ移行する。Ｓ３０７では、式（１０）を用いて|ｄnow|が|ｄ０|より小さい場合はＳ３１１へ移行し、|ｄnow|が|ｄ０|以上の場合はＳ３１０へ移行する。Ｓ３０８及びＳ３１０では、式（１１）を用いて、現在のフォーカスレンズを移動方向は維持したまま減速させて（図５の時刻ｔ１〜ｔ２間の駆動速度をｔ２以降の速度へ減速させて）、フォーカスレンズ駆動速度調整処理を終了し、図２のＳ２１３へ移行する。Ｓ３０９及びＳ３１１では、式（１１）を用いて、現在のフォーカスレンズを移動方向は維持したまま加速させて（図５の時刻ｔ１以前の駆動速度をｔ１〜ｔ２間の速度へ加速させて）、フォーカスレンズ駆動速度調整処理を終了し、図２のＳ２１３へ移行する。
Ｘnew＝ Ｘnow ＋ β × γ ・・・・・（１１）
ここでＸnewはＳ３０８、Ｓ３０９、Ｓ３１０及びＳ３１１で演算されるフォーカスレンズ駆動速度を、Ｘnowは現在のフォーカスレンズ駆動速度を、βは現在のデフォーカス量と少なくとも一つ前のデフォーカス量に基づいて決まる値、γは任意の定数を表す。

ここで、図３のＳ３０５乃至Ｓ３１１の処理について、図６（ａ）、（ｂ）を参照しながら詳述する。Ｓ３０３からＳ３０５に処理が進む場合は、被写体距離は速度一定の条件で一方向に変化していて（Ｓ２１０）、フォーカスレンズの位置が被写体距離を基準とする被写界深度内にある場合である。また、デフォーカス量差の絶対値が所定の閾値以上である場合（Ｓ３０３）であり、これは、デフォーカス量の変化する速さが所定の大きさ以上である場合であることを意味する。また、Ｓ３０４からＳ３０５に処理が進められる場合は、フォーカスレンズの位置が被写体距離を基準とする被写界深度内にはない場合（Ｓ３０２）であって、所定の速さ以上でフォーカスレンズが被写体位置に向けて移動していない場合（Ｓ３０４）である。この状態を、デフォーカス量と被写体移動方向の符号について場合分けし、図６（ａ）に被写体移動方向が正（被写体距離が遠距離側に変化している）の場合、（ｂ）に被写体移動方向が負（被写体距離が近距離側に変化している）の場合を示す。

図６（ａ）では、時刻ｔ１において、Ｓ２０１で求められたデフォーカス量が負である（被写体距離よりフォーカスレンズの位置は遠距離側にある）A0の場合と、正である（被写体距離よりフォーカスレンズの位置は近距離側にある）B0の場合を示す。A0、B0の状態にあるフォーカスレンズが被写体距離の変化と平行に変化した場合を点線で図中に示すが、この場合は、時刻t1におけるデフォーカス量と時刻t2におけるデフォ−カス量には変化はない。これに対し、遠距離側を正とする符号を考慮すると、フォーカスレンズの位置がA0からA1に変化した場合、または、B0からB2に変化した場合は、デフォーカス量の絶対値は増加している。このとき、合焦位置により近づけるため、A1の場合については減速し、B2の場合については加速する。また、フォーカスレンズの位置がA0からA2の場合に変化した場合、または、B0からB1の場合に変化した場合は、デフォーカス量の絶対値は減少している。このときには合焦位置に急速に近付きすぎることがないように或いは合焦位置を通り越すことがないように、A2の場合については加速し、B1の場合については減速する。

図６（ｂ）では、時刻ｔ１において、Ｓ２０１で求められたデフォーカス量が負である（被写体距離よりフォーカスレンズの位置は遠距離側にある）C0の場合と、正である（被写体距離よりフォーカスレンズの位置は近距離側にある）D0の場合を示す。C0、D0にあるフォーカスレンズが被写体距離の変化と平行に変化した場合を点線で図中に示すが、この場合は、時刻t1におけるデフォーカス量と時刻t2におけるデフォ−カス量には変化はない。これに対し、遠距離側を正とする符号を考慮すると、フォーカスレンズの位置がC0からC1に変化した場合、または、D0からD2に変化した場合は、デフォーカス量の絶対値は増加している。このとき、合焦位置により近付けるため、C1の場合については加速し、D2の場合については減速する。また、フォーカスレンズの位置がC0からC2に変化した場合、または、D0からD1の場合に変化した場合は、デフォーカス量の絶対値は減少している。このときには合焦位置に急速に近付きすぎることがないように、C2の場合については減速し、D1の場合については加速する。

なお、図３に記載したフォーカスレンズ駆動速度調整処理のＳ３０５からＳ３１１の処理は、図４のように、Ｓ３２０からＳ３２２としてまとめて記載することができる。Ｓ３０３及びＳ３０４の判断にて否として分岐した場合は、Ｓ３２０に進む。Ｓ３２０では、図３での処理におけるＳ３０６，Ｓ３０７でのデフォーカス量の絶対値による判断ではなく、符号を含んだデフォーカス量の増減を判断する。現在のデフォーカス量が前回より減少した場合はＳ３２１に進み、現在のデフォーカス量が前回のデフォーカス以上である場合はＳ３２２に進む。Ｓ３２１，Ｓ３２２においては、合焦位置を無限遠側へ移動させるフォーカスレンズの駆動の方向を正として、かつ、駆動方向を変更することなく、現在のフォーカスレンズの駆動速度を加減速する。具体的には、Ｓ３２１では現在の駆動速度を減速（合焦位置を無限遠側へ移動させる駆動の場合は駆動速度をΔ１（Δ１＞０）だけ小さくし、合焦位置を至近側へ移動させる駆動の場合は駆動速度をΔ１だけ大きく）する。Ｓ３２２では現在の駆動速度を加速（合焦位置を無限遠側へ移動させる駆動の場合は移動速度をΔ２（Δ２＞０）だけ大きくし、合焦位置を至近側へ移動させる駆動の場合は移動速度をΔ２だけ小さく）する。

Ｓ２１３では、Ｓ２０８で演算された被写体速度をレンズ制御部１１５内の不図示の記憶部に記憶し、Ｓ２１４では、Ｓ２０５で演算されたデフォーカス量を前記記憶部に記憶する。Ｓ２１５では、Ｓ２０６で演算されたフォーカスレンズ目標位置を前記記憶部に記憶し、Ｓ２１６へ移行する。Ｓ２１６では前述の動作で設定されたフォーカスレンズ駆動速度でフォーカスを駆動し、Ｓ２０１へ戻り、一連の動作を繰り返す。

図７は本発明の自動焦点調整装置の第２の実施例の構成図である。図１に示した第１の実施例と同様の構成については説明を省略し、第１の実施例とは異なる部分について以下に説明する。

第２の実施例の自動焦点調整装置は、第１の実施例に加え、閾値変更部５０５、スイッチ５０１（第１の変更手段），５０２（第２の変更手段），５０３（第３の変更手段），５０４（第４の変更手段）を有することが異なる。

閾値変更部５０５は、式（５）、（７）、（８）及び（１１）における閾値α１、α２、α３及び定数γを変更手段としてのスイッチ５０１、５０２、５０３及び５０４より入力された任意の値に変更する。ここでは説明の容易さから任意の値の入力をスイッチとしたが、任意に値を設定出来るのであればスイッチである必要はない。

本構成における動作を図８のフローチャートを用いて説明する。図８においてＳ２０１〜Ｓ２１５は図２のフローチャートと同様であるため、説明を省略する。Ｓ６０１では、閾値変更部５０５は、スイッチ５０１、５０２、５０３及び５０４において閾値の変更の要求があったか判定し、変更の要求があればＳ６０２へ、変更が無ければＳ２０１へ移行する。Ｓ６０２では、閾値変更部５０５は、スイッチ５０１にて入力された値を読込み、被写体速度の変化判断基準の閾値（式（５）におけるα１）を読込んだ任意の値に変更する。Ｓ６０３では、閾値変更部５０５は、スイッチ５０２からの入力値を読込み、現在のフォーカスレンズが被写界深度内の時、現在のデフォーカス量が少なくとも一つ前のデフォーカス量に対し、変化したか判断する基準の閾値（α２）を該入力値に変更する。Ｓ６０４では、閾値変更部５０５は、スイッチ５０３からの入力値を読込み、現在のフォーカスレンズが被写界深度外の時、現在のデフォーカス量が少なくとも一つ前のデフォーカス量に対し、変化したか否かを判断する基準の閾値（α３）を該入力値に変更する。Ｓ６０５では、閾値変更部５０５は、スイッチ５０４からの入力値を読込み、現在のフォーカスレンズ駆動速度を加減する感度（γ）を該入力値に変更しＳ２０１へ移行する。Ｓ２１６では、設定されたフォーカスレンズ駆動速度でフォーカスを駆動し、Ｓ６０１へ戻り、一連の動作を繰り返す。

上記の実施例においては、被写体距離にフォーカスレンズが合焦している状態を前提とした前方及び後方被写界深度内に、フォーカスレンズが位置するような制御を例示したが、本発明はこれに限定されることはない。現在のフォーカスレンズの位置を基準とした前方及び後方被写界深度内に被写体を捉えるような制御をしても、上記の本発明の作用効果を得ることができることに留意されたい。

例示した実施例においては、撮影光束の一部を分割して、焦点検出部１１４に導き、デフォーカス量を演算していたが、本発明はこの構成に限定されることはない。例えば、撮影光学系とは別に焦点検出用の光学系を設け、その光学系を経由した光束によって、デフォーカス量を演算するようにしても、本発明の効果を享受できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。また、本発明の自動焦点調整装置を含むレンズ装置、または、該レンズ装置と該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を有するカメラ装置を含む撮像装置は、上記した本発明の効果を享受することができる。

テレビレンズやビデオレンズ等の光学機器に関し、特にオートフォーカス機能を備えた光学機器に関して利用可能性がある。

１００：レンズ装置
１０１：フォーカスレンズ
１１４：焦点検出部（焦点検出手段）
１１５：レンズ制御部
１１８：フォーカスレンズ目標位置演算部（目標位置演算手段）
１１９：被写体速度演算部（被写体速度演算手段）
１２１：フォーカスレンズ駆動速度設定部（第１の駆動速度設定手段）
１２２：フォーカスレンズ駆動速度調整部（第２の駆動速度設定手段）

Claims (12)

1. 位相差検出方式の焦点検出手段からの信号に基づいて得られたデフォーカス量と、位置検出手段により得られたフォーカスレンズの位置と、に基づいて前記フォーカスレンズの目標位置を演算する目標位置演算手段と、
   該目標位置演算手段により演算された目標位置を記憶する目標位置記憶手段と、
   現在の前記目標位置と、該現在の目標位置が演算される前に演算された目標位置と、前記目標位置演算手段が、前記現在の目標位置が演算される前に演算された目標位置を演算してから前記現在の目標位置を演算するまでに要した目標位置演算時間又は該目標位置演算時間と等価であると見なせる時間と、に基づいて、光軸方向の被写体速度を演算する被写体速度演算手段と、
   前記現在の目標位置と、該フォーカスレンズの位置と、前記被写体速度と、に基づいて前記フォーカスレンズの駆動速度を設定する第１の駆動速度設定手段と、
   現在の前記フォーカスレンズの駆動速度と、現在のデフォーカス量と、該現在のデフォーカス量が得られる前に得られたデフォーカス量と、に基づいて前記フォーカスレンズの駆動速度を設定する第２の駆動速度設定手段と、
   前記被写体速度が変化したか否かを判断し、前記被写体速度が変化したと判断した場合は前記第１の駆動速度設定手段による駆動速度に基づき前記フォーカスレンズを駆動し、前記被写体速度が変化していないと判断した場合は前記第２の駆動速度設定手段による駆動速度に基づき前記フォーカスレンズを駆動する、レンズ制御手段と、
   を有する、ことを特徴とする自動焦点調整装置。
2. 前記レンズ制御手段は、前記被写体速度の変化量の絶対値が第１の閾値より小さい場合は該被写体速度が変化していないと判断し、該被写体速度の変化量の絶対値が第１の閾値以上である場合は該被写体速度が変化したと判断する、ことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調整装置。
3. 光学系の状態に基づいて被写界深度を演算する被写界深度演算手段を有し、
   前記第２の駆動速度設定手段は、現在の被写体が、該被写界深度演算手段により演算された被写界深度内にあり且つ所定時間内のデフォーカス量の変化量の絶対値が第２の閾値以上である場合に、前記フォーカスレンズの駆動速度を変更する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動焦点調整装置。
4. 光学系の状態に基づいて被写界深度を演算する被写界深度演算手段を有し、
   前記第２の駆動速度設定手段は、現在の被写体が、該被写界深度演算手段により演算された被写界深度内にはなく且つ所定時間内の該デフォーカス量の変化量の絶対値が第３の閾値以下の場合、又は、現在の被写体が被写界深度内にはなく且つ現在のデフォーカス量の絶対値が該現在のデフォーカス量が得られる前に得られたデフォーカス量の絶対値以上である場合に、前記フォーカスレンズの駆動速度を変更する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動焦点調整装置。
5. 前記第２の駆動速度設定手段による前記フォーカスレンズの駆動速度の変更は、前記デフォーカス量が減少した場合は、該フォーカスレンズが無限遠側に駆動している際には減速し、至近側に駆動している際には加速し、前記デフォーカス量が増加或いは変化がない場合は、該フォーカスレンズが無限遠側に駆動している際には加速し、至近側に駆動している際には減速する、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の自動焦点調整装置。
6. 前記第１の閾値を任意の値に変更する変更手段を有する、ことを特徴とする、請求項２に記載の自動焦点調整装置。
7. 前記第２の閾値を任意の値に変更する変更手段を有する、ことを特徴とする、請求項３に記載の自動焦点調整装置。
8. 前記第３の閾値を任意の値に変更する変更手段を有する、ことを特徴とする、請求項４に記載の自動焦点調整装置。
9. 前記被写界深度演算手段は、前記位置検出手段により得られた前記フォーカスレンズの位置、ズームレンズの位置、及び開口絞りの位置に基づいて、被写界深度を演算する、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の自動焦点調整装置。
10. 請求項１、２、６のいずれか１項に記載の自動焦点調整装置と、
    前記フォーカスレンズと、
    該フォーカスレンズの位置を検出する前記位置検出手段と、
    を有する、ことを特徴とするレンズ装置。
11. 請求項９に記載の自動焦点調整装置と、
    フォーカスレンズ、ズームレンズ、及び開口絞りを有する前記光学系と、
    該フォーカスレンズの位置、該ズームレンズの位置、及び該開口絞りの位置を検出する前記位置検出手段と、
    を有する、ことを特徴とするレンズ装置。
12. 請求項１０又は１１に記載のレンズ装置と、
    該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を有するカメラ装置と、を有する、ことを特徴とする撮像装置。

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