WO2018051730A1 - レンズ装置、カメラシステム、及びレンズ駆動方法 - Google Patents

レンズ装置、カメラシステム、及びレンズ駆動方法 Download PDF

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一剛 今西
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Definitions

  • the present invention relates to a lens device, a camera system, and a lens driving method, and more particularly to a lens device, a camera system, and a lens driving method for driving a plurality of focus lens groups.
  • the lens device may include a plurality of lens groups.
  • the amount of movement of the lens is calculated assuming that the focus lens is composed of one lens group, and the amount of movement from the camera body (main body) to the interchangeable lens is calculated.
  • the drive amounts of the first and second lenses are determined on the interchangeable lens side.
  • Patent Document 2 when driving a lens group with a camera system having a plurality of lens groups, the driving target position of the second lens group corresponding to the position of the first lens group is expressed as a position calculation formula. It is described that it calculates based on.
  • the position detection resolution and stroke (movement amount) of the focus lens is determined by the bit length of a command that specifies the lens position. Therefore, the movement range can be widened in the case of a lens that may have a low resolution, but the movable range is narrowed in the case of a lens that requires a high resolution. For this reason, if it is not possible to focus on the target subject within a narrow movement range, the resolution must be reduced to expand the movement range.
  • Patent Document 1 does not consider the driving accuracy of the first and second lenses, and calculates the movement amount of the lens assuming that the focus lens is composed of one lens group. It is not possible to arbitrarily specify the stop accuracy (drive resolution) of a lens that needs to be driven with high accuracy. Further, in Patent Document 2, when a lens interchangeable system is realized, there may be a case where the lens driving range and the resolution cannot be compatible due to the restriction of the bit length of the communication command described above.
  • the conventional technology cannot achieve both the focus lens driving range and the resolution.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a lens device, a camera system, and a lens driving method capable of achieving both a focus lens driving range and resolution.
  • a lens apparatus is a lens apparatus that is mounted on a camera body, and includes a first focus lens group and a second focus lens group that are independently driven.
  • a target position acquisition unit that acquires a plurality of focus lens groups including a focus lens group and a first target position that is a drive target position of the first focus lens group with a predetermined bit length by communication with the camera body
  • a calculation unit that calculates a second target position that is a drive target position of the second focus lens group based on the first target position, and a first target position according to the first target position and the second target position.
  • a driving unit that drives the focus lens group and the second focus lens group, and the first focus lens group has a smaller number of stoppable positions than the second focus lens group. It is have the focus lens group.
  • the first focus lens group is a lens group with a large number of stoppable positions due to reasons such as high drive resolution and a long drive range, it is due to communication restrictions (bit length of command) between the camera body and the lens device. It may not be possible to drive at the required position and resolution. Therefore, in the first aspect, a lens with a small number of stoppable positions is driven by communication as the first focus lens group, and the second focus lens group is driven without being restricted by a communication command by calculation in the lens device. To do. As a result, both the focus lens drive range and the resolution can be achieved.
  • the lens device may be an interchangeable lens that is attached to and detached from the camera body.
  • the first and second focus lens groups may be composed of one or more arbitrary number of lenses.
  • the lens apparatus is the first aspect.
  • the first focus lens group has a predetermined variation with respect to the lens characteristics of the lens apparatus when the same amount of displacement is given independently from the second focus lens group.
  • the second mode prescribes one type of lens group that is the first focus lens group, and the predetermined variation with respect to the lens characteristics of the lens apparatus when the same displacement amount is given independently. Since the focus lens group that is smaller than the two focus lens groups is the “first focus lens group”, the first focus lens group communicates with the camera body (the bit length of the command is limited, and depending on the drive amount) Even if the lens is driven by the resolution, the fluctuation of the characteristics of the entire lens apparatus is small.
  • the second focus lens group is driven by calculation in the lens device, it can be driven with high accuracy while satisfying both the drive range and the resolution without being restricted by communication. Further, according to the second aspect, since one lens is apparently controlled from the camera body, a system such as a control system and a communication system can be simplified.
  • the predetermined variation with respect to the lens characteristics is a positional variation of the image plane with respect to the unit displacement.
  • the third mode prescribes one mode of lens characteristics that fluctuates due to lens displacement.
  • a lens group in which the positional fluctuation of the image plane with respect to a unit displacement amount is smaller than that of the second focus lens group is referred to as “first focus lens”. Therefore, the “second focus lens group” can be driven with high accuracy by satisfying both the driving range and the resolution without being restricted by communication by the calculation in the lens device.
  • the drive resolution of the first focus lens group and the drive resolution of the second focus lens group are set independently from each other.
  • the driving resolution of the focus lens group is lower than that of the second focus lens group.
  • the lens group with low driving resolution is used as the first focus lens group, so that the second focus lens group with high driving resolution is driven with high precision on the lens device side without being restricted by communication. It is possible to achieve both a driving range and resolution.
  • the predetermined variation with respect to the lens characteristics is a variation in the photographing distance of the focused subject with respect to the unit displacement.
  • the fifth aspect prescribes one aspect of the lens characteristics that fluctuate due to the displacement of the lens, and the first focus lens group is a lens group in which the variation in the shooting distance of the focused subject with respect to the unit displacement amount is small. Even if the first focus lens group is driven by communication with the camera body having restrictions due to the bit length, fluctuations in the lens characteristics of the entire lens apparatus can be reduced. Further, the second focus lens group is driven by calculation in the lens device, so that both the driving range and the resolution can be achieved without being restricted by communication.
  • the lens device is any one of the second to fifth aspects, wherein the first focus lens group has the closest shooting distance from a state where the shooting distance is focused on an object at an infinite distance. This is a focus lens group that requires a smaller displacement amount than the second focus lens group until the subject is brought into focus. If the lens group having a large required displacement amount is the first focus lens group, the drive resolution may be inevitably lowered depending on the displacement amount due to the restriction of the bit length of the communication command. Therefore, in the sixth aspect, a lens group having a small required displacement is set as a first focus lens group, and a second focus lens group having a large required displacement is driven by calculation on the lens device side. Accordingly, the lens apparatus can be driven with high accuracy without being restricted in communication, and both the driving range and the resolution can be achieved.
  • the predetermined variation with respect to the lens characteristic is an image magnification variation with respect to a unit displacement amount.
  • the seventh aspect prescribes one aspect of the lens characteristics that fluctuate due to the displacement of the lens.
  • the first focus lens group is a lens group that has a small variation in image magnification with respect to the unit displacement amount. Even if the lens group is driven by communication with the camera body having restrictions due to the bit length, fluctuations in the lens characteristics of the entire lens apparatus can be reduced. Further, the second focus lens group is driven by calculation in the lens device, so that both the driving range and the resolution can be achieved without being restricted by communication.
  • the lens device is any one of the first to seventh aspects, wherein the calculation unit stores the displacement amount of the first focus lens group and the displacement of the second focus lens group, which are stored in advance.
  • the second target position is calculated with reference to the relationship with the quantity.
  • the eighth aspect specifically defines the second target position calculation process.
  • the lens apparatus is any one of the first to eighth aspects, wherein the plurality of focus lens groups are caused by displacement of the first focus lens group and / or the second focus lens group.
  • An aberration correction lens group for correcting optical aberration of the lens device is included.
  • the aberration correction lens group may be the first or second focus lens group.
  • the lens device further includes a transmission unit that transmits information indicating the drive characteristics of the first focus lens group to the camera body, and the target position
  • the acquisition unit acquires the drive target position generated by the camera body based on the transmitted information as the first target position.
  • the tenth aspect specifically defines the first target position acquisition process (acquiring the target position of the first focus lens generated by the camera body by communication).
  • a camera system includes the lens device according to any one of the first to tenth aspects, and a camera body to which the lens device is attached.
  • the lens device similarly to the first aspect, it is possible to achieve both the driving range of the focus lens and the resolution.
  • the lens device may be configured as an interchangeable lens that is attached to and detached from the camera body.
  • a lens driving method includes a plurality of focus lens groups including a first focus lens group and a second focus lens group that are independently driven, and A driving unit for driving the first focus lens group and the second focus lens group, and a lens driving method for a lens apparatus mounted on the camera body, the driving target position of the first focus lens group And a target position acquisition step of acquiring a first target position with a predetermined bit length by communication with the camera body, and a driving target position of the second focus lens group based on the first target position.
  • a lens driving step for driving the lens group, and in the target position obtaining step, the focus having a predetermined variation with respect to the lens characteristics of the lens device when the same displacement amount is given alone is smaller than that of the second focus lens group.
  • the first target position is received using the lens group as the first focus lens group.
  • the “predetermined fluctuation with respect to the lens characteristic” may be a fluctuation in the lens characteristic according to the third, fifth, and seventh aspects.
  • the lens driving method according to the thirteenth aspect further includes an information transmission step of transmitting information indicating the driving characteristics of the first focus lens group to the camera body, and the target position acquisition step transmits the information.
  • the drive target position generated by the camera body based on the information is acquired as the first target position.
  • the thirteenth aspect specifically defines the first target position acquisition process as in the tenth aspect.
  • a program for causing a lens apparatus to execute the lens driving method according to the twelfth and thirteenth aspects and a non-transitory recording medium recording a computer-readable code of such a program are also cited as one aspect of the present invention. Can do.
  • the lens device, camera system, and lens driving method of the present invention it is possible to achieve both the driving range and resolution of the focus lens.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing the imaging apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the driving amount of the first focus lens group and the movement amount of the second focus lens group.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing the relationship between the displacement amount of the first focus lens group and the second focus lens group and the position variation of the image plane.
  • FIG. 5 is a flowchart showing focus control processing.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing a drive profile of the first focus lens group.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing a drive profile of the second focus lens group.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing the relationship between the amount of displacement of the first focus lens group and the second focus lens group and the shooting distance of the focused subject.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing the relationship between the displacement amount of the first focus lens group and the second focus lens group and the image magnification fluctuation.
  • FIG. 1 is a front perspective view of an imaging apparatus 100 (camera system) that is a lens-interchangeable camera according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a main configuration of the imaging apparatus 100.
  • the imaging apparatus 100 includes a camera body 200 (camera body) and an interchangeable lens 300 (lens apparatus) attached to the camera body 200 so as to be interchangeable.
  • the camera body 200 and the interchangeable lens 300 are interchangeably mounted by combining a mount 256 provided in the camera body 200 and a mount 346 on the interchangeable lens 300 side corresponding to the mount 256.
  • a finder window 241 and a finder switching lever 214 are provided on the front surface of the camera body 200.
  • the optical axis L2 of the finder is an optical axis different from the optical axis L1 of the interchangeable lens 300.
  • a release button 211 and a shooting mode setting dial 212 are mainly provided on the upper surface of the camera body 200.
  • the viewfinder eyepiece and monitor 213 see FIG.
  • the back of the camera body 200 mainly includes a Q button (Quick menu display button), a cross key, a rotary dial, a MENU / OK key, a DISP / BACK button ( Operation members constituting the operation unit 220 such as a DISP (Display) and a play button are provided.
  • the monitor 213 is used not only for live view image display in the shooting mode and playback image display in the playback mode, but also for displaying a list screen in which icons for setting various parameters are arranged in a two-dimensional matrix.
  • the finder includes a finder window 241, a liquid crystal shutter 243, a finder variable magnification lens 244, a liquid crystal plate 248, a finder eyepiece, an objective lens, a prism, an eyepiece lens, and a liquid crystal plate lens (not shown).
  • FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of the imaging apparatus 100.
  • the operation of the image pickup apparatus 100 is centrally controlled by a main CPU 251 (CPU: Central Processing Unit) of the camera body 200 and a lens CPU 340 (target position acquisition unit, calculation unit, drive unit, transmission unit) of the interchangeable lens 300.
  • main CPU 251 CPU: Central Processing Unit
  • lens CPU 340 target position acquisition unit, calculation unit, drive unit, transmission unit
  • the main CPU 251 expands the camera control program (including a program related to driving of the interchangeable lens 300) stored in the flash ROM 231 (ROM: Read Only Memory) into the SDRAM 232 (SDRAM: Synchronous Dynamic Random Access Memory). Various processes are executed while being used as a memory.
  • the flash ROM 231 stores a control program executed by the main CPU 251 and various data necessary for control.
  • the ROM 228 stores various setting information related to the operation of the imaging apparatus 100 such as user setting information.
  • the SDRAM 232 is used as a calculation work area for the main CPU 251 and also as a temporary storage area for image data.
  • the lens CPU 340 develops a lens control program stored in the ROM 344 (non-temporary recording medium) in a RAM 342 (RAM: Random Access Memory), and executes various processes while using the RAM 342 as a work memory.
  • the lens control program stored in the ROM 344 includes a program for causing the interchangeable lens 300 to execute the lens driving method of the present invention.
  • the ROM 344 includes the number of focus lens groups, the drive characteristics of each focus lens group, and any focus lens. Whether the group is the “first focus lens group”, the relationship between the driving amount of the first focus lens group FL1 and the driving amount of the second focus lens group FL2 (see FIG. 3), and the like are recorded.
  • a signal from the operation unit 220 is input to the main CPU 251, and the main CPU 251 controls each circuit of the camera body 200 based on the input signal, and also mounts 256 and Signals are transmitted to and received from the interchangeable lens 300 via the mount communication unit 250.
  • the mount 256 is provided with a terminal 257
  • the mount 346 is provided with a terminal 347.
  • the corresponding terminal 257 and the terminal 347 are in contact with each other and can communicate with each other.
  • Communication between the camera body 200 and the interchangeable lens 300 includes a focus lens group drive command, various control statuses (such as lens drive start / completion notification), and drive characteristics of the focus lens group.
  • the above-described terminals include, for example, a grounding terminal, a synchronization signal terminal, a serial communication terminal, a control status communication terminal, and a power supply terminal from the battery 252 of the camera body 200 to each part of the interchangeable lens 300.
  • the interchangeable lens 300 mainly includes a zoom lens ZL, a first focus lens group FL1 (first focus lens group), a second focus lens group FL2 (second focus lens group), a diaphragm I, a lens CPU 340, and the like.
  • the interchangeable lens 300 can be a macro lens, but is not limited to this.
  • the zoom lens ZL, the first focus lens group FL1, and the second focus lens group FL2 move back and forth on the same optical axis L1 (see FIG. 1) to perform zoom and focus.
  • the zoom lens ZL is driven by the zoom lens control unit 310 to change the photographing magnification.
  • the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 are driven by a first focus lens group control unit 320 and a second focus lens group control unit 322, respectively.
  • the zoom lens control unit 310, the first focus lens group control unit 320, and the second focus lens group control unit 322 drive the zoom lens ZL, the first focus lens group FL1, and the second focus lens group FL2, respectively.
  • a motor and a position sensor that detects the current positions of these lenses and lens groups in the optical axis direction are provided.
  • the focus lens group on the camera body 200 side is the first focus lens group FL1
  • the focus lens group on the subject side is the second focus lens group FL2, but this relationship may be reversed.
  • the diaphragm I controls the amount of light incident on the image sensor 202 and controls exposure together with the shutter speed.
  • the diaphragm I is composed of, for example, five diaphragm blades, and the diaphragm is controlled in six stages from the aperture values F1.4 to F11 in increments of 1 AV (Aperture value).
  • the aperture I is driven by the aperture controller 330 and the aperture amount is adjusted.
  • the lens CPU 340 determines the amount of movement of the zoom lens ZL based on the current position in the optical axis direction of the zoom lens ZL detected by the position sensor and the lens target position.
  • the lens CPU 340 also determines the first position based on the current position in the optical axis direction of the first focus lens group FL1 detected by the position sensor and the lens target position of the first focus lens group FL1 received from the camera body 200.
  • the driving amount of the focus lens group FL1 is determined. Further, the lens CPU 340 determines the current position in the optical axis L1 direction of the second focus lens group FL2 detected by the position sensor, the drive amount of the first focus lens group FL1, and the drive amount of the second focus lens group FL2.
  • the driving amount of the second focus lens group FL2 is determined. A detailed description of the characteristics of the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 and the driving of the focus lens group will be described later.
  • the zoom lens control unit 310 changes the photographing magnification by moving the zoom lens ZL in the direction of the optical axis L1 in accordance with a command from the lens CPU 340.
  • the first focus lens group control unit 320 (drive unit) and the second focus lens group control unit 322 (drive unit) move the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 in accordance with a command from the lens CPU 340.
  • the subject is moved forward and backward along the optical axis direction to focus on the subject.
  • the aperture control unit 330 changes the aperture value of the aperture I according to a command from the lens CPU 340.
  • the image pickup element 202 is disposed after the zoom lens ZL, the first focus lens group FL1, the second focus lens group FL2, and the aperture stop I.
  • the subject light transmitted through FL2 and aperture I is received.
  • the image sensor 202 includes a light receiving surface on which a large number of light receiving elements are arranged in a matrix.
  • the subject light that has passed through the zoom lens ZL, the first focus lens group FL1, the second focus lens group FL2, and the aperture stop I is imaged on the light receiving surface of the image sensor 202 and converted into an electric signal by each light receiver.
  • the image sensor 202 various photoelectric conversion elements such as CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) and CCD (Charge Coupled Device) can be used.
  • the main CPU 251 controls the image sensor control unit 201 to control driving of the image sensor 202.
  • the charge accumulation time (exposure time) of each pixel is determined by the electronic shutter drive signal given from the image sensor control unit 201.
  • the main CPU 251 instructs the image sensor control unit 201 about the charge accumulation time.
  • the imaging apparatus 100 when the imaging apparatus 100 is set to the shooting mode, output of an image signal is started in order to display a live view image on the monitor 213.
  • the output of the image signal for the live view image is temporarily stopped when an instruction for the main photographing is given, and is restarted when the main photographing is finished.
  • the image signal output from the image sensor 202 is an analog signal, and the analog image signal is taken into the analog signal processing unit 203.
  • the analog signal processor 203 includes a correlated double sampling circuit (CDS: Correlated Double Sampling) and an automatic gain control circuit (AGC: Automatic Gain Control).
  • CDS Correlated Double Sampling
  • AGC Automatic Gain Control
  • the CDS removes noise contained in the image signal, and the AGC amplifies the image signal from which noise has been removed with a predetermined gain.
  • the analog image signal subjected to the required signal processing by the analog signal processing unit 203 is taken into an A / D converter 204 (A / D: Analog-to-Digital).
  • the A / D converter 204 converts the captured analog image signal into a digital image signal having a predetermined gradation width.
  • This image signal is so-called RAW data, and has a gradation value indicating the density of R (red), G (green), and B (blue) for each pixel.
  • the image sensor 202 is a MOS-type image sensor (MOS: Metal-OxideconductorSemiconductor)
  • MOS-type image sensor MOS: Metal-OxideconductorSemiconductor
  • the A / D converter 204 is often built in the image sensor 202, and the correlated double sampling described above. Is not necessary.
  • the image input controller 205 has a built-in line buffer, and stores the image signal for one frame output from the A / D converter 204.
  • the image signal for one frame accumulated in the image input controller 205 is stored in the SDRAM 232.
  • the image signal for one frame stored in the SDRAM 232 is taken into the digital signal processing unit 206 in dot order (pixel order).
  • the digital signal processing unit 206 performs signal processing on the image signals of R, G, and B colors captured in a dot-sequential manner, and an image signal (Y / C signal) composed of a luminance signal Y and color difference signals Cr and Cb. Is generated.
  • a phase difference method can be used as a control method of the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2.
  • phase difference AF processing AF: AF Automatic Focus
  • the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 in the interchangeable lens 300 are controlled so as to be zero.
  • an image sensor for phase difference AF may be separately provided, and the AF process may be performed using the phase difference detected by the image sensor for phase difference AF. Note that focus control by the so-called contrast AF method will be described later.
  • the AE / AWB detection unit 229 takes in the R, G, B image signals stored in the SDRAM 232, integrates the G signals of the entire screen, or The G signals weighted differently from the peripheral part are integrated, and an integrated value necessary for the AE control is output to the main CPU 251.
  • the main CPU 251 calculates a luminance value from the integrated value, and obtains an exposure value from the luminance value. Further, the aperture value and the shutter speed are determined from the exposure value according to the program diagram.
  • the AE / AWB detection unit 229 divides one screen into a plurality of areas (for example, 16 ⁇ 16) as physical quantities necessary for AWB control, and the colors of the R, G, and B image signals for each divided area Calculate another average integrated value.
  • the main CPU 251 obtains the ratio of R / G and B / G for each divided area from the obtained integrated value of R, integrated value of B, and integrated value of G, and obtains the calculated values of R / G and B / G.
  • the light source type is determined based on the distribution in the color space of R / G and B / G.
  • the AE / AWB detection unit 229 performs white balance adjustment by applying a digital gain corresponding to a light source type to the image signal for one frame stored in the SDRAM 232, and performs gamma (gradation characteristic) processing and sharpness processing. R, G, and B signals are generated.
  • the compression / decompression processing unit 208 performs compression processing on the image data generated by the digital signal processing unit 206 in accordance with a command from the main CPU 251 to generate compressed image data. In addition, decompression processing is performed on the compressed image data to generate uncompressed image data.
  • the media control unit 234 records image data obtained by shooting on the memory card 236 in accordance with a command from the main CPU 251, and reads recorded images from the memory card 236.
  • the display control unit 210 controls display on the monitor 213 and the liquid crystal plate 248 in accordance with a command from the main CPU 251.
  • the finder control unit 238 drives the finder variable magnification lens 244 to insert / remove the finder variable magnification lens 244 onto the optical axis.
  • the liquid crystal shutter control unit 239 controls the light shielding / non-light shielding state of the liquid crystal shutter 243.
  • the camera body 200 and the interchangeable lens 300 include a mount 256 and a mount communication unit 250 of the camera body 200, a mount 346 and a mount communication unit 350 (target position acquisition unit, transmission unit) of the interchangeable lens 300, and a mount 256 and a mount 346.
  • Communication is performed via the provided terminals 257 and 347, and various commands such as a lens movement command and an aperture change command and their responses, various control statuses, a lens information transmission command, and lens information corresponding thereto are transmitted and received.
  • the drive resolution of the first focus lens group FL1 is 1.0 ⁇ m / LSB (LSB: Least Significant Bit), and the bit length of the command for specifying the target position is 16 bits.
  • the number of stoppable positions is 65536
  • the stroke (movable distance) is ⁇ 32.768 mm to +32.767 mm.
  • the drive resolution of the second focus lens group FL2 is set to 0.5 ⁇ m / LSB (the second focus lens group FL2 has a higher resolution), and is set independently of the resolution of the first focus lens group FL1.
  • the number of stoppable positions of the second focus lens group FL2 is 131072, and the stroke is ⁇ 32.768 mm to +32.767 mm, which is the same as that of the first focus lens group FL1.
  • the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 may be composed of one or more arbitrary number of lenses.
  • FIG. 4 shows image plane position variation (an example of predetermined variation with respect to lens characteristics) when the same displacement amount (unit displacement amount) is applied to each of the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2.
  • FIG. 4 shows image plane position variation (an example of predetermined variation with respect to lens characteristics) when the same displacement amount (unit displacement amount) is applied to each of the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2.
  • the positional variation of the image plane with respect to the unit displacement amount (displacement amount “1”) of the first focus lens group FL1 is lower than that of the second focus lens group FL2.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a driving method of the focus lens in the first embodiment.
  • step S10 a drive characteristic acquisition request for the first focus lens group FL1 is transmitted from the camera body 200 to the interchangeable lens 300, and in response to this request, the drive characteristic of the first focus lens group FL1 is changed from the interchangeable lens 300 to the camera body. 200 (information transmission step), the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 are driven to the initial position (home position).
  • the drive characteristics of the first focus lens group FL1 transmitted to the camera body 200 include, for example, a lens position that focuses on a subject at infinity, a lens position that focuses on a near-close subject, depth-of-focus information, and a focus position.
  • Drive speed to include.
  • the camera body 200 recognizes the presence of the second focus lens group FL2 and its drive characteristics. Instead, the drive command is generated assuming that only the first focus lens group FL1 exists.
  • the second focus lens group FL2 is driven by the driving amount obtained by the calculation in the interchangeable lens 300 (see step S20 and step S22).
  • step S12 the camera body 200 (main CPU 251) determines whether or not to start focus control. Focus control may be started automatically after completion of the initial setting, or may be started in response to a user operation such as when the live view mode is set. If the determination is affirmative (Yes in step S12), the process proceeds to step S14.
  • step S14 the camera body 200 requests the current position of the first focus lens group FL1 from the interchangeable lens 300, and the current position of the first focus lens group FL1 is transmitted from the interchangeable lens 300 to the camera body 200 in response to this request.
  • step S16 the camera body 200 calculates the drive target position (first target position) and drive profile of the first focus lens group FL1 by the phase difference AF process described above.
  • the drive target position is represented by a 16-bit command
  • the drive profile is represented by, for example, a position, velocity, and acceleration profile (see (a), (b), and (c) in FIG. 6).
  • step S18 the camera body 200 transmits a drive command including the drive target position and drive speed profile of the first focus lens group FL1 calculated in step S16 to the interchangeable lens 300, and the interchangeable lens 300 receives a drive command from the camera body 200.
  • Receive target position acquisition step
  • step S20 the lens CPU 340 calculates the target position of the second focus lens group FL2 (target position calculation step). Specifically, the drive amount of the first focus lens group FL1 and the drive amount of the second focus lens group FL2 stored in advance in the ROM 344 according to the drive amount of the first focus lens group FL1 received in step S18. With reference to the relationship (see FIG. 3), the driving amount of the second focus lens group FL2 is calculated.
  • the target position (second target position) of the second focus lens group FL2 can be calculated from the drive amount of the second focus lens group FL2 and the current position.
  • FIG. 7 shows an example of the drive profile of the second focus lens group FL2 calculated corresponding to the drive profile of the first focus lens group FL1.
  • acceleration / deceleration is controlled similarly to the first focus lens group FL1.
  • the relationship shown in FIG. 3 differs depending on the lens characteristics, such as a linear function or a quadratic function having a linear coefficient and an intercept. Such a relationship may be stored in a function format, or may be stored in a table format and interpolated as necessary.
  • step S22 the first focus lens group controller 320 and the second focus lens group controller 322 drive the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 independently to their target positions (lens driving). Process).
  • step S24 the camera body 200 determines whether or not to end the focus control. If the determination is affirmative, the focus control is terminated, and if the determination is negative, the process returns to step S14 to continue the control.
  • the start and end of the focus control may be performed based on the operation of the release button 211.
  • the focus control can be started by shifting to the live view image display mode, and the focus control can be ended by the S1 operation of the release button 211 (the operation of pressing the release button 211 halfway to lock the AE condition and the AF condition). .
  • an S2 operation an operation for pressing the release button 211 to the bottom and acquiring an image under the condition locked by the S1 operation
  • the focus control can be resumed when the display of the image is finished and the display is returned to the live view image display mode.
  • the above-described focus control is performed while moving images are acquired.
  • the number of stoppable positions is smaller than in the second focus lens group FL2, and when the same displacement amount (unit displacement amount) is given independently.
  • the first focus lens group FL1 whose image plane position fluctuation is higher than that of the second focus lens group FL2 is driven based on a communication command from the camera body 200.
  • the drive resolution is high, the number of stoppable positions is the first focus.
  • the second focus lens group FL2 which is larger than the lens group FL1 and has a higher image plane position variation than the first focus lens group FL1 when the same displacement amount (unit displacement amount) is given alone, is an interchangeable lens 300.
  • the drive amount is calculated by the calculation of and is driven. Therefore, the second focus lens group FL2 can be driven by a necessary amount without impairing the drive resolution due to the restriction of the bit length of the communication command.
  • the second focus lens group FL2 when the second focus lens group FL2 is driven by a command (bit length: 16 bits) from the camera body 200 as in the prior art, the number of stoppable positions is the same as that of the first focus lens group FL1. Therefore, when the drive resolution is 0.5 ⁇ m / LSB, the stroke is ⁇ 16.384 mm to +16.3835 mm. Therefore, for example, when the amount of movement for focusing on the subject is ⁇ 32.768 mm, the drive resolution must be reduced to 1.0 ⁇ m / LSB or less, and the drive range and resolution of the focus lens can be made compatible. I can't.
  • the imaging device 100 the camera body 200, and the interchangeable lens 300 according to the first embodiment, it is possible to achieve both the driving range and resolution of the focus lens. Further, since it is only necessary to control one lens (first focus lens group FL1) apparently from the camera body 200, the system can be simplified.
  • the plurality of focus lens groups included in the interchangeable lens 300 include aberration correction for correcting optical aberrations of the interchangeable lens 300 caused by displacement (drive) of the first focus lens group FL1 and / or the second focus lens group FL2.
  • a lens group may be included.
  • Such an aberration correction lens group may correspond to the first focus lens group FL1 or the second focus lens group FL2.
  • the number of focus lens groups is not limited to two, and may be three or more.
  • the lens group with the smallest image plane position fluctuation with respect to the unit displacement amount may be the first focus lens group FL1, or the position fluctuation is the second, third, or more.
  • the lens group may be the first focus lens group FL1. If a lens group having a larger variation in the position of the image plane with respect to the unit displacement than the first focus lens group FL1 is driven as a second focus lens group FL2 based on calculations on the lens side, the same effects as those described above can be obtained. Can do.
  • ⁇ Focus lens control by contrast AF method> the case where the phase difference AF method is used as the control method of the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 has been described, but the control of the focus lens group may be performed by a so-called contrast AF method.
  • the AF detection unit 227 takes in R (red), G (green), and B (blue) image signals stored in the SDRAM 232 in accordance with a command from the main CPU 251 and is necessary for AF (Automatic Focus) control.
  • the focus evaluation value is calculated.
  • the AF detection unit 227 includes a high-pass filter that passes only a high-frequency component of the G signal, an absolute value processing unit, an AF area extraction unit that extracts a signal within a focus area (hereinafter referred to as an AF area) set on the screen, and An integration unit for integrating the absolute value data in the AF area is included, and the absolute value data in the AF area integrated by the integration unit is output to the main CPU 251 as a focus evaluation value.
  • the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 As a control method of the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 based on such a focus evaluation value, a method of searching for a position where the focus evaluation value is maximized and moving the focus lens to that position, When the first focus lens group FL1 and / or the second focus lens group FL2 is moved in the direction in which the focus evaluation value increases and a point at which the focus evaluation value begins to decrease is detected, the first focus lens group FL1 and Alternatively, a hill-climbing method for setting the second focus lens group FL2 can be used.
  • the search speed (first focus lens group) is based on the focus depth information on the focus lens side.
  • the camera body 200 After determining the in-focus position, the camera body 200 notifies the interchangeable lens 300 of a speed profile for movement to the in-focus position.
  • the first focus lens group FL1 is driven based on the target drive position received from the camera body 200 in the AF search as well as the drive control to the in-focus position, as described above.
  • the second focus lens group FL2 is driven based on the driving amount calculated on the lens side.
  • the focus lens group in which the position variation of the image plane is higher than that of the second focus lens group FL2 when the same displacement amount (unit displacement amount) is given alone is defined as the first focus lens group FL1.
  • the first focus lens group in the present invention is not limited to such a lens group. Focus lens group that requires a smaller amount of displacement than the second focus lens group, ie, the same displacement alone, from the state in which the object at the shooting distance is in focus to the state in which the object at the closest distance is in focus The focus lens group (see FIG.
  • the variation in the shooting distance of the focused subject an example of a predetermined variation with respect to the lens characteristics
  • the amount (unit displacement amount) is given is smaller than that in the second focus lens group FL2.
  • the focus lens group FL1 may be used.
  • the drive resolution and the number of stoppable positions of the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 can be set to the same values as in the first embodiment.
  • the second focus lens group FL2 having a large can be controlled with high accuracy on the interchangeable lens 300 side.
  • the second embodiment as in the first embodiment, it is possible to achieve both the driving range of the focus lens and the resolution without being restricted by the communication command. Further, since it is only necessary to control one lens (first focus lens group FL1) apparently from the camera body 200, the system can be simplified.
  • the configuration of the imaging device, the camera body, the interchangeable lens, and the lens driving method can be performed in the same manner as in the first embodiment described above, and detailed description thereof is omitted (FIGS. See the description).
  • a lens group whose image magnification fluctuation (see FIG. 9) with respect to the unit displacement amount is smaller than that of the second focus lens group FL2 may be used as the first focus lens group FL1.
  • the drive resolution and the number of stoppable positions of the first focus lens group FL1 and the second focus lens group FL2 can be set to the same values as in the first and second embodiments.
  • the second focus lens group FL2 having a large image magnification variation (an example of a predetermined variation with respect to the lens characteristics) with respect to the unit displacement amount is highly accurate on the interchangeable lens 300 side. Can be controlled.
  • the focus lens drive range and resolution can be made compatible without being restricted by communication commands, and breathing (focus control) can be achieved. Can be reduced.
  • the system can be simplified.
  • the configuration of the imaging device, the camera body, the interchangeable lens, and the lens driving method can be performed in the same manner as in the first and second embodiments described above, and detailed description thereof will be omitted (FIGS. 1 to 4). 8 and corresponding description).
  • the “focus lens group in which all of the image plane position fluctuation, the shooting distance fluctuation of the focused subject, and the image magnification fluctuation are all smaller than those in the second focus lens group FL2” may be used as the first focus lens group FL1.
  • the configuration of the imaging device, the camera body, the interchangeable lens, and the lens driving method can be implemented in the same manner as in the first to third embodiments described above, thereby reducing the focus lens driving range and resolution. Both can be achieved and the system can be simplified.
  • the focus control start is a manual operation such as rotation of the focus ring, and the actual focus control is performed by electronic control. It is also applicable to cases where For example, when the focus control start is the rotation of the focus ring by the user, the target drive position and drive speed of the first focus lens group FL1 are set on the camera body 200 side according to the rotation amount and speed of the focus ring. calculate.

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Abstract

本発明は、フォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができるレンズ装置、カメラシステム、及びレンズ駆動方法を提供することを目的とする。駆動分解能が高い、駆動範囲が長い等の理由により停止可能位置の数が多いレンズ群を第１のフォーカスレンズ群とすると、カメラ本体とレンズ装置との通信上の制約（コマンドのビット長）により必要な位置及び分解能で駆動できない場合がある。そこで本発明の第１の態様に係るレンズ装置では、停止可能位置の数が少ないレンズを第１のフォーカスレンズ群として通信により駆動し、第２のフォーカスレンズ群はレンズ装置での演算により通信コマンドの制約を受けずに駆動する。これによりフォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができる。

Description

レンズ装置、カメラシステム、及びレンズ駆動方法
　本発明はレンズ装置、カメラシステム、及びレンズ駆動方法に関し、特に複数のフォーカスレンズ群を駆動するレンズ装置、カメラシステム、及びレンズ駆動方法に関する。
　カメラ本体からの指令に基づいてレンズ装置側でレンズ群の駆動を行うカメラシステムが知られている。そしてこのようなカメラシステムにおいて、レンズ装置が複数のレンズ群を備える場合がある。例えば特許文献１では、複数のレンズ群からなるフォーカスレンズを駆動する場合に、フォーカスレンズが１つのレンズ群からなるものとしてレンズの移動量を演算し、カメラボディ（本体）から交換レンズに移動量を指示する。そしてカメラボディから指示された駆動量と、レンズ移動量の関係を示すテーブル情報と、第１，第２レンズの位置情報とに基づいて、交換レンズ側で第１，第２レンズの駆動量を求める。
　また特許文献２では、複数のレンズ群を備えるカメラシステムでレンズ群の駆動をする場合に、第１のレンズ群の位置に対応する第２のレンズ群の駆動目的位置を、位置算出用の数式に基づいて算出することが記載されている。
特開２０１４－１６７５２６号公報 特開平４－６３３０８号公報
　カメラ本体からレンズ装置（交換レンズ）への指令に基づいてレンズを駆動する場合、カメラ本体からレンズ装置への通信コマンドのビット長の制限内で位置検出分解能とストローク（移動量）を設定する必要がある。例えば、フォーカスレンズの移動可能範囲（停止可能位置の数）はレンズの位置を指定するコマンドのビット長によって定まる。よって、分解能が低くてよいレンズの場合は移動範囲を広くすることができるが、高い分解能が要求されるレンズの場合は移動可能範囲が狭くなってしまう。このため、対象とする被写体に対して狭い移動範囲内で合焦させることができない場合は、移動範囲を拡大するために分解能を落とさざるを得ない。
　また、マクロレンズなどでは周辺解像性能と収差性能とを両立させるため複数群のフォーカスレンズを変位させる構成が採用されるが、各レンズ群をアクチュエータで独立駆動する必要がある場合にそれぞれのレンズ群をカメラボディからの通信で制御するとシステムが複雑になり、また各レンズ群が焦点面に与える精度が異なるため設計が困難になってしまう。
　上述の状況に関し、特許文献１では第１，第２レンズの駆動精度を考慮しておらず、またフォーカスレンズが１つのレンズ群からなるものとしてレンズの移動量を演算するため、相対的に高精度に駆動する必要があるレンズの停止精度（駆動分解能）を任意に指定することができない。また、特許文献２ではレンズ交換型システム化した場合、上述した通信コマンドのビット長の制約によりレンズの駆動範囲と分解能とを両立できない場合がある。
　このように、従来の技術はフォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立できるものではなかった。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、フォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができるレンズ装置、カメラシステム、及びレンズ駆動方法を提供することを目的とする。
　上述した目的を達成するため、本発明の第１の態様に係るレンズ装置は、カメラ本体に装着されるレンズ装置であって、それぞれ独立して駆動される第１のフォーカスレンズ群及び第２のフォーカスレンズ群を含む複数のフォーカスレンズ群と、第１のフォーカスレンズ群の駆動目標位置である第１の目標位置を、カメラ本体との通信によりあらかじめ定められたビット長で取得する目標位置取得部と、第１の目標位置に基づいて、第２のフォーカスレンズ群の駆動目標位置である第２の目標位置を算出する算出部と、第１の目標位置及び第２の目標位置に従って第１のフォーカスレンズ群及び第２のフォーカスレンズ群を駆動する駆動部と、を備え、第１のフォーカスレンズ群は、停止可能位置の数が第２のフォーカスレンズ群よりも少ないフォーカスレンズ群である。
　駆動分解能が高い、駆動範囲が長い等の理由により停止可能位置の数が多いレンズ群を第１のフォーカスレンズ群とすると、カメラ本体とレンズ装置との通信上の制約（コマンドのビット長）により必要な位置及び分解能で駆動できない場合がある。そこで第１の態様では、停止可能位置の数が少ないレンズを第１のフォーカスレンズ群として通信により駆動し、第２のフォーカスレンズ群はレンズ装置での演算により通信コマンドの制約を受けずに駆動する。これによりフォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができる。
　なお第１の態様において、レンズ装置はカメラ本体に着脱される交換レンズであってもよい。また、第１，第２のフォーカスレンズ群は１以上の任意枚数のレンズで構成されていてよい。
　第２の態様に係るレンズ装置は第１の態様において、第１のフォーカスレンズ群は、単独で同じ変位量を与えた際のレンズ装置のレンズ特性に対する所定の変動が第２のフォーカスレンズ群よりも少ないフォーカスレンズ群である。第２の態様は第１のフォーカスレンズ群がどのようなレンズ群であるかの一態様を規定するもので、単独で同じ変位量を与えた際のレンズ装置のレンズ特性に対する所定の変動が第２のフォーカスレンズ群よりも少ないフォーカスレンズ群を「第１のフォーカスレンズ群」としているので、第１のフォーカスレンズ群をカメラ本体との通信（コマンドのビット長に制限があり、駆動量によっては分解能を下げざるを得ない）により駆動してもレンズ装置全体としての特性の変動は小さい。また第２のフォーカスレンズ群はレンズ装置での演算により駆動するので、通信上の制約を受けず、駆動範囲と分解能とを両立させて高精度に駆動することができる。また第２の態様によれば、カメラ本体からは見かけ上一つのレンズを制御するため、制御系、通信系等システムを簡易化することができる。
　第３の態様に係るレンズ装置は第２の態様において、レンズ特性に対する所定の変動は単位変位量に対する像面の位置変動である。第３の態様はレンズの変位により変動するレンズ特性の一態様を規定するもので、単位変位量に対する像面の位置変動が第２のフォーカスレンズ群よりも少ないレンズ群を「第１のフォーカスレンズ群」とするので、「第２のフォーカスレンズ群」はレンズ装置での演算により、通信上の制約を受けず駆動範囲と分解能とを両立させて高精度に駆動することができる。
　第４の態様に係るレンズ装置は第２または第３の態様において、第１のフォーカスレンズ群の駆動分解能と第２のフォーカスレンズ群の駆動分解能とはそれぞれ独立して設定されており、第１のフォーカスレンズ群の駆動分解能は第２のフォーカスレンズ群の駆動分解能より低い。第４の態様では、駆動分解能が低いレンズ群を第１のフォーカスレンズ群とすることで、駆動分解能が高い第２のフォーカスレンズ群は通信上の制約を受けずレンズ装置側で高精度に駆動可能であり、駆動範囲と分解能とを両立することができる。
　第５の態様に係るレンズ装置は第２から第４の態様のいずれか１つにおいて、レンズ特性に対する所定の変動は、単位変位量に対する合焦被写体の撮影距離の変動である。第５の態様はレンズの変位により変動するレンズ特性の一態様を規定するもので、単位変位量に対する合焦被写体の撮影距離の変動が少ないレンズ群を第１のフォーカスレンズ群とすることで、第１のフォーカスレンズ群をビット長に起因する制約があるカメラ本体との通信で駆動してもレンズ装置全体としてのレンズ特性の変動を少なくすることができる。また第２のフォーカスレンズ群はレンズ装置での演算により駆動することで、通信上の制約を受けず駆動範囲と分解能を両立させることができる。
　第６の態様に係るレンズ装置は第２から第５の態様のいずれか１つにおいて、第１のフォーカスレンズ群は、撮影距離が無限遠の被写体に合焦した状態から撮影距離が最至近の被写体に合焦した状態に至るまでの所要変位量が第２のフォーカスレンズ群よりも小さいフォーカスレンズ群である。所要変位量が大きいレンズ群を第１のフォーカスレンズ群とすると、通信コマンドのビット長の制約により変位量によっては駆動分解能を下げざるを得ない場合がある。そこで第６の態様では所要変位量が小さいレンズ群を第１のフォーカスレンズ群とし、所要変位量が大きい第２のフォーカスレンズ群はレンズ装置側での演算により駆動する。これにより通信上の制約を受けず、レンズ装置側で高精度に駆動可能であり、駆動範囲と分解能とを両立することができる。
　第７の態様に係るレンズ装置は第２から第６の態様のいずれか１つにおいて、レンズ特性に対する所定の変動は単位変位量に対する像倍率変動である。第７の態様はレンズの変位により変動するレンズ特性の一態様を規定するものであり、単位変位量に対する像倍率変動が少ないレンズ群を第１のフォーカスレンズ群とすることで、第１のフォーカスレンズ群をビット長に起因する制約があるカメラ本体との通信で駆動してもレンズ装置全体としてのレンズ特性の変動を少なくすることができる。また第２のフォーカスレンズ群はレンズ装置での演算により駆動することで、通信上の制約を受けず駆動範囲と分解能を両立させることができる。
　第８の態様に係るレンズ装置は第１から第７の態様のいずれか１つにおいて、算出部は、あらかじめ記憶された、第１のフォーカスレンズ群の変位量と第２のフォーカスレンズ群の変位量との関係を参照して第２の目標位置を算出する。第８の態様は、第２の目標位置算出の処理を具体的に規定するものである。
　第９の態様に係るレンズ装置は第１から第８の態様のいずれか１つにおいて、複数のフォーカスレンズ群は、第１のフォーカスレンズ群及び／または第２のフォーカスレンズ群の変位に起因するレンズ装置の光学収差を補正するための収差補正レンズ群を含む。第９の態様において、収差補正レンズ群が第１または第２のフォーカスレンズ群であってもよい。
　第１０の態様に係るレンズ装置は第１から第９の態様のいずれか１つにおいて、カメラ本体に対し第１のフォーカスレンズ群の駆動特性を示す情報を送信する送信部をさらに備え、目標位置取得部は、送信した情報に基づいてカメラ本体が生成した駆動目標位置を第１の目標位置として取得する。第１０の態様は、第１の目標位置取得の処理（カメラ本体が生成した第１のフォーカスレンズの目標位置を通信により取得すること）を具体的に規定するものである。
　上述の目的を達成するため、本発明の第１１の態様に係るカメラシステムは、第１から第１０のいずれか１つに記載のレンズ装置と、レンズ装置が装着されるカメラ本体と、を備える。第１１の態様によれば、第１の態様と同様にフォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができる。なお第１１の態様において、レンズ装置はカメラ本体に着脱される交換レンズとして構成してもよい。
　上述の目的を達成するため、本発明の第１２の態様に係るレンズ駆動方法は、それぞれ独立して駆動される第１のフォーカスレンズ群及び第２のフォーカスレンズ群を含む複数のフォーカスレンズ群と、第１のフォーカスレンズ群及び第２のフォーカスレンズ群を駆動する駆動部と、を備え、カメラ本体に装着されるレンズ装置のレンズ駆動方法であって、第１のフォーカスレンズ群の駆動目標位置である第１の目標位置を、カメラ本体との通信によりあらかじめ定められたビット長で取得する目標位置取得工程と、第１の目標位置に基づいて、第２のフォーカスレンズ群の駆動目標位置である第２の目標位置を算出する目標位置算出工程と、第１の目標位置及び第２の目標位置に従って第１のフォーカスレンズ群及び第２のフォーカスレンズ群を駆動するレンズ駆動工程と、を有し、目標位置取得工程では、単独で同じ変位量を与えた際のレンズ装置のレンズ特性に対する所定の変動が第２のフォーカスレンズ群よりも少ないフォーカスレンズ群を第１のフォーカスレンズ群として第１の目標位置を受信する。第１２の態様によれば、第１の態様と同様にフォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができる。なお、第１２の態様において「レンズ特性に対する所定の変動」とは、第３，第５，及び第７の態様に係るレンズ特性の変動であってよい。
　第１３の態様に係るレンズ駆動方法は第１２の態様において、カメラ本体に対し第１のフォーカスレンズ群の駆動特性を示す情報を送信する情報送信工程をさらに有し、目標位置取得工程では送信した情報に基づいてカメラ本体が生成した駆動目標位置を第１の目標位置として取得する。第１３の態様は、第１０の態様と同様に第１の目標位置取得の処理を具体的に規定するものである。なお、第１２，１３の態様に係るレンズ駆動方法をレンズ装置に実行させるプログラム、及びそのようなプログラムのコンピュータ読み取り可能なコードを記録した非一時的記録媒体も、本発明の一態様としてあげることができる。
　以上説明したように、本発明のレンズ装置、カメラシステム、及びレンズ駆動方法によれば、フォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができる。
図１は、第１の実施形態に係る撮像装置を示す外観斜視図である。 図２は、第１の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。 図３は、第１フォーカスレンズ群の駆動量と第２フォーカスレンズ群の移動量との関係を示す図である。 図４は、第１フォーカスレンズ群及び第２フォーカスレンズ群の変位量と像面の位置変動との関係を示す概念図である。 図５は、フォーカス制御の処理を示すフローチャートである。 図６は、第１フォーカスレンズ群の駆動プロファイルを示す概念図である。 図７は、第２フォーカスレンズ群の駆動プロファイルを示す概念図である。 図８は、第１フォーカスレンズ群及び第２フォーカスレンズ群の変位量と合焦被写体の撮影距離との関係を示す概念図である。 図９は、第１フォーカスレンズ群及び第２フォーカスレンズ群の変位量と像倍率変動との関係を示す概念図である。
　以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係るレンズ装置、カメラシステム、及びレンズ駆動方法の実施形態について説明する。
　＜第１の実施形態＞
　＜撮像装置の構成＞
　図１は、本発明の第１の実施形態に係るレンズ交換型カメラである撮像装置１００（カメラシステム）の正面斜視図であり、図２は撮像装置１００の要部構成を示すブロック図である。撮像装置１００は、カメラ本体２００（カメラ本体）と、カメラ本体２００に交換可能に装着される交換レンズ３００（レンズ装置）と、から構成される。カメラ本体２００と交換レンズ３００とは、カメラ本体２００に備えられたマウント２５６と、マウント２５６に対応する交換レンズ３００側のマウント３４６とが結合されることにより交換可能に装着される。
　カメラ本体２００の前面には、マウント２５６の他、ファインダ窓２４１、ファインダ切り替えレバー２１４等が設けられている。ファインダ切り替えレバー２１４を矢印ＳＷ方向に回動させると、ファインダで視認可能な像が光学像と電子像との間で切り換わるようになっている。なお、ファインダの光軸Ｌ２は、交換レンズ３００の光軸Ｌ１とは異なる光軸である。また、カメラ本体２００の上面には、主としてレリーズボタン２１１及び撮影モード設定用のダイヤル２１２が設けられている。カメラ本体２００の背面には主として、ファインダ接眼部及びモニタ２１３（図２参照）の他、Ｑボタン（Quickメニュー表示用ボタン）、十字キー、回転ダイヤル、ＭＥＮＵ／ＯＫキー、ＤＩＳＰ／ＢＡＣＫボタン（ＤＩＳＰ：Display）、再生ボタン等、操作部２２０を構成する操作部材が設けられている。
　モニタ２１３は、撮影モード時のライブビュー画像表示や再生モード時の再生画像表示に用いられる他、各種パラメータを設定するためのアイコンが２次元マトリクス状に配置された一覧画面の表示に用いられる。
　ファインダは、ファインダ窓２４１、液晶シャッタ２４３、ファインダ変倍レンズ２４４、液晶板２４８の他、図示せぬファインダ接眼部、対物レンズ、プリズム、接眼レンズ、液晶板用レンズ等により構成される。
　図２は撮像装置１００の要部構成を示すブロック図である。撮像装置１００の動作は、カメラ本体２００のメインＣＰＵ２５１（ＣＰＵ：Central Processing Unit）及び交換レンズ３００のレンズＣＰＵ３４０（目標位置取得部、算出部、駆動部、送信部）によって統括制御されている。
　メインＣＰＵ２５１は、フラッシュＲＯＭ２３１（ＲＯＭ：Read Only Memory）に記憶されたカメラ制御プログラム（交換レンズ３００の駆動に関わるプログラムを含む）をＳＤＲＡＭ２３２（ＳＤＲＡＭ：Synchronous Dynamic Random Access Memory）に展開し、ＳＤＲＡＭ２３２をワークメモリとして使用しながら各種処理を実行する。フラッシュＲＯＭ２３１には、メインＣＰＵ２５１が実行する制御プログラム及び制御に必要な各種データ等が記憶されている。ＲＯＭ２２８にはユーザ設定情報等の撮像装置１００の動作に関する各種設定情報等が格納されている。ＳＤＲＡＭ２３２は、メインＣＰＵ２５１の演算作業用領域として利用されると共に、画像データの一時記憶領域としても利用される。また、レンズＣＰＵ３４０は、ＲＯＭ３４４（非一時的記録媒体）に記憶されたレンズ制御プログラムをＲＡＭ３４２（ＲＡＭ：Random Access Memory）に展開し、ＲＡＭ３４２をワークメモリとして使用しながら各種処理を実行する。ＲＯＭ３４４に記憶されたレンズ制御プログラムは本発明のレンズ駆動方法を交換レンズ３００に実行させるためのプログラムを含み、またＲＯＭ３４４にはフォーカスレンズ群の数、各フォーカスレンズ群の駆動特性、いずれのフォーカスレンズ群が「第１のフォーカスレンズ群」であるか、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動量と第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動量との関係（図３参照）等が記録される。
　ユーザにより操作部２２０が操作されると、操作部２２０からの信号はメインＣＰＵ２５１に入力され、メインＣＰＵ２５１は入力信号に基づいてカメラ本体２００の各回路を制御すると共に、後述するようにマウント２５６及びマウント通信部２５０を介して交換レンズ３００との間で信号を送受信する。
　マウント２５６には端子２５７が設けられており、マウント３４６には端子３４７が設けられていて、交換レンズ３００をカメラ本体２００に装着すると、対応する端子２５７と端子３４７とが接触して通信が可能となる（なお、図１及び図２における端子２５７、端子３４７は概念的に示したものであり、本発明における端子の位置、個数はこれに限定されるものではない）。カメラ本体２００と交換レンズ３００との間ではフォーカスレンズ群の駆動指令、各種制御ステータス（レンズ駆動開始／完了通知等）、及びフォーカスレンズ群の駆動特性等の通信が行われる。上述した端子には例えば接地用端子、同期信号用端子、シリアル通信用端子、制御ステータス通信用端子、及びカメラ本体２００のバッテリ２５２から交換レンズ３００の各部への電源供給用端子が含まれる。
　＜交換レンズの構成＞
　交換レンズ３００は、主として、ズームレンズＺＬ、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１（第１のフォーカスレンズ群）、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２（第２のフォーカスレンズ群）、絞りＩ、レンズＣＰＵ３４０等から構成される。なお交換レンズ３００はマクロレンズとすることができるが、これに限定されるものではない。
　ズームレンズＺＬ、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１、及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２は、同じ光軸Ｌ１（図１参照）上を前後移動し、ズーム及びフォーカスを行う。ズームレンズＺＬは、ズームレンズ制御部３１０により駆動されて撮影倍率が変更される。第１フォーカスレンズ群ＦＬ１、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２は、それぞれ第１フォーカスレンズ群制御部３２０、第２フォーカスレンズ群制御部３２２により駆動される。ズームレンズ制御部３１０、第１フォーカスレンズ群制御部３２０、及び第２フォーカスレンズ群制御部３２２は、それぞれズームレンズＺＬ、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１、及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２を駆動するためのモータ、及びこれらレンズ及びレンズ群の光軸方向の現在位置を検出する位置センサを備える。なお、第１の実施形態ではカメラ本体２００側のフォーカスレンズ群を第１フォーカスレンズ群ＦＬ１とし、被写体側のフォーカスレンズ群を第２フォーカスレンズ群ＦＬ２としているが、この関係は逆でもよい。
　絞りＩは、撮像素子２０２へ入射する光量を制御し、シャッタスピードと共に露出の制御を行う。絞りＩは、例えば、５枚の絞り羽根からなり、絞り値Ｆ1.4～Ｆ11まで１ＡＶ（Aperture Value）刻みで６段階に絞り制御される。絞りＩは、絞り制御部３３０によって駆動され、開口量が調整される。
　レンズＣＰＵ３４０は、上述した位置センサによって検出されたズームレンズＺＬの光軸方向の現在位置とレンズ目標位置に基づいて、ズームレンズＺＬの移動量を決定する。またレンズＣＰＵ３４０は、上述した位置センサによって検出された第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の光軸方向の現在位置と、カメラ本体２００から受信した第１フォーカスレンズ群ＦＬ１のレンズ目標位置に基づいて、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動量を決定する。さらにレンズＣＰＵ３４０は、上述した位置センサによって検出された第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の光軸Ｌ１方向の現在位置と、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動量と第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動量との関係（あらかじめ交換レンズ３００のＲＯＭ３４４に記憶されている；図３参照）と、に基づいて、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動量を決定する。第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の特性、及びこれらフォーカスレンズ群の駆動についての詳細な説明は後述する。
　ズームレンズ制御部３１０は、レンズＣＰＵ３４０からの指令に従い、ズームレンズＺＬを光軸Ｌ１方向に移動させて撮影倍率を可変する。また、第１フォーカスレンズ群制御部３２０（駆動部）及び第２フォーカスレンズ群制御部３２２（駆動部）は、レンズＣＰＵ３４０からの指令に従い、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２を光軸方向に沿ってそれぞれ独立に前後に移動させて被写体に合焦させる。絞り制御部３３０は、レンズＣＰＵ３４０からの指令に従い、絞りＩの絞り値を変更する。
　＜受光及び撮像＞
　撮像素子２０２は、ズームレンズＺＬ、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２、及び絞りＩの後段に配置されており、ズームレンズＺＬ、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２、及び絞りＩを透過した被写体光を受光する。撮像素子２０２は、多数の受光素子がマトリクス状に配列された受光面を備えている。ズームレンズＺＬ、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２、及び絞りＩを透過した被写体光は、この撮像素子２０２の受光面上に結像され、各受光素子によって電気信号に変換される。なお、撮像素子２０２としては、ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の様々な光電変換素子を用いることができる。メインＣＰＵ２５１は、撮像素子制御部２０１を制御して、撮像素子２０２の駆動を制御する。
　なお、各画素の電荷蓄積時間（露出時間）は、撮像素子制御部２０１から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決められる。メインＣＰＵ２５１は、撮像素子制御部２０１に対して電荷蓄積時間を指示する。
　また、撮像装置１００が撮影モードにセットされると、モニタ２１３にライブビュー画像を表示するため、画像信号の出力が開始される。このライブビュー画像用の画像信号の出力は、本撮影の指示が行われると一旦停止され、本撮影が終了すると再度開始される。
　撮像素子２０２から出力される画像信号は、アナログ信号であり、このアナログの画像信号は、アナログ信号処理部２０３に取り込まれる。アナログ信号処理部２０３は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）、及び自動ゲインコントロール回路（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）を含んで構成される。ＣＤＳは、画像信号に含まれるノイズの除去を行い、ＡＧＣは、ノイズ除去された画像信号を決められたゲインで増幅する。このアナログ信号処理部２０３で所要の信号処理が施されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２０４（Ａ／Ｄ：Analog to Digital）に取り込まれる。
　Ａ／Ｄ変換器２０４は、取り込んだアナログの画像信号を決められたビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換する。この画像信号は、いわゆるＲＡＷデータであり、画素毎にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の濃度を示す階調値を有している。なお、撮像素子２０２がＭＯＳ型撮像素子(ＭＯＳ：Metal-Oxide Semiconductor)である場合は、Ａ／Ｄ変換器２０４は撮像素子２０２内に内蔵されていることが多く、また上述した相関二重サンプリングは必要としない。
　画像入力コントローラ２０５はラインバッファを内蔵しており、Ａ／Ｄ変換器２０４から出力された１コマ分の画像信号を蓄積する。この画像入力コントローラ２０５に蓄積された１コマ分の画像信号は、ＳＤＲＡＭ２３２に格納される。
　ＳＤＲＡＭ２３２に格納された１コマ分の画像信号は、点順次（画素の順番）にデジタル信号処理部２０６に取り込まれる。デジタル信号処理部２０６は、点順次に取り込んだＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に対して信号処理を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとからなる画像信号（Ｙ／Ｃ信号）を生成する。
　第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の制御方式としては、位相差方式を用いることができる。位相差方式のＡＦ処理（AF: Automatic Focus）を行う場合には、画像データのうちのフォーカス領域内の複数の位相差を持った画素を用いて算出した位相差データから求めたデフォーカス量が０になるように、交換レンズ３００内の第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２を制御する。なお位相差方式を用いる場合、位相差ＡＦ用の撮像素子を別途配設し、位相差ＡＦ用の撮像素子により検出された位相差を用いてＡＦ処理を行うようにしてもよい。なお、いわゆるコントラストＡＦ方式によるフォーカス制御については、後述する。
　ＡＥ／ＡＷＢ検出部２２９（ＡＥ：Automatic Exposure、ＡＷＢ：Automatic White Balance）は、ＳＤＲＡＭ２３２に格納されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を取り込み、画面全体のＧ信号を積算し、または画面中央部と周辺部とで異なる重みづけをしたＧ信号を積算し、そのＡＥ制御に必要な積算値をメインＣＰＵ２５１に出力する。メインＣＰＵ２５１は、積算値から輝度値を算出し、輝度値から露出値を求める。また露出値からプログラム線図に従って、絞り値及びシャッタ速度を決定する。
　また、ＡＥ／ＡＷＢ検出部２２９は、ＡＷＢ制御に必要な物理量として、１画面を複数のエリア（例えば、１６×１６）に分割し、分割したエリア毎にＲ、Ｇ、Ｂの画像信号の色別の平均積算値を算出する。メインＣＰＵ２５１は、得られたＲの積算値、Ｂの積算値、Ｇの積算値から分割エリア毎にＲ／Ｇ及びＢ／Ｇの比を求め、求めたＲ／Ｇ、Ｂ／Ｇの値のＲ／Ｇ、Ｂ／Ｇの色空間における分布等に基づいて光源種判別を行う。そして、判別された光源種に適したホワイトバランス調整値に従って、例えば各比の値がおよそ１（つまり、１画面においてＲＧＢの積算比率がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１）になるように、ホワイトバランス調整回路のＲ、Ｇ、Ｂ信号に対するゲイン値（ホワイトバランス補正値）を決定する。ＡＥ／ＡＷＢ検出部２２９は、ＳＤＲＡＭ２３２に格納された１コマ分の画像信号に光源種に応じたデジタルゲインをかけることでホワイトバランス調整を行うと共に、ガンマ（階調特性）処理及びシャープネス処理を行ってＲ、Ｇ、Ｂ信号を生成する。
　圧縮・伸張処理部２０８は、メインＣＰＵ２５１からの指令に従ってデジタル信号処理部２０６で生成された画像データに圧縮処理を施し、圧縮画像データを生成する。また、圧縮された画像データに伸張処理を施して、非圧縮の画像データを生成する。
　メディア制御部２３４は、メインＣＰＵ２５１からの指令に従い、撮影により得られた画像データをメモリカード２３６に記録し、また、記録済み画像をメモリカード２３６から読み出す。表示制御部２１０は、メインＣＰＵ２５１からの指令に従いモニタ２１３及び液晶板２４８への表示を制御する。ファインダ制御部２３８は、ファインダ変倍レンズ２４４を駆動して、ファインダ変倍レンズ２４４の光軸上への挿脱を行う。液晶シャッタ制御部２３９は、液晶シャッタ２４３の遮光、非遮光状態を制御する。
　カメラ本体２００と交換レンズ３００とは、カメラ本体２００のマウント２５６及びマウント通信部２５０、交換レンズ３００のマウント３４６及びマウント通信部３５０（目標位置取得部、送信部）、並びにマウント２５６及びマウント３４６に設けられた端子２５７，３４７を介して通信を行い、レンズ移動指令や絞り変更指令等の各種指令及びその応答、各種制御ステータス、レンズ情報送信指令及びこれに応じたレンズ情報等が送受信される。
　＜フォーカスレンズ群の特性＞
　第１の実施形態では、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動分解能を１．０μｍ／ＬＳＢ（ＬＳＢ：Least Significant Bit）とし、目標位置を指定するコマンドのビット長が１６ビットとする。この場合停止可能位置の数は６５５３６であり、ストローク（移動可能な距離）は－３２．７６８ｍｍ～＋３２．７６７ｍｍとなる。一方、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動分解能を０．５μｍ／ＬＳＢ（第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の方が分解能が高い）とし、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の分解能と独立に設定される。この場合、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の停止可能位置の数は１３１０７２であり、ストロークは第１フォーカスレンズ群ＦＬ１と同じ－３２．７６８ｍｍ～＋３２．７６７ｍｍとなる。なお、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２は１以上の任意枚数のレンズで構成されていてよい。
　図４は、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２のそれぞれに単独で同じ変位量（単位変位量）を与えた場合の像面の位置変動（レンズ特性に対する所定の変動の一例）を示す概念図である。第１の実施形態では、図４に示すように第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の単位変位量（変位量“１”）に対する像面の位置変動は第２フォーカスレンズ群ＦＬ２よりも低い。
　＜フォーカスレンズの駆動方法＞
　次に、上述した構成の撮像装置１００におけるフォーカスレンズの駆動方法（レンズ駆動方法）について説明する。図５は第１の実施形態におけるフォーカスレンズの駆動方法を示すフローチャートである。
　図示せぬ電源ボタンＯＮ等により撮像装置１００が起動されると、初期設定が行われる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、カメラ本体２００から交換レンズ３００に対し第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動特性取得要求が送信され、この要求に応じて、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動特性が交換レンズ３００からカメラ本体２００に送信される（情報送信工程）と共に、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２が初期位置（ホームポジション）に駆動される。カメラ本体２００に送信される第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動特性には、例えば無限遠の被写体に合焦するレンズ位置、再至近の被写体に合焦するレンズ位置、焦点深度情報、及び合焦位置への駆動速度が含まれる。
　なお、ステップＳ１０の情報送信工程でカメラ本体２００に送信されるのは第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の情報のみであり、カメラ本体２００は第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の存在及びその駆動特性を認識することなく第１フォーカスレンズ群ＦＬ１のみが存在するものとして駆動指令を生成する。第２フォーカスレンズ群ＦＬ２は、交換レンズ３００での演算で得られた駆動量により駆動される（ステップＳ２０及びステップＳ２２を参照）。
　ステップＳ１０の初期設定が終了するとステップＳ１２に進み、カメラ本体２００（メインＣＰＵ２５１）はフォーカス制御を開始するか否かを判断する。フォーカス制御は初期設定終了後自動的に開始してもよいし、ライブビューモード設定時等ユーザ操作に応じて開始してもよい。判断が肯定されたら（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ステップＳ１４に進む。
　ステップＳ１４において、カメラ本体２００は交換レンズ３００に対し第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の現在位置を要求し、この要求に応じて交換レンズ３００からカメラ本体２００に第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の現在位置が送信される（情報送信工程）。続いてステップＳ１６において、カメラ本体２００は上述した位相差方式のＡＦ処理により第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動目標位置（第１の目標位置）及び駆動プロファイルを算出する。駆動目標位置は１６ビット長のコマンドで表され、駆動プロファイルは例えば位置、速度、加速度のプロファイル（図６の（ａ）部分、（ｂ）部分、及び（ｃ）部分をそれぞれ参照）により表される。
　ステップＳ１８において、カメラ本体２００はステップＳ１６で算出した第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動目標位置及び駆動速度プロファイルを含む駆動指令を交換レンズ３００に送信し、交換レンズ３００はカメラ本体２００から駆動指令を受信する（目標位置取得工程）。
　ステップＳ２０において、レンズＣＰＵ３４０は第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の目標位置を算出する（目標位置算出工程）。具体的には、ステップＳ１８で受信した第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動量に応じて、あらかじめＲＯＭ３４４に記憶された第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動量と第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動量との関係（図３参照）を参照して、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動量を算出する。第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の目標位置（第２の目標位置）は、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動量と現在位置とから算出することができる。第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動プロファイルに対応して算出された第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動プロファイルの例を図７に示す。第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動の際は、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１と同様に加減速が制御される。なお図３に示す関係は、１次の係数と切片を持つ１次関数や２次関数など、レンズ特性に応じて異なる関係となる。このような関係は関数形式で記憶してもよいし、テーブル形式で記憶して必要に応じて補間してもよい。
　ステップＳ２２では、第１フォーカスレンズ群制御部３２０及び第２フォーカスレンズ群制御部３２２により、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２をそれぞれの目標位置に独立して駆動する（レンズ駆動工程）。
　ステップＳ２４では、カメラ本体２００はフォーカス制御を終了するか否か判断する。肯定されればフォーカス制御を終了し、否定されればステップＳ１４へ戻って制御を継続する。フォーカス制御の開始及び終了は、レリーズボタン２１１の操作に基づいて行ってもよい。例えばライブビュー画像表示モードへの移行によりフォーカス制御を開始し、レリーズボタン２１１のＳ１操作（レリーズボタン２１１を途中まで押し込んでＡＥ条件及びＡＦ条件をロックする操作）によりフォーカス制御を終了することができる。Ｓ１操作の後、Ｓ２操作（レリーズボタン２１１を一番下まで押し込んで、Ｓ１操作でロックした条件で画像を取得する操作）が行われて画像（静止画像）が取得され、取得された画像がモニタ２１３に表示された場合は、画像の表示を終了してライブビュー画像表示モードに復帰したときにフォーカス制御を再開することができる。なお動画撮影の場合、動画像を取得している間は上述のフォーカス制御を行う。
　＜第１の実施形態の効果＞
　以上説明したように、第１の実施形態では、駆動分解能が低いため停止可能位置の数が第２フォーカスレンズ群ＦＬ２よりも少なく、また単独で同じ変位量（単位変位量）を与えた際の像面の位置変動が第２フォーカスレンズ群ＦＬ２よりも高い第１フォーカスレンズ群ＦＬ１をカメラ本体２００からの通信コマンドに基づいて駆動し、一方駆動分解能が高いため停止可能位置の数が第１フォーカスレンズ群ＦＬ１よりも多く、また単独で同じ変位量（単位変位量）を与えた際の像面の位置変動が第１フォーカスレンズ群ＦＬ１よりも高い第２フォーカスレンズ群ＦＬ２は、交換レンズ３００での演算により駆動量を算出して駆動する。よって、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２について通信コマンドのビット長の制約により駆動分解能を損なうことなく必要な量駆動することができる。
　なお、交換レンズ３００において従来技術のように第２フォーカスレンズ群ＦＬ２をカメラ本体２００からのコマンド（ビット長：１６ビット）により駆動する場合、停止可能位置の数は第１フォーカスレンズ群ＦＬ１と同じ６５５３６であるから、駆動分解能を０．５μｍ／ＬＳＢとする場合はストロークが－１６．３８４ｍｍ～＋１６．３８３５ｍｍとなる。よって、例えば被写体に合焦させるための移動量が－３２．７６８ｍｍである場合は、駆動分解能を１．０μｍ／ＬＳＢ以下に落とさざるを得ず、フォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができない。
　このように、第１の実施形態に係る撮像装置１００、カメラ本体２００、交換レンズ３００によればフォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができる。また、カメラ本体２００からは見かけ上一つのレンズ（第１フォーカスレンズ群ＦＬ１）を制御するだけで済むため、システムを簡易化することができる。
　なお、交換レンズ３００が有する複数のフォーカスレンズ群は、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び／または第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の変位（駆動）に起因する交換レンズ３００の光学収差を補正するための収差補正レンズ群を含んでいてもよい。また、そのような収差補正レンズ群が第１フォーカスレンズ群ＦＬ１または第２フォーカスレンズ群ＦＬ２に該当していてもよい。
　また、第１の実施形態においてフォーカスレンズ群は２つに限らず３以上でもよい。フォーカスレンズ群が３以上の場合、単位変位量に対する像面の位置変動が最も少ないレンズ群を第１フォーカスレンズ群ＦＬ１としてもよいし、位置変動の少なさが２番目、３番目あるいはそれ以上のレンズ群を第１フォーカスレンズ群ＦＬ１としてもよい。第１フォーカスレンズ群ＦＬ１よりも単位変位量に対する像面の位置変動が多いレンズ群を第２フォーカスレンズ群ＦＬ２としてレンズ側での演算に基づき駆動すれば、上述の態様と同様の効果を得ることができる。
　＜コントラストＡＦ方式によるフォーカスレンズ制御＞
　上述の例では、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の制御方式として位相差ＡＦ方式を用いる場合について説明したが、フォーカスレンズ群の制御はいわゆるコントラストＡＦ方式により行ってもよい。コントラストＡＦ方式を用いる場合、ＡＦ検出部２２７はメインＣＰＵ２５１の指令に従ってＳＤＲＡＭ２３２に格納されたＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の画像信号を取り込み、ＡＦ（Automatic Focus）制御に必要な焦点評価値を算出する。ＡＦ検出部２２７は、Ｇ信号の高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ、絶対値化処理部、画面に設定されたフォーカス領域（以下、ＡＦエリアという）内の信号を切り出すＡＦエリア抽出部、及び、ＡＦエリア内の絶対値データを積算する積算部を含み、この積算部で積算されたＡＦエリア内の絶対値データを焦点評価値としてメインＣＰＵ２５１に出力する。
　このような焦点評価値に基づく第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の制御方式としては、焦点評価値が極大となる位置をサーチし、その位置にフォーカスレンズを移動させる方式や、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び／または第２フォーカスレンズ群ＦＬ２を焦点評価値が増加する方向に移動させて行き、焦点評価値が減少し始める点を検出するとその位置に第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び／または第２フォーカスレンズ群ＦＬ２を設定する山登り方式を用いることができる。これらの方式によるＡＦサーチ（上述した焦点評価値が極大となる位置または減少し始める位置を検出するための駆動）に関してはフォーカスレンズ側の焦点深度情報などに基づいてサーチ速度（第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の駆動速度）を決定して速度を制御し、合焦位置が確定した後、合焦位置への移動用の速度プロファイルをカメラ本体２００から交換レンズ３００に通知する。
　なおコントラストＡＦ方式を用いる場合、合焦位置への駆動制御だけでなくＡＦサーチの際も、上述の説明と同様に第１フォーカスレンズ群ＦＬ１はカメラ本体２００から受信した目標駆動位置に基づいて駆動し、第２フォーカスレンズ群ＦＬ２はレンズ側で算出した駆動量に基づいて駆動する。
　＜第２の実施形態＞
　上述した第１の実施形態では、単独で同じ変位量（単位変位量）を与えた際の像面の位置変動が第２フォーカスレンズ群ＦＬ２よりも高いフォーカスレンズ群を第１フォーカスレンズ群ＦＬ１としてカメラ本体２００からの通信コマンドに基づいて駆動していたが、本発明における第１フォーカスレンズ群はこのようなレンズ群に限定されるものではない。撮影距離が無限遠の被写体に合焦した状態から撮影距離が最至近の被写体に合焦した状態に至るまでの所要変位量が第２フォーカスレンズ群よりも小さいフォーカスレンズ群、即ち単独で同じ変位量（単位変位量）を与えた際の合焦被写体の撮影距離の変動（レンズ特性に対する所定の変動の一例）が第２フォーカスレンズ群ＦＬ２よりも小さいフォーカスレンズ群（図８参照）を第１フォーカスレンズ群ＦＬ１としてもよい。なお第２の実施形態において、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動分解能、停止可能位置の数は第１の実施形態と同じ値とすることができる。
　このようなレンズ群を第１フォーカスレンズ群ＦＬ１とすることで、撮影距離が無限遠の被写体に合焦した状態から至近端の被写体に合焦した状態に至るまでの所要変位量（ストローク）が大きな第２フォーカスレンズ群ＦＬ２を交換レンズ３００側で高精度に制御することができる。これにより第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、通信コマンドの制約を受けることなくフォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができる。また、カメラ本体２００からは見かけ上一つのレンズ（第１フォーカスレンズ群ＦＬ１）を制御するだけで済むため、システムを簡易化することができる。
　なお、第２の実施形態において撮像装置、カメラ本体、交換レンズの構成及びレンズ駆動方法は上述した第１の実施形態と同様に実施できるので、詳細な説明は省略する（図１～７及び対応する記載を参照）。
　＜第３の実施形態＞
　上述した第１，第２の実施形態の他に、単位変位量に対する像倍率変動（図９参照）が第２フォーカスレンズ群ＦＬ２よりも小さなレンズ群を第１フォーカスレンズ群ＦＬ１としてもよい。なお第３の実施形態において、第１フォーカスレンズ群ＦＬ１及び第２フォーカスレンズ群ＦＬ２の駆動分解能、停止可能位置の数は第１、第２の実施形態と同じ値とすることができる。
　このようなレンズを第１フォーカスレンズ群ＦＬ１とすることで、単位変位量に対する像倍率変動（レンズ特性に対する所定の変動の一例）が大きな第２フォーカスレンズ群ＦＬ２を交換レンズ３００側で高精度に制御することができる。これにより第３の実施形態においても、第１、第２の実施形態と同様に、通信コマンドの制約を受けることなくフォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができ、またブリージング（フォーカス制御に伴う画角変動）の影響を低減することができる。さらに、カメラ本体２００からは見かけ上一つのレンズ（第１フォーカスレンズ群ＦＬ１）を制御するだけで済むため、システムを簡易化することができる。
　なお、第３の実施形態において撮像装置、カメラ本体、交換レンズの構成及びレンズ駆動方法は上述した第１、第２の実施形態と同様に実施できるので、詳細な説明は省略する（図１～８及び対応する記載を参照）。
　＜第４の実施形態＞
　上述した第１～第３の実施形態では、「単独で同じ変位量（単位変位量）を与えた際に像面の位置変動、合焦被写体の撮影距離の変動、像倍率変動のいずれかが第２フォーカスレンズ群ＦＬ２より少ないフォーカスレンズ群」を第１フォーカスレンズ群ＦＬ１とする場合について説明したが、「像面の位置変動、合焦被写体の撮影距離の変動、像倍率変動のうち２つ以上について第２フォーカスレンズ群ＦＬ２より小さいフォーカスレンズ群」を第１フォーカスレンズ群ＦＬ１としてもよい。また例えば、「像面の位置変動、合焦被写体の撮影距離の変動、及び像倍率変動の全てが第２フォーカスレンズ群ＦＬ２より少ないフォーカスレンズ群」を第１フォーカスレンズ群ＦＬ１としてもよい。このような場合でも撮像装置、カメラ本体、交換レンズの構成及びレンズ駆動方法は上述した第１～第３の実施形態と同様に実施することができ、これによりフォーカスレンズの駆動範囲と分解能とを両立させることができ、またシステムを簡易化することができる。
　＜その他＞
　本発明は、上述した実施形態のように全て電子的に行われるフォーカス制御の場合だけでなく、フォーカス制御開始のきっかけがフォーカスリング回動等のマニュアル操作であり実際のフォーカス制御は電子制御で行われる場合にも適用可能である。例えば、フォーカス制御開始のきっかけがユーザによるフォーカスリングの回動である場合は、フォーカスリングの回転量や速度に応じて、カメラ本体２００側で第１フォーカスレンズ群ＦＬ１の目標駆動位置及び駆動速度を算出する。
　以上で本発明の実施形態に関して説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
１００　撮像装置
２００　カメラ本体
２０１　撮像素子制御部
２０２　撮像素子
２０３　アナログ信号処理部
２０４　Ａ／Ｄ変換器
２０５　画像入力コントローラ
２０６　デジタル信号処理部
２０８　圧縮・伸張処理部
２１０　表示制御部
２１１　レリーズボタン
２１２　ダイヤル
２１３　モニタ
２１４　ファインダ切り替えレバー
２２０　操作部
２２７　ＡＦ検出部
２２８　ＲＯＭ
２２９　ＡＥ／ＡＷＢ検出部
２３１　フラッシュＲＯＭ
２３２　ＳＤＲＡＭ
２３４　メディア制御部
２３６　メモリカード
２３８　ファインダ制御部
２３９　液晶シャッタ制御部
２４１　ファインダ窓
２４３　液晶シャッタ
２４４　ファインダ変倍レンズ
２４８　液晶板
２５０　マウント通信部
２５１　メインＣＰＵ
２５２　バッテリ
２５６　マウント
２５７　端子
３００　交換レンズ
３１０　ズームレンズ制御部
３２０　第１フォーカスレンズ群制御部
３２２　第２フォーカスレンズ群制御部
３３０　絞り制御部
３４０　レンズＣＰＵ
３４２　ＲＡＭ
３４４　ＲＯＭ
３４６　マウント
３４７　端子
３５０　マウント通信部
Ｃｂ　　色差信号
Ｃｒ　　色差信号
ＦＬ１　第１フォーカスレンズ群
ＦＬ２　第２フォーカスレンズ群
Ｉ　　　絞り
Ｌ１　　光軸
Ｌ２　　光軸
Ｓ１０～Ｓ２４　レンズ駆動方法の各ステップ
ＳＷ　　矢印
Ｙ　　　輝度信号
ＺＬ　　ズームレンズ

Claims (13)

  1. 　カメラ本体に装着されるレンズ装置であって、
    　それぞれ独立して駆動される第１のフォーカスレンズ群及び第２のフォーカスレンズ群を含む複数のフォーカスレンズ群と、
    　前記第１のフォーカスレンズ群の駆動目標位置である第１の目標位置を、前記カメラ本体との通信によりあらかじめ定められたビット長で取得する目標位置取得部と、
    　前記第１の目標位置に基づいて、前記第２のフォーカスレンズ群の駆動目標位置である第２の目標位置を算出する算出部と、
    　前記第１の目標位置及び前記第２の目標位置に従って前記第１のフォーカスレンズ群及び前記第２のフォーカスレンズ群を駆動する駆動部と、を備え、
    　前記第１のフォーカスレンズ群は、停止可能位置の数が前記第２のフォーカスレンズ群よりも少ないフォーカスレンズ群であるレンズ装置。
  2. 　前記第１のフォーカスレンズ群は、単独で同じ変位量を与えた際の前記レンズ装置のレンズ特性に対する所定の変動が前記第２のフォーカスレンズ群よりも少ないフォーカスレンズ群である請求項１に記載のレンズ装置。
  3. 　前記レンズ特性に対する所定の変動は単位変位量に対する像面の位置変動である請求項２に記載のレンズ装置。
  4. 　前記第１のフォーカスレンズ群の駆動分解能と前記第２のフォーカスレンズ群の駆動分解能とはそれぞれ独立して設定されており、
    　前記第１のフォーカスレンズ群の駆動分解能は前記第２のフォーカスレンズ群の駆動分解能より低い請求項２または３に記載のレンズ装置。
  5. 　前記レンズ特性に対する所定の変動は、単位変位量に対する合焦被写体の撮影距離の変動である請求項２から４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
  6. 　前記第１のフォーカスレンズ群は、撮影距離が無限遠の被写体に合焦した状態から前記撮影距離が最至近の被写体に合焦した状態に至るまでの所要変位量が前記第２のフォーカスレンズ群よりも小さいフォーカスレンズ群である請求項２から５のいずれか１項に記載のレンズ装置。
  7. 　前記レンズ特性に対する所定の変動は単位変位量に対する像倍率変動である請求項２から６のいずれか１項に記載のレンズ装置。
  8. 　前記算出部は、あらかじめ記憶された、前記第１のフォーカスレンズ群の変位量と前記第２のフォーカスレンズ群の変位量との関係を参照して前記第２の目標位置を算出する請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズ装置。
  9. 　前記複数のフォーカスレンズ群は、前記第１のフォーカスレンズ群及び／または前記第２のフォーカスレンズ群の変位に起因する前記レンズ装置の光学収差を補正するための収差補正レンズ群を含む請求項１から８のいずれか１項に記載のレンズ装置。
  10. 　前記カメラ本体に対し前記第１のフォーカスレンズ群の駆動特性を示す情報を送信する送信部をさらに備え、
    　前記目標位置取得部は、前記送信した情報に基づいて前記カメラ本体が生成した駆動目標位置を前記第１の目標位置として取得する請求項１から９のいずれか１項に記載のレンズ装置。
  11. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載のレンズ装置と、
    　前記レンズ装置が装着される前記カメラ本体と、
    　を備えるカメラシステム。
  12. 　それぞれ独立して駆動される第１のフォーカスレンズ群及び第２のフォーカスレンズ群を含む複数のフォーカスレンズ群と、前記第１のフォーカスレンズ群及び前記第２のフォーカスレンズ群を駆動する駆動部と、を備え、カメラ本体に装着されるレンズ装置のレンズ駆動方法であって、
    　前記第１のフォーカスレンズ群の駆動目標位置である第１の目標位置を、前記カメラ本体との通信によりあらかじめ定められたビット長で取得する目標位置取得工程と、
    　前記第１の目標位置に基づいて、前記第２のフォーカスレンズ群の駆動目標位置である第２の目標位置を算出する目標位置算出工程と、
    　前記第１の目標位置及び前記第２の目標位置に従って前記第１のフォーカスレンズ群及び前記第２のフォーカスレンズ群を駆動するレンズ駆動工程と、を有し、
    　前記目標位置取得工程では、単独で同じ変位量を与えた際の前記レンズ装置のレンズ特性に対する所定の変動が前記第２のフォーカスレンズ群よりも少ないフォーカスレンズ群を前記第１のフォーカスレンズ群として前記第１の目標位置を受信するレンズ駆動方法。
  13. 　前記カメラ本体に対し前記第１のフォーカスレンズ群の駆動特性を示す情報を送信する情報送信工程をさらに有し、前記目標位置取得工程では前記送信した情報に基づいて前記カメラ本体が生成した駆動目標位置を前記第１の目標位置として取得する請求項１２に記載のレンズ駆動方法。
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