JP2003057528A - ズームレンズ制御装置、ズームレンズ制御方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents
ズームレンズ制御装置、ズームレンズ制御方法、プログラム、及び記憶媒体Info
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Abstract
快適な撮影を行えるようにする。 【解決手段】 ズームレンズの変倍位置において合焦を
得るためのフォーカスレンズの位置を記憶媒体に記憶
し、記憶媒体に記憶されたデータに基づき、ズームレン
ズの変倍位置に対応したフォーカスレンズの2つの異な
る可動範囲を、第1の可動範囲及び第2の可動範囲とし
て決定し(S904,S910)、第1及び第2の可動
範囲のうち一方を、撮像装置の状態に応じて選択し(S
902,S903)、選択された可動範囲内においてフ
ォーカスレンズを移動させるための移動信号を生成して
(S912)、フォーカスレンズの駆動手段に出力す
る。
Description
装置、ズームレンズ制御方法、プログラム、及び記憶媒
体に関し、特に、変倍動作を行うための第1のレンズユ
ニットの移動に伴い、焦点面を補正するための第2のレ
ンズユニットを移動させるズームレンズ制御装置、該ズ
ームレンズ制御装置に適用されるズームレンズ制御方
法、該ズームレンズ制御方法をコンピュータに実行させ
るためのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶
媒体に関する。
テムを搭載したビデオカメラ等の撮像装置が、従来から
存在する。
ズシステムの構成を簡略化して示す図である。
ンズ群、102は変倍を行うレンズ群であるズームレン
ズ(変倍レンズ)、103は絞り、104は固定のレン
ズ群、105は焦点調節機能(フォーカシング機能)を
備えたレンズ群であるフォーカスレンズ、106はCC
Dからなる撮像素子である。上記のフォーカスレンズ1
05は、ズームレンズ102の変倍による焦点面の移動
を補正する所謂コンペ機能を兼ね備えている。
ンズシステムでは、フォーカスレンズ105がコンペ機
能と焦点調節機能とを兼ね備えているため、焦点距離が
等しくても、撮像素子106面上に合焦させるためのフ
ォーカスレンズ105の位置は、被写体距離によって異
なってしまう。各被写体距離において焦点距離を変化さ
せたとき、撮像素子106面上に合焦させるためのフォ
ーカスレンズ105の位置を連続してプロットすると、
図4に示すような特性となる。図4では、各被写体距離
(例えば80cm、3m、∞)毎に焦点距離に対するフ
ォーカスレンズ位置を軌跡(曲線)で示す。変倍中は、
被写体距離に応じて図4に示された軌跡を選択し、ズー
ムレンズ102が駆動されて焦点距離が変化したときに
該軌跡に沿ってフォーカスレンズ105を移動させれ
ば、ピントボケのないズームが可能になる。
テムでは、変倍レンズに対して独立したコンペレンズが
設けられており、さらに変倍レンズとコンペレンズとが
機械的なカム環で結合されている。従って、例えばこの
カム環にマニュアルズーム用のツマミを設けておき、手
動で焦点距離を変えようとした場合、ツマミをいくら速
く動かしても、カム環がこれに追従して回転し、変倍レ
ンズとコンペレンズはカム環のカム溝に沿って移動する
ので、フォーカスレンズによるピントがあってさえいれ
ば、上記動作によってボケを生じることはない。
フォーカスタイプのレンズシステムの制御においては、
図4に示す複数の軌跡からなる特性情報を何らかの形で
レンズ制御用マイコン(マイクロコンピュータ)に記憶
させておき、被写体距離に応じて軌跡を選択し、ズーミ
ング時に該選択した軌跡上を辿りながら、変倍による焦
点面の移動を補正するのが一般的である。ここで、ズー
ムレンズ102の位置(焦点距離)に対するフォーカス
レンズ105の位置をレンズ制御用マイコンから読み出
してフォーカスレンズ105の位置を制御するため、フ
ォーカスレンズ105を駆動するアクチュエータの性能
が問題となる。すなわち、図4からも明らかなように、
同一の被写体距離においてズームレンズ102が等速度
またはそれに近い速度状態で移動する場合、フォーカス
レンズ105の移動速度と移動の向きが刻々と変化す
る。これは、換言すれば、フォーカスレンズ105のア
クチュエータが1Hz〜数百Hz程度の精度良い速度応
答をしなければならないことを示している。
てステッピングモータがあり、インナーフォーカスレン
ズシステムのフォーカスレンズ105にはステッピング
モータを用いることが一般的になりつつある。ステッピ
ングモータは、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するとともに、
1パルス当たりの歩進角度が一定なので、高い速度応答
性と停止精度と位置精度とを得ることが可能である。さ
らにステッピングモータでは、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、
レンズシステムに特別な位置エンコーダを追加しなくて
もよいという利点がある。
がら変倍動作を行おうとする場合、前述したように、レ
ンズ制御用マイコン等に図4に示す軌跡情報を軌跡デー
タテーブルとして記憶しておき、変倍レンズの位置また
は移動速度に応じて軌跡情報を読みだして、その情報に
基づいてフォーカスレンズを移動させる必要がある。ま
たは、被写体距離及びズームレンズ102の焦点距離を
変数としたフォーカスレンズ105の位置を表す関数を
用いるようにしてもよい。
場合の各軌跡間の補間演算及びフォーカスレンズの標準
移動速度の演算方法について説明する。
を保ちながら変倍動作を行おうとする場合に適用される
従来の軌跡追従方法において使用される軌跡特性の一例
を示す図である。この軌跡特性は、レンズ制御用マイコ
ンに記憶される。
は変倍レンズ(ズームレンズ)位置を表し、a0,a1,
a2,...a6及びb0,b1,b2,...b6はそれぞ
れ、被写体距離別のフォーカス位置を表す代表軌跡であ
る。またp0,p1,p2,...p6は、上記2つの軌跡
を基に算出される両者の中間の軌跡であり、下記式
(1)に従って算出される。
0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。そこで、フォーカスレンズ105が点p0にある場
合、この点p1と点p0との位置差(p1−p0)と、
ズームレンズ102が位置Z0から位置Z1まで移動する
のに要する時間とから、合焦を保つためのフォーカスレ
ンズ105の標準移動速度が分かる。
記憶された代表軌跡データ上の位置(ズーム境界位置)
ではない位置である場合におけるフォーカスレンズ10
5の位置の算出について説明する。
説明するための軌跡特性図であり、図5の一部を抽出
し、変倍レンズの位置データを任意に設定したものであ
る。
ーカスレンズ105の位置、ズームレンズ102の位置
を示しており、レンズ制御マイコンで記憶している代表
軌跡位置(離散的なズームレンズ102の位置に対する
フォーカスレンズ105の離散的な位置)を、ズームレ
ンズ位置Z0,Z1,...Zk-1,Zk...Zn、その
時の被写体距離別のフォーカスレンズ位置a0,
a1,...ak-1,ak...an、b0,b1,...b
k-1,bk...bnで表している。今、ズームレンズ位
置が軌跡データ上の離散的位置(ズーム境界位置)では
ない中間位置Zxにあり、そのときの被写体距離別の軌
跡データ上のフォーカスレンズ位置がax,bxであると
すると、これらのフォーカスレンズ位置ax,bxは下記
式(2),(3)に基づき算出される。
ズーム境界位置(Zk-1,Zk)とから得られる内分比に
従い、記憶されている4つの代表軌跡データ(ak,a
k-1,bk,bk-1)のうち同一被写体距離のものを前記
内分比で内分することによりax,bxを求めることがで
きる。
0,a1,...ak-1,ax,ak...anとフォーカス
レンズ位置(軌跡)b0,b1,...bk-1,bx,
bk...bnとの間のフォーカスレンズ位置(軌跡)と
して、p0,p1,...pk-1,px,pk...pnを考
えた場合、ax,px,bxから得られる内分比に従い、
記憶されてい4つの代表データ(ak,ak-1,bk,b
k-1)のうち同一焦点距離のものを、式(1)のように
前記内分比で内分することにより、pk,pk-1を求める
ことができる。そして、ワイド端からテレ端へのズーム
時には追従先フォーカス位置pkと現フォーカス位置px
との位置差と、ズームレンズ102がZxからZkまで移
動するのに要する時間とから、合焦を保つためのフォー
カスレンズ105の移動速度が分かる。また、テレ端か
らワイド端へのズーム時には追従先フォーカス位置p
k-1と現フォーカス位置pxとの位置差と、ズームレンズ
102がZxからZk-1まで移動するのに要する時間とか
ら、合焦を保つためのフォーカスレンズ105の標準移
動速度が分かる。以上のような軌跡追従方法が考案され
ている。
方向に移動する場合には、図4から明らかなように、ば
らけている各軌跡が収束する方向なので、上述した軌跡
追従方法でも合焦は維持できる。しかしながら、ワイド
端からテレ端方向では、収束点にいたフォーカスレンズ
102がどの軌跡をたどるべきかが判らないので、同様
な軌跡追従方法では合焦を維持できない。
く考案されている従来の軌跡追従方法の一例を説明する
ための特性図である。図7(A),(B)とも横軸はズ
ームレンズの位置を示しており、縦軸は(A)がAF評
価信号レベルを示しており、(B)がフォーカスレンズ
の位置を示している。AF評価信号は、合焦度合を示す
鮮鋭度信号であり、映像信号の高周波成分からなる。
ングを行う際の合焦カム軌跡が604であるとする。こ
こで、ズーム位置606(Z14)よりワイド(W)側
での合焦カム軌跡に対する追従の標準移動速度を正(フ
ォーカスレンズ至近方向に移動)、ズーム位置606
(Z14)よりテレ(T)側での合焦カム軌跡に対する
追従の標準移動速度を負(フォーカスレンズ無限方向に
移動)とする。合焦を完全に維持しながらフォーカスレ
ンズ105がカム軌跡604を辿るときに、前記AF評
価信号の大きさは最大値601を維持する。一般に、合
焦を維持したズーミングでは、AF評価信号レベルはほ
ぼ一定値となることが知れている。
カム軌跡604を辿るフォーカスレンズ標準移動速度を
Vf0とし、実際のフォーカスレンズ105の移動速度を
Vfとしたとき、フォーカスレンズ移動速度Vfを、フォ
ーカスレンズ標準移動速度Vf0に対して大小させながら
ズーミングすると、その軌跡は軌跡605のようにジグ
ザグとなる。この時、図7(A)に示すAF評価信号の
レベルは曲線603のように山と谷とを繰り返す。ここ
で、AF評価信号のレベル曲線603は、軌跡604と
軌跡605とが交わる位置(Z0,Z2,Z4,...
Z16)で最大値601となり、軌跡605の移動方向
ベクトルが切り替わる位置(Z1,Z3,...Z1
5)で最小値602となる。
切換点に設定し、AF評価信号のレベルがレベルTH1
と等しくなる毎に、軌跡605の移動方向ベクトルを切
換えれば、切り換え後のフォーカスレンズ105の移動
方向は、合焦軌跡604に近づく方向に設定できる。つ
まり、AF評価信号レベルの最大値601と最小値60
2(TH1)の差分だけ像がボケる毎に、ボケを減らす
ように、フォーカスレンズ105の移動方向及び速度を
制御することで、ボケ量を抑制したズーミングが行え
る。
なカム軌跡が収束から発散して行くワイド端からテレ端
へのズーミングにおいて、仮に合焦を維持する標準移動
速度Vf0が狙う被写体距離に最適ではなくとも、この標
準移動速度(式(1)に基づき求まるp(n+1)を使って
算出したもの)に対し、フォーカスレンズ移動速度Vf
を制御しながら、AF評価信号のレベル変化に従って軌
跡605のように切り換え動作を繰り返すようにするこ
とにより、AF評価信号レベルが最小値602(TH
1)よりも下がらない軌跡、即ち一定量以上のボケを生
じない軌跡の選択が行える。また、ボケ量の大きさはレ
ベルTH1を適当に設定することにより、見た目にピン
トボケが判らないズーミングを行うことが可能となる。
度Vfは、正方向の補正速度をVf+、負方向の補正速度
をVf-とすると、下記式(4),(5)に基づき決ま
る。
により得られる移動速度Vfの2つの方向ベクトルの内
角が、フォーカスレンズ標準移動速度Vf0の方向ベクト
ルにより2等分されるように決定され、これによって、
上記ズーミング手法による追従軌跡選択時の片寄りが生
じないようにされている。また、被写体や、焦点距離、
被写界深度に応じて、補正速度で表される補正量の大き
さを変化させ、これにより、AF評価信号の増減周期を
変化させて、追従軌跡の選択精度向上を図った手法も考
案されている。
子106からの映像信号を用いて合焦検出を行うことか
ら、本レンズシステムがビデオカメラに搭載されている
場合に、変倍動作の制御処理が垂直同期信号に同期して
行われることが一般的である。
る従来のレンズ駆動処理の手順を示すフローチャートで
ある。以下、ステップに沿って説明する。
Mや各種ポートの初期化処理を行う。
を制御しているシステムコントロールマイクロコンピュ
ータ(以下「シスコン」という)との相互通信を行うル
ーチンであり、撮影者が操作したズームSWユニットか
らの入力情報をシスコンから受け取り、また、ズーム動
作実行中であることや、ズームレンズ位置などの変倍動
作情報をシスコンに引き渡し、それらの情報を表示器等
に表示させて撮影者に知らせる。
り、AF評価信号の変化に応じ自動焦点調節処理を行
う。
あり、変倍動作時において、合焦を維持するためのコン
ペ動作処理を行うルーチンである。前述したような手法
で、図5に示すようなカム軌跡をトレースするフォーカ
スレンズ102の標準駆動方向及び標準駆動速度の算出
を行う。
ーチンであり、AF時や変倍動作時等に応じて、ステッ
プS703及びステップS704の処理ルーチンで算出
されたズームレンズ102やフォーカスレンズ105の
駆動方向や駆動速度のうち、いずれを使用するのかを選
択し、またテレ端よりテレ側、ワイド端よりワイド側、
至近端より至近側、無限端より無限側にはレンズを駆動
しないように設定する。これらのテレ端、ワイド端、至
近端、無限端は、各レンズがレンズの機構上の動作端部
に当たらないようにソフトウェアにおいて設けているも
のである。
的に設けられた各端の一例を示す特性図である。
は1cm、全焦点距離通して1m確保するとし、レンズ
制御用マイコンに記憶される代表軌跡として、被写体距
離5mmの軌跡801と被写体距離90cmの軌跡80
2を用意する。そして、焦点距離が位置804から位置
805までの焦点距離範囲では、5mm軌跡801を至
近端とし、位置805から位置806までの焦点距離範
囲では、90cm軌跡802上の最至近位置と等しい固
定値807を至近端とし、位置806より望遠側の焦点
距離範囲では、90cm軌跡802を至近端とするよう
に設定する。
03から無限方向に所定量離れた軌跡808を求め、こ
れを無限端とする。
ント合わせを可能にするためには、フォーカスレンズの
至近端及び無限端を、上記の至近端及び無限端により決
まる範囲よりも広く設定する必要がある。その理由は、
例えば無限遠に位置する主被写体に合焦するには、超無
限までフォーカスレンズを駆動させてAF評価信号レベ
ルが無限位置の場合に比べ減少することを確かめる必要
があるからである。同様に至近側では、例えば被写体距
離1mにある主被写体の位置を越えて90cmの被写体
距離までフォーカスレンズ105を移動して、AF評価
信号レベルが減少することを確認して初めて、被写体距
離1mにピント合わせすることが可能となるからであ
る。また、絞りの状態に応じて被写界深度や焦点深度が
深くなった場合でも、焦点調節をやり易くするため、フ
ォーカスレンズの至近端から無限端までの焦点距離範囲
を、合焦可能な撮影距離に比べ、広めに設定する。さら
に、環境温度等に起因してレンズ鏡筒が伸び縮みしてピ
ントずれが発生することも考慮して、至近端から無限端
までの焦点距離範囲を広く設定している。
テップS705で定めたズームレンズ及びフォーカスレ
ンズ用の駆動方向、駆動速度情報に応じて、モータドラ
イバに制御信号を出力し、各レンズの駆動/停止の制御
を行う。
S702に戻る。なお、図8に示す一連の処理は、本レ
ンズシステムがビデオカメラに搭載されている場合に、
ビデオカメラにおける垂直同期期間に同期して実行され
る。すなわち、ステップS702の処理の中で、垂直同
期信号の入力を待って処理が行われる。
来のインナーフォーカスタイプのレンズシステムに、図
7を参照して説明した軌跡追従手法を適用した場合、A
F評価信号を参照してズーミング動作を行うときに、被
写体移動やカメラワーク、手ぶれ等に起因してAF評価
信号が変動し、補正速度方向の切替をうまく行えなくな
ることがあった。その場合、軌跡追従が合焦軌跡から遠
ざかる方向に行われてしまう可能性があった。
場合、無限位置方向へ補正速度が加算されていると、無
限位置を超えた超無限位置まで行き過ぎ、無限端が前述
のように深めに設定されているので、再び至近方向に反
転されるまでの期間におけるピントボケ量が大きく、フ
ァインダやモニタを介して撮影者に提供される画像の品
位が低いという問題があった。
向の位置にフォーカスレンズ位置がある場合には(前ピ
ン状態)、画面内の無限位置の被写体のみがボケ、それ
以外の位置にある被写体はそれほどのボケを発生しない
のに対し、無限端より所定量だけ超無限側の超無限領域
にフォーカスレンズ位置がある場合には、画面内の全て
の被写体がボケてしまい、且つ、その超無限領域に入る
とAF評価信号レベルも急激に小さくなるために合焦方
向の判断も正確に行えなくなってしまい、フォーカスレ
ンズ位置が再び無限被写***置にまで戻るのに時間がか
かり、そのためピントの大ボケの印象を撮影者に与える
という問題があった。
たものであって、変倍動作時のピントボケの発生を防止
して、快適な撮影を行えるようにしたズームレンズ制御
装置、ズームレンズ制御方法、プログラム、及び記憶媒
体を提供することを目的とする。
に、請求項1記載の発明によれば、変倍動作を行うため
の第1のレンズユニットの移動に伴い、焦点面を補正す
るための第2のレンズユニットを移動させるズームレン
ズ制御装置において、前記第1のレンズユニットの移動
に伴う前記第2のレンズユニットの移動に、少なくとも
第1の可動範囲及び該第1の可動範囲とは異なる第2の
可動範囲を設定する可動範囲設定手段を有することを特
徴とするズームレンズ制御装置が提供される。
動作を行うための第1のレンズユニットの移動に伴い、
焦点面を補正するための第2のレンズユニットを移動さ
せるズームレンズ制御装置に適用されるズームレンズ制
御方法において、前記第1のレンズユニットの移動に伴
う前記第2のレンズユニットの移動に、少なくとも第1
の可動範囲及び該第1の可動範囲とは異なる第2の可動
範囲を設定する可動範囲設定ステップを有することを特
徴とするズームレンズ制御方法が提供される。
倍動作を行うための第1のレンズユニットの移動に伴
い、焦点面を補正するための第2のレンズユニットを移
動させるズームレンズ制御装置に適用されるズームレン
ズ制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログ
ラムにおいて、前記ズームレンズ制御方法が、前記第1
のレンズユニットの移動に伴う前記第2のレンズユニッ
トの移動に、少なくとも第1の可動範囲及び該第1の可
動範囲とは異なる第2の可動範囲を設定する可動範囲設
定ステップを有することを特徴とするプログラムが提供
される。
変倍動作を行うための第1のレンズユニットの移動に伴
い、焦点面を補正するための第2のレンズユニットを移
動させるズームレンズ制御装置に適用されるズームレン
ズ制御方法をプログラムとして記憶した、コンピュータ
により読み出し可能な記憶媒体において、前記ズームレ
ンズ制御方法が、前記第1のレンズユニットの移動に伴
う前記第2のレンズユニットの移動に、少なくとも第1
の可動範囲及び該第1の可動範囲とは異なる第2の可動
範囲を設定する可動範囲設定ステップを有することを特
徴とする記憶媒体が提供される。
面を参照して説明する。
形態の構成を示すブロック図である。この実施の形態の
撮像装置はインナーフォーカスタイプのレンズシステム
を含むビデオカメラである。
レンズシステムは、図3に示すインナーフォーカスタイ
プのレンズシステムと同様の構成を備えるので、図1に
おいて、図3に示す構成と同一部分には同一の参照符号
を付してその説明を省略する。
子106面上に結像されて、光電変換により映像信号に
変換される。この映像信号は、増幅器107で最適なレ
ベルに増幅された後、カメラ信号処理回路108へ入力
され、標準テレビ信号に変換される。
は、絞り制御回路121とAF信号処理回路109に送
られる。絞り制御回路121では、映像信号の入力レベ
ルに応じて、アイリスドライバ123、IGメータ12
2を駆動して、絞り103を制御し、光量調節を行って
いる。AF信号処理回路109は、AF枠生成回路11
0からゲート信号を受け取り、撮像画面の所定領域枠で
あるAF枠内の映像信号の高周波成分のみを抽出し、信
号処理を行う。AF枠生成回路110は、タイミングジ
ェネレータ111から送られる垂直同期・水平同期信号
に基づき、前記AF枠内の撮像画面を切り取るためのゲ
ート信号を発生する。
ータ(レンズ制御マイコン)であり、AF評価信号の強
度に応じて焦点調節を行うAFプログラム113、カム
軌跡追従しながら合焦状態を維持するズーム制御プログ
ラム114、カム軌跡追従時に参照するレンズカムデー
タ115、AFやズーム時にフォーカスレンズ105や
ズームレンズ102をそれぞれ独立に光軸に沿って駆動
するためのモータ制御プログラム116を有しており、
レンズの駆動制御、及び測距エリアを変更するためのA
F枠制御を行っている。
ムコントロールマイクロコンピュータ(システムコント
ロールマイコン)124と通信を行っており、システム
コントロールマイコン124からレンズ制御マイコン1
12へ、ズームSWユニット125やAF/MF切換S
Wユニット126からの出力信号が送られ、レンズ制御
マイコン112からシステムコントロールマイコン12
4へ、ズーム時のズーム方向や焦点距離などの変倍動作
情報等が送られる。ズームSWユニット125は、撮影
者によって操作されるユニット化されたズームスイッチ
であり、操作部材の回転角度に応じた電圧をA/D変換
してシステムコントロールマイコン124へ出力する。
この出力信号に応じて可変速ズーミングが為される。A
F/MF切換SWユニット126は、焦点調節を自動で
行うモード(AF)と手動で行うモード(MF)とのい
ずれかを撮影者が選択するための操作スイッチであり、
このスイッチの出力がA/D変換されてシステムコント
ロールマイコン124へ出力される。
それぞれレンズ制御マイコン112から出力されるズー
ムレンズ102及びフォーカスレンズ105の駆動命令
に従って、駆動エネルギーをズームレンズ102駆動用
のズームモータ117及びフォーカスレンズ105駆動
用のフォーカスモータ119にそれぞれ出力する。ズー
ムモータ117及びフォーカスモータ119はズームレ
ンズ102及びフォーカスレンズ105にそれぞれ接続
され、それらを駆動する。
119はステッピングモータで構成される。以下に、こ
れらのズームモータ117及びフォーカスモータ119
の駆動方法を説明する。
処理によりズームモータ117及びフォーカスモータ1
19の駆動速度を決定し、各ステッピングモータの回転
周波数信号として、ズームモータ117駆動用のモータ
ドライバ118、フォーカスモータ119駆動用のモー
タドライバ120に送る。またズームモータ117及び
フォーカスモータ119を駆動/停止させる駆動/停止
信号、及び各モータの回転方向を指示する回転方向信号
をモータドライバ118,120に送っている。その駆
動/停止信号及び回転方向信号は、ズームモータ117
に関しては主としてズームSWユニット125の状態に
応じて生成され、フォーカスモータ119に関しては、
AF時及びズーム時にレンズ制御マイコン112内の処
理で決定する駆動命令に応じて生成される。
転方向信号に応じて、4相のモータ励磁相の位相を順回
転または逆回転の位相に設定し、且つ受信した回転周波
数信号に応じて4つのモータ励磁相の印加電圧(または
電流)を変化させて出力し、これにより、モータの回転
方向と回転周波数とを制御する。また、モータドライバ
118,120は各々、駆動/停止信号に応じてモータ
へ印加電圧(または電流)を出力することを実行/停止
している。
われるレンズ駆動処理の手順の一部を示すフローチャー
トである。本発明の実施の形態におけるレンズ制御マイ
コン112は、図8に示したレンズ駆動処理と基本的に
は同一の処理を実行する。ただし、本発明の実施の形態
におけるレンズ制御マイコン112は、図8に示したレ
ンズ駆動処理のうちステップS705に関しては、異な
る内容の処理を実行する。図2は、本発明の実施の形態
におけるレンズ制御マイコン112が実行する、図8の
ステップS705に相当する処理を示す図である。な
お、図2では、速度設定、方向設定、ズーム端の処理に
ついては割愛し、本発明の特徴であるフォーカス端の処
理についてのみ示す。
レンズ102に応じた至近端nendを設定する。この
至近端nendは、図9を参照して説明した設定方法と
同様に、焦点距離範囲毎に、所定の被写体距離のカム軌
跡(例えば、焦点距離範囲804〜805の軌跡80
1、焦点距離範囲806〜Tの軌跡802)、及びフォ
ーカスレンズ固定位置(例えば焦点距離範囲805〜8
06の至近端807)に設定される。
ールマイコン124から伝送されたAF/MF切換SW
ユニット126での設定モードがAFモードであるか否
かを判別する。また、ステップS903では、ズームS
Wユニット125から出力された信号が、ズームレンズ
102のワイド(W、短焦点距離)側からテレ(T、長
焦点距離)側への移動を示しているか否かを判別する。
これらの判別の結果、AFモードが設定されており且つ
ワイド側からテレ側へのズーム中の場合には、ステップ
S910へ進み、それ以外の場合には、ステップS90
4に進む。
2に応じて第1の無限端fend1の設定を行う。この
無限端fend1は、図9を参照して説明した無限端8
08と同様に設定され、焦点距離に対応して無限遠のカ
ム軌跡(図9に示す例で言えば無限軌跡803)から無
限方向に所定量移動した位置に設定される。
無限端fend1以下(無限方向)であるか否かを判別
し(S905)、無限端fend1以下であるならば、
フォーカスレンズ105の駆動方向が無限方向に設定さ
れているか否かを判別する(S906)。無限方向に設
定されているならば、ステップS907に進み、フォー
カシングを停止させるべくフォーカスレンズ105の移
動停止命令の設定を行う。そして図8のステップS70
6へ進み、フォーカスレンズ105の移動停止が実行さ
れる。ステップS906で、フォーカスレンズ105の
駆動方向が至近方向に設定されていると判別された場合
には、そのまま図8のステップS706へ進む。
ズ105が無限端fend1よりも至近方向側に位置す
ると判別された場合には、ステップS908に進んで、
フォーカスレンズ105の現在位置が至近端nend以
上(至近方向)であるか否かを判別し、至近端nend
以上であるならば、フォーカスレンズ105の駆動方向
が至近方向に設定されているか否かを判別する(S90
9)。至近方向に設定されているならば、ステップS9
07に進んで、フォーカシングを停止させるべくフォー
カスレンズ105の移動停止命令の設定を行う。そして
図8のステップS706へ進み、フォーカスレンズ10
5の移動停止が実行される。ステップS909で、フォ
ーカスレンズ105の駆動方向が無限方向に設定されて
いると判別された場合には、そのまま図8のステップS
706へ進む。
つワイド側からテレ側へのズーム中の場合には、ステッ
プS910へ進み、第2の無限端fend2の設定を行
う。第2の無限端fend2は、焦点距離に対応して無
限遠のカム軌跡から無限方向に所定量α(=焦点深度*
β)移動した位置に設定される。焦点深度は、絞り開口
径に応じた光学レンズ群のF値と、撮像素子106の画
素サイズに応じた許容錯乱円径δと、フォーカスレンズ
105の位置敏感度とに応じて、(許容錯乱円径δ*F
値/位置敏感度)として決定される。
あり、実際にはn/m(n,mは共に整数)で決定され
る。このβを可変させることにより、第2の無限端fe
nd2をズーミング時のトレース性能に合わせチューニ
ングすることが可能になっている。
d2と第1の無限端fend1との位置関係が、fen
d2>fend1(至近方向が大きな値となる)となる
ように設定することにより、AFモード時のワイド側か
らテレ側へのズーミング中、撮影画面全体がボケてしま
うようなフォーカスレンズ105の位置状態、すなわ
ち、フォーカスレンズ105が超無限領域に位置する状
態の発生頻度が軽減する。これにより、ズーム中のピン
トボケの発生を防ぐことができるとともに、ズーミング
操作中のカメラワークや被写体の変化でAF評価信号値
が変動して、誤動作を引き起こすような撮影シーンに対
しても、安定したズーミング性能を維持することが可能
となる。
105の現在位置が第2の無限端fend2以下(無限
方向)であるか否かを判別し、第2の無限端fend2
以下であるならば、ステップS912へ進んで、前述し
た式(4)を用いてフォーカス移動速度Vfを、(カム
追従基準速度Vf0+至近方向の補正速度Vf+)と設定
し、フォーカスレンズ105が第2の無限端fend2
から脱出できるようにする。同時に、フォーカス移動速
度Vfの符号に応じ、フォーカスレンズ105の駆動方
向が再設定される。
ズ105が第2の無限端fend2より至近側に位置す
ると判別された場合には、ステップS908に進む。
は、第1の無限端fend1とは別に、これより至近側
に第2の無限端fend2を設定し、AF評価信号を参
照しながらズーミングする動作中において、この第2の
無限端fend2によってフォーカスレンズ105の可
動範囲を制限するので、被写体移動やカメラワーク、手
ぶれ等により、AF評価信号が変動するような撮影シー
ンであっても、フォーカスレンズ105が合焦軌跡から
外れることを防ぐことが可能となり、画面内の全ての被
写体がボケてしまうといったピントの大ボケの印象を撮
影者に与えることを防ぐことが可能となる。
形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコード
を記憶した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給
し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(または
CPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコ
ードを読み出して実行することによっても、本発明が達
成されることは言うまでもない。
グラムコード自体が、前述の実施の形態の機能を実現す
ることになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒
体が本発明を構成することになる。
体として、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、
ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−
ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカー
ド、ROMなどを用いることができる。
ムコードを実行することにより、前述した実施の形態の
機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの
指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOSなど
が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっ
て前述した実施の形態の機能が実現される場合も、本発
明に含まれることは言うまでもない。
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指
示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに
備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行
い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現
される場合も、本発明に含まれることは言うまでもな
い。
8、請求項15または請求項22記載の発明によれば、
変倍動作を行うための第1のレンズユニットの移動に伴
い、焦点面を補正するための第2のレンズユニットを移
動させるズームレンズ制御装置において、前記第1のレ
ンズユニットの移動に伴う前記第2のレンズユニットの
移動に、少なくとも第1の可動範囲及び該第1の可動範
囲とは異なる第2の可動範囲を設定する。
手ぶれ等といった合焦評価信号(AF評価信号)が変動
するような撮影シーンであっても、画面内の全ての被写
体がボケてしまうような超無限領域に第2のレンズユニ
ット(フォーカスレンズ)が位置する頻度が軽減できる
ので、第2のレンズユニット(フォーカスレンズ)が合
焦軌跡から外れにくくなると同時に、超無限領域にいる
ためにAF評価値レベルが低く、合焦調整のための第2
のレンズユニット(フォーカスレンズ)の移動方向を迷
うといったことも防止することが可能となり、常に安定
した変倍性能を実現する、優れた撮像装置を提供するこ
とが可能となる。
示すブロック図である。
ンが実行するレンズ駆動処理の手順の一部を示すフロー
チャートである。
構成を簡略化して示す図である。
置)に対するフォーカスレンズ位置を示す軌跡(曲線)
図である。
変倍動作を行おうとする場合に適用される従来の軌跡追
従方法において使用される軌跡特性の一例を示す図であ
る。
の軌跡特性図である。
性図である。
ズ駆動処理の手順を示すフローチャートである。
た各端を示す特性図である。
ット) 103 絞り 104 固定のレンズ群 105 フォーカスレンズ(第2のレンズユニット) 106 撮像素子(CCD) 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 レンズ制御用のマイクロコンピュータ(レンズ
制御マイコン) 113 AFプログラム 114 ズーム制御プログラム 115 レンズカムデータ(記憶媒体) 116 モータ制御プログラム 117 ズームモータ 118 モータドライバ 119 フォーカスモータ 120 モータドライバ 121 絞り制御回路 122 IGメータ 123 アイリスドライバ 124 システムコントロールマイクロコンピュータ
(システムコントロールマイコン) 125 ズームSWユニット 126 AF/MF切換SWユニット
Claims (28)
- 【請求項1】 変倍動作を行うための第1のレンズユニ
ットの移動に伴い、焦点面を補正するための第2のレン
ズユニットを移動させるズームレンズ制御装置におい
て、 前記第1のレンズユニットの移動に伴う前記第2のレン
ズユニットの移動に、少なくとも第1の可動範囲及び該
第1の可動範囲とは異なる第2の可動範囲を設定する可
動範囲設定手段を有することを特徴とするズームレンズ
制御装置。 - 【請求項2】 前記第1のレンズユニットの移動に伴い
前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う駆動制御手
段と、被写体光を受光し前記第1及び第2のレンズユニ
ットを含む光学系の焦点調節信号を形成する焦点調節信
号形成手段とを有し、 前記可動範囲設定手段は、前記駆動制御手段が前記焦点
調節信号形成手段からの焦点調節信号を用いて前記第1
のレンズユニットの移動に伴う前記第2のレンズユニッ
トの駆動制御を行う場合には前記第1の可動範囲を設定
し、前記駆動制御手段が前記焦点調節信号形成手段から
の焦点調節信号を用いずに前記第1のレンズユニットの
移動に伴う前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う
場合には前記第2の可動範囲を設定することを特徴とす
る請求項1記載のズームレンズ制御装置。 - 【請求項3】 前記第1のレンズユニットの移動に伴い
前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う駆動制御手
段と、被写体光を受光し前記第1及び第2のレンズユニ
ットを含む光学系の焦点調節信号を形成する焦点調節信
号形成手段とを有し、 前記可動範囲設定手段は、前記駆動制御手段が前記焦点
調節信号形成手段からの焦点調節信号を用いて前記第1
のレンズユニットの移動に伴う前記第2のレンズユニッ
トの駆動制御を行う場合であって、且つ前記第1のレン
ズユニットが短焦点距離側から長焦点距離側へ移動する
場合に、前記第1の可動範囲を設定することを特徴とす
る請求項1記載のズームレンズ制御装置。 - 【請求項4】 前記第1の可動範囲は、前記第2の可動
範囲より狭いことを特徴とする請求項2または請求項3
記載のズームレンズ制御装置。 - 【請求項5】 前記第1の可動範囲における無限側移動
限界位置が、前記第2の可動範囲の無限側移動限界位置
よりも至近側に設定されることを特徴とする請求項1乃
至請求項3の何れかに記載のズームレンズ制御装置。 - 【請求項6】 前記第1の可動範囲における無限側移動
限界位置が、焦点深度に応じて決まる所定値だけ、前記
第2の可動範囲の無限側移動限界位置よりも至近側に設
定されることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れ
かに記載のズームレンズ制御装置。 - 【請求項7】 前記焦点深度は、絞り開口径に応じたF
値と、撮像素子の画素サイズに応じた許容錯乱円径と、
前記第2のレンズユニットの位置敏感度とに応じて決定
されることを特徴とする請求項6記載のズームレンズ制
御装置。 - 【請求項8】 変倍動作を行うための第1のレンズユニ
ットの移動に伴い、焦点面を補正するための第2のレン
ズユニットを移動させるズームレンズ制御装置に適用さ
れるズームレンズ制御方法において、 前記第1のレンズユニットの移動に伴う前記第2のレン
ズユニットの移動に、少なくとも第1の可動範囲及び該
第1の可動範囲とは異なる第2の可動範囲を設定する可
動範囲設定ステップを有することを特徴とするズームレ
ンズ制御方法。 - 【請求項9】 前記第1のレンズユニットの移動に伴い
前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う駆動制御ス
テップと、被写体光を受光し前記第1及び第2のレンズ
ユニットを含む光学系の焦点調節信号を形成する焦点調
節信号形成ステップとを有し、 前記可動範囲設定ステップは、前記駆動制御ステップが
前記焦点調節信号形成ステップによって形成された焦点
調節信号を用いて前記第1のレンズユニットの移動に伴
う前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う場合には
前記第1の可動範囲を設定し、前記駆動制御ステップが
前記焦点調節信号形成ステップによって形成された焦点
調節信号を用いずに前記第1のレンズユニットの移動に
伴う前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う場合に
は前記第2の可動範囲を設定することを特徴とする請求
項8記載のズームレンズ制御方法。 - 【請求項10】 前記第1のレンズユニットの移動に伴
い前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う駆動制御
ステップと、被写体光を受光し前記第1及び第2のレン
ズユニットを含む光学系の焦点調節信号を形成する焦点
調節信号形成ステップとを有し、 前記可動範囲設定ステップは、前記駆動制御ステップが
前記焦点調節信号形成ステップによって形成された焦点
調節信号を用いて前記第1のレンズユニットの移動に伴
う前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う場合であ
って、且つ前記第1のレンズユニットが短焦点距離側か
ら長焦点距離側へ移動する場合に、前記第1の可動範囲
を設定することを特徴とする請求項8記載のズームレン
ズ制御方法。 - 【請求項11】 前記第1の可動範囲は、前記第2の可
動範囲より狭いことを特徴とする請求項9または請求項
10記載のズームレンズ制御方法。 - 【請求項12】 前記第1の可動範囲における無限側移
動限界位置が、前記第2の可動範囲の無限側移動限界位
置よりも至近側に設定されることを特徴とする請求項8
乃至請求項10の何れかに記載のズームレンズ制御方
法。 - 【請求項13】 前記第1の可動範囲における無限側移
動限界位置が、焦点深度に応じて決まる所定値だけ、前
記第2の可動範囲の無限側移動限界位置よりも至近側に
設定されることを特徴とする請求項8乃至請求項10の
何れかに記載のズームレンズ制御方法。 - 【請求項14】 前記焦点深度は、絞り開口径に応じた
F値と、撮像素子の画素サイズに応じた許容錯乱円径
と、前記第2のレンズユニットの位置敏感度とに応じて
決定されることを特徴とする請求項13記載のズームレ
ンズ制御方法。 - 【請求項15】 変倍動作を行うための第1のレンズユ
ニットの移動に伴い、焦点面を補正するための第2のレ
ンズユニットを移動させるズームレンズ制御装置に適用
されるズームレンズ制御方法を、コンピュータに実行さ
せるためのプログラムにおいて、 前記ズームレンズ制御方法が、 前記第1のレンズユニットの移動に伴う前記第2のレン
ズユニットの移動に、少なくとも第1の可動範囲及び該
第1の可動範囲とは異なる第2の可動範囲を設定する可
動範囲設定ステップを有することを特徴とするプログラ
ム。 - 【請求項16】 前記ズームレンズ制御方法が、 前記第1のレンズユニットの移動に伴い前記第2のレン
ズユニットの駆動制御を行う駆動制御ステップと、被写
体光を受光し前記第1及び第2のレンズユニットを含む
光学系の焦点調節信号を形成する焦点調節信号形成ステ
ップとを有し、 前記可動範囲設定ステップは、前記駆動制御ステップが
前記焦点調節信号形成ステップによって形成された焦点
調節信号を用いて前記第1のレンズユニットの移動に伴
う前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う場合には
前記第1の可動範囲を設定し、前記駆動制御ステップが
前記焦点調節信号形成ステップによって形成された焦点
調節信号を用いずに前記第1のレンズユニットの移動に
伴う前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う場合に
は前記第2の可動範囲を設定することを特徴とする請求
項15記載のプログラム。 - 【請求項17】 前記ズームレンズ制御方法が、 前記第1のレンズユニットの移動に伴い前記第2のレン
ズユニットの駆動制御を行う駆動制御ステップと、被写
体光を受光し前記第1及び第2のレンズユニットを含む
光学系の焦点調節信号を形成する焦点調節信号形成ステ
ップとを有し、 前記可動範囲設定ステップは、前記駆動制御ステップが
前記焦点調節信号形成ステップによって形成された焦点
調節信号を用いて前記第1のレンズユニットの移動に伴
う前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う場合であ
って、且つ前記第1のレンズユニットが短焦点距離側か
ら長焦点距離側へ移動する場合に、前記第1の可動範囲
を設定することを特徴とする請求項15記載のプログラ
ム。 - 【請求項18】 前記第1の可動範囲は、前記第2の可
動範囲より狭いことを特徴とする請求項16または請求
項17記載のプログラム。 - 【請求項19】 前記第1の可動範囲における無限側移
動限界位置が、前記第2の可動範囲の無限側移動限界位
置よりも至近側に設定されることを特徴とする請求項1
5乃至請求項17の何れかに記載のプログラム。 - 【請求項20】 前記第1の可動範囲における無限側移
動限界位置が、焦点深度に応じて決まる所定値だけ、前
記第2の可動範囲の無限側移動限界位置よりも至近側に
設定されることを特徴とする請求項15乃至請求項17
の何れかに記載のプログラム。 - 【請求項21】 前記焦点深度は、絞り開口径に応じた
F値と、撮像素子の画素サイズに応じた許容錯乱円径
と、前記第2のレンズユニットの位置敏感度とに応じて
決定されることを特徴とする請求項20記載のプログラ
ム。 - 【請求項22】 変倍動作を行うための第1のレンズユ
ニットの移動に伴い、焦点面を補正するための第2のレ
ンズユニットを移動させるズームレンズ制御装置に適用
されるズームレンズ制御方法をプログラムとして記憶し
た、コンピュータにより読み出し可能な記憶媒体におい
て、 前記ズームレンズ制御方法が、 前記第1のレンズユニットの移動に伴う前記第2のレン
ズユニットの移動に、少なくとも第1の可動範囲及び該
第1の可動範囲とは異なる第2の可動範囲を設定する可
動範囲設定ステップを有することを特徴とする記憶媒
体。 - 【請求項23】 前記ズームレンズ制御方法が、 前記第1のレンズユニットの移動に伴い前記第2のレン
ズユニットの駆動制御を行う駆動制御ステップと、被写
体光を受光し前記第1及び第2のレンズユニットを含む
光学系の焦点調節信号を形成する焦点調節信号形成ステ
ップとを有し、 前記可動範囲設定ステップは、前記駆動制御ステップが
前記焦点調節信号形成ステップによって形成された焦点
調節信号を用いて前記第1のレンズユニットの移動に伴
う前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う場合には
前記第1の可動範囲を設定し、前記駆動制御ステップが
前記焦点調節信号形成ステップによって形成された焦点
調節信号を用いずに前記第1のレンズユニットの移動に
伴う前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う場合に
は前記第2の可動範囲を設定することを特徴とする請求
項22記載の記憶媒体。 - 【請求項24】 前記ズームレンズ制御方法が、 前記第1のレンズユニットの移動に伴い前記第2のレン
ズユニットの駆動制御を行う駆動制御ステップと、被写
体光を受光し前記第1及び第2のレンズユニットを含む
光学系の焦点調節信号を形成する焦点調節信号形成ステ
ップとを有し、 前記可動範囲設定ステップは、前記駆動制御ステップが
前記焦点調節信号形成ステップによって形成された焦点
調節信号を用いて前記第1のレンズユニットの移動に伴
う前記第2のレンズユニットの駆動制御を行う場合であ
って、且つ前記第1のレンズユニットが短焦点距離側か
ら長焦点距離側へ移動する場合に、前記第1の可動範囲
を設定することを特徴とする請求項22記載の記憶媒
体。 - 【請求項25】 前記第1の可動範囲は、前記第2の可
動範囲より狭いことを特徴とする請求項23または請求
項24記載の記憶媒体。 - 【請求項26】 前記第1の可動範囲における無限側移
動限界位置が、前記第2の可動範囲の無限側移動限界位
置よりも至近側に設定されることを特徴とする請求項2
2乃至請求項24の何れかに記載の記憶媒体。 - 【請求項27】 前記第1の可動範囲における無限側移
動限界位置が、焦点深度に応じて決まる所定値だけ、前
記第2の可動範囲の無限側移動限界位置よりも至近側に
設定されることを特徴とする請求項22乃至請求項24
の何れかに記載の記憶媒体。 - 【請求項28】 前記焦点深度は、絞り開口径に応じた
F値と、撮像素子の画素サイズに応じた許容錯乱円径
と、前記第2のレンズユニットの位置敏感度とに応じて
決定されることを特徴とする請求項27記載の記憶媒
体。
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