JPH0545554A - レンズ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ズームレンズと、フオーカスレンズと、焦点状態を検出
する焦点検出手段と、前記ズームレンズの移動に伴う焦
点面の変位を、フオーカスレンズをその被写体距離に応
じた特性曲線と前記焦点検出手段の出力とによつて補正
することにより、合焦状態を保ちながら変倍動作を行な
う第１のズーム手段と、前記ズームレンズの移動時、前
記フオーカスレンズを、特定の被写体距離に対してのみ
合焦状態を保ちながら変倍動作可能な特性曲線に基づい
て制御する第２のズーム手段と、前記第１，第２のズー
ム手段を選択的に切り換える切換制御手段とを備え、ズ
ーム動作中、ボケを生じやすい被写体に対しては、あら
かじめカム軌跡を特定しておき、ＡＦ装置による軌道修
正を行なわずにカム軌跡を追従させることにより、ＡＦ
装置の苦手とする被写体に対しても、ボケの少ないズー
ム動作を行なうことができるようにしたレンズ制御装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラのレンズ制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ一体型ビデオテープレコー
ダ（ＶＴＲ）の普及は目覚ましく、機能の上でも、その
小型・軽量化に伴い、レンズ部や自動焦点調節装置が占
めるスペース・重量は急速に減少しつつある。

【０００３】このような背景の中で、自動焦点調節装置
に関しては、赤外線の投受光装置を有する所謂アクテイ
ブタイプから、前記投受光装置を用いず、撮像素子を介
した映像信号から合焦点を検出するパツシブ方式へと移
行されつつある。

【０００４】一方レンズ部では、変倍による焦点面の移
動を補正するレンズに焦点調節機能を兼ね備え、さらに
前面のレンズを固定して小型化をはかるといつた所謂イ
ンナーフオーカスタイプのレンズが広く導入される様に
なつた。

【０００５】図４は上記インナーフオーカスレンズタイ
プの一例を示したものであり、１０１は固定の第１のレ
ンズ群、１０２は変倍を行う第２のレンズ群（ズームレ
ンズ）、１０３は絞り、１０４は固定の第３のレンズ
群、１０５は変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能と
ピント合わせの機能を兼ね備えた第４のレンズ群（フオ
ーカスレンズあるいはコンペンセータレンズ）である。
また、１０６は撮像素子で図はその撮像面を示すもので
ある。

【０００６】図５は焦点距離の変化、すなわちズームレ
ンズ１０２の位置に対して、各被写体距離に合焦するた
めのフオーカスレンズ１０５の位置を示したものであ
る。焦点距離の変化がない場合、すなわちズームレンズ
１０２が停止している場合には、フオーカスレンズ１０
５が同図の該当する焦点距離（横軸）上で、縦軸と平行
に移動する事によつて焦点調節を行うことができる。
又、ズーム動作中は各被写体距離に応じて図５の中から
フオーカスレンズ１０５の軌跡を選択し、この軌跡にし
たがつて、焦点距離の変化に対応した駆動制御をフオー
カスレンズ１０５に施せば、変倍による焦点面の補正と
焦点調節機能をもたせながらズーム動作を行なうことが
でき、ズーム中もボケのない映像信号を得ることができ
る。

【０００７】図６は、前記フオーカスレンズ１０５のズ
ーム動作中の駆動制御方法の一例について説明するため
のものであり、座標のとり方は図５と同じである。図５
に示す各カム軌跡をズームレンズの位置（焦点距離）と
フオーカスレンズ位置（被写体距離）によつて複数の領
域に分割し、それぞれの領域についてフオーカスレンズ
の代表速度が与えられている。図６中の、角度が刻々と
変化している矢印はフオーカスレンズ１０５の速度を表
わしている。

【０００８】図６ではズームレンズ１０２の移動領域
（横軸）を１６等分し、各領域ごとにレンズ駆動速度Ｚ
1〜Ｚ16を設定している。ここでこの１６等分後の各領
域をズームゾーンと称する事にする。さて、各ズームゾ
ーン毎に図５の曲線を区切ってみると、それぞれのズー
ムゾーンで傾きのほぼ等しい部分に分割する事が出来
る。ズームレンズの駆動速度すなわちズームスピードが
一定の場合、各ズームゾーン内のフオーカスレンズの速
度すなわち傾きが等しければ、被写体距離が異なつてい
ても、フオーカスレンズ１０５の移動速度を等しくする
事ができる。そこで図６のように、縦軸を各ズームゾー
ン毎に傾きの等しい部分に分割し、各領域ごとに１つの
代表速度をそれぞれ与える。

【０００９】こうすることによつて、ズームスタート時
に合焦させておけば、ズームレンズとフオーカスレンズ
の位置を検出してフオーカスレンズの基準の速度を決定
するとともに、たとえばＡＦ装置からの前ピン後ピン情
報によつてこれに補正をかけながらズーム動作を行うこ
とができ、常に適切なフオーカスレンズ１０５の移動速
度で図５の軌跡に追従することが可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、変倍レンズ
１０２が図５に示すところのワイド端に位置し、またフ
オーカスレンズ１０５が無限距離にある被写体に合焦す
る位置、すなわち点Ａの近傍にあつたとする。図５にお
いて明らかなように、ワイド端では各被写体距離に対す
るカム軌跡が点Ａの近傍に集中しており、レンズまたは
絞りのＦ値によつては例えば無限と３ｍの合焦レンズ位
置が深度内に入ってしまうといつたことが発生する。先
に述べたパツシブタイプの自動焦点調節手段の場合、特
に前記フオーカスレンズの位置が深度内に入ってしまう
と、たとえ無限の被写体を撮影していても被写体距離３
ｍの合焦位置にフオーカスレンズが停止することも少な
くない。このように実際の被写体距離とは異なるレンズ
位置で合焦と判断され、レンズが停止している時、従来
例に示したごとくワイド側からテレ側にズームを行なう
と、異なった位置の軌跡を追従し続け、やがて各被写体
距離に対応するカム軌跡が分散し、深度をはずれてぼけ
が拡大するという欠点があつた。特に、パツシブ方式の
自動焦点調節装置が苦手とする例えば夜景被写体や霧の
かかつた遠景、飛行機から地上を撮影した場合等の低コ
ントラスト被写体に対しては、ズーム中のボケ補正判断
も誤ることが多く、このようなシーンでは、ほとんどボ
ケを生じないズーム動作を行なうことは不可能であつ
た。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するためになされたもので、その特徴とするとこ
ろは、変倍を行なう第１のレンズ群と、焦点調節を行な
う第２のレンズ群と、焦点状態を検出する焦点検出手段
と、前記第１のレンズ群の移動に伴う焦点面の変位を、
前記第２のレンズ群をその被写体距離に応じた特性曲線
と前記焦点検出手段の出力とによつて補正することによ
り、合焦状態を保ちながら変倍動作を行なう第１の変倍
手段と、前記第１のレンズ群の移動時、前記第２のレン
ズ群を、特定の被写体距離に対してのみ合焦状態を保ち
ながら変倍動作可能な特性曲線に基づいて制御する第２
の変倍手段と、前記第１の変倍手段と第２の変倍手段と
を選択的に切り換える切換制御手段とを備えたレンズ制
御装置にある。

【００１２】

【作用】これによつて、ズーム動作中、ボケを生じやす
い被写体に対しては、あらかじめカム軌跡を特定してお
き、ＡＦ装置による軌道修正を行なわずにカム軌跡を追
従させることにより、ＡＦ装置の苦手とする被写体に対
しても、ボケの少ないズーム動作を行なうことができ
る。

【００１３】

【実施例】以下本発明におけるレンズ制御装置を各図を
参照しながら詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の特徴を最も良く表わす第１
の実施例の構成図で、１０１、１０２、１０３、１０
４、１０５、１０６はそれぞれ図４に示したレンズ、絞
り等各種光学系素子と同様である。１０７、１０８、１
０９はそれぞれズームレンズ１０２、絞り１０３、フオ
ーカスレンズ１０５を移動させるためのアクチユエー
タ、１１０、１１１、１１２はそれぞれアクチユエータ
１０７、１０８、１０９をシステム全体を制御する後述
のシステムコントロール回路１１９からの信号によつて
駆動するためのドライバー、１１３、１１４、１１５は
それぞれズームレンズ１０２、絞り１０３、フオーカス
レンズ１０５の移動状態を検出して電気信号に変換する
ための位置エンコーダで、１１３はズームエンコーダ、
１１４はアイリスエンコーダ、１１５はフオーカスエン
コーダである。１１６は撮像素子１０６の出力を所定の
レベルに増幅する増幅器、１１７は増幅器１１６より出
力された撮像素子１０６の出力信号中より焦点検出に用
いられる高域成分を抽出するバンドパスフイルタ、１１
８は増幅器１１６の出力信号レベルを用いて撮像素子１
０６上の光量が適切になるように絞りの状態を制御する
絞り制御回路、１１９は本システム全体を総合的に制御
するとともにズームエンコーダ１１３、アイリスエンコ
ーダ１１４、フオーカスエンコーダ１１５、バンドパス
フイルタ１１７の出力信号に基づいて、アクチユエータ
１０７、１０９をコントロールするシステムコントロー
ル回路で、マイクロコンピユータ（マイコン）によつて
構成されている。

【００１５】１２０はマニユアルフオーカス時にフオー
カスレンズ１０５を移動させるためのフオーカススイツ
チ、１２１はズームスイツチである。

【００１６】図１のように構成されたカメラシステムに
おいては、前述した図５のズームレンズとフオーカスレ
ンズの描く軌跡のトレース動作をシステムコントロール
回路１１９によつて制御しており、図６の速度情報はシ
ステムコントロール回路１１９内にテーブルとして記憶
されており、フオーカスレンズとズームレンズの位置か
らテーブルを参照してトレースすべき軌跡を決定し、こ
れを追従するフオーカスレンズ駆動速度を決定する。

【００１７】またシステムコントロール回路１１９内で
は、自動焦点調節のためのフオーカスレンズ制御も行な
われており、たとえばバンドパスフイルタ１１７の出力
信号から映像信号の高周波成分のレベルを検出し、この
レベルが最大となるようにフフオーカスレンズ１０５を
ドライバ１１２、アクチユエータ１０９を介して駆動制
御するものである。したがつて、この自動焦点調節アル
ゴリズムを用いることによつて、ズーム中であつても合
焦、非合焦の判断、前ピン後ピンの判断が可能である。

【００１８】図２はレンズマイコン１１９内の処理手順
を示すフローチヤートである。

【００１９】そして本実施例では、ズーム動作中、ＡＦ
装置からの前ピン，後ピン情報によつてフオーカスレン
ズのカム軌跡に対するずれを補正する第１の変倍手段に
相当するズーム動作状態から、ＡＦ装置の出力を用い
ず、特定のカム軌跡に強制的に追従させる第２の変倍手
段に相当するズーム動作状態へと切り換える操作を、ズ
ーム動作中に、たとえばマニユアルフオーカススイツチ
１２１のフオーカスレンズ１０５を無限方向へと駆動す
るときに用いられる無限方向ボタン（Ｆボタン）を操作
することによつて行なうように構成されている。この操
作を行なう操作ボタンは必ずしもＦボタンでなければな
らないことはないが、後述するように、ＡＦ装置を用い
ない第２の変倍手段では、無限被写体距離に対応するカ
ム軌跡に沿ってフオーカスレンズを制御するように構成
されているので、この動作を行なうための操作にＦボタ
ンを用いるのは、きわめて合理的である。

【００２０】同図において、２０１で処理が開始される
と、２０２でズームスイツチが１２１が操作されている
か否かの判定が行なわれる。ズームスイツチが操作され
ていなければ、２０３へと進んで通常のＡＦ動作あるい
はマニユアル焦点調節を行なうことにより、フオーカス
レンズが合焦位置へと移動させる。２０３においてフオ
ーカスレンズの位置調整が終了し、合焦状態になつたと
して、２０２の判別処理の結果、ズームスイツチ１２１
が操作されており、いずれかの方向にズーム動作が行な
われていると判定された場合には、２０４の処理へと移
行し、図１におけるマニユアルフオーカススイツチ１２
１のフオーカスレンズ１０５を無限方向へと駆動すると
きに用いられる無限方向ボタン（Ｆボタン）の状態を確
認する。Ｆボタンが押圧されていなければ、２０５〜２
０８の処理を行ない、図６に示すフオーカスレンズ駆動
速度の参照テーブルを用い、ズームレンズとフオーカス
レンズの位置からフオーカスレンズ駆動速度を読み出し
て、ズーム動作中のフオーカスレンズ駆動を行なう。

【００２１】この駆動方法をさらに詳述すると、２０５
で焦点の方向（前ピン，後ピン）を判別し、２０６で図
６の参照テーブルよりズームレンズとフオーカスレンズ
の位置に応じたフオーカスレンズ駆動速度を読み出し、
２０７でボケ方向を打ち消すようにテーブルより読み出
した速度に補正をかけ、２０８において、２０７で補正
された速度でフオーカスレンズを駆動するものである。

【００２２】この各処理における動きを図３に示す。同
図において３０１は図５に示す各カム軌跡のうち、ある
被写体距離に対するカム軌跡、３０２は上述したよう
に、ズーム動作中、カム軌跡上の標準の駆動速度に対し
て、前ピン，後ピンを補正しながら駆動されるフオーカ
スレンズの実際の移動軌跡である。

【００２３】同図の３０２に示すようにフオーカスレン
ズの駆動速度が制御される場合、特にワイドからテレ方
向のズームにおいては、本発明の課題のところでも述べ
たように、ボケを生じやすい。なぜならば、この３０２
で示すようなフオーカスレンズ制御方法は、基本的に図
６のテーブルのデータを参照することによつて成立する
方法である。したがつてひとたび２０５におけるボケ方
向判別を誤り、誤ったデータを拾い始めると、急速にボ
ケが拡大し始める。

【００２４】このようなボケ方向判別の誤りは、低コン
トラスト被写体や、周りの被写体に対して極端に輝度の
高い高輝度被写体を撮影しているような時に多く発生す
る。また一般的に遠く霞んだ山並とか、飛行機の窓から
撮影した地上あるいは空等は低コントラスト被写体とな
りやすく、夜景などは高輝度被写体となりやすい。そし
てこれらはすべて無限距離の被写体である。

【００２５】そこでこのような被写体を撮影していて、
ボケを生じない良好なズーム操作を行なえない場合に
は、撮影者がたとえばＦボタンを押圧しながらズーム操
作を行ない、これを２０４で検出した場合には、２０９
へと移行して図５に示す各被写体距離に対応するカム軌
跡の中から、自動的に無限軌跡の追従速度を選択し、原
理的には、図６に示す速度テーブルを図７に示すように
無限軌跡専用とすることにより、フオーカスレンズを強
制的に無限の軌跡をトレースさせるようにすれば、苦手
な被写体であるか否かにかかわらず、良好な無限距離の
ズーム動作を行なうことが可能となる。

【００２６】また２０３の処理において、マニユアルフ
オーカスで無限の被写体にピントを合わせ、Ｆボタンを
押圧しながらズーム動作を行なえば、『ズーム動作開始
前はマニユアルで苦手な被写体にピントを合わせ、ズー
ム動作開始後はＡＦ動作を使用せず無限にズーム』とい
うように動作され、苦手被写体に対してＡＦ装置を使用
することなくレンズ制御を行なうことができる。

【００２７】本実施例のような所謂インナーフオーカス
タイプのレンズシステムでは、フオーカスレンズがズー
ムレンズよりも撮像素子側に配されているので、焦点距
離の変化に対するフオーカスレンズ位置敏感度の変化は
ほとんどない。したがつて、ワイドからテレへとズーム
動作を行なう際、出発点で深度内に合焦していれば、そ
の後無限のカム軌跡を追従する速度を与えた場合、出発
時のデフオーカス量を維持したまま、すなわちほとんど
ボケを生じることなく無限のカム軌跡を追従できる。こ
のことは発明者によつて実験にても確認済である。

【００２８】また、前述した本発明の解決しようとする
課題として説明した中で、ワイドからテレへのズームを
行なう際、深度内の別の被写体距離に対する合焦位置か
らスタートするとボケを生じる旨の説明を行なったが、
これは図６のような複数のカム軌跡をテーブル内に記憶
している中から、適当な軌跡を選択する際、誤った軌跡
を選択することによつて発生する現象であり、本実施例
との間に矛盾を生じることはない。

【００２９】以上のように、撮影者が無限またはそれに
近い被写体に対してワイド側からテレ側にズーム動作を
行なう際、上記操作によつて無限ズームモードを選択す
れば、苦手な被写体かそうでないかにかかわらず、良好
なズームを行なうことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明におけるレ
ンズ制御装置によれば、本来複数の被写体距離に対して
それぞれ用意された複数のカム軌跡からひとつの速度を
選択するというズーム方法を使用しているときも、苦手
とする被写体撮影時には、ＡＦ装置の信頼性に乏しい判
断結果を用いることを避け、あらかじめ設定された被写
体距離に対するレンズ制御を強制的に行なうので、ＡＦ
装置の誤動作に影響されることなく、撮影者が意図した
被写体に対して、良好なズーム動作の実現が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるレンズ制御装置の構成を示すブ
ロツク図である。

【図２】本発明のレンズ制御装置の動作を説明するため
のフローチヤートである。

【図３】ズームレンズの駆動に伴うフオーカスレンズの
制御動作を説明するための図である。

【図４】一般的なインナーフオーカスレンズシステムの
構成を示す図である。

【図５】ズームレンズによる焦点距離の変化に対して合
焦状態を保ちながら追従するためのフオーカスレンズの
軌跡を示す特性図である。

【図６】ズームレンズ位置に対するフオーカスレンズ駆
動速度を記憶したテーブル内の構成を説明するための図
である。

【図７】苦手被写体に対してズーム動作を行なった場
合、フオーカスレンズの無限軌跡による制御を説明する
ための特性図である。

【符号の説明】

１０５ ズームレンズ １０６ 撮像素子 １０７〜１０９ アクチュエータ １１０〜１１２ ドライバ １１３ ズームエンコーダ １１４ アイリスエンコーダ １１５ フォーカスエンコーダ １１７ バンドパスフィルタ １１８ 絞り制御回路 １１９ システムコントロール回路 １２０ マニュアルフォーカススイッチ １２１ ズームスイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変倍を行なう第１のレンズ群と、 焦点調節を行なう第２のレンズ群と、 焦点状態を検出する焦点検出手段と、 前記第１のレンズ群の移動に伴う焦点面の変位を、前記
   第２のレンズ群をその被写体距離に応じた特性曲線と前
   記焦点検出手段の出力とによつて補正することにより、
   合焦状態を保ちながら変倍動作を行なう第１の変倍手段
   と、 前記第１のレンズ群の移動時、前記第２のレンズ群を、
   特定の被写体距離に対してのみ合焦状態を保ちながら変
   倍動作可能な特性曲線に基づいて制御する第２の変倍手
   段と、 前記第１の変倍手段と第２の変倍手段とを選択的に切り
   換える切換制御手段と、を備えたことを特徴とするレン
   ズ制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記切換制御手段
   は、変倍動作を行なう変倍操作スイツチと、前記第２の
   レンズ群を手動操作によりその駆動方向を決定する手動
   焦点調節スイツチからなる操作手段を備え、前記変倍操
   作スイツチと前記手動焦点調節スイツチとを併せて操作
   することによつて前記第２の変倍手段を動作状態となす
   ように構成されていることを特徴とするレンズ制御装
   置。