JP2000081560A - オートフォーカス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ズームポジションを変えた時のフォーカスレ
ンズの位置の補正の誤差がズーム比が大きくなっても大
きくならず、常にシャープなピントを得ること。 【解決手段】 被写体に対するピントが合っている状態
で、変倍レンズの位置を変えてズームポジョンを変える
と、オートフォーカス制御部は、新たなズームポジショ
ンに対応する２次多項式の３個の係数データをメモリか
ら読み出して、２次多項式を生成し、この２次多項式に
現在の被写体距離Ｘを代入することにより、フォーカス
ポジションの補正値を得、この補正値に基づいて、モー
タドライバを介してフォーカスモータを駆動して、フォ
ーカスレンズの位置を調整することにより、ベストピン
トにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焦点距離可変のズ
ームレンズを含むレンズ系のオートフォーカス装置に係
り、特に、ズームポジションの変化に伴うフォーカシン
グの補正に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりビデオカメラなどでは、オート
フォーカス機能を有する図１０に示すようなズームレン
ズ系とフォーカシングレンズ系を同一光学軸上に含む光
学系を備えている。即ち、光学系は、前玉レンズ（固
定）３１、変倍レンズ（可変）３２、フォーカスレンズ
（可変）３３を同一光軸上に備えており、フォーカスレ
ンズ３３は焦点位置３４に焦点を結ぶ。

【０００３】現代のズームレンズにおいて、フォーカス
レンズ３３は変倍に伴う焦点移動を補正する機能も担っ
ており、例えばズームポジションを変える時、図１１に
示すような軌跡を描くようにフォーカスレンズ３３を動
かして、フォーカシングの補正を行わなければならな
い。この軌跡をトレースする手段としては、従来より以
下のような方法が提案されている。

【０００４】（１）USP4,161,756“Ｃontrol system fo
r varifocal objective"では、変倍レンズと補正レンズ
（本願でのフォーカシングレンズ）の相互の位置をデー
タとして記憶するとしている。

【０００５】（２）USP5,448,413“Ａppartus for cont
rolling the lems position of a zoom lens" では、予
め格納された固有の係数による数式的方法によりポジシ
ョンを算出するとしている。

【０００６】（３）USP4,861,146“Ｖariable focal le
ns device"では、無限、最至近の被写体に応じたフォー
カスレンズの位置に対する現在の被写体距離に応じた位
置の比率を算出し、ズームポジションが変化してもその
比率が維持されるように制御するとしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法
（１）では、各被写体距離に対するデータを予め持つこ
とは大きなメモリ容量を要し、装置のコスト高と大型化
を招くという問題があった。

【０００８】上記の方法（２）では、具体的な計算手段
が提示されていないという問題があった。

【０００９】上記の方法（３）では、ズーム比率の高倍
率化などで、比例配分ではベストピントからの誤差が大
きくなり、実用に耐えられないという問題があった。

【００１０】そこで、上記した問題点を回避するため
に、ズームポジションを変えた時、無限、至近、及び中
間距離に応じたフォーカスレンズの位置を基準とする２
つの領域に対応した１次近似式によりフォーカスレンズ
の位置の補正を行う方法が提案されている。しかしこの
方法でも、ズーム比が２０倍以上と高倍率化すると、補
正誤差が大きくなって、シャープなピントが得られない
という問題があった。

【００１１】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的は、ズーム比が高倍
率化してもズームポジションを変えた時のフォーカスレ
ンズの位置の補正の誤差が大きくならず、常にシャープ
なピントを得ることができる小型且つ低コストのオート
フォーカス装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の特徴は、変倍レンズ系とフォーカスレ
ンズ系を同一光学軸に配置した光学系を有し、フォーカ
スレンズを動かして被写体のピントを合わせ、変倍レン
ズ系を動かして焦点距離を変化させるオートフォーカス
装置において、前記変倍レンズの位置に対応した各ズー
ムポジション毎に異なる３系列のデータを記憶する記憶
手段と、前記被写体がベストピントである時の前記フォ
ーカスレンズ系の位置により被写体距離を示す変数を得
る変数取得手段と、現在のズームポジションに対応する
３系列のデータを前記記憶手段から読み出す読出手段
と、この読出手段により読み出された３系列のデータに
より生成される２次多項式に前記変数取得手段により得
られた変数を代入して、現在のズームポジションに応じ
たフォーカスポジションの補正値を得る補正値取得手段
と、この補正値取得手段により得られた補正値に基づい
て前記フォーカスレンズ系を動かして前記被写体のベス
トピント得るフォーカス制御手段とを備えたことにあ
る。

【００１３】この第１の発明によれば、ベストピントの
時のフォーカスレンズの位置から決まる被写体距離を示
す指標（変数）をＸとし、その後、ズームポジションが
変更された時の最適なフォーカスポジションＹとする
と、Ｙ＝ａＸ² ＋ｂＸ＋ｃの関係がある。そこで、上記
式の係数ａ，ｂ，ｃをズームポジション毎に３系列のデ
ータとして、予め記憶しておく。その後、ベストピント
の時のズームポジションからズームポジションが変更さ
れると、新たなズームポジションに対応する係数ａ，
ｂ，ｃを読み出して、これら係数から上記２次式を生成
し、この式にこの時の指標（変数）Ｘを代入すると、新
たなズームポジションで最適なフォーカスポジション
（補正値）が得られる。得られたフォーカスポジション
を採るようにフォーカスレンズの位置を調整して、ベス
トピントを得る。

【００１４】第２の発明の特徴は、前記３系列のデータ
は、２次多項式の３個の係数データであることにある。

【００１５】第３の発明の特徴は、変倍レンズ系とフォ
ーカスレンズ系を同一光学軸に配置した光学系を有し、
フォーカスレンズを動かして被写体のピントを合わせ、
変倍レンズ系を動かして焦点距離を変化させるオートフ
ォーカス装置において、前記変倍レンズの位置に対応し
た各ズームポジション毎に異なる（ｎ＋１）系列のデー
タを記憶する記憶手段と、前記被写体がベストピントで
ある時の前記フォーカスレンズ系の位置により被写体距
離を示す変数を得る変数取得手段と、現在のズームポジ
ションに対応する（ｎ＋１）系列のデータを前記記憶手
段から読み出す読出手段と、この読出手段により読み出
された（ｎ＋１）系列のデータにより生成されるｎ次多
項式に前記変数取得手段により得られた変数を代入し
て、現在のズームポジションに応じたフォーカスポジシ
ョンの補正値を得る補正値取得手段と、この補正値取得
手段により得られた補正値に基づいて前記フォーカスレ
ンズ系を動かして前記被写体のベストピントを得るフォ
ーカス制御手段とを備えたことにある。

【００１６】この第３の発明によれば、ベストピントの
時のフォーカスレンズの位置から決まる被写体距離を示
す指標（変数）をＸとし、その後、ズームポジションが
変更された時の最適なフォーカスポジションをＹとする
と、Ｙ＝ａＸⁿ ＋ｂＸ^(n-1)＋…＋ｋＸ＋ｃの関係があ
る。そこで、上記式の（ｎ＋１）個の係数をズームポジ
ション毎に（ｎ＋１）系列のデータとして、予め記憶し
ておく。その後、ベストピントの時のズームポジション
からズームポジションが変更されると、新たなズームポ
ジションに対応する（ｎ＋１）個の係数ａ，ｂ，ｃ、…
を読み出して、これら係数から上記ｎ次多項式を生成
し、この式に、この時の指標（変数）Ｘを代入すると、
新たなズームポジションで最適なフォーカスポジション
（補正値）が得られる。得られたフォーカスポジション
を採るようにフォーカスレンズの位置を調整してベスト
ピントを得る。

【００１７】第４の発明の特徴は、前記（ｎ＋１）系列
のデータがｎ次多項式の（ｎ＋１）個の係数データであ
ることにある。

【００１８】第５の発明の特徴は、変倍レンズ系とフォ
ーカスレンズ系を同一光学軸に配置した光学系を有し、
フォーカスレンズを動かして被写体のピントを合わせ、
変倍レンズ系を動かして焦点距離を変化させるオートフ
ォーカス装置において、前記変倍レンズの位置に対応し
た各ズームポジション毎に異なる３系列のデータと、前
記変倍レンズの位置によらない１系列のデータを記憶す
る記憶手段と、前記被写体がベストピントである時の前
記フォーカスレンズ系の位置により被写体距離を示す変
数を得る変数取得手段と、現在のズームポジションに対
応する３系列のデータと、ズームポジションによらない
１系列のデータを前記記憶手段から読み出す読出手段
と、前記変数取得手段により得られた変数と前記読出手
段により読み出された４系列のデータとにより比例計算
をして現在のズームポジションに応じたフォーカスポジ
ションの補正値を得る補正値取得手段と、この補正値取
得手段により得られた補正値に基づいて前記フォーカス
レンズ系を動作させて前記被写体のベストピント得るフ
ォーカス制御手段とを備えたことにある。

【００１９】この第５の発明によれば、ベストピントの
時のフォーカスレンズの位置から決まる被写体距離を示
す指標（変数）と、その後、ズームポジションが変更さ
れた時の最適なフォーカスポジションからの誤差との間
には所定の関係がある。この場合、あるズームポジショ
ンの時の被写体距離と誤差との関係を型紙（誤差）パタ
ーンとして予め記憶すると共に、ズームポジション毎の
無限距離のフォーカスポジションと、至近距離のフォー
カスポジションと、オフセット量を記憶しておく。ここ
でオフセット量とは、無限距離と至近距離のフォーカス
ポジションを基準としてその間の距離のフォーカスポジ
ションを比例配分により求めた場合にちょうど中間の距
離での比例配分値と実際の値との差である。その後、ベ
ストピントの時のズームポジションからズームポジショ
ンが変更されると、新たなズームポジションに対応する
無限距離のフォーカスポジションと、至近距離のフォー
カスポジションと、オフセット量を読み出して、これら
データに基づいて前記型紙パターンを比例倍率すること
により、新たなフォーカスポジションに対応する誤差パ
ターンを求め、この誤差パターンと現在の被写体距離を
示す指標（変数）とより、新たなズームポジションで最
適なフォーカスポジション（補正値）が得られる。得ら
れたフォーカスポジションを採るようにフォーカスレン
ズの位置を調整して、ベストピントを得る。

【００２０】第６の発明の特徴は、前記４系列のデータ
が無限距離のフォーカスポジションと、至近距離のフォ
ーカスポジションと、オフセット量と、型紙パターンで
あることにある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明のオートフォーカ
ス装置の第１の実施の形態を示したブロック図である。
焦点距離可変のズームレンズを有する光学系は、対物レ
ンズ（固定）１、変倍レンズ２、固定レンズ３、フォー
カスレンズ４を同一光軸上に有している。ここで各レン
ズは簡便のため１枚のレンズとして図示されているが、
実際には光学収差を低減させる目的で複数のレンズが群
として組み合わされ構成されていることが多い。ＣＣＤ
５はフォーカスレンズ４により結像された光学像を光電
変換して電気信号とする。映像信号処理部６はＣＣＤ５
より入力された電気信号に各種処理を施して、映像信号
とすると共に、その一部をフィルター７を介してオート
フォーカス制御部８に出力する。オートフォーカス制御
部８は映像信号処理部６からの映像情報に基づいて、モ
ータドライバ１５を制御してフォーカスモータ１３を駆
動することにより、フォーカスレンズ４を移動して撮影
画像のピントを取る動作を行うと共に、ズームモータを
駆動して変倍レンズ２を移動させて撮影画像のズームの
アップ、ダウンを行う。メモリ９はオートフォーカス制
御部８を動作させるプログラムやデータを記憶してい
る。スイッチ１０はオートフォーカス制御部８によって
変倍レンズ２の位置を変化させてズームアップ、ズーム
ダウンするスイッチである。ワイドセンサー１１は変倍
レンズ２のワイド端を検出し、無限センサー１４はフォ
ーカスレンズ４の無限端を検出して、それぞれ検出信号
をオートフォーカス制御部８に出力する。

【００２２】次に、本実施の形態の動作を説明する。図
示されない被写体を撮像すると、対物レンズ１、変倍レ
ンズ２、固定レンズ３、フォーカスレンズ４を通して、
被写体の光学像がＣＣＤ５上に結像する。ＣＣＤ５は結
像した光学像を電気信号に変換して、映像信号処理部６
に出力する。映像信号処理部６は入力する電気信号に各
種処理を加えて映像信号とする。

【００２３】この際、映像信号処理部６で生成した映像
信号の一部がフィルタ７を通して、オートフォーカス制
御部８に入力される。オートフォーカス制御部８は入力
される映像信号の高周波成分のピークが得られるよう
に、モータドライバ１５を介してフォーカスモータ１３
を駆動してフォーカスレンズ４を動かすことにより、Ｃ
ＣＤ５上に結像される前記光学像のピントを合わせる山
登り制御を行う。

【００２４】次に、上記したピントが正確に合った状態
（ベストピントの状態）で、ユーザがスイッチ１０を押
して、ズームポジションを変えると、オートフォーカス
制御部８はモータドライバ１５を介してズームモータ１
２を駆動して変倍レンズ２を移動することにより、ズー
ム倍率を変更する。

【００２５】このズーム倍率の変更に伴い、オートフォ
ーカス制御部８はメモリ９内のデータを用い、後述する
方法でフォーカシングの補正位置を求め、この補正位置
に基づいて、モータドライバ１５を介してフォーカスモ
ータ１３を駆動してフォーカスレンズ４の位置を調整す
ることにより、ＣＣＤ５上に結像される前記光学像をベ
ストピントに合わせる。

【００２６】尚、装置への電源オン時に、変倍レンズ２
をワイド端に、フォーカスレンズ４を無限端に移動し、
これらをワイドセンサー１１と無限センサー１４で検出
して、オートフォーカス制御部８のカウンターなどを初
期化する。

【００２７】ここで、理想とするズーム補正システムと
は「被写体距離及びズームポジションの入力に対して、
正しいフォーカスポジションが出力される」システムで
ある。直行座標平面に被写体距離及びズームポジション
をプロットし、それらに直行する軸に設計上のフォーカ
スポジションをプロットすると、図２に示すような滑ら
かな曲面が得られる。

【００２８】図２では、被写体距離を示す軸はＴＥＬＥ
端でのフォーカスポジションの数値によりプロットして
あるので、前述の相対比のずれにより他のズームポジシ
ョンでは曲面の接線が直線とはならない。その直線から
の差は、言い換えると両端の被写体距離で１次近似した
場合の誤差である。これをグラフ化すると、図３に示す
ようにズームポジション毎に形の異なる曲線となる。

【００２９】誤差の比較的大きなズームポジションを選
び「被写体距離を示す指標」対誤差のグラフを作ると、
図４に示すような山形のグラフとなる。ここで表計算ソ
フトの機能により２次の近似曲線をグラフに外挿する
と、先程の誤差曲線に対して良好な精度で近似できるこ
とがわかる。即ち、１次近似した誤差を２次近似式で精
度良く近似でき、従って、「被写体距離を示す指標」の
２次近似式によりフォーカスポジションは精度良く近似
できることが分かる。

【００３０】本例では、「被写体距離を示す指標」とし
てＴＥＬＥ端でのフォーカスポジションを用いている。
理由は有効数字が自明になること、最終の出力がそのズ
−ムポジションで最適となるフォーカスポジションであ
れば、途中の計算ステップが少ないと期待できることな
どである。要はそのシステムに最適な書式を選べばよ
い。

【００３１】さて、「被写体距離を示す指標」を入力
（Ｘ）とし、そのズ−ムポジションでの最適なフォーカ
スポジションを出力［ｆ（ｘ）］とする２次関数は以下
の式（１）で示される。

【００３２】この２次関数ｆ（Ｘ）＝ａＸ² ＋ｂＸ＋ｃ
…式（１）は自由度が３であるから、その関数上の３組
のデータがあれば、ひとつに定まる。

【００３３】任意のズームポジションにおいて、「被写
体距離を示す指標」（Ｘ）と、その被写体距離における
そのズームポジションでの最適なフォーカスポジション
（Ｙ）とのデータの組、（Ｘ１，Ｙｌ），（Ｘ２，Ｙ
２），（Ｘ３，Ｙ３）が与えられている時、各組のデー
タを式（１）に代入すると、次式が成り立つ。

【００３４】 Ｙｌ＝ａＸ１² ＋ｂＸ１＋Ｃ Ｙ２＝ａＸ２² ＋ｂＸ２＋Ｃ …式（２） Ｙ３＝ａＸ３² ＋ｂＸ３＋Ｃ 行列を用いて表すと、

【数１】 となる。

【００３５】計算に用いる３組のデータの組はどの被写
体距離でもよく、ズームポジション毎に違っていても良
いが、精度を上げるためには無限距離、至近距離、その
中間の３組のデータが各ズームポジション毎にあれば望
ましい。その場合上記の被写体距離を示す指標Ｘ１，Ｘ
２，Ｘ３はズームポジションが変わっても不変となるの
で、記憶手段に格納すべきデータをズームポジション毎
の最適なフォーカスポジションＹ１，Ｙ２，Ｙ３のみと
することもできる。

【００３６】次にズーム補正計算の実際について説明す
る。まず、オートフォーカス制御部８のメモリ（ＲＯ
Ｍ）９にどのような形のデータを保持すれば良いか。最
初の例として３つの被写体距離の補正曲線を持った場合
を考える。まず、ＴＥＬＥ端からズームダウンをスター
トする場合を考えると、現在のフォーカスポジションが
（ベストピントであるとして）わかっているので、式
（１）における入力Ｘは既知である。

【００３７】次に係数ａ、ｂ，ｃの計算を式（５）に従
って各ズームポジション毎にやらねばならない。これは
現在のハードの能力を越える。これを回避するためには
メモリ９に保持するデータを３本の補正曲線ではなく、
係数ａ、ｂ、ｃとすればよい。

【００３８】この場合、オートフォーカス制御部８は与
えられたＸ，ａ，ｂ，ｃ，から各ズームポジション毎に
式（１）を計算すれば、直接近似値のフォーカスポジシ
ョンを求めることが出来る。ズーム比が高倍率の場合の
データで計算したところ、図５に示すように誤差１パル
ス以内（ごく希に２パルス）の精度が得られた。

【００３９】次にズーム途中から出発した場合について
説明する。ズーム途中から出発する場合、出発時のその
ズ−ムポジションにおけるフォーカスポジションは分か
っているから、もしも、補正曲線データがメモリ９に保
持されていれば、式（５）よりズームポジション毎に３
つの係数を計算して同様に近似値を得ることができる。
式（５）を計算する際には、被写体距離を示す指標Ｘ
１，Ｘ２，Ｘ３の値として、あらかじめメモリに格納さ
れたＴＥＬＥ端のフォーカスポジションを用いた値のか
わりに出発するズームポジションにおける最適なフォー
カスポジションであるＹ１，Ｙ２，Ｙ３を代入して用い
る。

【００４０】しかし、前述のようにメモリ９に格納され
ているのは「被写体距離を示す指標」としてＴＥＬＥ端
でのフォーカスポジションを用いた場合の３つの係数で
あるから、ズ−ム途中からの場合、そのまま使用するこ
とはできない。ＴＥＬＥ端と共通の係数を使って計算す
るためには、そのズームポジションでのフォーカスポジ
ションをＴＥＬＥ端でのフォーカスポジションの値に換
算しなければならない。

【００４１】換算の方法として、最も単純なのは比例配
分により現在の被写体距離のＴＥＬＥ端でのフォーカス
ポジションを知り、それを式（１）の代入に用いる手法
である。

【００４２】この場合、最初に述べた「相対比のずれ」
が誤差を生じさせ、実際のズームポジション＃５０から
スタートした場合を計算するど、最大誤差が図６に示す
ように１４パルスとなり使えない。これを防ぐには、２
次近似式を逆に解いて、即ち２次方程式の解を求めて、
正しいＸを求めればよい。

【００４３】今、あるズームポジションでベストピント
の状態にあり、現在のフォーカスポジション（Ｙ）が分
かっているとすると、未知の「被写体距離を示す指標」
（ＴＥＬＥ端でのフォーカスポジション）（Ｘ）との間
には，式（１）が成り立つから、 Ｙ＝ａＸ² ＋ｂＸ＋ｃ …式（６） これをＸについて解くと、

【数２】 となる。

【００４４】式（７）の解は２つ求まるが、その片方は
負値になるなどして意味がない値となる。どちらの値を
使うかは相対比のずれ方向で決まり、ケースバイケース
であるが、前述したデータの場合は３つの係数が全て正
数であることから容易に判断できる。得られたＸを用い
てズームダウンした場合の各ズームポジションについて
式（５）、式（１）を用いて最適のフォーカスポジショ
ンを計算していくと、ＴＥＬＥ端スタートと変わらない
精度でズーム補正計算ができる。

【００４５】実際のズームポジション＃５０でのスター
トをこの方法により計算すると、図７に示すように、１
パルス以内の誤差（ごく希に２パルス）の精度が得られ
ることが確認出来た。

【００４６】本実施の形態によれば、２次近似式を用い
て、ズーム比率を変化させた時のフォーカシングの補正
を行うことにより、ズーム比が高倍率化してもズームポ
ジションを変えた時のフォーカスレンズ４の位置の補正
の誤差が大きくならず、常にシャープなピントを得るこ
とができ、しかも、この効果を低コストで且つ小型の装
置で実現することができる。

【００４７】ところで、上記の実施の形態では、今いる
ズームポジションでのベストピントとなるフォーカズポ
ジションを、そのズームポジションでの３つの被写体距
離におけるベストピントデータより３式からなる連立方
程式を作り、逆行列を用いて２次式の係数を計算する方
法を用いている。この方法は被写体距離は何でもよい
し、ズーム毎に違っていてもよいという融通性はある
が、その分計算量が多く、オートフォーカス制御部８の
ＣＰＵに負荷が掛かるという問題があった。

【００４８】図８は本発明のオートフォーカス装置の第
２の実施の形態を説明する被写体距離とズームポジショ
ン及び比例誤差の関係を示した説明図である。本例は、
ベストピントとなるフォーカスポジションを求めるのに
型紙パターンを用いているところが異なるだけで、装置
の構成などは第１の実施の形態と同様であるため、以
降、図１に示した構成を借用してその動作を説明する。

【００４９】実際の誤差データのグラフを眺めてみる
と、その形は放物線や３次式などの計算曲線から見ると
その詳細は異なっているが、大ざっぱに見れば、ズーム
ポジションが変わってもグラフの形はお互いに似ている
と言える。

【００５０】ズームポジション間で一番違うのは図８に
示すように誤差パターンの高さであるが、この量はオフ
セット量、すなわち無限距離と至近距離のフォーカスポ
ジションを基準としてその間の距離のフォーカスポジシ
ョンを比例配分により求めた場合にちょうど中間の距離
での比例配分値と実際の値との差、で決まる値である。
そこで何かひとつの誤差パターンを決めておいて、各ズ
ームポジションに対してはオフセット量を用いて、その
誤差パターンを比例倍すれば求める誤差パターンが得ら
れる。

【００５１】検討にあたって、まずひとつのズームポジ
ションの誤差パターンを型紙として計算を試みた。どの
ズームポジションを選ぶかによって、近似精度も違って
くるが、今回検討に用いたズームレンズの場合、数箇所
見て最も成績が良いのは＃４７のズーム位置を型紙パタ
ーンに使ったもので、後述する手順で描いた近似曲面は
図２に示すような実データにかなり近く、図３に示した
場合と同様に近似誤差はほとんどが１パルス以内だっ
た。この方法はシンプルであることを考えると、この精
度はかなり良いといえる。

【００５２】パターン型紙近似法の実際の計算手順は次
の通りである。（比例計算部分含む）まず、オートフォ
ーカス制御部８はスタートするズーム位置でのフォーカ
スポジションから比例計算により「被写体距離を示す指
標」（Ｘ）を求める。Ｘは本実施例では無限距離のとき
０，至近距離のとき１を値に持つ少数値である。

【００５３】例として、フォーカス幅、すなわち無限フ
ォーカスポジションから至近フォーカスポジションまで
の幅、が２００でフォーカス＃１００、無限フォーカス
ポジション＃５０の時、Ｘ＝（１００−５０）／２００
＝０．２５を用いる。

【００５４】次に、オートフォーカス制御部８は予めメ
モリ９に持っている型紙パターンデータから、Ｘの値に
相当する誤差量（Ｔｘとする）を読み出す。更に、ズー
ムを変えた時に、次の式により補正すべきフォーカスポ
ジションを知る。

【００５５】 Ｙ＝β・Ｔｘ／βＴ＋Ｙ∞ｚ＋Ｗｚ・Ｘ …式（８） 但し、Ｙは補正すべきフォーカスポジション、βはその
ズ−ムポジションにおけるオフセット量、βＴは型紙と
なるズームポジションのオフセット量、Ｙ∞ｚはそのズ
−ムポジションにおける無限距離のフォーカスポジショ
ン、Ｗｚはそのズ−ムポジションにおけるフォーカス幅
を示している。

【００５６】ここで、ズーム途中からＴＥＬＥ端方向へ
のズ−ミングについて補足説明する。トラック本数が増
える方向なので、ＡＦでサーチしながらズームを追っか
ける必要があるのはどのレンズも同じである。ズーム比
が通常のものはオフセット量が３パルス程度なので、途
中のズームポジションでの比例計算されたＸの値が本当
の「被写体距離を示す指標」とほぼ同じになるため、ベ
ースとなるトラックはそんなに現実と違わない。しか
し、ズーム比が大きいものはオフセット量の最大が１２
パルスとなり、真のトラックから離れたところからＡＦ
のサーチを始めることになり、ＡＦの追いかけ性能に影
響が出る恐れがある。

【００５７】そうなった場合の対策として次のような方
法がある。 １．出発するズームでのフォーカズポジションの値から
仮のＸを求める。 ２．Ｘの値から「比例関係のずれ量」を求める。エラー
パターン型紙方式であれば，それはテーブルの値Ｔｘを
用いて計算される。 ３．求めたずれ量でフォーカスポジションの値を補正
し、真のＸを求める。

【００５８】エラーパターン方式の場合を計算式で書く
と、

【数３】 ここで、ずれ量を求める時に使うＸは既にずれているの
だから、Ｘから求めたずれ量は真の値ではない。しかし
Ｘのずれが与える影響は小さいので、補正された値は真
の値により近く、より真の値に近いトラックを辿れるも
のと期待される。この手法はワイド方向に向かうズ−ミ
ング時にも、精度向上に有効である。

【００５９】最後に、パターン型紙方法の必要なデータ
量について説明する。この型紙を用いた方法は、ズーム
が標準の１次近似式を用いた方法よりも、データ量は増
えるのだが、その量は多くはない。実際「被写体距離を
示す指標」は最密でＴＥＬＥ端のフォーカスステップ数
と同じになるのだが、パターンの高さ（オフセット量）
はズーム比が大きい場合でも１２でしかないことから、
相当に圧縮することができる。

【００６０】図９（Ａ）、（Ｂ）はデータのステップを
９０（１／５に圧縮）、３０（１／１５に圧縮）で比較
したものだが、圧縮比を大きくしても、パターンの形に
対する影響は少なく、丸め誤差によるギザつきがスム−
ズになっているくらいである。

【００６１】本実施の形態によれば、パターン型紙デー
タをメモリ９に保持することによってフォーカシング補
正計算を簡単化でき、オートフォーカス制御部８のＣＰ
Ｕに通常の速度のものを用いても、ズーム比率の変化に
対するフォーカシング補正を応答度よく行うことができ
る。他の効果は図１に示した第１の実施の形態と同様で
ある。

【００６２】尚、上記した第１、第２の実施の形態に示
したオートフォーカス装置は、ビデオカメラに搭載する
ことを想定して説明したが、デジタルスチルカメラなど
に搭載しても同様の効果を得ることができる。また、感
光フィルムを用いた通常のカメラなどにも応用可能であ
る。

【００６３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のオ
ートフォーカス装置によれば、ズーム比が高倍率化して
も、ズームポジションを変えた時のフォーカスレンズの
位置の補正の誤差が大きくならず、常にシャープなピン
トを得ることができる。しかも、この効果を低コストで
且つ小型の装置で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオートフォーカス装置の第１の実施の
形態を示したブロック図である。

【図２】被写体距離、ズームポジション及びフォーカス
ポジションの関係を示した図である。

【図３】被写体距離とズームポジション及び２系列のデ
ータにより１次近似した場合の誤差パルスの関係を示し
た図である。

【図４】あるズームポジションでの被写体距離を示す指
標と誤差パルスの関係を示した図である。

【図５】被写体距離とズームポジション及び誤差パルス
の関係を示した図である。

【図６】被写体距離とズームポジション及び誤差パルス
の関係を示した図である。

【図７】被写体距離とズームポジション及び誤差パルス
の関係を示した図である。

【図８】本発明のオートフォーカス装置の第２の実施の
形態を説明する被写体距離とズームポジション及び比例
誤差の関係を示した図である。

【図９】型紙パターンのデータ圧縮比を変えた場合の被
写体距離と比例誤差の関係を示した図である。

【図１０】変倍レンズ系とフォーカスレンズ系を含む従
来の光学系の一例を示した断面図である。

【図１１】変倍レンズ位置とフォーカスレンズ位置との
関係を示した特性図である。

【符号の説明】

１ 対物レンズ ２ 変倍レンズ ３ 固定レンズ ４ フォーカスレンズ ５ ＣＣＤ ６ 映像信号処理部 ７ フィルタ ８ オートフォーカス制御部 ９ メモリ １０ スイッチ １１ ワイドセンサー １２ ズームモータ １３ フォーカスモータ １４ 無限センサー １５ モータドライバ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変倍レンズ系とフォーカスレンズ系を同
   一光学軸に配置した光学系を有し、フォーカスレンズを
   動かして被写体のピントを合わせ、変倍レンズ系を動か
   して焦点距離を変化させるオートフォーカス装置におい
   て、 前記変倍レンズの位置に対応した各ズームポジション毎
   に異なる３系列のデータを記憶する記憶手段と、 前記被写体がベストピントである時の前記フォーカスレ
   ンズ系の位置により被写体距離を示す変数を得る変数取
   得手段と、 現在のズームポジションに対応する３系列のデータを前
   記記憶手段から読み出す読出手段と、 この読出手段により読み出された３系列のデータにより
   生成される２次多項式に前記変数取得手段により得られ
   た変数を代入して、現在のズームポジションに応じたフ
   ォーカスポジションの補正値を得る補正値取得手段と、 この補正値取得手段により得られた補正値に基づいて前
   記フォーカスレンズ系を動かして前記被写体のベストピ
   ント得るフォーカス制御手段とを備えたことを特徴とす
   るオートフォーカス装置。
2. 【請求項２】 変倍レンズ系とフォーカスレンズ系を同
   一光学軸に配置した光学系を有し、フォーカスレンズを
   動かして被写体のピントを合わせ、変倍レンズ系を動か
   して焦点距離を変化させるオートフォーカス装置におい
   て、 前記変倍レンズの位置に対応した各ズームポジション毎
   に異なる（ｎ＋１）系列のデータを記憶する記憶手段
   と、 前記被写体がベストピントである時の前記フォーカスレ
   ンズ系の位置により被写体距離を示す変数を得る変数取
   得手段と、 現在のズームポジションに対応する（ｎ＋１）系列のデ
   ータを前記記憶手段から読み出す読出手段と、 この読出手段により読み出された（ｎ＋１）系列のデー
   タにより生成されるｎ次多項式に前記変数取得手段によ
   り得られた変数を代入して、現在のズームポジションに
   応じたフォーカスポジションの補正値を得る補正値取得
   手段と、 この補正値取得手段により得られた補正値に基づいて前
   記フォーカスレンズ系を動かして前記被写体のベストピ
   ント得るフォーカス制御手段とを備えたことを特徴とす
   るオートフォーカス装置。
3. 【請求項３】 変倍レンズ系とフォーカスレンズ系を同
   一光学軸に配置した光学系を有し、フォーカスレンズを
   動かして被写体のピントを合わせ、変倍レンズ系を動か
   して焦点距離を変化させるオートフォーカス装置におい
   て、 前記変倍レンズの位置に対応した各ズームポジション毎
   に異なる３系列のデータと、前記変倍レンズの位置によ
   らない１系列のデータを記憶する記憶手段と、 前記被写体がベストピントである時の前記フォーカスレ
   ンズ系の位置により被写体距離を示す変数を得る変数取
   得手段と、 現在のズームポジションに対応する３系列のデータと、
   ズームポジションによらない１系列のデータを前記記憶
   手段から読み出す読出手段と、 前記変数取得手段により得られた変数と前記読出手段に
   より読み出された４系列のデータとにより比例計算をし
   て現在のズームポジションに応じたフォーカスポジショ
   ンの補正値を得る補正値取得手段と、 この補正値取得手段により得られた補正値に基づいて前
   記フォーカスレンズ系を動かして前記被写体のベストピ
   ント得るフォーカス制御手段とを備えたことを特徴とす
   るオートフォーカス装置。
4. 【請求項４】 前記請求項３に記載のオートフォーカス
   装置において、 前記４系列のデータは、無限距離のフォーカスポジショ
   ンと、至近距離のフォーカスポジションと、オフセット
   量と、型紙パターンであることを特徴とするオートフォ
   ーカス装置。