JP2007322759A - ズームレンズ位置制御装置、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持すること。
【解決手段】ズームレンズ装置１１０が備えるバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２とを合焦状態に保持するズームレンズ位置制御装置１００で、記憶部１０２は、バリエータレンズ１１１の位置座標とバリエータレンズ１１１に対するフォーカスレンズ１１２の合焦位置座標とを関連付けた設計値ズームトラッキング曲線に関する情報を記憶する。変換部１０４は、光軸上の任意の位置座標にあるバリエータレンズ１１１に対するフォーカスレンズ１１２の実際の合焦位置座標に基づいて、任意の位置座標を記憶部１０２によって記憶された設計値ズームトラッキング曲線上で実際の合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換する。駆動部１０５は、変換部１０４による変換結果に基づいて、バリエータレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２を駆動する。
【選択図】図１

Description

この発明は、監視カメラやビデオカメラなどに用いられるバリエータレンズやフォーカスレンズなどの内部レンズ群によってフォーカスをおこなうインナーフォーカス方式のズームレンズ位置制御をおこなうズームレンズ位置制御装置、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムに関する。

近年、家庭用や業務用に監視カメラやビデオカメラ、あるいはディジタル式のスチルカメラなどが普及している。これらのカメラに使用されるズームレンズ装置は、小型かつ低コストに製造することができるようになっている。このようなズームレンズ装置としては、たとえば、内部レンズ群の一部をフォーカスレンズとして使用するいわゆるインナーフォーカス方式のズームレンズ装置が一般的に知られている。

このインナーフォーカス方式のズームレンズ装置においては、たとえば光軸上を移動する変倍用のバリエータレンズのみを移動させると、その移動に伴って結像位置（以下、「合焦位置」という）が移動する。したがって、常に光軸上の一定位置に撮像面を結像させるためには、光軸上を移動して画像変動を補正するとともにフォーカスをおこなうフォーカスレンズを移動させる必要がある。

このようなズームレンズ装置におけるフォーカスレンズの移動制御は、たとえばメモリなどの記憶部に記録されたデータと、このデータに基づき制御をおこなう制御部とによって電子的にカム機能を実現することによりおこなわれている。

具体的には、バリエータレンズを移動させてズーム調整をおこなう間に合焦状態を維持できるように、フォーカスレンズをバリエータレンズの動きに追従させるズームトラッキング制御をおこなう。このズームトラッキング制御におけるバリエータレンズの位置と、合焦位置となるフォーカスレンズの位置との関係は、いわゆるズームトラッキング曲線によって示される。そして、このことを、通常、いわゆる電子カムと呼ぶ。

図１２は、従来のインナーフォーカス方式のズームレンズ装置に用いられる一般的な電子カムの構成を示す構成図である。また、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）は、図１２に示した電子カムの動作原理を説明するための説明図である。図１２に示すように、一般的なインナーフォーカス方式のズームレンズ装置１２００は、たとえば光軸方向に沿って並設された第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群を備えて構成されている。

被写体側に配置される第１レンズ群は、いわゆる対物レンズと称される固定レンズ１２０１である。この固定レンズ１２０１の光軸方向における被写体側（前方側）と反対側（後方側）には、第２レンズ群としてバリエータレンズ１２０２が配置される。このバリエータレンズ１２０２は、光軸方向に移動可能であり、主にズーム調整のときに移動する。

バリエータレンズ１２０２の光軸方向における後方側には、ズームレンズ装置１２００の明るさ（開口数）を調整する絞り１２０５が配置され、この絞り１２０５の後方側には、第３レンズ群として固定レンズ１２０３が配置される。固定レンズ１２０３の後方側には、第４レンズ群としてフォーカスレンズ１２０４が配置される。このフォーカスレンズ１２０４は、バリエータレンズ１２０２と同様に光軸方向に移動可能であり、主にフォーカス調整のときに駆動されて移動する。

そして、フォーカスレンズ１２０４の光軸方向の後方側にある焦点位置には、撮像素子１２０６が配置される。この撮像素子１２０６は、受光面上に結像された光学像を電気信号に変換して出力する。なお、上述したバリエータレンズ１２０２には、レンズを光軸方向に移動させるためのリードスクリュー１２０７を介して駆動モータとしてのパルスモータ１２０８が取り付けられている。

このパルスモータ１２０８は、ドライバ１２０９を介してＣＰＵ１２１０に電気的に接続されている。ＣＰＵ１２１０は、パルス信号をドライバ１２０９に出力し、このドライバ１２０９によってパルスモータ１２０８を駆動することでバリエータレンズ１２０２を移動させる。また、上述したフォーカスレンズ１２０４には、同様にリードスクリュー１２１１を介してパルスモータ１２１２が取り付けられ、ドライバ１２０９を介してＣＰＵ１２１０に接続されている。

ＣＰＵ１２１０は、メモリ１２１３と電気的に接続されており、このメモリ１２１３には、バリエータレンズ１２０２の位置に関連付けられたフォーカスレンズ１２０４の位置情報である電子カム情報が記憶されている。この電子カム情報は、ズーム調整の際にバリエータレンズ１２０２が動かされると、ＣＰＵ１２１０によってメモリ１２１３から読み出され、パルスモータ１２１２の駆動パルス数の計算に用いられる。そして、計算された計算結果に基づく信号を、ドライバ１２０９を介してパルスモータ１２１２に出力することにより、フォーカスレンズ１２０４は所定の位置へ駆動される。

なお、図１３（Ａ）に示すように、バリエータレンズ１２０２およびフォーカスレンズ１２０４が実線により描かれている位置においては、これらのレンズ１２０２，１２０４がそれぞれ広角端にあることを示しており、点線により描かれている位置においては、それぞれ望遠端にあることを示している。

また、図１３（Ｂ）に示すグラフ１３０１は、ズーム調整がおこなわれるときのバリエータレンズ１２０２およびフォーカスレンズ１２０４の光軸上の移動軌跡を、それぞれ直線１３０２および曲線１３１６で示したものである。このグラフ１３０１では、横軸がこれらのレンズ１２０２，１２０４の光軸上の位置を示し、縦軸がズームレンズ装置１２００の焦点距離を示している。

そして、上述したように、フォーカスレンズ１２０４の移動軌跡を示す曲線１３０３によってあらわされる座標値（以下、「電子カム情報」という）は、メモリ１２１３にズームレンズ装置１２００の焦点距離と関連付けられて記憶されている。この記憶された電子カム情報は、ＣＰＵ１２１０によってズーム調整の際にメモリ１２１３から読み出され、ＣＰＵ１２１０は、所望の焦点距離に対応する電子カム情報が示す座標値の位置へフォーカスレンズ１２０４を移動させるようにパルスモータ１２１２を制御する。

このように構成された電子カムによって、バリエータレンズ１２０２およびフォーカスレンズ１２０４は駆動されるが、実際に製造されたズームレンズ装置１２００にはいわゆる製造誤差が存在するので、電子カム情報を製造後のズームレンズ装置１２００に合わせて補正する必要が生じる。通常、このような補正をフランジバック調整という。このフランジバック調整における補正の内容は、概ね原点合わせ補正とカム形状補正との２つに大別することができる。

原点合わせ補正は、設計上の設計値ズームトラッキング曲線のピーク点、望遠端および広角端のいずれか一つを実際に製造されたズームレンズ装置１２００に合わせるものであり、カム形状補正は、設計値ズームトラッキング曲線の形状を製造上の製造ズームトラッキング曲線の形状に近づけるものである。

原点合わせ補正としては、たとえばズームレンズ装置１２００の電子カム情報のカーブ（以下、「電子カムカーブ」という）が、バリエータレンズ１２０２の移動範囲の中央付近より少し望遠端寄りにピーク点を持ち、このピーク点付近ではフォーカスレンズ１２０４の位置を決めやすく、かつ望遠端側ではバリエータレンズ１２０２の位置を決めやすいという特性を利用した方式のものが知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。

この方式の原点合わせ補正においては、つぎのような方法によりピーク点を求める。まず、実際のピーク点と推定される位置に対して、バリエータレンズ１２０２をやや広角端側に配置し、フォーカスレンズ１２０４をやや近距離側に配置する。つぎに、フォーカスレンズ１２０４の位置を固定したまま、バリエータレンズ１２０２を望遠端側へ移動させる。このときに撮像素子１２０６によって検出される結像コントラストが最大となる最良合焦位置にバリエータレンズ１２０２を固定するとともに、フォーカスレンズ１２０４を移動させて最良合焦位置に固定する。

このようにして得られたバリエータレンズ１２０２およびフォーカスレンズ１２０４の位置が実際に製造されたズームレンズ装置１２００のピーク点の位置となる。そして、原点合わせ補正は、設計上のバリエータレンズ１２０２とフォーカスレンズ１２０４との位置関係を示す設計値ズームトラッキング曲線のピーク点を、実際に製造されたズームレンズ装置１２００のピーク点に合わせるように移動させることによりおこなわれる。

ここで、この原点合わせ補正について、さらに詳しく説明する。図１４は、従来の原点合わせ補正を説明するための説明図である。図１４において、横軸はバリエータレンズ１２０２の位置を示し、縦軸はフォーカスレンズ１２０４の位置を示している。また、製造されたズームレンズ装置１２００の実際の電子カムデータである製造ズームトラッキング曲線１４０１において、点１４０２はピーク点、点１４０３は広角端、点１４０４は望遠端を示している。このような条件における原点合わせ補正は、つぎの手順でおこなわれる。

（１）フォーカスレンズ１２０４の位置を予想ピーク点１４０２より少し近距離側に固定し、バリエータレンズ１２０２の位置を徐々に変更して最良合焦位置を検出する。そのときの位置を、ピーク点１４０２のバリエータレンズ１２０２の位置とする（ピーク点のズーム座標を検出）。

（２）バリエータレンズ１２０２の位置を固定したまま、フォーカスレンズ１２０４を移動させて最良合焦位置を検出する。これをフォーカスレンズ１２０４のピーク点１４０２の位置とする（ピーク点のフォーカス座標を検出）。

（３）設計値ズームトラッキング曲線（図示せず）におけるピーク点１４０２から望遠端１４０４までの縦軸方向の値だけフォーカスレンズ１２０４を移動させることにより、（１）で決定したピーク点１４０２から設計値の望遠端１４０４まで下がった位置１４０２Ｔを決める（ピーク点から望遠端の距離分フォーカスを下げる）。

（４）フォーカスレンズ１２０４を固定し、バリエータレンズ１２０２を移動させて最良合焦位置を検出し、そのときのバリエータレンズ１２０２およびフォーカスレンズ１２０４の位置を望遠端１４０４として決定する（ズームを変えて望遠端を検出）。

（５）設計値ズームトラッキング曲線のピーク点と望遠端との間を（１）で決定したピーク点１４０２と（４）で決定した望遠端１４０４とにそれぞれ一致するように設計値ズームトラッキング曲線を伸縮させる。

（６）設計値ズームトラッキング曲線におけるピーク点１４０２から広角端１４０３までの縦軸方向の値だけフォーカスレンズ１２０４を移動させることにより、（１）で決定したピーク点１４０２から設計値の広角端１４０３まで下がった位置１４０２Ｗを決める（ピーク点から広角端の距離分フォーカスを下げる）。

（７）フォーカスレンズ１２０４を固定し、バリエータレンズ１２０２を移動させて最良合焦位置を検出し、そのときのバリエータレンズ１２０２およびフォーカスレンズ１２０４の位置を広角端１４０３として決定する（ズームを変えて広角端を検出）。

（８）設計値ズームトラッキング曲線のピーク点と広角端との間を（１）で決定したピーク点１４０２と（７）で決定した広角端１４０３とにそれぞれ一致するように設計値ズームトラッキング曲線を伸縮させる。

また、カム形状補正としては、たとえば上述した原点合わせ補正と類似の方法により原点を合わせる方法が知られている。この方法で定めた電子カムカーブの望遠端ズーム座標と広角端ズーム座標との間のスパンは、設計値から作成される電子カム情報におけるスパンとは異なるため、そのまま当て嵌めることはできない。そこで、望遠端から中央までの領域には電子カム情報をそのまま当て嵌め、中央から広角端までの領域では残りのデータを過不足なく適応させて調整をおこなうこととしている（たとえば、下記特許文献２参照。）。

すなわち、電子カムカーブが設計値ズームトラッキング曲線から外れるのは中央から広角端の領域であることが多いとの認識に基づき、設計値ズームトラッキング曲線における該当部分のみを伸縮補正して原点を合わせる。この方法によれば、全域にわたって均等に伸縮させて当て嵌めた場合と比べ、中央付近で発生する誤差を低減することができる。

また、他のカム形状補正としては、たとえば上述した原点合わせ補正と類似の方法により原点を合わせ、図１４を用いて説明したように、横軸がバリエータレンズ１２０２の位置を示し、縦軸がフォーカスレンズ１２０４の位置を示す製造ズームトラッキング曲線１４０１において、電子カムのズームトラッキング曲線をあらわすときに、バリエータレンズ１２０２の位置座標を示す横座標方向とフォーカスレンズ１２０４の位置座標を示す縦座標方向とを両方向で伸縮補正させる方法が知られている（たとえば、下記特許文献３参照。）。

図１５は、従来の他のカム形状補正を説明するための説明図である。図１５において、実線であらわす曲線１５０１は、設計値から得られる設計値ズームトラッキング曲線を示し、一点鎖線であらわす曲線１５０２は、設計値ズームトラッキング曲線をフォーカスレンズ１２０４の位置に関する縦軸方向のみ伸縮補正して得られた中間補正電子カムカーブを示している。

また、点線であらわす曲線１５０３は、フォーカスレンズ１２０４の位置座標のみ伸縮補正して得られた中間補正電子カムカーブをバリエータレンズ１２０２の位置に関する横座標方向に伸縮補正して得られた最終補正電子カムカーブを示している。この方法によれば、上述したカム形状補正での電子カムカーブよりも、中央付近での誤差が減少する。

特開平７−１５４６６７号公報 特開平８−２２０４１４号公報 特開平１１−１０９２１１号公報

しかしながら、上述した従来の電子カムによるフランジバック調整方法は、現在のズームレンズ装置における高倍率化や撮像素子の画素数の増加による高解像度化などに十分対応できるものではない。たとえば、上記特許文献１におけるフランジバック調整方法では、実際の製造工程においては、レンズだけを組み立てたものと、これに撮像素子を取り付けたものとについて、それぞれ調整をおこなわなければならない。

この調整方法においては、一つのズームレンズ装置を製造するうえで少なくとも２回調整がおこなわれるにも拘わらず、設計値から求められる位置をピーク点と仮定しても、撮像素子を取り付けた後の調整によって十分に高精度なピーク点を求めることができるため、あえて最初にピーク点を求める必要がなく、無駄な工程が増えてしまうという問題がある。

また、上記特許文献２におけるフランジバック調整方法では、たとえば望遠端から中央までは設計値をそのまま当て嵌め、中央から広角端までは残りのデータを伸縮して合わせるという方法も可能であるが、この場合、望遠端から中央までの間で計算値からずれてしまったり、中央から広角端までの中間において電子カムカーブが膨らんでしまったりして、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができないという問題がある。

さらに、現在の高精度レンズにおける微細なレベルでは電子カムカーブにおける部分的な膨らみが多く存在するため、上記特許文献３におけるフランジバック調整方法では、上記特許文献２の場合と同様に、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができないという問題がある。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができるズームレンズ位置制御装置、ズームレンズ位置制御方法、およびズームレンズ位置制御プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるズームレンズ位置制御装置は、インナーフォーカス方式のズームレンズ装置において光軸方向に駆動されるバリエータレンズとフォーカスレンズとの位置を合焦状態に保持するためのズームレンズ位置制御装置であって、前記バリエータレンズの位置座標と前記バリエータレンズに対して合焦する前記フォーカスレンズの位置座標（以下、「合焦位置座標」という）とを関連付けた設計値ズームトラッキング曲線に関する情報を記憶する記憶手段と、光軸上の任意の位置座標にある前記バリエータレンズに対する前記フォーカスレンズの実際の合焦位置座標に基づいて、前記任意の位置座標を、前記記憶手段によって記憶された設計値ズームトラッキング曲線上で前記実際の合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換する変換手段と、前記変換手段による変換結果に基づいて、前記バリエータレンズおよび前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、実際の合焦位置座標を計測したときのバリエータレンズの位置座標を、設計値ズームトラッキング曲線において実際の合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換し、変換結果に基づいてバリエータレンズおよびフォーカスレンズを駆動することで、設計値ズームトラッキング曲線全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明によれば、実際の合焦位置座標を計測したときのバリエータレンズの位置座標を、設計値ズームトラッキング曲線において当該合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換することで、実際の合焦位置座標を計測する際のバリエータレンズの位置座標に左右されることなく、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明によれば、ズームレンズ位置制御装置ごとに位置座標を変換することで、ズームレンズ装置ごとに最適な変換をおこなうことができるので、ズームレンズ装置あるいはズームレンズ位置制御装置ごとの製造誤差に左右されることなく、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明にかかるズームレンズ位置制御装置における前記任意の位置座標は、前記バリエータレンズの駆動範囲内に断続的に存在する複数箇所の位置座標であることを特徴とする。

本発明によれば、バリエータレンズの位置座標ごとに最適な変換をおこなうことができるので、設計値ズームトラッキング曲線全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明によれば、バリエータレンズの複数箇所の位置座標を変換することで、駆動精度の信頼性の向上を図りつつ、設計値ズームトラッキング曲線全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明にかかるズームレンズ位置制御装置における前記変換手段は、前記任意の位置座標および前記実際の合焦位置座標と前記設計値ズームトラッキング曲線における前記バリエータレンズの位置座標とを用いて所定の変換係数を算出し、算出された所定の変換係数を用いて前記任意の位置座標を変換することを特徴とする。

本発明によれば、実際の合焦位置座標を計測したときのバリエータレンズの位置座標を、算出された変換係数を用いて変換することで、実測値に則した変換をおこなうことができるので、設計値ズームトラッキング曲線全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明にかかるズームレンズ位置制御装置における前記変換手段は、前記複数箇所の位置座標のうち隣接する位置座標に基づいて、当該隣接する位置座標間における前記所定の変換係数を算出することを特徴とする。

本発明によれば、隣接する位置座標間における所定の変換係数を算出することで、実際の合焦位置座標をバリエータレンズの駆動範囲全域に亘って計測することなく、設計値ズームトラッキング曲線全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明にかかるズームレンズ位置制御装置における前記記憶手段は、前記所定の変換係数を記憶することを特徴とする。

本発明によれば、バリエータレンズおよびフォーカスレンズを駆動するごとに変換係数を算出することなく、設計値ズームトラッキング曲線全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明にかかるズームレンズ位置制御装置における前記記憶手段は、前記任意の位置座標および前記実際の合焦位置座標を記憶することを特徴とする。

本発明によれば、必要に応じて適宜位置座標を変換することができるので、変換にかかる処理負担を最小限に抑えることができる。

また、本発明にかかるズームレンズ位置制御装置における前記駆動手段は、前記バリエータレンズを駆動する第１の駆動手段と、当該第１の駆動手段によって駆動されるバリエータレンズの位置座標に応じて前記フォーカスレンズを駆動する第２の駆動手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、バリエータレンズとフォーカスレンズとをそれぞれ別の駆動手段を用いて駆動することで、バリエータレンズとフォーカスレンズとのそれぞれの駆動精度を確保し、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明にかかるズームレンズ位置制御方法は、インナーフォーカス方式のズームレンズ装置において光軸方向に駆動されるバリエータレンズとフォーカスレンズとの位置を合焦状態に保持するためのズームレンズ位置制御方法であって、光軸上の任意の位置座標にある前記バリエータレンズに対して前記フォーカスレンズが実際に合焦する位置座標（以下、「実際の合焦位置座標」という）に基づいて、前記任意の位置座標を、前記バリエータレンズの位置座標と前記バリエータレンズに対して合焦する前記フォーカスレンズの位置座標とを関連付けた設計値ズームトラッキング曲線上で前記実際の合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換する変換工程と、前記変換工程による変換結果に基づいて、前記バリエータレンズおよび前記フォーカスレンズを駆動する駆動工程と、を含んだことを特徴とする。

本発明によれば、実際の合焦位置座標を計測したときのバリエータレンズの位置座標を、設計値ズームトラッキング曲線において実際の合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換し、変換結果に基づいてバリエータレンズおよびフォーカスレンズを駆動することで、設計値ズームトラッキング曲線全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明によれば、実際の合焦位置座標を計測したときのバリエータレンズの位置座標を、設計値ズームトラッキング曲線において当該合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換することで、実際の合焦位置座標を計測する際のバリエータレンズの位置座標に左右されることなく、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明によれば、ズームレンズ位置制御装置ごとに位置座標を変換することで、ズームレンズ装置ごとに最適な変換をおこなうことができるので、ズームレンズ装置あるいはズームレンズ位置制御装置ごとの製造誤差に左右されることなく、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本発明にかかるズームレンズ位置制御プログラムは、上述したズームレンズ位置制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、上述したズームレンズ位置制御方法をコンピュータによって実行させることが可能なプログラムを提供することができる。

本発明にかかるズームレンズ位置制御装置、ズームレンズ位置制御方法、およびズームレンズ位置制御プログラムによれば、バリエータレンズの駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズとフォーカスレンズとの高精度な合焦状態を保持することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明にかかるズームレンズ位置制御装置、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
（ズームレンズ位置制御装置の機能的構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置の機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態のズームレンズ位置制御装置１００は、インナーフォーカス方式のズームレンズ装置１１０が備えるバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との位置を合焦状態に保持するための装置である。

図１に示すように、インナーフォーカス方式のズームレンズ装置１１０は、バリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２とを備えている。バリエータレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２は、同一の光軸上において、光軸方向に移動可能に設けられている。

また、図１に示すように、ズームレンズ位置制御装置１００は、制御部１０１と、記憶部１０２と、計測部１０３と、変換部１０４と、駆動部１０５と、を備えて構成されている。制御部１０１は、ズームレンズ位置制御装置１００が備える各部１０２〜１２５の制御を司る。記憶部１０２は、バリエータレンズ１１１の位置座標と、バリエータレンズ１１１に対して合焦するフォーカスレンズ１１２の位置座標と、を関連付けた設計値ズームトラッキング曲線（図２参照）に関する情報を記憶する。

ここで、設計値ズームトラッキング曲線とは、設計上のズームレンズ１０１におけるバリエータレンズの動きにフォーカスレンズの動きを追従させるために用いる曲線である。より詳細に、設計値ズームトラッキング曲線とは、バリエータレンズが取り得る移動範囲内におけるバリエータレンズの位置座標と、バリエータレンズ１１１の移動にともなって変化し、各位置座標におけるバリエータレンズ１１１に対して合焦するフォーカスレンズ１１２の位置座標と、を関連付けた曲線である。

そして、記憶部１０２に記憶される設計値ズームトラッキング曲線に関する情報とは、設計値ズームトラッキング曲線をあらわす情報であり、たとえば、バリエータレンズとフォーカスレンズとの位置座標をあらわす情報である。また、設計値ズームトラッキング曲線に関する情報とは、設計値ズームトラッキング曲線をあらわす数式であってもよいし、設計値ズームトラッキング曲線をあらわす画像データであってもよい。

また、記憶部１０２は、本実施の形態のズームレンズ位置制御装置１００によるズームレンズ位置制御方法を実現するためのズームレンズ位置制御プログラムを記憶する。計測部１０３は、光軸上の任意の位置座標にあるバリエータレンズ１１１に対してフォーカスレンズ１１２が実際に合焦する位置座標（以下、「実際の合焦位置座標」という）を計測する。フォーカスレンズ１１２の実際の合焦位置座標が計測されるバリエータレンズ１１１の任意の位置座標は、バリエータレンズ１１１の移動範囲内に断続的に存在する複数箇所の位置座標である。

上述した記憶部１０２には、計測部１０３によって計測された実際の合焦位置座標と、実際の合焦位置座標を計測したときのバリエータレンズ１１１の位置座標と、に関する情報が記憶されている。なお、本実施の形態においては、計測部１０３による位置座標の計測は、変換部１０４による位置座標の変換に先立ってあらかじめおこなわれているものとする。

変換部１０４は、光軸上の任意の位置座標にあるバリエータレンズ１１１に対するフォーカスレンズ１１２の実際の合焦位置座標に基づいて、任意の位置座標を、記憶部１０２によって記憶された設計値ズームトラッキング曲線上で実際の合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換する。

具体的には、変換部１０４は、たとえば、記憶部１０２によって記憶された設計値ズームトラッキング曲線に関する情報と、計測部１０３によって計測された実際の合焦位置座標および実際の合焦位置座標を計測したときのバリエータレンズ１１１の位置座標に関する情報と、を用いて、計測部１０３によって実際の合焦位置座標が計測されたときのバリエータレンズ１１１の位置座標を、記憶部１０２によって記憶された設計値ズームトラッキング曲線上で実際の合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換する。

具体的に、変換部１０４は、たとえば、実際の合焦位置座標および実際の合焦位置座標が計測されたときのバリエータレンズ１１１の任意の位置座標と、設計値ズームトラッキング曲線上で前記実際の位置座標に関連付けられたバリエータレンズ１１１の位置座標と、を用いて所定の変換係数を算出し、算出された所定の変換係数を用いて任意の位置座標を変換する。

この場合、変換部１０４は、バリエータレンズ１１１の移動範囲内の複数箇所の位置座標のうち隣接する位置座標に基づいて、当該隣接する位置座標間における所定の変換係数を算出する（図５参照）。これにより、複数箇所の位置座標間における所定の変換係数を算出することで補填される。

詳細な算出方法については後述するが、隣接する位置座標間における所定の変換係数を変換部１０４によって算出することで、複数箇所の位置座標間における所定の変換係数を算出によって補填することができるので、駆動範囲内におけるバリエータレンズのすべての位置座標について、フォーカスレンズ１１２の実際の合焦位置座標を計測することなく所定の変換係数を得ることができる。

上述した記憶部１０２は、変換部１０４によって所定の変換係数が算出された場合に、算出された所定の変換係数に関する情報を記憶してもよい。この場合、記憶部１０２に記憶される所定の変換係数に関する情報とは、所定の変換係数をあらわす情報であり、たとえば、算出された所定の変換係数をあらわす情報である。また、所定の変換係数をあらわす情報とは、所定の変換係数の算出に用いる数式であってもよいし、算出された所定の変換係数をグラフ化してあらわす画像データであってもよい。以下、本実施の形態では、変換部１０４によって算出された所定の変換係数によってあらわされる曲線を、「駆動用ズームトラッキング曲線」という。

駆動部１０５は、変換部１０４による変換結果に基づいて、バリエータレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２を駆動する。変換部１０４によって算出された所定の変換係数に関する情報が記憶部１０２に記憶されている場合、駆動部１０５は、記憶部１０２に記憶された情報に基づいて、バリエータレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２を駆動する。

駆動部１０５は、バリエータレンズ１１１を駆動する第１の駆動部１０６と、当該第１の駆動部１０６によって駆動されるバリエータレンズ１１１の位置座標に応じてフォーカスレンズ１１２を駆動する第２の駆動部１０７と、を備えている。以下、本実施の形態では、第１の駆動部１０６によって駆動されることでバリエータレンズ１１１が取り得る移動範囲を駆動範囲として説明する。

第１の駆動部１０６は、制御部から出力される制御信号に応じて、バリエータレンズ１１１を光軸方向に移動させる。第２の駆動部１０７は、第１の駆動部１０６によって駆動されるバリエータレンズ１１１の位置座標に応じて、各位置座標におけるバリエータレンズ１１１に対する合焦位置座標にフォーカスレンズ１１２が位置づけられるように、フォーカスレンズ１１２を光軸方向に移動させる。

なお、実施の形態においては、計測部１０３を備えるズームレンズ位置制御装置１００について説明したがこれに限るものではなく、計測部１０３を備えていないズームレンズ位置制御装置（図示省略）であってもよい。この場合、変換部１０４は、計測部１０３に代えて別の計測装置を用いて計測された、バリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との実際の合焦位置の位置座標を用いて上記変換をおこなってもよい。

図２は、ズームレンズ位置制御装置におけるズームトラッキング曲線を説明するための図である。また、図３は、原点合わせの処理手順を説明するためのフローチャートである。図２において、横軸はズーム座標を示し、縦軸はフォーカス座標を示している。図２中、点線であらわされている曲線２０１は、ズームレンズ装置１１０における実際のズームトラッキング曲線（カムカーブ）をあらわしている。

実際のズームトラッキング曲線２０１とは、バリエータレンズ１１１の実際の位置座標と、バリエータレンズ１１１に対するフォーカスレンズ１１２の実際の合焦位置座標と、を関連付けた曲線である。実際のズームトラッキング曲線２０１は、実際の合焦位置座標を計測するバリエータレンズ１１１の位置座標数を無数に増やすことで得られる。また、図２中、実線であらわされている曲線２０２は、記憶部１０２に記憶されている設計値ズームトラッキング曲線に関する情報に基づいてあらわされる設計値ズームトラッキング曲線（電子カムカーブ）である。

なお、実際のズームトラッキング曲線２０１および設計値ズームトラッキング曲線２０２は、特定の被写体距離（たとえば、無限被写体）に対するものであり、他の被写体においても同一の処理がおこなわれるものである。また、設計値ズームトラッキング曲線２０２は、広角端を基準として原点合わせが完了している状態で描かれているものとする。このズームレンズ位置制御装置１００における原点合わせ処理は、つぎのようにおこなわれる。

図３のフローチャートにおいて、まず、駆動部１０５によって、バリエータレンズ１１１を設計ピーク位置へ移動させる（ステップＳ３０１）。つぎに、フォーカスレンズ１１２を合焦位置へ移動させて（ステップＳ３０２）、図２中Ｐ点であらわすピーク位置のフォーカス座標を求める。そして、フォーカスレンズ１１２を合焦位置からピーク位置と広角端との間の設計距離（図２中矢印ｈで示す距離）分無限側（下側）へ下げ（ステップＳ３０３）、この位置を広角端のフォーカス座標としてフォーカスレンズ１１２をその位置で固定する。

つぎに、駆動部１０５によって、バリエータレンズ１１１を広角側へ合焦するまで移動させ（ステップＳ３０４）、合焦位置を広角端として設計値ズームトラッキング曲線２０２の広角端を実際のズームトラッキング曲線２０１の広角端に合わせ（ステップＳ３０５）、一連の処理を終了する。

図２から分かるように、設計値ズームトラッキング曲線２０２に対して、実際のズームトラッキング曲線２０１は、光軸方向におけるバリエータレンズ１１１の位置座標に応じて変換幅が異なっている。なお、図２においては、理解しやすくするために実際の合焦位置座標を計測した際のバリエータレンズ１１１の位置座標間の間隔が広くあらわされている。

図２中、点Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎは、バリエータレンズ１１１の位置座標がそれぞれＺ１，Ｚ２，・・・，Ｚｎとなる実際のズームトラッキング曲線２０１上の点である。また、点Ｓ１’，Ｓ２’，・・・，Ｓｎ’は、それぞれ点Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎの各点におけるフォーカスレンズ１１２の位置座標と同じ位置にフォーカスレンズ１１２の位置座標を持つ設計値ズームトラッキング曲線２０２上の点である。

また、図２中、Ｚ１’，Ｚ２’，・・・，Ｚｎ’は、設計値ズームトラッキング曲線２０２上において点Ｓ１’，Ｓ２’，・・・，Ｓｎ’に対応するバリエータレンズ１１１の位置座標をあらわしている。さらに、図２中、α１，α２，・・・，αｎは、実際のズームトラッキング曲線２０１上におけるバリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ１，Ｚ２，・・・，Ｚｎを、設計値ズームトラッキング曲線２０２上におけるバリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ１’，Ｚ２’，・・・，Ｚｎ’に変換するための変換係数である。

ここで、一般的な変換係数はαｎ＝Ｚｎ／Ｚｎ’となるため、ズームレンズ位置制御装置１００によって実際のズームトラッキング曲線２０１を持つズームレンズ１０１を、設計値ズームトラッキング曲線２０２によって位置制御するためには、つぎのような処理がおこなわれる。はじめに、計測部１０３によって複数箇所で計測されたバリエータレンズ１１１の位置座標に基づいて、変換部１０４によって変換係数α１，α２，・・・，αｎを算出する。

たとえば、実際のズームトラッキング曲線２０１上におけるバリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ１，Ｚ２，・・・，Ｚｎが与えられたときには、変換係数α１，α２，・・・，αｎを用いて、実際のズームトラッキング曲線２０１上におけるバリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ１，Ｚ２，・・・，Ｚｎを、設計値ズームトラッキング曲線２０２上におけるバリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ１’，Ｚ２’，・・・，Ｚｎ’へ変換する。

駆動部１０５は、このようにして変換された設計値ズームトラッキング曲線２０２上におけるバリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ１’，Ｚ２’，・・・，Ｚｎ’を用いて、バリエータレンズ１１１を駆動する。なお、実施の形態においては、上記変換係数α１，α２，・・・，αｎは、ズームレンズ装置１１０の組み立て中や撮像素子取り付け時におこなわれるフランジバック調整作業において計測（算出）され、図３のフローチャートを用いて説明した原点合わせに関するデータとともに記憶部１０２に記憶されている。

実施の形態においては、実際の合焦位置座標を計測したバリエータレンズ１１１の位置座標間に存在する中間位置においても補間演算により変換係数を得て、滑らかに補正をおこなうことができるように構成した。以下、このことについて説明する。

図４は、補間演算を説明するための説明図（その１）である。図４中、Ｚ３，Ｚ４はバリエータレンズ１１１の駆動範囲内における任意の２つの位置座標をあらわしている。また、図４中、Ｚ３’，Ｚ４’は、実際のズームトラッキング曲線２０１上におけるバリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ３，Ｚ４を、変換係数α３，α４を用いて変換することによって得られた設計値ズームトラッキング曲線２０２上におけるバリエータレンズ１１１の位置座標をあらわしている。ここでは、変換係数α３はα４よりも大きいものとして説明する。

実際の合焦位置座標を、バリエータレンズ１１１の駆動範囲内において間断的に計測した場合、実際の合焦位置座標を計測した際のバリエータレンズ１１１の位置座標間における変換係数の大きさによっては、実際のズームトラッキング曲線２０１上における位置座標の大小関係と、変換によって得られる設計値ズームトラッキング曲線２０２上における位置座標の大小関係と、が逆転してしまうことがある。

具体的には、たとえば、図４に示すように、変換係数α３がα４よりも大きい場合、実際のズームトラッキング曲線２０１上における位置座標Ｚ３とＺ４との大小関係と、変換によって得られる設計値ズームトラッキング曲線２０２上における位置座標Ｚ３’，Ｚ４’との大小関係と、が逆転してしまうことがある。

図４中、符号４０１で示す曲線は、実際の合焦位置座標を計測した際のバリエータレンズ１１１の位置座標間に存在する中間位置における変換係数の補間演算をおこなわなかった場合に、バリエータレンズ１１１の矢印４０２方向への移動にともなって移動するフォーカスレンズ１１２の移動軌跡を部分的にあらわしている。図４から分かるように、補間演算をおこなわなかった場合、フォーカスレンズ１１２は、曲線４０１で示すようにギクシャクした移動軌跡を描いて移動することとなってしまう。

また、図４中、符号４０３で示す曲線は、実際の合焦位置座標を計測した際のバリエータレンズ１１１の位置座標間に存在する中間位置における変換係数の補間演算をおこなった場合に、バリエータレンズ１１１の矢印４０２方向への移動にともなって移動するフォーカスレンズ１１２の移動軌跡を部分的にあらわしている。図４から分かるように、補間演算をおこなった場合、フォーカスレンズ１１２は、曲線４０３で示すようになめらかな移動軌跡を描いて移動する。

なお、図４中符号Ｍ１，Ｍ２は、補間演算をおこなうことによってフォーカスレンズ１１２の移動状況が改善された区間の始点および終点をあらわしている、また、符号Ｆ１，Ｆ２は、Ｍ１，Ｍ２におけるフォーカスレンズ１１２の位置座標値をあらわしている。

ところで、変換前後でズーム座標値の大小が逆転してしまう現象は、伸縮率が広角端基準であることを前提として、望遠端の伸縮率が大きい場合にその境界で起こるものである。また、望遠端の伸縮率が小さい場合にはズーム座標値の逆転は起こらないが、境界において段差が生じてしまうこととなる。

このようなことから、望遠端の伸縮率が大きい場合においてフォーカスレンズを滑らかに動作させるためには、バリエータレンズ１１１の位置座標に対して合焦位置となるフォーカスレンズ１１２の位置座標を計測する点数を増やし、計測された位置座標を用いて伸縮率がスムーズに変わるように制御することが望まれる。しかし、計測する位置座標の点数を増加させると作業性が著しく劣ることとなってしまう。本実施の形態のズーム位置制御装置１００では、以下に説明するような補間演算をおこなって、各実際の計測点間における変換係数を演算によって求めるように構成した。

図５は、補間演算を説明するための説明図（その２）である。図５中、符号５０１は、位置座標の実際の計測点を無限大に増やした場合の、各実際の計測点における実際の変換係数をあらわしている。また、図５中、符号５０２は、補間演算をおこなった場合の各実際の計測点間において補間された変換係数をあらわしている。また、図５において、Ｚ３，Ｚ４，・・・，Ｚｎは上述したバリエータレンズ１１１の位置座標を示し、α３，α４，・・・，αｎは望遠端を含めたバリエータレンズの各位置座標における変換係数を示している。

図５においては、望遠端を含めた複数箇所（ｎ箇所）におけるバリエータレンズ１１１の位置座標において変換係数を算出する場合について説明する。図５から分かるように、補間演算をおこなうことで、実際に合焦位置座標を計測した際のバリエータレンズ１１１の位置座標間における変換係数の大きさによって、実際のズームトラッキング曲線２０１上における位置座標の大小関係と、変換によって得られる設計値ズームトラッキング曲線２０２上における位置座標の大小関係と、が逆転してしまうことを防止し、フォーカスレンズ１１２をなめらかに移動させることができる。

図６は、補間演算を説明するための図である。また、図７は、補間演算によって求められた変換係数を用いた動作を示すフローチャートである。以下に、図６および図７を用いて、変換係数の補間演算について説明する。図６に示すように、バリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ３，Ｚ４の変換係数α３，α４は、あらかじめ算出され記憶部１０２に記憶されている。このため、バリエータレンズ１１１が位置座標Ｚ３，Ｚ４間の該当する中間位置Ｚｘに来たときの変換係数αｘは、比例計算によって補間される場合は、変換係数α３，α４を用いて次式（１）によって求められる。

αｘ＝（α４−α３）×（Ｚｘ−Ｚ３／Ｚ４−Ｚ３）＋α３・・・（１）

上述した（１）式によってあらわされる演算結果は、図７のフローチャートに示すように、バリエータレンズ１１１の位置座標に応じてフォーカスレンズ１１２を駆動する際に用いられる。図７のフローチャートにおいては、まず、記憶部１０２に記憶された、実際に計測した位置座標間における変換係数の中から、該当する位置（中間位置）の位置座標を間にする、当該中間位置前後の変換係数α３，α４を読み出す（ステップＳ７０１）。

つぎに、上記式（１）を用いた補間演算によって、ステップＳ７０１における該当する位置座標の変換係数（αｘ）を求める（ステップＳ７０２）。そして、求められた変換係数（αｘ）を用いて、変換されたバリエータレンズ１１１の位置座標（ズーム軸の値Ｚｘ）を求める（ステップＳ７０３）。

つぎに、記憶部１０２に記憶された設計値ズームトラッキング曲線２０２（電子カムカーブ）からフォーカスレンズ１１２の位置座標（フォーカス位置）を求める（ステップＳ７０４）。そして、求めた位置座標にフォーカスレンズ１１２を移動させて（ステップＳ７０５）、一連の処理を終了する。

図８は、補間演算をおこなわず中間位置の変換係数を求めない場合を説明するための図である。また、図９は、補間演算をおこなって中間位置の変換係数を求めた場合を説明するための図である。以下に、図８および図９を用いて、上述した中間位置の変換係数が求まることにより、変換前後でのバリエータレンズ１１１の位置座標の大小逆転現象が解消されることについてさらに説明する。以降においては、バリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ＝１００のときに変換係数α＝１．２、バリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ＝１１０のときに変換係数α＝１．１となる場合について説明する。

図８に示すように、変換係数を求めない場合は、たとえば、バリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ＝１０５を境界として、広角端側では変換係数α＝１．２が適用され、望遠端側では変換係数α＝１．１が適用される。このとき、バリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ＝１０４における変換後の位置座標はＺ＝１０４×１．２＝１２４．８となる。バリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ＝１０６における変換後の位置座標はＺ＝１０６×１．１＝１１６．６となるため、変換係数を求めない場合は、バリエータレンズ１１１の位置座標の大小関係が逆転してしまうことが分かる。

一方、図９に示すように、変換係数を求める場合は、たとえば、バリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ＝１０４においては、変換係数α＝（１．１−１．２）×［（１０４−１００）／（１１０−１００）］＋１．２＝１．１６が求められる。そして、変換後のバリエータレンズ１１１の位置座標は、Ｚ＝１０４×１．１６＝１２０．６４となる。

また、バリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ＝１０６においては、変換係数α＝（１．１−１．２）×［（１０６−１００）／（１１０−１００）］＋１．２＝１．１４が求められ、変換後のバリエータレンズ１１１の位置座標は、Ｚ＝１０６×１．１４＝１２０．８４となる。このように、実施の形態のズームレンズ位置制御装置１００においては、バリエータレンズ１１１の位置座標の変換前後において、バリエータレンズ１１１の位置座標の大小関係が逆転してしまわないように制御することができ、スムーズな動作を得ることが可能となる。

図１０は、補間演算をおこなった場合と補間演算をおこなわなかった場合との変換係数を説明するための図である。図１０において、・・・，Ｚ３，Ｚ４，・・・，Ｚｎは上述したバリエータレンズ１１１の位置座標を示し、・・・，α３，α４，・・・，αｎは望遠端を含めたバリエータレンズ１１１の位置座標における変換係数を示している。また、実線は補間演算をした場合の変換係数を示し、太実線は補間演算をしない場合の変換係数を示している。

図１０に示すように、補間演算をしない場合は、図中点線で囲む領域の辺りで逆転現象が発生してしまい、スムーズな動作を得ることができなくなる。しかし、実施の形態のズームレンズ位置制御装置１００のように補間演算をした場合は、逆転現象が起こることなくスムーズな動作を得ることができる。

なお、上述した実施の形態においては、変換係数を計測（算出）する際に、広角端をズーム座標の原点とするとともに、実際の合焦位置の位置座標を計測する位置座標にバリエータレンズ１１１を固定し、代わりに変換係数を１の前後で少しずつ変えて変換後のバリエータレンズ１１１の位置座標を求め、この変換後のバリエータレンズ１１１の位置座標を用いてフォーカスレンズ１１２を移動させて、合焦位置を求めることとした。これにより、変換係数を必要に応じて小さくすることができるので、見かけ上の最小動作単位よりも小さな単位でバリエータレンズ１１１の位置座標を動かした場合と同等の効果を得ることが可能となる。

図１１は、他の変換係数の計測（算出）方法を説明するための図である。図１１において、曲線１１０１は望遠端付近の設計値ズームトラッキング曲線２０２の一部（以下、「（電子カムカーブ）」という）を示し、点Ｔは曲線１１０１上の点を示している。また、Ｚは点Ｔにおけるバリエータレンズ１１１の位置座標、αは変換係数、Ｚ’は変換後のバリエータレンズ１１１の位置座標、点Ｔ’は変換係数をαとしたときの点Ｔの移動位置をそれぞれ示している。さらに、ΔＦ’は係数を１からαに変えたときのフォーカスの移動量、ΔＺはバリエータレンズの最小の単位移動量、ΔＦはバリエータレンズ１１１の単位移動量に対するフォーカスの移動量をそれぞれ示している。

図１１に示すように、望遠端付近においては、電子カムカーブ１１０１が極端に立った状態となるため、バリエータレンズ１１１の位置座標の少しの変化でフォーカスレンズ１１２が合焦位置となる位置座標が大きく変わることとなる。従来の調整法においては、バリエータレンズ１１１を最小の単位移動量ΔＺより細かく動作させることができなかったため、フォーカスレンズ１１２はΔＦ単位で曲線１１０１上を移動することとなり、最良合焦位置を飛び越してしまうことがあった。

しかし、たとえば変換係数が１からαに変わるときに曲線１１０１に与えられる変換後のバリエータレンズ１１１の位置座標Ｚ’は、αが１に近い値とすればΔＺより少ない変化値とすることができる。この場合、曲線１１０１上の点Ｔは点Ｔ’となり、そのときのフォーカスレンズ１１２の移動量はΔＦ’となる。

ここで、変換係数αを１にさらに近づけていけば、ΔＦ’はさらに小さくなるので、αの値を適切に選択することによって設計値ズームトラッキング曲線（電子カムカーブ）１１０１におけるフォーカスレンズ１１２の動作を最小動作単位でおこなうことが可能となる。したがって、実施の形態の方法によれば、電子カムカーブ１１０１の傾きが大きい場合でも、バリエータレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２が最良合焦位置に位置づけられるように調整することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムによれば、実際に合焦位置座標を計測したときのバリエータレンズ１１１の位置座標を、設計値ズームトラッキング曲線２０２において合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換し、変換結果に基づいてバリエータレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２を駆動することで、設計値ズームトラッキング曲線２０２全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズ１１１の駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムによれば、実際に合焦位置座標を計測したときのバリエータレンズ１１１の位置座標を、設計値ズームトラッキング曲線２０２において当該合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換することで、実際に合焦位置座標を計測する際のバリエータレンズ１１１の位置座標に左右されることなく、バリエータレンズ１１１の駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムによれば、ズームレンズ位置制御装置１００ごとに位置座標を変換することで、ズームレンズ装置１１０ごとに最適な変換をおこなうことができるので、ズームレンズ装置１１０あるいはズームレンズ位置制御装置１００ごとの製造誤差に左右されることなく、バリエータレンズ１１１の駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムによれば、バリエータレンズ１１１の位置座標ごとに最適な変換をおこなうことができるので、設計値ズームトラッキング曲線２０２全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズ１１１の駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムによれば、バリエータレンズ１１１の複数箇所の位置座標を変換することで、駆動精度の信頼性の向上を図りつつ、設計値ズームトラッキング曲線２０２全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズ１１１の駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムによれば、実際に合焦位置座標を計測したときのバリエータレンズ１１１の位置座標を、算出された変換係数を用いて変換することで、実測値に則した変換をおこなうことができるので、設計値ズームトラッキング曲線２０２全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズ１１１の駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムによれば、隣接する位置座標間における所定の変換係数を算出することで、実際の合焦位置座標をバリエータレンズ１１１の駆動範囲全域に亘って計測することなく、設計値ズームトラッキング曲線２０２全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズ１１１の駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムによれば、補正処理のためのズーム座標値の変換係数を位置座標間の中間位置においては補間演算によって求めるため、演算のための煩雑な作業を発生させることなく変換係数の急激な変化を防止し、フォーカスレンズ１１２の滑らかな動作を実現することができる。

また、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムにおいて、算出された所定の変換係数を記憶しておくことにより、バリエータレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２を駆動するごとに変換係数を算出することなく、設計値ズームトラッキング曲線２０２全体を一様に変換する従来の方法と比較して、バリエータレンズ１１１の駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との高精度な合焦状態を保持することができる。

また、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムにおいて、フォーカスレンズ１１２の合焦位置座標および当該合焦位置座標を計測した際のバリエータレンズ１１１の位置座標を記憶部１０２に記憶しておくことにより、必要に応じて適宜位置座標を変換することができるので、変換にかかる処理負担を最小限に抑えることができる。

また、本実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置１００、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムによれば、バリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２とをそれぞれ別の駆動手段を用いて駆動することで、バリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２とのそれぞれの駆動精度を確保し、バリエータレンズ１１１の駆動範囲全域に亘ってバリエータレンズ１１１とフォーカスレンズ１１２との高精度な合焦状態を保持することができる。

なお、本実施の形態で説明したズームレンズ位置制御方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

以上のように、本発明にかかるズームレンズ位置制御装置、ズームレンズ位置制御方法およびズームレンズ位置制御プログラムは、ズームレンズの効率的な制御に有用であり、特にズーム調整がおこなわれる監視カメラやビデオカメラなどの撮影装置に適している。

本発明の実施の形態にかかるズームレンズ位置制御装置の機能的構成を示すブロック図である。 ズームレンズ位置制御装置におけるズームトラッキング曲線を説明するための図である。 原点合わせの処理手順を説明するためのフローチャートである。 補間演算を説明するための説明図（その１）である。 補間演算を説明するための説明図（その２）である。 補間演算を説明するための図である。 補間演算によって求められた変換係数を用いた動作を示すフローチャートである。 補間演算をおこなわず中間位置の変換係数を求めない場合を説明するための図である。 補間演算をおこなって中間位置の変換係数を求めた場合を説明するための図である。 補間演算をおこなった場合と補間演算をおこなわなかった場合との変換係数を説明するための図である。 他の変換係数の計測（算出）方法を説明するための図である。 従来のインナーフォーカス方式のズームレンズ装置に用いられる一般的な電子カムの構成を示す構成図である。 図１２に示した電子カムの動作原理を説明するための説明図である。 従来の原点合わせ補正を説明するための説明図である。 従来の他のカム形状補正を説明するための説明図である。

符号の説明

１００ ズームレンズ位置制御装置
１０２ 記憶部
１０４ 変換部
１０５ 駆動部
１０６ 第１の駆動部
１０７ 第２の駆動部

Claims (9)

1. インナーフォーカス方式のズームレンズ装置において光軸方向に駆動されるバリエータレンズとフォーカスレンズとの位置を合焦状態に保持するためのズームレンズ位置制御装置であって、
   前記バリエータレンズの位置座標と前記バリエータレンズに対して合焦する前記フォーカスレンズの位置座標（以下、「合焦位置座標」という）とを関連付けた設計値ズームトラッキング曲線に関する情報を記憶する記憶手段と、
   光軸上の任意の位置座標にある前記バリエータレンズに対する前記フォーカスレンズの実際の合焦位置座標に基づいて、前記任意の位置座標を、前記記憶手段によって記憶された設計値ズームトラッキング曲線上で前記実際の合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換する変換手段と、
   前記変換手段による変換結果に基づいて、前記バリエータレンズおよび前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、
   を備えることを特徴とするズームレンズ位置制御装置。
2. 前記任意の位置座標は、前記バリエータレンズの駆動範囲内に断続的に存在する複数箇所の位置座標であることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ位置制御装置。
3. 前記変換手段は、前記任意の位置座標および前記実際の合焦位置座標と前記設計値ズームトラッキング曲線における前記バリエータレンズの位置座標とを用いて所定の変換係数を算出し、算出された所定の変換係数を用いて前記任意の位置座標を変換することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ位置制御装置。
4. 前記変換手段は、前記複数箇所の位置座標のうち隣接する位置座標に基づいて、当該隣接する位置座標間における前記所定の変換係数を算出することを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ位置制御装置。
5. 前記記憶手段は、前記所定の変換係数を記憶することを特徴とする請求項３または４に記載のズームレンズ位置制御装置。
6. 前記記憶手段は、前記任意の位置座標および前記実際の合焦位置座標を記憶することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のズームレンズ位置制御装置。
7. 前記駆動手段は、前記バリエータレンズを駆動する第１の駆動手段と、当該第１の駆動手段によって駆動されるバリエータレンズの位置座標に応じて前記フォーカスレンズを駆動する第２の駆動手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のズームレンズ位置制御装置。
8. インナーフォーカス方式のズームレンズ装置において光軸方向に駆動されるバリエータレンズとフォーカスレンズとの位置を合焦状態に保持するためのズームレンズ位置制御方法であって、
   光軸上の任意の位置座標にある前記バリエータレンズに対して前記フォーカスレンズが実際に合焦する位置座標（以下、「実際の合焦位置座標」という）に基づいて、前記任意の位置座標を、前記バリエータレンズの位置座標と前記バリエータレンズに対して合焦する前記フォーカスレンズの位置座標とを関連付けた設計値ズームトラッキング曲線上で前記実際の合焦位置座標に関連付けられた位置座標に変換する変換工程と、
   前記変換工程による変換結果に基づいて、前記バリエータレンズおよび前記フォーカスレンズを駆動する駆動工程と、
   を含んだことを特徴とするズームレンズ位置制御方法。
9. 請求項８に記載のズームレンズ位置制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするズームレンズ位置制御プログラム。
   
   

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