JP2644529B2

JP2644529B2 - レンズ位置制御装置

Info

Publication number: JP2644529B2
Application number: JP63135902A
Authority: JP
Inventors: 直也金田; 宏之和田; 方秀平沢; 浩史須田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-06-01
Filing date: 1988-06-01
Publication date: 1997-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JPH01304411A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、移動レンズの制御装置、特にズームレンズ
の制御装置に関する。

［従来の技術］従来よりズームレンズであって、フオーカシング機能
と、ズーミングの際の像ずれを補正するコンペンセータ
ーの機能とを同一の補正レンズ群で補償させたズームレ
ンズが、例えば特公昭52−15226号公報、あるいは特公
昭56−47533号公報等で提案されている。かかるズーム
レンズでは、上述の両機能を別々のレンズ群で補償する
タイプのズームレンズに比べ、レンズ系を小型化できる
と共に、被写体距離を短くすることが可能になる。

特公昭52−15226号公報では、バリエータレンズ群の
位置情報に基づいて、補正レンズ群の移動すべき位置を
演算処理して求めている。

一方特公昭56−47533号公報では、例えば変倍の際に
生じるピントずれを自動焦点検出装置を用いて検出し、
補正レンズ群を移動させる処理を行なっている。

ところで、以上の公報の発明に於ては、上述の処理時
間がリアルタイムであれば問題は無いが、現実には、少
なからず時間を要する。従って特にズーミングの際に
は、変倍レンズの移動に対して補正レンズ群を即座に追
従させることができず、合焦状態を維持させることが困
難となってくる。

これに対して、特開昭62−296110号公報では、この自
動焦点検出装置の応答遅れを補償させるための技術を開
示している。該後方に依れば、変倍レンズと補正レンズ
の位置関係によって定められた複数の領域を設定すると
共に、この領域のそれぞれに変倍レンズの所定移動量に
対応した補正レンズの単位移動量を記憶させておき、変
倍レンズの所定移動が検出された際の変倍レンズ及び補
正レンズの位置情報と、この位置情報とから設定される
領域に基づく補正レンズの単位移動量と、更にズームの
方向及び自動焦点調節装置より検出されるボケの情報等
から上述の単位移動量を補正し、この補正後の移動量だ
け上述の補正レンズを移動させることにより補償させて
いる。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上述の特開昭62−296110号公報に於て
は、変倍レンズ群の所定移動量の移動が行なわれる途
中、つまりズーミングの最中のボケが、前ピンか後ピン
かが判明している場合には、比較的スムースに合焦に到
ることが期待できるものの、前ピンか後ピンかの判別に
長時間を要する被写体状況の場合には、充分な性能を発
揮することが困難となってくる。特にワイド側からテレ
側へのズーミングを行った場合には、被写界深度の関係
によりズーム途中からボケが発生することは原理上頻繁
に起こりうると考えられる。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みた簡易な構成
で、充分な性能を発揮することができるズームレンズ位
置制御装置を提供することにある。

［本発明の構成］そこで本発明のズームレンズ位置制御装置は、光軸に
沿って移動して変倍作用を行なう為の第１レンズ群と、
変倍時の補正及び焦点合わせの作用を行なう為の第２レ
ンズ群と、像のコントラストを検出することにより焦点
検出を行う焦点検出手段と、前記第１レンズ群と前記第
２レンズ群の位置情報、及び前記第１レンズ群の移動速
度情報に応じて設定した前記第２レンズ群の移動制御情
報を記憶した記憶手段とを有し、各レンズ群の移動位置
を制御するレンズ位置制御装置において、ワイド側から
テレ側への変倍に際して、所定方向のピントずれが生じ
るように前記第２レンズ群を移動させる制御手段を具備
することを特徴とする。

［実施例］第１図は、本発明に係るズームレンズ系の断面図であ
る。添番1,2,3,4で撮影光学系を構成する。特に２は光
軸に沿つて移動することにより変倍を行うバリエーター
レンズ群（以後Ｖレンズ群と称す。）、４は、フオーカ
シング機能と、レンズ群の移動により生じる像面の位置
ずれを補正する機能とを共有すると共に、最も像面側に
位置するリアーリレーレンズ群（以後RRレンズ群と称す
る。）である。５は、CCD等の撮像部材、６はレンズ鏡
筒である。７は駆動モータ８により回転されることによ
りＶレンズ群２の移動を制御し規制するカム溝が切って
あるカム筒、9a,9bは、Ｖレンズ群２を案内する案内バ
ーである。10はカム筒７とギアで係合され、カム筒７の
回転位置、つまりＶレンズ群２の絶対位置を検出するア
ブソリユートエンコーダで、ズーム領域を16のゾーンに
分割した出力を行う。

第２図は、Ｖレンズ群２の絶対位置を検出するための
別の実施例を示す図である。尚、同一添番については同
一の機能を果たす。16は駆動モータ８の駆動出力を受け
取るギアである。ギア16aは、前述したRRレンズ群の移
動メカニズムと同様に送りネジが形成され移動レンズ保
持部材2aと一体に形成される移動部材17と螺合してい
る。レンズ保持部材2aには第３図に示すブラシ18が固設
され、一方レンズ鏡筒には第４図に示す電極パターンを
持ったグレイスコード板15が設けられている。そして各
ブラシ端子がグレイスコード板を摺動することによりＶ
レンズ群の絶対位置を検出できる様になっている。本実
施例に於ては、変倍領域を16のゾーンに分割している。
尚基板電極パターンの15aはグランドを示す。また第５
図は16分割したコード出力を示している。11は絞り駆動
モーターで、公知の絞り機構11aを作動させる。12は、R
Rレンズ群４を移動させるためのパルスモーターであ
る。13はRRレンズ群を案内する案内バーでネジ状の切り
溝が形成されており、パルスモーター12の駆動ギア12a
を介して回転されることで、RRレンズの保持部材4aを光
軸方向へ沿つて移動させる。

さて、本発明に係る光学系、つまりフオーカシング機
能とコンペンセーター機能とを１つの補正レンズ群（RR
レンズ群）で行う所謂リアーフオーカスズームと呼ばれ
るレンズ系に於ては、従来の一般的なズームレンズ系、
つまりフオーカシングレンズ群とコンペンセーターレン
ズ群とが各々存在し、コンペンセーターレンズ群の移動
軌跡を一義的に決定できるレンズ系とは相違し、その補
正レンズ群の移動軌跡は、被写体距離に応じて夫々異な
る移動軌跡を描く。この様子を第６図（Ａ）に示す。横
軸にＶレンズ群の位置、つまり焦点距離をとり、縦軸に
RRレンズ群の位置をとっている。尚左端のＷはワイド
端、右端のＴはテレ端を示す。この図から明らかな通り
被写体距離に応じてRRレンズ群の移動軌跡が異なってい
る。

この様な特性を持つズームレンズ系に、現実に自動焦
点検出装置を搭載した場合、自動焦点検出装置は処理時
間を少なからず要するため、変倍時のＶレンズ群２の連
続的な移動に対してRRレンズ群２をリアルタイムで合焦
状態を維持させながら追従させることが困難となってく
る。そこで、本実施例に於ては、かかる問題点に鑑み
て、第６図に示す特性図に従って第６図（Ｂ）の如く複
数のゾーンに分割すると共に、各ゾーンごとに代表とな
るRRレンズ群の代表となる速度を予め記憶させている。
尚ズーミングの際には、Ｖレンズ群２の移動速度が一定
であることを前提としている。また、本実施例に於て
は、このゾーンを16分割しており、16分割したゾーンは
前述したレンズ群２の位置検出装置の16分割したゾーン
と対応している。従って、ズーミング開始前に合焦状態
を維持させておけば、後は、Ｖレンズ群２、RRレンズ群
４、そしてズーム方向から、RRレンズ群の移動速度が決
定されるので原理的に自動焦点検出装置の応答遅れを償
うことができる。

第７図は第１図と組合せるべき回路図を示す。メイン
SW142がオンされるとパワーオンリセツト回路143によ
り、前述の通り、ステツプモーター112の０番地のリセ
ツトが行なわれる。

141はズーム操作検出部であり、ズームスイツチ（T,
W）の操作が行なわれると、CPU130に伝達される。CPU13
0ではズームスイツチ（T,W）の操作が行なわれたことが
トリガーとなり、バリエーターレンズ２の位置を前述の
ブラシ18と基坂15を用いて、ズームエンコーダー読み取
り回賂134にてCPU130へ伝達する。またステツプモータ
ー12が０リセツト位置から何パルスの位置にあるのかス
テツプモーター駆動パルスカウント回路136によりカウ
ントし、CPU130に伝達される。この２つのレンズ位置情
報と、領域データメモリ133との数値の比較から領域を
判別し、速度データメモリー131から領域代表速度が読
み出される。更にズーム操作検出部141のズームスイツ
チ（T,W）の操作がワイドからテレ方向か、テレからワ
イド方向かに応じて方向データメモリー132からステツ
プモーター112の回転方向がCPU130に読み込まれる。CPU
130ではこれらのデーターメモリーから読み出した内容
と、AF装置135より読み込んだボケ情報とからレンズ群4
B駆動の為のステツプモーター12の移動方向と速度を決
定すると共に、ズームスイツチ（T,W）の操作結果に応
じてバリエーターレンズ駆動用のモーター８の駆動方向
を決定する。この後、この２つのモーターが、ほぼ同時
に動くように、ステツプモーター駆動パルス出力回路13
7への出力と、ズームモータードライバー139への出力を
行なうものである。

次に第８図にもとづいて本発明に係るレンズ駆動装置
に適した自動焦点検出方法を説明するための説明図であ
る。

30は、ビデオカメラの全画面を示し、31はその中の測
距エリアを示す。本実施例の焦点検出方法は、原理的に
像のコントラストを検出する方法であって、例えば、32
に示すコントラストを持つ像の出力を処理することによ
りボケ量を検出している。第８図（Ｂ）の（ａ）は、像
32のビデオ信号を示し、（ｂ）は、その微分波形を示
す。（ｃ）は微分波形を絶対値化した波形を、（ｄ）
は、絶対値化した波形を積分しホールドした信号レベル
（評価値）Ａを示す。つまり、像32が尖鋭な場合には高
い信号レベルＡが得られ、尖鋭でない場合つまり、ボケ
ている場合には信号レベルは低い値となる。従って基本
的に第８図（Ｃ）に示す通り最も信号レベルＡの高い位
置を検出することで、合焦状態にあるべきRRレンズ群４
の位置Ｂを判別することができる。

尚本実施例に於ては、評価値Ａと二つの閾値レベルTh
₁,Th₂との比較を行ない、ボケの程度を三つに分割して
いる。

次に本発明に係る制御を第９図に示すフローチヤートに基づいて説明する。

ステツプ201で、ズームボタン等の操作が行なわれる
と本ルーチンに入る。本ルーチンは例えば1/60secで、
ステツプ203以降をくり返す。

又、ズームボタン等の操作が中止されるか、バリエー
ターレンズ群位置（Ｖレンズ群位置）が移動範囲領域の
端まで行きついている場合には、本ルーチンはストツプ
する。

201にて本ルーチンに入ると、ステツプ202にてまず、
フラグ1,2をオフすると共にA₀に０を格納する。次にス
テツプ203でAF装置（自動焦点検出装置）が動作状態か
どうかが判断される。AF装置が動作していない特には、
ステツプ204にて変倍動作は禁止される。したがって、A
F装置が非動作の際にはズームボタン等の操作があても
ズーミングは行なわれない。AFが動作状態にある時には
ステツプ205にてA₀に入っている情報がA₂に格納され
る。１周目はA₂＝０である。ステツプ206では現在のボ
ケの評価値Ａ（Ａについては第８図で述べた通り）をA1
に格納する。ステツプ207ではA₁−A₂の値をAdに収納す
る。ステツプ208では現在の評価値Ａの値をA₀に格納す
る。

次にステツプ209で現在のＶレンズ群の位置ＶとRRレ
ンズ群の位置RRから第６図のマツプ内のポイント（V,R
R）を検出する。

ステツプ210では209で検出した（V,RR）の点が属する
領域を検出する。ステツプ211では、この領域毎に記憶
されている領域代表速度V_nを読み出す。

ステツプ212ではA₂＝０が成りたつかどうかを判定し
ている。A₂＝０は１周目であり、この際ステツプ213でR
R群レンズ移動速度としてｖ＝v_nが指定され、ステツプ2
14で第７図で示したＶレンズ群移動用のモーター８とRR
レンズ群移動用のモーター12が同時にスタートするもの
である。モーター８の速度は定められた一定速である。
以降、本ルーチンが前述の条件により終了するまでの間
モーター８は一定速でモーター12は速度ｖをもって駆動
を続ける。尚ｖはモーター12の回転方向の情報も同時に
含むものとする。

ステツプ212にてA₂≠０とされた場合、即ち２周目以
降にはステツプ215へ到る。ステツプ215ではズーム操作
方向によって条件をふり分ける。Ｔ→Ｗ（テレ側からワ
イド側）へのズーム時に於てはまず、ステツプ216にて
評価値Ａを許容レベルTh₁と比較する。そしてＡ＞Th₁即
ち、合焦と判定された場合にはステツプ220にてRRレン
ズ群移動速度をｖ＝v_nと設定する。一方、非合焦判定
（Ａ≦Th₁）が成されるとステツプ217へ到る。217ではA
dの正負が判定されている。Adが正であれは、前回と今
回との間（例えば1/60sec間）で、ボケが改善されてい
ることを示すし、Adが負であればボケが拡大しているこ
ととなる。ボケが拡大している時にはステツプ218でフ
ラグ１を反転する。

例えばＴ→Ｗズームでズーム開始当初に合焦状態であ
ったとすると、１周目はステツプ213にてｖ＝vnとさ
れ、ステツプ214にて、２つのモーターが同時にスター
トする。２周目以降、合焦状態が維持されている間に
は、ステツプ220にてRRレンズ群の移動速度を領域で設
定される速度、即ちｖ＝v_nとするがｎ周目に非合焦判定
（Ａ≦Th₁）がステツプ216で成されるとステツプ217へ
移行する。ここで、ｎ−１回目合焦、ｎ回目非合焦であ
ることからAdは負となっているので218にてフラグ１の
反転が行なわれる。ところでフラグ１がオンかオフかは
前回のズーム時の情報を引きづっているのでこの様な初
めて非合焦に到ったｎ回目にステツプ218を経過した後
のフラグ１がオンかオフかは1:1の確率で現われると考
えられる。

したがってこの様なｎ回目を考えるとステツプ219で
のふり分けの後、ステツプ222としてｖ＝0.9v_nが選ばれ
るか、ステツプ221としてｖ＝1.1v_nが選ばれるかは1:1
の確率となる。即ち初めて非合焦になるとｖ＝v_nで動い
ていた速度を変化させている。

これに対し（ｎ＋１）回目でステツプ217に到った際
に、ステツプ217にてｎ回から（ｎ＋１）回の間にボケ
が改善されたかどうかが検出されることになる。その結
果ボケが拡大しているとステップ218にてフラグを反転
し、ｎ回目と異なる速度設定を行なうし、改善されてい
る時には速度はｎ回目と同一とする。

即ち、ｎ回目で初めて非合焦検知がなされるとｎ回目
（ｎ＋１）回目の間でボケがv_nを加速すると補正される
方向が減速すると補正される方向かが、検出され（ｎ＋
１）回目のステツプ221又は222で選ばれたｖが正しい補
正方向の検出後の速度設定となる。

一方、本発明ではステツプ215にてズーム方向がＷ−
Ｔ（ワイド側からテレ側へのズーミング）であると検出
されステツプ223へ到る。ステツプ223〜234がその特徴
となる部分である。

ステツプ224〜227は、合焦状態での流れを示す。ステ
ツプ223にて合焦（Ａ＞Th₁）が判定されるとステツプ22
4にて、フラグ２がオンとなる。ステツプ225にてＶの検
出結果が、第ｋ番目のゾーン、ｋゾーンよりワイド寄り
かテレ寄りかが検出される。例えば第６図（Ｂ）に示す
ようにＶが小さい方がワイド大きい方がテレとしｋ＝11
とすると１〜11のワイドよりはステツプ226にてｖ＝0.9
v_nとなり12〜16のテレ寄りはステツプ227にてｖ＝1.1v_n
となる。これは第６図（Ａ）で示すようにＷ→Ｔズーム
時に於てワイドよりは右上がり、テレよりは右下がりの
特性を示す。即ち第６図の軌跡の微分の値は中間の焦点
距離を境に符号が変わる。Ｗ→Ｔ時ワイド寄りでｖ＝0.
9v_nとすると第６図軌跡でいう傾きの絶対値が小さくな
るのでアトピンへと移行する。同様に微分値の符号が変
わった後のテレ寄りでｖ＝1.1v_nとしてもやはりアトピ
ンへと移行していく。

以上より第９（Ａ）のステツプ224〜227では、Ｗ→Ｔ
へのズームで、合焦している時には必ずアトピンボケが
発生する陽に更生していることになる。

ところでステツプ223にて非合焦となった際はまずス
テツプ228にてフラグ２がオンしているかどうかを検出
している。フラグ２がオンであれば、前回にステツプ22
4を経由したことがわかるので、226又は227による速度
設定の結果、アトピンにボケた確率がきわめて高い。し
たがってこの様な場合にはステツプ229にてフラグ２を
オフした後次にステツプ231〜233にて、アトピンボケを
補正する方向の速度設定が行なわれる。

即ち本発明ではＴ→Ｗズーム時にはｎ回と（ｎ＋１）
回目の間でボケ修正の方向検知を行なっていてその後最
適速度が決定されているのに対してＷ→Ｔ時ではボケ発
生の方向を決めていることから即、補正方向が決定でき
る。

実際には被写体の条件やノイズによりｎと（ｎ＋１）
回の間で明確なAdの量が出現しないことが考えられる。
Ｔ→Ｗ時にはこの様な場合でも、前述の理由によりボケ
は発生しにくいたＷ→Ｔ時には発生しやすい上、マエピ
ン、アトピンの判断がもたつくとボケが継続して拡大し
て行く。このためこの様にボケの発生がアトピンになる
様に構成しておくと結果としてはボケが安定して回復さ
せることができる。

ステツプ230へ到るのは228〜233を一度通過したか又
はズーム当初からボケている際である。228〜233を一度
通過した際にはステツプ232あるいは233でボケを改善す
る方向への修正が始まっているので、ステツプ230の判
定はＹの場合がほとんどとなることが期待できる。尚23
0でAd＜０となる時は、多くはAF装置として苦手な被写
体を撮影していることが多いのでｖ＝v_nとする（ステツ
プ234）。

尚、本実施例にて領域代表速度v_nに対する補正の割合
は0.9と1.1としていたがこの数値はそれ以外での組合せ
でも構わない。

第９図（Ｂ）は第９図（Ａ）のステツプ233,232及び2
27,226及び221,222のそれぞれの速度選択の前にもつ一
つの閾値による判別を追加することによって、より細か
な速度制御を行なう場合の実施例である。

第９図（Ａ）のステツプ219,225,231に相当するステ
ツプの後にステツプ235,236としてボケの評価値Ａを第
２の閾値Th₂と比較している。ここでTh₂は第８図（Ｃ）
で示す様にTh₂＜Th₁の関係にあるとする。この判定によ
りボケがＡ＜Th₂の時はステツプ238,237の様にv_nに対し
て２割の速度変化に持たせている。

尚、本実施例に於ては常にアトピンとなる様、RRレン
ズ群の移動を制御したが、常にマエピンとなる様、移動
させても良いことはいうまでもない。

又本実施例としては焦点合わせと補正の為のレンズ群
として最も像面側に位置するレンズ群を使用したが、他
の光学設計例にも適用できることは云うまでもない。

［発明の効果］以上説明した通り、本発明に依れば、特にワイド側か
らテレ側への変倍に際して、合焦の場合でも常に所定の
ピントすれを生じる方向へRRレンズ群を移動させている
ので、ピントずれの方向がわかり、複雑な機構を必要と
する従来の装置に比べて極めて効果的となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るズームレンズ系の断面図、第２図は、Ｖレンズ群の駆動機溝を説明する図、第３図は、Ｖレンズ群の位置を検出するブラシの斜視
図、第４図は、Ｖレンズ群の位置を検出する基板の状態を示
す図、第５図は、Ｖレンズ群の位置信号を示す表、第６図は、本発明に係る光学系のＶレンズ群とRRレンズ
群の被写体距離に応じた移動曲線を示す図、第７図は、本発明に係る制御を示すブロック図、第８図は、本発明に係る焦点検出装置の原理を説明する
図、第９図は、本発明に係る制御を示すフローチヤート図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須田浩史神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献特開昭61−264307（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸に沿って移動して変倍作用を行なう為
の第１レンズ群と、変倍時の補正及び焦点合わせの作用
を行なう為の第２レンズ群と、像のコントラストを検出
することにより焦点検出を行う焦点検出手段と、前記第
１レンズ群と前記第２レンズ群の位置情報、及び前記第
１レンズ群の移動速度情報に応じて設定した前記第２レ
ンズ群の移動制御情報を記憶した記憶手段とを有し、各
レンズ群の移動位置を制御するレンズ位置制御装置にお
いて、ワイド側からテレ側への変倍に際して、所定方向
のピントずれが生じるように前記第２レンズ群を移動さ
せる制御手段を具備することを特徴とするレンズ位置制
御装置。