JP2728943B2 - レンズ制御装置 - Google Patents

レンズ制御装置

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JP2728943B2 JP1176868A JP17686889A JP2728943B2 JP 2728943 B2 JP2728943 B2 JP 2728943B2 JP 1176868 A JP1176868 A JP 1176868A JP 17686889 A JP17686889 A JP 17686889A JP 2728943 B2 JP2728943 B2 JP 2728943B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ビデオカメラ等の映像機器に用いて好適な
カメラのレンズ位置制御装置に関する。
（背景の技術） 近年ビデオカメラ等を始めとする映像機器の普及は目
覚ましく、自動焦点調節機能（以下AFと称す）、ズーム
レンズを備えたものがごく一般的なものとなっている。
このようなズーム機能を備えたズームレンズとして
は、例えば第14図に示すような４群構成のズームレンズ
システムを上げることができる。
同図に示すような４群構成のレンズシステムにおいて
は、レンズの状態の変化（例えば光軸方向への移動）に
よつて変域や焦点調節を行なうが、どのレンズを可動と
し、どのレンズを固定とするかの選択を行なうことによ
つて、それぞれ特徴の異なるレンズシステムを構成する
ことができる。
例えば、第14図において、１を固定の第１のレンズ
群、２を変倍すなわちズームレンズ（Ｖレンズ）として
の第２のレンズ群、３をズーム動作に伴なう焦点面保持
のための結像位置補正と焦点調節に用いられる第３のレ
ンズ群（Ｃレンズ）、５を結像系の第４のレンズ群とし
て構成する。４は絞り、61は撮像素子の撮像面である。
上記のように構成されたレンズシステムにおいて、あ
る被写体距離に対して撮像面61上での合焦状態を保ちな
がらズーム動作を行なった時のＶレンズとＣレンズの位
置関係を第15図に示す。第15図はＶレンズの位置を横軸
に、Ｃレンズの位置を縦軸にとり、被写体距離をパラメ
ータとして前記ＶレンズとＣレンズの位置関係を示した
ものである（以下Ｖ−Ｃ曲線と称す）。そして横軸の左
端が最も焦点距離が短い点（以下ワイド端と称す）、右
端が最も焦点距離の長い点（以下テレ端と称す）であ
る。
第15図から明らかな様に、Ｖ−Ｃ曲線は被写体距離に
よつてその移動軌跡を変えるので、例えばＶレンズとＣ
レンズを機械的に連動させようとすると非常に複雑な機
構が必要となる。
そこで単純な機構でＶ−Ｃ曲線の正しいトレースを実
現させる手段として、前記レンズ群の動きを制御するマ
イクロコンピユータ等の素子に前記Ｖ−Ｃ曲線の軌跡を
記憶させ、その記憶値に従ってレンズを駆動させる方法
が考えられる。
第16図は前記Ｖ−Ｃ曲線を前記マイクロコンピユータ
に記憶させる１方法を図式化して示すものである。Ｖ−
Ｃ曲線は被写体距離によつてその軌跡を変更すると前記
したが、隣り合うＶ−Ｃ曲線では、その傾きのほぼ等し
いものが多い。そこで傾きのほぼ等しい部分を区別する
と、第15図に示すＶ−Ｃ曲線は、第16図に示すように複
数のブロツクに分割することができる。そして分割され
た各ブロツク毎に１つの代用的な傾きを与えることで、
第15図のＶ−Ｃ曲線の離散化が行なえる。
一般に、ズーム動作の変倍速度は一定に保たれる例が
多く、第15図及び第16図にこれをあてはめると横軸に時
間軸に置き換えることができる。縦軸はＣレンズの変位
量であるから、このとき第16図の各ブロツク毎に与えら
れた傾きの量は、そのままＣレンズの速度として扱うこ
とができる。そこで前記マイクロコンピユータでは、第
16図の各ブロツク毎にＣレンズの移動速度を記憶する。
このＶ−Ｃ曲線に基づいて算出された各ブロツク毎の速
度をCZと称することにする。
マイクロコンピユータは、動作中このＶレンズとＣレ
ンズの位置を常に把握し、ズーム動作が行なわれるとき
には、前記V,C2組のレンズの位置関係が第16図のどのブ
ロツクに属するかの判定を行なう。そして該当するブロ
ツクに対して決められた速度で、各ブロツク上を通過し
て行けば、結果として離散化したＶ−Ｃ曲線のトレース
が可能となり、第15図のＶ−Ｃ曲線を扇形近似しながら
トレースすることができる。
以上が第14図のようなズームレンズにおけるＶ−Ｃ曲
線のトレース手段の一般的な例である。
（発明の解決しようとする問題点） しかしながら、上述の構成によれば、ズーム動作中
に、これまで通過してきたブロツクにおける指定速度ま
たはズーム動作開始直前に属していたブロツクの指定速
度により現在のレンズ位置が決定されるので、次のよう
な問題点を有している。
第15図内の１つのＶ−Ｃ曲線から他のＶ−Ｃ曲線へ
の移動が困難であり、ズーム動作中に被写体距離が変化
すると、再び合焦させることが難しい。
ズーム開始直前に完全に合焦していなかつた場合、
ズーム動作中の焦点調節が出来ないのでボケたままズー
ム動作が行なわれる。
被写界深度の深いワイド（Ｗ）側ではフォーカシン
グ精度が低下する。すなわち正確なＶ−Ｃ曲線上にレン
ズが存在しなくても合焦とみなされ易く、これをそのま
まテレ（Ｔ）側にズーム動作すると、被写界深度が浅く
なるにつれてボケが目立つようになる。
ズーム動作中、何らかの原因でレンズが誤った位置
に１旦停止すると、その影響がズーム動作終了まで続
き、誤ったブロツク上を移動し続ける誤動作を生じる。
（問題点を解決するための手段） 本発明は上述した問題点を解決することを目的として
なされたもので、その特徴とするところは、変倍を行う
第１のレンズ群と、前記第１のレンズ群の移動に応じて
発生する結像位置の変化を補正する第２のレンズ群と、
合焦からのずれの方向を検出する合焦検出手段と、前記
第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の位置によって特
定される複数の領域それぞれにおいて、前記第２のレン
ズ群が合焦状態を保ちながら前記第１のレンズ群の動作
に追従可能な基準速度と、該基準速度に対して前記結像
位置を至近方向に変位する第１の補正速度と、前記基準
速度に対して前記結像位置を無限方向に変位する第２の
補正速度とを記憶した記憶した記憶手段と、変倍動作
時、前記記憶手段より、前記第１のレンズ群と前記第２
のレンズ群の位置によって決定される前記領域に相当す
る基準速度と、合焦検出手段より出力された合焦からの
ずれを補正する方向に前記第２のレンズ群を駆動する方
の補正速度を読み出し、読み出された前記基準速度と前
記補正速度とから、前記第２のレンズ群の駆動速度を決
定して制御する制御手段とを備えたレンズ制御装置にあ
る。
また本発明の他の特徴は、変倍を行う第１のレンズ群
と、前記第１のレンズ群の移動に応じて発生する結像位
置の変化を補正する第２のレンズ群と、合焦からのずれ
の方向を検出する合焦検出手段と、被写界深度を検出す
る被写界深度検出手段と、前記第１のレンズ群と前記第
２のレンズ群の位置によって特定される複数の領域それ
ぞれにおいて、前記第２のレンズ群が合焦状態を保ちな
がら前記第１のレンズ群の動作に追従可能な基準速度を
記憶した記憶した記憶手段と、前記合焦検出手段より出
力されたずれ方向の情報に基づき、前記ずれを防止する
方向に前記基準速度を補正するとともに、前記被写界深
度検出手段によって検出された被写界深度情報に基づい
て、焦点状態の変化量が略一定となるように前記基準速
度を補正することにより、前記結像位置の補正方向と補
正量を制御する制御手段とを備えたレンズ制御装置にあ
る。
また本発明の他の特徴は、変倍を行う第１のレンズ群
と、前記第１のレンズ群の移動に応じて発生する結像位
置の変化を補正する第２のレンズ群と、合焦からのずれ
の方向及び焦点信号レベルを検出する合焦検出手段と、
前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の位置によっ
て特定される複数の領域それぞれにおいて、前記第２の
レンズ群が合焦状態を保ちながら前記第１のレンズ群の
動作に追従可能な基準速度と、該基準速度に対して前記
結像位置を至近方向に変位する第１の補正速度と、前記
基準速度に対して前記結像位置を無限方向に変位する第
２の補正速度とを記憶した記憶した記憶手段と、変倍動
作時、前記記憶手段より、前記第１のレンズ群と前記第
２のレンズ群の位置によって決定される前記領域に相当
する基準速度と、合焦検出手段より出力された合焦から
のずれを補正する方向に前記第２のレンズ群を駆動する
方の補正速度を読み出し、読み出された前記基準速度と
前記補正速度とから、前記第２のレンズ群の駆動速度を
決定するとともに、前記合焦検出手段によって検出され
た焦点信号レベルが所定レベル以下の場合には、前記補
正速度を前記領域にかかわらず最大とする制御手段とを
備えたレンズ制御装置にある。
（作用） これによつて、ズーム動作中に被写体距離が変化して
合焦点がずれても、ズーム動作の方向等にかかわらずた
だちにこれを確実に補正される。
また合焦していない状態においてズーム動作を開始し
ても、確実に合焦状態を得ることができる。
また被写界深度の変化にかかわらず、高精度の焦点ず
れ補正を行なうことができ、ズーム動作にボケが目立つ
ことなくレンズを駆動することができる。
（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、その実施例について詳細に説明する。
第１図は、本発明におけるカメラの構成を示すブロツ
ク図である。
同図において、第14に示すレンズ構成と同一構成部分
については同一符号を用い、その説明を省略する。６は
例えばCCD等の撮像素子であり、撮像面61に結像された
像を光電変換して撮像信号を出力するものである。７は
撮像素子６より出力された撮像信号を所定のレベルに増
幅するプリアンプ、８はプリアンプ７より出力された撮
像信号にブランキング処理、同期信号の付加、ガンマ補
正等の信号処理を施して規格化されたテレビジヨン信号
に変換して出力する信号処理回路、９はプリアンプ７よ
り出力された撮像信号中より高周波成分を抽出するハイ
パスフィルタ（HPF）、10はHPF9より出力された高周波
成分を検波してそのレベルを後述のシステムコントロー
ル回路へと供給する検波回路、11はカメラのシステム全
体を制御する例えばマイクロコンピユータで構成された
システムコントロール回路、12はプリアンプの出力信号
レベルを検出し、該レベルが一定となるように絞り４を
制御するための制御信号を出力する絞り制御回路、13,1
4,15はそれぞれＶレンズ2,Cレンズ3,絞り４を駆動する
ための例えばモータ等の駆動源、16,17,18はそれぞれ駆
動源13,14,15を駆動する駆動回路、19,20はそれぞれＶ
レンズ2,Cレンズ３の位置変化を検出して電気信号に変
換するそれぞれズームエンコーダ，フォーカスエンコー
ダである。また21は撮像素子６を光軸方向に微小な距離
移動をさせることにより、後述するように非合焦の場合
ボケの方向、所謂前ピン，後ピン情報を得るための例え
ば圧電素子等のアクチュエータによる駆動源であり、22
は駆動源21を駆動するための駆動回路である。
第１図に示されるカメラシステムは、すべてシステム
コントロール回路11によって制御されるようになつてお
り、本発明の特徴とする自動焦点調節動作について見れ
ば、以下の通りである。
すなわちプリアンプ７より出力された撮像信号中の合
焦判定に必要な高周波成分のみがHPF9によって抽出さ
れ、検波回路10で検波された後、システムコントロール
回路11に供給される。映像信号中の高周波成分のレベル
は、第４図に示すように、焦点調節用のレンズ群の位置
が合焦点にある時最大となり、合焦点から離れるにした
がって低くなる。そこでHPF9の出力信号を検波回路10で
検波して直流レベルに変換し、これが最大となる点に、
モータ14とその駆動回路17を用いてＣレンズ３を移動す
ることによつて自動焦点調節動作を行なうことができ
る。
また自動焦点調節動作を行なう際、Ｃレンズ３を無限
遠∞側と至近側のどちらに動かせば合焦点に近付くの
か、すなわち現在前ピン状態におけるボケなのか後ピン
状態におけるポケなのかの判定を行なう必要がある。
このボケ方向の検知は、システムコントロール回路11
により、撮像素子６を圧電素子等のアクチュエータによ
る駆動源21とその駆動回路22を用いて撮像素子６すなわ
ち撮像面61を光軸方向すなわち無限側∞または至近側の
どちらか任意の方向に所定量だけ微小移動し、その時の
高周波成分の検波レベルの変化を見ることによつて行な
うことができる。すなわち撮像面61が現在の位置より至
近側のものに合焦する向きに移動したとき映像信号中の
高周波成分のレベルが増加傾向にあれば後ピンであり、
減少方向に前ピンと判定することができる。
このようにして合焦点に対する前ピン、後ピン情報及
び高周波成分のレベルから合焦度をそれぞれ検出するこ
とができる。
本発明のカメラの構成は以上のようになつており、次
にシステムコントロール回路11によるＶレンズ２の移動
によるズーム動作に応じたＣレンズ３の焦点ずれ補正動
作について、第２図を用いてまず動作原理を説明する。
第２図は、Ｖ−Ｃ曲線を示し、Ｖレンズ２とＣレンズ
３の位置に応じて対応する曲線に従って総体的に移動制
御されるが、各レンズ位置に応じて複数のブロツクに分
割されている。
各ブロツク内には、ズーム動作に応じ、Ｃレンズ３の
移動速度としてCZ,BF,CBの３種の速度が記憶され
ている。本実施例においては、これら３種の速度はワイ
ド（Ｗ）側からテレ（Ｔ）側へのズーム動作を行なう時
の向きを指定しておく。またVCZについては、第16図に
示す先願例における各ブロツクの代表速度である。ここ
で他の速度BF,CBについて説明する。
第２図において、201Aは、説明のためブロツクＢを例
にとり、いまその中のＶ−Ｃ曲線LVCに沿ってＶレンズ
２及びＣレンズ３が移動しているとする。201Bは201Aを
さらに拡大して示した図である。そして各矢印は、Ｖレ
ンズ２のＷ→Ｔ方向の移動に応じてＣレンズ３がＶ−Ｃ
曲線に沿って追従する際の速度を表わしている。したが
って矢印202は標準速度としてのCZ、矢印203は標準速
度VCZで移動する場合に対して常に後ピン側に位置する
関係でＣレンズ３を移動する速度BFを示し、矢印204
は標準速度CZで移動する場合に対して常に前ピン側に
位置する関係でＣレンズ３を移動する速度CBを示すも
のである。
これらのBF,CBは、全てのCZに対応して設定さ
れ、第３図に示すように、Ｖ−Ｃ曲線で示すＶ、Ｃレン
ズの移動範囲全域にわたって複数個のブロツクに分割さ
れた全てのブロツクそれぞれについて３つの速度が設定
され、システムコントロール回路11内のメモリにあらか
じめ記憶され、レンズの動作状態に応じて適宜選択さ
れ、Ｃレンズ３を制御するようになつている。
同図中、例えばブロツク301,302,303それぞれに示さ
れているように、CZ,BF,CBが設定されており、そ
の添え字は、Ｖレンズの各移動領域Ｏ〜Ｆ、Ｃレンズの
各移動領域０〜７を示す番地で、これによつてその設定
されているブロツクを指定することができる。
上述の説明は、ズーム動作がＷ→Ｔ方向に行なわれた
場合を示し、CZはそれぞれＴ→Ｗ方向のズーム動作に
おけるＣレンズの標準速度，BFは同じくＣレンズの後
ピン駆動速度（Ｃレンズを後ピン側に変位して前ピンを
補正するための補正速度），CBは同じくＣレンズの前
ピン駆動速度（Ｃレンズを前ピン側に変位して後ピンを
補正するための補正速度）である。
したがって同図から明らかなように、Ｃレンズ３の速
さはCBでCZより大きく、BFでCZより小さくな
り、同図中201A部分では、いずれの速度もＣレンズの移
動方向は同図において上向きとなる。
ここでズーム動作がＴ→Ｗ方向に行なわれた場合につ
いて説明する。簡単のため、第２図に示す201A部分につ
いて見ると、Ｖ−Ｃ曲線を正確にトレースするために
は、4Cレンズ３の駆動速度として矢印202で示す標準速
度CZを反転させ、同図中点線で示すように、−CZの
速度を用いる必要がある。そしてＣレンズの移動方向も
同図で見て下向きとなる。
また、これにともなつてＣレンズの補正速度BFと
CBの向きも変更する必要があるが、単にBFを−
BFに、CBを−CBに置き換えただけでは、Ｔ→Ｗ方向
におけるズーム動作においては、−BFが前ピン側への
補正速度、−CBが後ピン側への補正速度となつてしま
い不都合を生じる。
すなわち前述の合焦検出手段におけるボケ方向検知手
段は、ズーム動作の方向に関係なくボケ芳香の情報（前
ピン，後ピン情報）を出力するので、Ｔ→Ｗ方向へのズ
ーム動作時に、Ｗ→Ｔ方向のズーム動作時と同様に、後
ピン状態においてこれを補正するＣレンズの駆動速度に
−CBを、前ピン状態においてこれを補正するＣレンズ
駆動速度に−BFをそれぞれ用いると、ボケを補正する
ことができないだけでなく逆に増大する結果となる。
したがつてズーム方向がＴ→Ｗ方向である場合には、
各Ｃレンズ駆動速度を単に反転するだけでなく、ボケ方
向が後ピンと判定された場合には後ピン補正速度として
−BFを用い、ボケ方向が前ピンと判定された場合には
前ピン補正速度として−CBを用い、合焦状態が得られ
ている場合にはＣレンズ駆動速度として−CZを用いる
ように制御される。
上述の説明は第２図中、201A部分について説明した
が、これらの速度CZ,BF,CBそれぞれと、反転した
速度−CZ,−BF,−CBとの関係は同図のＶ−Ｃ曲線
のどのブロツクにおいても同様の関係であるため、ズー
ム動作の方向に応じて各速度を適宜選択することによ
り、ズーム動作中のボケ補正を正確に行なうことが可能
となる。−CZ,−BF,−CBについては、同図中に点
線で示す。
またＶ−Ｃ曲線の各ブロツクにおける速度データを記
憶するシステムコントロール回路11内のメモリの記憶容
量に十分な余裕があれば、Ｔ→Ｗ方向のズーム動作にお
けるＣレンズの３種の駆動速度も別々に定義して記憶さ
せておくこともできる。
次に本発明におけるカメラについて、その実際の制御
動作について、第５図の制御フローチャートを用いて説
明する。
第５図において、ステツプS1でカメラの動作を開始さ
れると、ステツプS2でズーム動作が行なわれているか否
かが判別され、ズーム動作が行なわれていなければ、ス
テツプS18へと移行して通常のAF動作を行う。ズーム動
作が行なわれていない場合には、Ｖレンズが停止してい
るので、ボケ量に応じてＣレンズを駆動すれば、確実に
合焦させることができる。
ステツプS2でズーム動作が行なわれている場合には、
ステツプS3でボケ方向の判別を行なう。ボケ方向の判別
は前述したように撮像素子６を光軸方向に微小に移動
し、そのときの合焦度すなわち検波回路の出力レベルの
変化を検出することにより前ピン、後ピンの判別を行な
うことができる。ステツプS4では、ズームエンコーダ19
の出力からＶレンズの位置を検出し、ステツプS5では同
じくフォーカスエンコーダ20の出力からＣレンズの位置
を検出する。ステツプS6では、Ｖレンズの位置情報及び
Ｃレンズの位置情報に基づいて第３図に示すＶ−Ｃ曲線
のどのブロツクに位置しているかが判別される。
続いてステツプS7で現在のＣレンズの位置が前ピンか
否かが判別され、前ピンであれば、ステツプS15へと進
みズームレンズがいずれの方向に駆動されているかが判
別される。そしてズーム動作の方向がＷ→Ｔ方向であれ
ば、前述した標準速度CFよりも遅い前ピンを補正する
ための前ピン補正速度BFが設定される。これによつて
ＣレンズはＶ−Ｃ曲線を進む段階における各ブロツク内
において前ピン補正速度BFで駆動され、第１のレンズ
群を通して結ばれる被写体像の合焦点位置は撮像面61の
位置に対して前ピン側から後ピン側へと補正される。こ
の動作を焦点状態で見ると第４図の特性曲線において、
合焦点の左側すなわち前ピン側からピーク値に向けて山
を登り始めることとなる。
ステツプS15でズーム動作がＷ→Ｔ方向でなくＴ→Ｗ
方向であつた場合には、ボケ方向が前ピンであるため、
前ピン補正速度として−CZよりも遅い−VCBをＣレン
ズの駆動速度に設定して合焦点へと補正し、Ｖ−Ｃ曲線
を正確にトレースするように制御される。
この動作をズーム動作中継続して行なうことにより、
非合焦が検出されても早い段階で補正がかかり、ズーム
動作に際し、Ｖ−Ｃ曲線を正確にトレースすることがで
きる。
次にステツプS7で前ピンでなかった場合について説明
する。ステツプS7で前ピンでなかつた場合は、ステツプ
S8で後ピンが否かが判別され、後ピンでもなかつた場合
にはボケが生じていないので合焦状態と判別することが
できる。合焦状態が得られているときは、ズーム動作に
係るＶレンズの移動に対しＣレンズがＶ−Ｃ曲線上を正
確にトレースしながら移動していることを意味している
ので、ステツプS12でズーム動作の方向がＷ→Ｔであれ
ば、ステツプS13でそのズーム動作における標準速度
CZが選択されてＣレンズが駆動される。
またズーム動作の方向がＴ→Ｗであれば、ステツプS1
4に移行してそのズーム動作における標準速度−CZが
選択されてＣレンズが駆動される。
一方、ステツプS8でボケ方向が後ピンであつた場合に
は、ステツプS9でズーム動作の方向が判定され、Ｗ→Ｔ
方向であれば、ステツプS11でそのズーム動作の方向に
おける後ピン補正速度CBによつてＣレンズが駆動され
る。
またズーム動作方向がＴ→Ｗであれば、ステツプS10
でそのズーム動作の方向における後ピン補正速度−CB
によつてＣレンズが駆動される。
これによつてＣレンズはＶ−Ｃ曲線の後ピン側から前
ピン側へと次第に移動してＶ−Ｃ曲線上となり、Ｖ−Ｃ
曲線を正確にトレースする状態となる。これを焦点状態
について見ると、第４図の高周波成分のレベルを示す山
形の特性曲線を合焦点に対して後ピン側の右側から登
り、合焦点へと到達する。
以上の制御フローを繰り返し実行することにより、Ｖ
−Ｃ曲線を正確にトレースすることの可能な、ボケの生
じないズーム動作を行なうことができる。
なお、上述の説明は、第２図に示すＶ−Ｃ曲線の201A
で示す部分における各速度について説明したが、第３図
で示す各ブロツクごとにそのＶ−Ｃ曲線の位置に適した
CZ（−CZ），BF（−BF），CB（−CB）が設
定されており、その位置するブロツクに応じて選択され
る。
第６図は本発明における第２の実施例を示すブロツク
図である。第１図に示す第１の実施例と同一構成部分に
ついては同一の符合を用い、その説明を省略する。第１
図と異なる点は、絞り値を検出するための絞りエンコー
ダ23によつて検出された絞り値をシステムコントロール
回路11′へと供給し、焦点調節のためのＣレンズの速度
制御に用いていることである。
前述した第１の実施例において、第３図に示す各ブロ
ックのＣレンズ駆動速度BF,CBはズーム動作中、そ
れぞれそのブロツクにおけるＣレンズ標準速度CZに対
して後ピン側と前ピン側にＣレンズを移動できるように
設定されていることを説明した。
このようなズーム動作中のＣレンズの位置補正動作を
第２図に示すＶ−Ｃ曲線すなわち第３図の各ブロツクの
どこでも同じようにかけるためには、システムコントロ
ール回路11′の制御動作において、数値によつて補正量
を規定することが望ましい。この補正量の一例としてＶ
レンズが単位時間移動したときの撮像面61上における錯
乱円の変化量δをあげることができる。
すなわち第１図、第６図に示されているようなレンズ
構成を持つズームレンズシステムでは、フォーカシング
レンズとしてのＣレンズの位置敏感度が焦点距離によら
ずほぼ一定となる性質があるから、Ｃレンズの移動量に
対する各焦点位置の移動量はズーム動作の影響をほとん
ど受けない。したがってＣレンズの移動にともなう撮像
面上における錯乱円の変化量δは、絞り値FNOとＣレン
ズの移動量に対する合焦点位置の移動量ｘのみの関数で
定義され、 δ＝x/FNO ………………… （１） と表わすことができる。
第７図は、第２図に示した３種の速度CZ,BF,CB
を錯乱円変化量を考慮して表わしたものである。
同図において▲▼０は第２図のＶ−Ｃ曲線に沿っ
て時間ｔだけ移動した時の変化を表わしている。したが
つてP0点もある被写体距離に合焦した点となつている。
また▲▼２は時間ｔの間にP0よりも前ピン側に錯乱
円径の変化量にしてδだけボケた点に到達するための変
位であり、また▲▼１は、▲▼２と同様に後ピ
ン側にδだけボケた点に到達するための変位である。
今、▲▼0,▲▼1,▲▼２をそのまま前述
のCZ,BF,CBにそれぞれ置き換えれば、BFは時間
ｔの間に錯乱円の変化量δだけ後ピン側に補正する速度
であり、またBFは、時間ｔの間にδだけ前ピン側に補
正する速度であると見ることができる。
とこで（１）式で示されるとおり、δは絞り値FNOが
一定であれば焦点距離の移動移動両ｘのみによつて決定
される。さらにｘはＣレンズの移動量によつて決定され
るから、結局絞り値FNOが一定の時の錯乱円の変化量δ
はＣレンズの移動量によつてのみ決定されることにな
る。
したがつて本実施例の始めに説明したように、レンズ
システムの状態が変化しても補正量δの値を一定に保つ
ためには、（１）式より、絞り値FNOの増加に比例して
Ｃレンズの移動量を増加させればよい。すなわちFNO＝
1.0の時にδだけ補正をかけるためのＣレンズ移動量を
ｍとすると、CZに対するＣレンズの移動量に比べ、ｍ
だけ前ピン側の移動させればδの前ピン補正量が得ら
れ、ｍだけ後ピン側に移動させればδの後ピン補正量が
得られる。さらにFNO＝2.0の場合には、FNO＝1.0の時ｍ
であつたＣレンズの補正移動量が2mとなる。
そこで第10図に示すように、絞り４の絞り値FNOをい
くつかの領域に分割し、各領域に対してＣレンズの補正
移動量m1,m2,m3……を定義する。そして各絞り値に適し
たｍの値でズーム動作中の焦点補正を行なうことによ
り、絞りの状態が変化しても、一定の補正量を得ること
ができる。またＶ−Ｃ曲線を複数のブロツクに分割して
各ブロツク毎に記憶する速度も、第８図のようにCZの
みですみ、記憶領域の節減にもなる。
第９図は上記第２の実施例を実行するためにシステム
コントロール回路11′内に記憶されている制御プログラ
ムのフローチャートである。
同図において、ステツプS101でカメラの動作が開始さ
れると、ステツプS102でズーム動作が行なわれているか
否かが判別され、ズーム動作が行なわれていなければ、
ステツプS118へと移行して通常のAF動作を行なう。ズー
ム動作が行なわれていない場合には、Ｖレンズが停止し
ているので、ボケ量に応じてＣレンズを駆動すれば、確
実に合焦させることができる。
ステツプS102でズーム動作が行なわれている場合に
は、ステツプS103でボケ方向の判別を行なう。ボケ方向
の判別は前述したように撮像素子６を光軸方向に微小し
移動し、そのときの合焦度すなわち検波回路10の出力レ
ベルの変化を検出することにより前ピン、後ピンの判別
を行なうことができる。
ステツプS104では絞りエンコーダ23の出力から絞り値
FNOを検出してシステムコントロール回路11′に取り込
み、ステツプS105で前述の絞り値FNOに応じた補正量ｍ
を設定する。
ステツプS106でズームエンコーダ19の出力からＶレン
ズの位置を検出し、ステツプS107では同様にフォーカス
エンコーダ20の出力からＣレンズの位置を検出する。こ
れらのレンズ位置情報に基づいて第３図のＶ−Ｃ曲線の
どのブロツクにレンズが位置しているかが判別される
（ステツプ108）。
続いてステツプS109でズーム動作の方向が判別され、
ズーム動作がいずれの方向に行なわれているが判別され
る。そしてズーム動作の方向がＷ→Ｔであつた時はその
まま、Ｔ→Ｗであつた時はステツプS110でＣレンズの標
準駆動速度CZを反転して−CZとする。
ステツプS111では、合焦検出手段の出力より、ボケ方
向すなわち前ピンか、後ピンかが判定され、前ピンであ
つた場合には、S116へと進み、そのときのＣレンズの移
動方向が判別される。そしてＣレンズの方向きが至近→
∞であれば、ステツプS116へと進んでCZの大きさすな
わち絶対値｜CZ|Cに補正量ｍを加えた速度VC（＝｜
CZ|C＋ｍ）をＣレンズ駆動速度として設定する。すなわ
ちＣレンズの至近→∞方向の速度を増加し、前ピン方向
のボケを迅速に解消して合焦点へと移動する。
ステツプS116でＣレンズの方向が至近→∞でない場合
は、ステツプS115へと進み、CZの絶対値｜CZ|Cから
補正量ｍを減じ速度VC（＝｜CZ|C−ｍ）でＣレンズを
減速駆動し、∞→至近方向におけるＣレンズの駆動速度
を遅くして前ピン方向のボケを補正し、合焦点へと駆動
する。
これによつてＣレンズはＶ−Ｃ曲線上をトレースしな
がら駆動され、ボケを生じることなくズーム動作が行な
われる。
ステツプS111で前ピンでなかつた場合には、ステツプ
S112で後ピンか否かが判別され、前ピンでも後ピンでも
なくすなわち合焦状態である場合は、Ｖ−Ｃ曲線に沿っ
てレンズが駆動されているので、標準駆動速度CZをそ
のまま変更せずにVC|CZ|CでＣレンズを駆動する。
ステツプS112で後ピンであると判別された場合には、
ステツプS114へと進み、Ｃレンズの向きが判別される。
Ｃレンズの移動方向が、至近→∞であつた場合には、Ｃ
レンズの駆動方向がボケを拡大する方向であるため、ス
テツプS115でＣレンズ駆動速度CZから補正量ｍを減じ
て減速し、後ピン方向のボケを補正する。
またステツプS114でＣレンズの移動方向が∞→至近で
あつた場合には、ステツプS117へと進み、前述のように
Ｃレンズ駆動速度CZの絶対値｜CZ|Cに補正量ｍを加
えて加速し、ボケを迅速に補正して合焦点へとＣレンズ
を駆動する。
以上の制御フローを絞り返し実行することにより、Ｖ
−Ｃ曲線を正確にトレースしながらV,Cレンズを駆動す
ることができ、ボケを生じることなくズーム動作を行な
うことができる。以上の構成によれば、所定時間内に変
化する錯乱円の変化量によつてボケを補正するためのレ
ンズ駆動速度の補正量を定義し、標準速度に対して、前
ピン補正速度、後ピン補正速度をそれぞれ設定するとと
もに、錯乱円の変化量が絞り値によつて変化するため
（敏感度が変化するため）、絞り値に応じてこれを補正
して一定の補正速度を得ることができるようにしたの
で、錯乱円の変化が一定となるようなボケの補正が可能
となり、自然なズーム動作を行なうことができる。
またＶ−Ｃ曲線の各ブロツクごとに記憶する速度デー
タも第８図に示すようにＣレンズ標準駆動速度のみで済
む。
次に本発明における第３の実施例について説明する。
前述の第１及び第２の実施例によれば、本発明のズー
ム動作中の焦点ずれの補正方法に関する具体的手段の代
表的な例を説明した。
これらの実施例によれば、ズーム動作中の被写体距離
変化やその他焦点調節を行なうことが可能となるが、特
にズーム動作中、被写体距離が極端に変化してボケ量が
大幅に増加した場合など、合焦精度が低下し、合焦に到
るまでに長い時間を要する場合がある。
この第３の実施例は、ズーム動作に伴うボケを補正す
るとともに、このようにボケ量が大幅に増加したような
場合、合焦点に到達するまでの時間を短縮することを可
能としたものである。
本実施例の基本的な構成は、第１図のブロツク図と同
様であり、システムコントロール回路内の制御アルゴリ
ズムが異なる。
第11図は本実施例を説明するための、ＶレンズとＣレ
ンズの移動範囲を示すＶ−Ｃ曲線を示すもので、各移動
領域ごとに複数のボブロツクに分割されており、具体的
には、Ｖレンズの移動範囲については、０〜Ｆ（16進
数）の16の領域に分割され、Ｃレンズの移動範囲につい
てはＶレンズの領域によつて異なるが、テレ端ＴのＶレ
ンズ領域Ｆにおいては、０〜７の８の領域に分割されて
いる。
第11図は、このＶレンズのテレ端領域Ｆについて示し
たもので、前述の実施例で述べたＣレンズの駆動速度
CZ,BF,CBという３つの速度のうち、前ピンを補正す
るための前ピン補正速度BFについてのみ示している。
テレ端の０〜７の各ブロツクにおける８つの速度BFの
うちＣレンズを最も後ピン側へ移動させる前ピン補正速
度速度はBFFOである。同様に、Ｃレンズを前ピン側へ
と移動させる後ピン補正速度CBについても、最も前ピ
ン側へと移動させる後ピン補正速度がＦ領域に対応する
８つのブロツクのいずかに存在する。
Ｗ→Ｔ方向のズーム動作時において最も後ピン側にＣ
レンズを移動させる所謂前ピン補正速度をCBMAXとす
ると、各ズーム領域０〜Ｆのそれぞれについて対応する
最高後ピン速度（前ピン補正速度）CBMAXを１つづつ
設定することができる。
第13図は上述のズーム領域すなわちＶレンズの移動領
域における速度BF,CBを整理してまとめたものであ
る。各BF,CBの添え字00〜FF,06〜F7は、それぞれ第
10図のＶ−Ｃ曲線の分割領域において、その速度の属す
るブロツクを示すＶレンズ移動領域の番地０〜ＦをＣレ
ンズ移動領域の番地０〜７を意味している。このよう
に、各ズーム領域ごとに、Ｃレンズ移動方向におけるい
ずれかのブロツクに前ピン、後ピン側の最高速度が規定
されている。
いま被写体距離がズーム動作中に極端に変化した場合
を考えると、前述の第１の実施例の構成を用いても、焦
点ずれの補正の速度が追従できず、像がボケた状態のま
まズーム動作が行なわれる状態となる。
このような被写体距離の急激な変化は、第４図の焦点
信号特性で見ると、映像信号中の高周波成分のレベルが
急激に低下することを意味している。またもともと合焦
しないままズーム動作を行なっていた場合には、第４図
の特性は、低く起伏の小さいものとなり、前記高周波成
分のレベルは上昇しにくい。
そこで本実施例によれば、高周波成分のレベル検知手
段に一定の閾値を設定し、前記レベルがその閾値に到ら
なかった場合には、前述した第１の実施例のようなＣレ
ンズ駆動制御を行なう前に、そのＶレンズの位置に応じ
たズーム領域及びボケ方向に応じた最高速度のBFMAX
またはCBMAXを用い、高速でＣレンズを駆動し、急速
に第４図の特性曲線において合焦点へと変位させるよう
に制御するものである。
第12図は本実施例の制御動作を説明するためのフロー
チャートである。
本実施例において、第５図に示す第１の実施例におけ
る制御フローと同一の動作を行なうステツプについては
同一の符合を用いるものとする。
同図において、ステツプS1でカメラの動作が開始され
ると、ステツプS2でズーム動作が行なわれているか否か
が判別され、ズーム動作が行なわれていなければ、ステ
ツプS18へと移行して通常のAF動作を行なう。ズーム動
作が行なわれていない場合には、Ｖレンズが停止してい
るので、ボケ量に応じてＣレンズを駆動すれば、確実に
合焦させることができる。
ステツプS2でズーム動作が行なわれている場合には、
ステツプS3でボケ方向の判別を行ない、続いてステツプ
S201で合焦度すなわち検波回路より出力される高周波成
分のレベルを検出して記憶する。
ステツプS4では、ズームエンコーダ19の出力からＶレ
ンズの位置を検出し、ステップS5では同じくフォーカス
エンコーダ20の出力からＣレンズの位置を検出し、ステ
ツプS6でＶレンズの位置情報及びＣレンズの位置情報に
基づいて第11図のどのブロツクに位置しているかが判別
される。
続いてステツプS7で現在のＣレンズの位置が前ピンか
否かが判別され、前ピンであれば、ステツプS202へと進
んでステツプS201で検出した高周波成分のレベルをあら
かじめ設定された閾値と比較し、そのレベルが閾値以下
であるか否かによって合焦点から大きくずれた所謂大ボ
ケ状態であるか否かが判定される。
高周波成分のレベルが閾値以上で大ボケ状態でなく、
Ｖレンズの移動に応じてＣレンズを適切に制御可能であ
る場合には、ステツプS15に進んで第５図の第１の実施
例と同様の制御を行ない、ズームレンズの駆動方向に応
じて、ステツプS16、17を選択し、Ｖレンズの駆動方向
がＷ→Ｔのときの前ピン補正速度BF、Ｖレンズの駆動
方向がＴ→Ｗのときの前ピン補正速度−CBを選択し、
Ｃレンズの前ピン補正動作が行なわれる。
ステツプS202で高周波成分のレベルが閾値以下で大ボ
ケ状態と判定された場合には、ステツプS207へと進んで
Ｖレンズの方向が判定され、Ｗ→Ｔ方向ならステツプS2
08へと進んでＷ→Ｔ方向における前ピン補正速度の最高
値BFMAXでＣレンズが合焦点へと駆動され、Ｔ→Ｗ方
向ならステツプS209へと進んでＴ→Ｗ方向における前ピ
ン補正速度の最高値−CBMAXでＣレンズが合焦点にへ
と駆動される。
これを焦点状態について見ると、第４図の高周波成分
のレベルを示す山形の特性曲線を合焦点に対して前ピン
側の左側から登り、合焦点へと到達する。
これによつて、大ボケ状態で、ＣレンズをＶ−Ｃ曲線
に沿ってＶレンズの移動に追従することが困難な場合で
あっても、Ｃレンズを短時間に合焦点へと駆動して、Ｖ
−Ｃ曲線にしたがったレンズ制御を行なうことができ
る。
またステツプS7で前ピンでなく、ステツプS8で後ピン
でなく、合焦状態と判定された場合には、ズーム動作に
係るＶレンズの移動に対しＣレンズがＶ−Ｃ曲線上を正
確にトレースしながら移動している状態を示し、ステツ
プS12でズーム動作方向を判別した結果に応じて、ステ
ツプS13、14でそれぞれＷ→Ｔ方向の標準速度CZ、Ｔ
→Ｗ方向の標準速度−CZが選択され、Ｃレンズが駆動
される。
一方、ステツプS8でボケ方向が後ピンであつた場合に
は、ステツプS203に進み、ステツプS202で行なったと同
じようにステツプS201で検出した高周波成分のレベルを
所定の閾値と比較し、大ボケでない場合には、ステツプ
S9でズーミング動作の方向が判定され、Ｗ→Ｔ方向であ
れば、ステツプS11でそのズーム動作の方向における後
ピン補正速度CBが、またズーム動作方向がＴ→Ｗであ
れば、ステツプS10でそのズーム動作の方向における後
ピン補正速度−BFがそれぞれ選択され、Ｃレンズが駆
動される。これによってＣレンズはＶ−Ｃ曲線の後ピン
側から前ピン側へと次第に移動してＶ−Ｃ曲線上とな
り、Ｖ−Ｃ曲線を正確にトレースする状態となる。
ステツプS203で大ボケと判定された場合には、ステツ
プS204へと進んでＶレンズの方向が判定され、Ｗ→Ｔ方
向ならステツプS205へと進んでＷ→Ｔ方向における後ピ
ン補正速度の最高値CBMAXでＣレンズが合焦点へと駆
動され、Ｔ→Ｗ方向ならステツプS206へと進んでＴ→Ｗ
方向における後ピン補正速度の最高値−BFMAXでＣレ
ンズが合焦点にへと駆動される。
これを焦点状態について見ると、第４図の高周波成分
のレベルを示す山形の特性曲線を合焦点に対して後ピン
側の右側から登り、合焦点へと到達する。
これによつて、大ボケ状態で、ＣレンズをＶ−Ｃ曲線
に沿ってＶレンズの移動に追従することが困難な場合で
あつても、Ｃレンズを合焦点へと高速で駆動し、短時間
で第５図の制御フローのみでＶ−Ｃ曲線に沿ったレンズ
制御が行なえるように制御する。したがつて焦点状態、
ズーム動作の方向にかかわらず正確にＶ−Ｃ曲線にした
がったレンズ制御を行なうことができるものである。
以上のような制御を行なうことにより、被写体距離の
急激な変化等により大ボケ状態となつた場合でも、焦点
調節に不自然さを与えることなく、高速でボケを取り除
くことができる。
また上述の大ボケ補正方法によれば、Ｖレンズの位置
する移動領域における最高の補正速度を各ブロツクごと
に設定するため、単にレンズ位置によらず一定の速度を
与えるようなシステムとは異なり、Ｃレンズ補正速度が
速すぎてハンチング等を生じるような誤動作を防止する
ことができ、極めて自然で円滑なレンズ制御を行うこと
ができる。
尚、本発明は上述の各実施例以外のレンズ構成の装置
においても有効に適用することができる。
（発明の効果） 以上述べたように本発明におけるカメラによれば、変
倍に伴って焦点補正を行なうためのレンズの移動軌跡が
複雑に変化するようなレンズを備えたシステムにおい
て、変倍中に被写体距離が変化して合焦点がずれても、
変倍動作の方向等にかかわらずただちにこれを確実に補
正することができるため、ボケを生ずることなく自然な
変倍動作を行なうことができる。
また変倍動作の前後で合焦していない状態で変倍動作
をおこなつても、確実に合焦状態を得ることができる。
また被写界深度の変化にかかわらず、高精度の焦点ず
れ補正を行なうことができ、変倍中にボケが目立つこと
なくレンズを駆動することができる。
また、変倍動作中に被写体距離が急激な変倍が生じて
非合焦となつても、速やかに合焦状態へと復帰させるこ
とができる。
さらに複雑な機構や制御プログラムを要することな
く、簡単な構成によつて信頼性の高いレンズ制御装置を
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明におけるカメラの第１の実施例を示すブ
ロツク図、 第２図は本発明の第１の実施例の制御動作を説明するた
めのＶレンズとＣレンズの移動特性をＶ−Ｃ特性曲線を
示す図、 第３図は本発明の第１の実施例においてＶレンズとＣレ
ンズとの移動領域を検出するため複数のブロツクに分割
した状態を示す図、 第４図は撮像面の位置と映像信号中の高周波成分のレベ
ルの関係を示す特性図、 第５図は本発明の第１の実施例における制御動作を示す
フローチャート、 第６図は本発明におけるカメラの第２の実施例を示すブ
ロツク図、 第７図は本発明の第２の実施例の動作を説明するための
図、 第８図は本発明における第２の実施例の制御動作におい
てＶレンズとＣレンズとの移動領域を検出するため複数
のブロツクに分割した状態を示す図、 第９図は本発明の第２の実施例の制御動作を説明するた
めの制御フローチャート、 第10図は本発明の第２の実施例の制御動作において被写
界深度に応じた速度補正値を説明するための図、 第11図は本発明の第３の実施例の制御動作においてＶレ
ンズとＣレンズとの移動領域を検出するため複数のブロ
ツクに分割した状態を示す図、 第12図は本発明の第２の実施例の制御動作を説明するた
めの制御フローチャート、 第13図は本発明の第３の実施例の制御動作において速度
設定を説明するための図、 第14図は一般的な４群構成のズームレンズを示す図、 第15図は第14図のレンズ構成におけるＶレンズとＣレン
ズの動作の関係を示すＶ−Ｃ曲線を示す図、 第16図は第15図に示すＶ−Ｃ曲線においてＶレンズとＣ
レンズとの移動領域を検出するため複数のブロツクに分
割した状態を示す図である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】変倍を行う第１のレンズ群と、 前記第１のレンズ群の移動に応じて発生する結像位置の
    変化を補正する第２のレンズ群と、 合焦からのずれの方向を検出する合焦検出手段と、 前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の位置によっ
    て特定される複数の領域それぞれにおいて、前記第２の
    レンズ群が合焦状態を保ちながら前記第１のレンズ群の
    動作に追従可能な基準速度と、該基準速度に対して前記
    結像位置を至近方向に変位する第１の補正速度と、前記
    基準速度に対して前記結像位置を無限方向に変位する第
    ２の補正速度とを記憶した記憶した記憶手段と、 変倍動作時、前記記憶手段より、前記第１のレンズ群と
    前記第２のレンズ群の位置によって決定される前記領域
    に相当する基準速度と、合焦検出手段より出力された合
    焦からのずれを補正する方向に前記第２のレンズ群を駆
    動する方の補正速度を読み出し、読み出された前記基準
    速度と前記補正速度とから、前記第２のレンズ群の駆動
    速度を決定して制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするレンズ制御装置。
  2. 【請求項２】変倍を行う第１のレンズ群と、 前記第１のレンズ群の移動に応じて発生する結像位置の
    変化を補正する第２のレンズ群と、 合焦からのずれの方向を検出する合焦検出手段と、 被写界深度を検出する被写界深度検出手段と、 前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の位置によっ
    て特定される複数の領域それぞれにおいて、前記第２の
    レンズ群が合焦状態を保ちながら前記第１のレンズ群の
    動作に追従可能な基準速度を記憶した記憶した記憶手段
    と、 前記合焦検出手段より出力されたずれ方向の情報に基づ
    き、前記ずれを防止する方向に前記基準速度を補正する
    とともに、前記被写界深度検出手段によって検出された
    被写界深度情報に基づいて、焦点状態の変化量が略一定
    となるように前記基準速度を補正することにより、前記
    結像位置の補正方向と補正量を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするレンズ制御装置。
  3. 【請求項３】変倍を行う第１のレンズ群と、 前記第１のレンズ群の移動に応じて発生する結像位置の
    変化を補正する第２のレンズ群と、 合焦からのずれの方向及び焦点信号レベルを検出する合
    焦検出手段と、 前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の位置によっ
    て特定される複数の領域それぞれにおいて、前記第２の
    レンズ群が合焦状態を保ちながら前記第１のレンズ群の
    動作に追従可能な基準速度と、該基準速度に対して前記
    結像位置を至近方向に変位する第１の補正速度と、前記
    基準速度に対して前記結像位置を無限方向に変位する第
    ２の補正速度とを記憶した記憶した記憶手段と、 変倍動作時、前記記憶手段より、前記第１のレンズ群と
    前記第２のレンズ群の位置によって決定される前記領域
    に相当する基準速度と、合焦検出手段より出力された合
    焦からのずれを補正する方向に前記第２のレンズ群を駆
    動する方の補正速度を読み出し、読み出された前記基準
    速度と前記補正速度とから、前記第２のレンズ群の駆動
    速度を決定するとともに、前記合焦検出手段によって検
    出された焦点信号レベルが所定レベル以下の場合には、
    前記補正速度を前記領域にかかわらず最大とする制御手
    段と、 を備えたことを特徴とするレンズ制御装置。
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