JP2775013B2 - カメラズームレンズ自動変倍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、スチールカメラやムービカメラ等に適用さ
れ、被写体までの距離および画角内に占める被写体の大
きさ等によってズームレンズの焦点距離を自動的に調節
するカメラズームレンズ自動変倍装置に関する。

（従来の技術） 従来、特開平１−232315号公報に示されるように、撮
影画角内の少なくとも３点について被写体までの距離を
測定することにより、撮影画角内に占める被写体の大き
さをも判断し、被写体までの距離およびその被写体の大
きさや位置に対応して、予め設定したプログラムに従っ
て、最適なズーム比にレンズを変倍する装置が提案され
ている。このような装置では、被写体の大きさが異なっ
ても、画角内における被写体の大きさをある程度一定に
でき、また、被写体が画角内の中央から外れていても確
実に距離を測定でき、変倍制御等に支障を来たすことは
無い等の特徴がある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、実際の撮影に当たっては、被写体の大きさだ
けではなく、各種の要因が含まれ、これらに対して最適
な状況が得られるようにレンズを変倍できることが望ま
しい。例えば、屋外での撮影と室内での撮影とでは、変
倍するプログラムの内容をそれぞれに応じて変更したほ
うが良い場合がある。すなわち、屋外で風景をバックに
して人物を撮影する場合は、バックの風景全体を画角内
に入れて撮影したい場合が多いので、被写体までの距離
や被写体の大きさによって決まる本来のズーム比より広
角側に設定したほうがよい。

これに対し、室内撮影の場合は、バック全体を画角内
に入れる事より、被写体（特に人物像）を大きく撮影し
たい場合が多いので、室内の比較的遠方に位置する被写
体に対しては、ズーム比は望遠側の方がよい。しかし、
室内撮影でも近距離側では、多人数を撮影する場合も多
いので、近距離にある被写体に対しては、屋外での同条
件に対してズーム比は広角側のほうがよい。

このように、撮影場所が屋外と室内とでは、その場所
に応じたより適切な変倍プログラムが必要となる。

本発明の目的は、撮影画角内の被写体の大きさや位置
のほかに、屋外撮影か、或いは室内撮影かを判断し、そ
れらの結果に基づいて、最適なズーム比にレンズを変倍
するカメラズームレンズ自動変倍装置を提供することに
ある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明によるカメラズームレンズ自動変倍装置は、被
写体に応じてズームレンズの焦点距離を自動的に変化さ
せるもので、前記ズームレンズの焦点距離を変化させる
ズームレンズ駆動装置と、撮影画角内の中心、右寄り、
左寄りの少なくとも３ポイントの被写体までの距離をそ
れぞれ測定する距離測定装置と、この距離測定装置の出
力に従って前記ズームレンズ駆動装置を制御する制御装
置とを備えている。前記制御装置は、カメラの撮影条件
から屋外撮影状態か室内撮影状態かを判定する撮影状態
判定手段と、被写体までの距離に対応してズームレンズ
の焦点距離を屋外撮影に適する値に設定したプログラム
を前記撮影画角内に占める被写体の大きさに対応して複
数個設定した第１のデータテーブル、およびこの第１の
データテーブルに設定された各プログラムを基にこれら
各プログラムの焦点距離を室内撮影に適する値に設定し
た第２のデータテーブルと、前記撮影状態判定手段によ
り屋外撮影状態と判定された場合は前記第１のデータテ
ーブルを選択し、また室内撮影状態と判定された場合は
第２のデータテーブルを選択する選択手段と、前記距離
測定装置により測定された各ポイントの測定距離から最
至近距離およびそのポイントを判別すると共に、この最
至近距離に対応するレンズの焦点距離およびこの焦点距
離における被写界深度を基にこの被写界深度内に他のポ
イントの測定距離があるかにより被写体の大きさを判定
する手段と、前記最至近距離および被写体の大きさを基
に、前記選択されたいずれかのデータテーブルのプログ
ラムに従ってズーム比を決定する決定手段と、この決定
手段に従って前記ズームレンズ駆動装置を駆動させる出
力手段とを有するものである。

（作用） 本発明では、撮影画角内の中心、右寄り、左寄りの少
なくとも３ポイントでそれぞれ被写体までの距離を測定
する。そして、これらのうちどのポイントが最至近距離
かを判別し、この最至近距離に対応するレンズの焦点距
離およびこの焦点距離における被写界深度を基に、この
被写界深度内に他のポイントの測定距離が入るかによっ
て被写体の大きさを判断し、その結果により所定の変倍
プログラムに従ってズーム比を決定する。ここで、上記
ズーム比決定用の変倍プログラムとしては、屋外撮影用
のものと室内撮影用のものとをそれぞれデータテーブル
に設定しておき、カメラの撮影状態が屋外撮影状態か室
内撮影状態かによって対応するデータテーブルを選択
し、撮影状況に適した変倍プログラムによってズーム比
を決定している。すなわち、撮影画角内における被写体
の大きさや、屋外撮影か室内撮影か等の要因に応じて最
適なズーム比を決定している。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、11は距離測定装置で、複数の赤外発
光素子（以下、単に発光素子と呼ぶ）IR₁,IR₂,IR₃を有
するIR−LEDアレイ12と、上記各発光素子IR₁,IR₂,IR₃か
ら順次図示しない被写体に向かって照射され、かつ被写
体によって反射されて来る赤外光が入射する一次元半導
体位置検出素子（以下、PSDと呼ぶ）13とで構成され
る。上記PSD13は、その入射位置により被写体までの距
離に対応する距離信号ΔI₁,ΔI₂を生じる。

ここで、前記発光素子IR₁,IR₂,IR₃は、撮影画角内の
中心部、右寄り、左寄りの少なくとも３ポイントの被写
体までの距離を測定すべく配置されている。

また、前記各発光素子IR₁,IR₂,IR₃は、制御装置とし
てのマイクロコンピュータ15からの指令により、点灯回
路16を介して順次点灯制御される。

前記PSD13からの距離信号ΔI₁,ΔI₂は距離演算回路17
で前述した各ポイント毎の測定距離情報（ｍビットディ
ジタル信号）に変換され、マイクロコンピュータ15に入
力される。

マイクロコンピュータ15は、各回路の動作タイミング
を管轄すると共に、上記距離演算回路17からの測定距離
情報を各ポイント毎にｍビットのディジタル信号として
記憶する。また、マイクロコンピュータ15はこの測定距
離情報から、３つのポイントのうち、どのポイントから
最至近距離情報が得られたかを発光素子IR₁,IR₂,IR₃の
点灯タイミングから求める機能を持つ。さらに、マイク
ロコンピュータ15は、距離測定装置11により測定された
各ポイントの測定距離から最至近距離およびそのポイン
トを判別すると共に、この最至近距離に対応するレンズ
の焦点距離およびこの焦点距離における被写界深度を基
に、この被写界深度内に他のポイントの測定距離がある
かにより被写体の大きさを判定する手段としての機能、
前記最至近距離および被写体の大きさを基に、後述する
ズーム比変倍プログラムに従ってズーム比を決定する決
定手段としての機能、この決定手段に従ってズームレン
ズ駆動装置としてのズームモータ18を駆動させる出力手
段としての機能を有している。

そして、決定されたズーム比と、ズーム位置検出器
（エンコーダ）19から入力される現状のズーム位置とに
よりズーム駆動量を求め、これをズーム駆動回路20に与
え、ズームモータ18を駆動して、レンズを前記決定され
たズーム比に変倍させる。

また同時に、前記最至近距離情報に基づく制御指令を
レンズ駆動回路23に与え、レンズモータ24を駆動させ、
最至近距離に対してレンズのピントを合わせる。

30は撮影条件である撮影画角内の明るさを測定する測
光回路で、マイクロコンピュータ15からの測光指令によ
り、受光素子31からの出力に基づいて上記明るさを測定
する。この測定結果は、マイクロコンピュータ15に取り
込まれる。この測光回路30としては、カメラのシャッタ
ー露出制御のために設けられているものを用いれば良
く、新たに設ける必要はない。したがってコストアップ
が生じることもない。

マイクロコンピュータ15は、上記撮影条件である撮影
画角内の明るさを上記測光回路30から取り込むことによ
り、撮影状態が屋外撮影か室内撮影かを判定する撮影状
態判定手段としての機能を有する。この実施例では、測
光回路30からの測光値がLV＝12以上の場合は屋外撮影、
LV＝12未満の場合は室内撮影であると判定する。

このように、撮影状態判定手段により、現在カメラが
どのような撮影状況にあるのか、すなわち、屋外撮影で
あるか室内撮影であるかを把握することができる。

本発明は、このように撮影状況を把握し、前述した被
写体までの距離および被写体の大きさに加えて、把握し
た撮影状況も考慮し、これらに最も適するズーム比を決
定しようとするものである。

このため、前記マイクロコンピュータ15には、被写体
までの距離に対応してズームレンズの焦点距離を屋外撮
影に適する値に設定した変倍プログラムを、前記撮影画
角内に占める被写体の大きさに対応して複数個設定した
第１のデータテーブル、および、この第１のデータテー
ブルに設定された各プログラムを基にこれら各プログラ
ムの焦点距離を、室内撮影に適する値に設定した第２の
データテーブルを設けている。また、前記撮影状態判定
手段による判定結果に基づき、撮影状態が屋外撮影の場
合は第１のデータテーブルを選択し、室内撮影の場合は
第２のデータテーブルを選択する選択手段としての機能
を有する。

ここで、前記距離測定装置11は、３個の発光素子IR₁,
IR₂,IR₃と１つのPSD13とにより、３つのポイントにおい
てそれぞれ測距を行なっている。

この光学系は、３個の発光素子IR₁,IR₂,IR₃を水平に
並べたもので、そして、測距に当ってはこれらを順次点
灯させ、その光束を投光レンズを介して被写体に当てて
いる。また、被写体からの反射光束は受光レンズを介し
てPSD13に入射される。このPSD13は、基線長Ｌ方向のみ
の入射位置検出能力を持つが、基線長Ｌと直交する水平
方向の入射位置の変化は検出しない。すなわち、被写体
までの距離に対応する基線長Ｌ方向の入射位置のみを検
出する。したがって、この入射位置から各発光素子IR₁,
IR₂,IR₃の発光毎に、すなわち各ポイント毎に被写体ま
での距離を測定できる。

次に、これら各ポイントでの被写体までの測定距離を
基にスムーズ比を決定する手法を説明する。表１は35〜
70mmズームレンズ付35ミリカメラにおけるズーム比決定
用の変倍プログラムProg1,Prog2,Prog3が設定された第
１のデータテーブル（屋外撮影用）を示す。

この表１において、SET距離（ｍ）は、レンズの等被
写界深度距離間隔でプロットしてある。AFステップは上
記SET距離に対応する距離情報で、レンズをセットする
信号である。横欄はレンズの焦点距離（mm）を示す。

ここで、中心ポイントの測定距離情報をN₂、右寄りポ
イントの測定距離情報をN₁、左寄りポイントの測定距離
情報をN₃とする。そして、これらのうち最至近ポイント
の測定距離におけるレンズの被写界深度量をαとする。

また、前記表１には、各距離情報（AFステップ）毎に
前述した３つのプログラム（Prog1、Prog2、Prog3）が
設定されている。Prog3は距離情報のみによって設定さ
れたレンズの焦点距離（ズーム比）を適用する場合を示
している。

Prog2、Prog1は距離情報と共に、撮影画角内における
被写体の大きさ等を後述のようにレンズの被写界深度等
から判断し、これを加味してレンズのズーム比をより望
遠側に拡大する場合に適用される。なお、距離情報が大
きく、無限遠に近くなると、距離情報のみによって設定
されたズーム比自体が大きくなるので、Prog3とProg2と
が同じ焦点距離になったり、Prog3、Prog2、Prog1が全
て同じ焦点距離になったりする。

今、1.825mのSET距離（AFステップ９）で撮影する場
合を説明する。

この距離情報、すなわち最至近距離情報は、撮影画角
内の一方のサイド（右側又は左側）から出たものとす
る。そして、他方のサイドにおける被写体までの距離情
報が、前記最至近距離情報に対応する焦点距離のレンズ
の被写界深度内に入っているかを判別する。その結果、
入っていれば、画面全体にピントの合う撮影すべき被写
体が存在するものと判断する。すなわち、撮影画角内に
占める被写体の大きさが大きいと判断する。この場合、
前述のProg3が適用され、ズーム比の望遠方向の拡大は
行なわれない。これを式で表わすと次のようになる。

|N₁−N₃|≦αの時で N₁≦N₂＋α_１かつN₃≦N₂＋α_３ Prog3 次に、一方のサイドが1.825mの最至近距離情報の場合
で、これに対応する焦点距離のレンズの被写界深度内
に、他方のサイドの距離情報が入っていない場合、これ
は撮影画角内に多少余裕があることであり、前述のProg
2が適用され、焦点距離（ズーム比）は35.00mmから44.0
3mmと望遠方向に拡大される。これを式で表わすと次の
ようになる。

|N₁−N₃|＞αの時で N₁≦N₂＋α_１又はN₃≦N₂＋α_３ Prog2 次に、1.825mの最至近距離情報が、中心ポイントから
得られ、かつ両サイドの距離情報が1.825mの撮影時にお
けるレンズの被写界深度内に入っていなければ、撮影画
角内に被写体の大きさが小さいと判断し、Prog1を適用
する。このためレンズの焦点距離（ズーム比）59.78mm
と、さらに望遠方向に拡大される。これを式で表わすと
次のようになる。

N₂＜N₁−α_２かつN₂＜N₃−α_２ Prog1 1.825mの最至近距離情報が中心ポイントから得られ、
どちらか一方のサイドの距離情報が1.825mの撮影時にお
けるレンズの被写界深度内に入っていて、他方が入って
いない場合はProg2を適用する。

なお、前述したαは、例えばN₂＋α_２の位置の物体を
撮影する最、N₂にαを加算しても、前ピンズレ撮影にな
らないステップ数（整数）でもある。

上記被写界深度ステップα₁,α₂,α_３は、前記表１か
ら、いずれも２ステップにしてある。すなわち、Prog3
の場合に距離ステップが10を越えると、またProg2の場
合に距離ステップが12を越えると、さらに、Prog1の場
合に距離ステップが15を越えると、それぞれズーム比が
拡大するようにプログラムしてある。

この３ポイントの測定距離情報は、被写体の配置情報
（あるいは被写体のサイズ情報でもある）として、2³＝
８のとおりのズーム情報になる。

ここで、表１は屋外撮影用変倍プログラムのデータテ
ーブルであるため、8.309mのSET距離（AFステップ1
6）、すなわち、遠距離側における焦点距離はProg₁,Pro
g2,Prog3共38.78mmと、本来のズーム比より広角側に設
定してある。これは、前述したように、屋外撮影におい
て、遠方にある被写体を撮影する場合、すなわち、撮影
距離が遠い場合、バックの風景全体を画角内に入れて撮
影したい場合が多いためである。

上述した第１のデータテーブル（表１）は、測光回路
30からの測光値出力を基に、マイクロコンピュータ15内
の撮影状態判定手段が屋外撮影状態と判定すると、同じ
くマイクロコンピュータ15によって達成される選択手段
により選択される。したがって、この選択された第１の
データテーブルのデータに前記被写体までの距離および
被写体の大きさを当てはめ、該当する所定のプログラム
（Prog1,Prog2,Prog3のいずれか）によりズーム比を決
定すればよい。

これに対し、マイクロコンピュータ15内の撮影状態判
定手段が室内撮影状態であると判定した場合は、前記選
択手段によって室内撮影用変倍プログラムが格納された
第２のデータテーブル（表２）が選択されるので、この
第２のデータテーブルを用いてズーム比を決定すれば良
い。

すなわち、この第２のデータテーブルのデータに前記
被写体までの距離および被写体の大きさを当てはめ、該
当する所定のプログラム（Prog1,Prog2,Prog3のいずれ
か）によりズーム比を決定する。

ここで、第１のデータテーブル（表１）と第２のデー
タテーブル（表２）とを比較してみると、遠距離側であ
るSET距離8.309mでのズームレンズの焦点距離は、第１
のデータテーブル（屋外用）の場合、前述のようにProg
1,Prog2,Prog3共に38.78mmと広角側に設定されていた
が、第２のデータテーブル（室内用）の場合、Prog1,Pr
og2,Prog3共に70.00mmと望遠側に設定されている。これ
は前述のように、室内での遠距離撮影の場合は、バック
全体を画角内に入れることにより、人物などの被写体を
大きく撮影したい場合が多いためである。

また、室内撮影であっても近距離側では、多人数を撮
影する場合も多いので、焦点距離は広角側に設定されて
いるほうが良い。このため、近距離側であるSET距離2.0
46mにおけるズームレンズの焦点距離は、第１のデータ
テーブル（表１）ではProg3で38.78mmとなっているが、
第２のデータテーブル（表２）ではProg3で35.00mmとよ
り広角側に設定されている。同様に、SET距離2.332m、
2.714m、3.253mの近距離側についても、第１のデータテ
ーブルに比べ、第２のデータテーブルでは、Prog3によ
るズームレンズの焦点距離が、表２から明らかなよう
に、それぞれ広角側に設定されている。

このように、第２のデータテーブルを選択することに
より、室内撮影に適したズーム比にすることができ、撮
影者の意図に適した撮影が可能となる。

ここで、撮影状態判定手段が、屋外撮影か室内撮影か
を判定する撮影条件として、測光回路30によって測定さ
れた撮影画角内の明るさを用いているので、屋外撮影で
あっても、夜間や夕方の暗いときには撮影場所が室内で
あると判定してしまう。しかし、暗いときにバックの風
景全体を画角内に入れたいようなことはほとんど無いの
で、室内用の第２のデータテーブルが選択され、その変
倍プログラムが適用されても特に問題にはならない。

なお、撮影状態判定手段に対する判定用の撮影条件と
して、上記のように、測光回路30によって測定された撮
影画角内の明るさを用いているが、上記撮影条件とし
て、ストロボ撮影の有無を用い、これによって屋外撮影
か室内撮影かを判定するようにしてもよい。また、この
他にビデオカメラ等においては、ホワイトバランスの為
の切替スイッチの状態を判定手段としてもよい。

第２図は一般の写真の、ストロボ撮影（室内撮影）
と、日中撮影（屋外撮影）との、最適と思われる焦点距
離の分析結果を示している。同図（ａ）のストロボによ
る室内撮影では、遠距離（4.0m〜inf）撮影におけるズ
ームレンズの焦点距離は、望遠側である70mmが最も多
い。これに対し、同図（ｂ）の屋外撮影では、同じ遠距
離撮影におけるズームレンズの焦点距離は、広角側であ
る35mmが最も多かった。このことからも、屋外用の変倍
プログラムを格納した第１のデータテーブルと、室内用
の変倍プログラムを格納した第２のデータテーブルとを
設け、これらを撮影状態に応じて選択することにより、
ズームレンズを撮影状態に最適な焦点距離に設定するこ
とができる。なお、第２図（ａ）（ｂ）中の●は最至近
被写体有りを、○は最至近被写体無しを、それぞれ表し
ている。また、差大は●と○との遠近差が約3m以上、差
小は●と○との遠近差が約1m〜3m程度、フラットはいず
れの被写体も遠近差が約1m以内の場合を意味している。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、被写体までの距離
や、撮影画角内に占める被写体の大きさを判断して、可
能な範囲で出来るだけズーム倍率を上げる、いわゆる望
遠優先撮影を行なうだけでなく、屋外撮影状態か室内撮
影状態かをも判定してズーム比を決定するので、常に撮
影者の撮影意図や撮影状態に対応した適切なズーム比を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカメラズームレンズ自動変倍装置
の一実施例を示すブロック図、第２図（ａ）（ｂ）は、
遠距離の室内撮影と屋外撮影とでの最適焦点距離の分析
結果を示す図表である。 11……距離測定装置、15……制御装置としてのマイクロ
コンピュータ、18……ズームレンズ駆動装置としてのズ
ームモータ。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 7/09 G03B 3/00 G03B 5/00 G02B 7/28 G03B 7/079

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体に応じてズームレンズの焦点距離を
   自動的に変化させる装置において、 前記ズームレンズの焦点距離を変化させるズームレンズ
   駆動装置と、 撮影画角内の中心、右寄り、左寄りの少なくとも３ポイ
   ントの被写体までの距離をそれぞれ測定する距離測定装
   置と、 この距離測定装置の出力に従って前記ズームレンズ駆動
   装置を制御する制御装置とを備え、 前記制御装置は、 カメラの撮影条件から屋外撮影状態か室内撮影状態かを
   判定する撮影状態判定手段と、 被写体までの距離に対応してズームレンズの焦点距離を
   屋外撮影に適する値に設定したプログラムを前記撮影画
   角内に占める被写体の大きさに対応して複数個設定した
   第１のデータテーブル、およびこの第１のデータテーブ
   ルに設定された各プログラムを基にこれら各プログラム
   の焦点距離を室内撮影に適する値に設定した第２のデー
   タテーブルと、 前記撮影状態判定手段により屋外撮影状態と判定された
   場合は前記第１のデータテーブルを選択し、また室内撮
   影状態と判定された場合は第２のデータテーブルを選択
   する選択手段と、 前記距離測定装置により測定された各ポイントの測定距
   離から最至近距離およびそのポイントを判別すると共
   に、この最至近距離に対応するレンズの焦点距離および
   この焦点距離における被写界深度を基にこの被写界深度
   内に他のポイントの測定距離があるかにより被写体の大
   きさを判定する手段と、 前記最至近距離および被写体の大きさを基に、前記選択
   されたいずれかのデータテーブルの対応する変倍プログ
   ラムに従ってズーム比を決定する決定手段と、 この決定手段に従って前記ズームレンズ駆動装置を駆動
   させる出力手段と、 を有することを特徴とするカメラズームレンズ自動変倍
   装置。