JP3200096B2 - レンズ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラ、スチルカ
メラ等の撮影機器に用いて好適なレンズ位置制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来ビデオカメラ等に用いるズームレン
ズには様々なレンズタイプが挙げられる。図４は、従来
より一般的なズームレンズの構成を示すもので、１は、
光軸方向に移動することによって焦点調節を行なう前玉
レンズ群、２は変倍の為のバリエーターレンズ群、３は
変倍が行なわれた際に、結像面を一定に保つ為のコンペ
ンセーターレンズ群であり、バリエーターレンズ群２と
コンペンセーターレンズ群３は、あらかじめ定められた
関係を保ちながら、変倍に際して移動する。

【０００３】４は結像の為のレンズ群であり、５はＣＣ
Ｄ等の撮像素子が配置される結像面を示す。図４に示し
た前玉レンズ群で焦点合わせを行なう、所謂前玉フォー
カスレンズは、バリエーターレンズとコンペンセーター
レンズの連動の関係が一定である為に、この所定の関係
を得るのにメカニカルなカム環を用いて機械的に連動さ
せるのが一般的であった。

【０００４】一方、前玉フォーカスレンズとは異り、バ
リエーターレンズより後方のレンズ群で焦点合わせを行
なう所謂インナーフォーカス又はリアフォーカスなどと
称するタイプのレンズが知られている。

【０００５】図５はこの種のリアフォーカスズームレン
ズの一例を示すもので、前玉レンズ群は固定されてお
り、２のバリエーターレンズ群３のコンペンセーターレ
ンズ群は図４で示す前玉フォーカスレンズ群と同様にメ
カニカルなカム環等を用いて所定の連動を行なう。４
（又は４の１部）が焦点合わせの為のレンズ群である。
この様にバリエーターレンズより後方にフォーカスレン
ズ群が配置される場合、被写体距離が一定のままでもズ
ーム中にレンズ群４を移動する必要があり、且つ焦点距
離に応じたレンズ群４のとるべき位置は、被写体距離に
応じて変化する。

【０００６】図６は図５に示したこのレンズ群４の焦点
距離に応じた被写体距離別の合焦位置を示す。同図で横
軸は焦点距離を示し『Ｗ』がバリエーターレンズのワイ
ド端、『Ｔ』がテレ端となる。尚、以後ズームレンズと
はバリエーターレンズを示すものとする。又、縦軸はレ
ンズ群４の位置を示し、６〜１０で示す各曲線（又は直
線）が、ある一定の距離に対して、各焦点距離で合焦す
る位置を示しており、例えば６は被写体距離にして５０
ｃｍ、７は１ｍ、８は２ｍ、９は１０ｍ、１０は∞距離
での合焦軌跡を示す。

【０００７】又、１１で示される点の様にワイドでレン
ズ群４が大きく繰り出した（被写体側へ移動）位置にあ
る時は、レンズ直前の距離にピント合わせが可能とな
る。

【０００８】又、別のインナーフォーカスレンズの構成
例を図７に示す。この場合、レンズ群１、バリエーター
レンズ２、絞り１２がワイドからテレへの変倍に際し
て、矢印方向に移動し、４Ａは固定のレンズ群、４Ｂが
フォーカスレンズ群となる。

【０００９】この場合、バリエーターレンズ２の後方に
所定の関係で連動する補正系のレンズ群（図５の３に相
当するレンズ群）がないことから図６に示したようなグ
ラフは図８に示したようになる。例えば、１３は５０ｃ
ｍ、１４は１ｍ、１５は２ｍ、１６は１０ｍ、１７は∞
距離の合焦軌跡を示す。

【００１０】この様に、インナーフォーカスあるいはリ
アフォーカスと称されるレンズタイプの場合、前玉フォ
ーカスレンズに比較して、至近距離に焦点合わせが可能
であることの他、レンズタイプによってはレンズの小型
化に寄与するなどの利点があるが、逆にズームに際し
て、被写体距離が変化しなくても、焦点面の位置が移動
するので、ズーム動作中のボケを生じさせない為には、
図６、図８に示したようなズームレンズとフォーカスレ
ンズの関係を被写体距離に応じて正しく保持する必要が
ある。

【００１１】この様なズーム動作に伴うピンボケを発生
させない手法としては、以下に述べるものが考えられ
る。

【００１２】第１には、ＴＴＬ方式の自動焦点調節装置
との組合わせが挙げられる。例えばビデオカメラの自動
焦点調節装置の中では、ＣＣＤ等の撮像信号の高周波成
分のピークを合焦位置とする方法が知られている。

【００１３】図９にその原理を示す。横軸に焦点調節の
為のレンズ群位置をとり、縦軸に撮像信号の高周波成分
（焦点電圧）をとると、図中矢印で示した位置で焦点電
圧のピークを示しており、この位置Ａが合焦のレンズ位
置となる。図中このＡより左側にあるか右側にあるかに
よって、非合焦時のボケの方向が前ピンであるか後ピン
であるかが決まる。

【００１４】実際には、この前ピン、後ピンの方向判別
をどのように行なうかの方法がいくつか知られている。

【００１５】第１の方法は、とりあえず焦点調節の為の
レンズ群をどちらか一方に移動させ、それに伴う焦点電
圧の変化より方向を判定するものである。

【００１６】第２の方法は、例えばピエゾアクチュエー
ター等を用いて、撮像素子等を光軸方向に微少量振動
し、焦点電圧の変化の位相関係を知ることにより判定す
るものである（たとえば特開平３−４１８７８号公
報）。

【００１７】第３の方法は、実際の焦点調節の為のレン
ズ群自体を第２の方法と同様に微少量振動させるもの
で、ステップモーターなどを用いてインナーフォーカス
レンズを移動することによって行なう方法である。

【００１８】インナーフォーカスタイプのレンズの場
合、ワイドで合焦状態にあったところからテレ方向へズ
ームしていった場合、図６、図８に示した様な焦点距離
と焦点調節の為のレンズ群の位置関係の中で、その被写
体距離に応じた軌跡上をたどれば合焦状態を保ちながら
ズーム動作が可能となる訳であるが、実際には焦点深度
を考慮すると、ワイド側における合焦状態での焦点調節
の為のレンズ群の絶対位置からテレ側での合焦位置まで
正しく予測するのは不可能である。これは被写界深度に
より、各軌跡がワイド端では集束し、テレ端で発散する
からである。したがって、前述した前ピン、後ピンの方
向判別の正確さ、迅速さによってワイドからテレ方向ズ
ーム中に正しい合焦点を維持することが可能かどうかが
大きく左右されることになる。

【００１９】前述の第２の方法は、フォーカスレンズの
移動と関係なく、撮像素子を振動し続けることが可能と
なる為に、ズーム動作中、非ズーム中共、同様に正確か
つ迅速な方向検知が行なえる一方、フォーカスレンズ駆
動用のアクチュエーターとは別に撮像素子を振動する為
のアリチュエーターが必要となる。この為、コスト、大
きさ、省費電力等の面で不利となる。

【００２０】前述の第３の方法は、アクチュエーターを
兼用する為上述した第１の方法の有する不利な点は解消
されるが、特にズーム動作中図６、図８に示した様な合
焦軌跡上を動いている上にレンズを振動する為にはフォ
ーカスレンズ駆動用のアクチュエーターに要求される仕
様がより高速側を必要とするなどきびしくなり、アクチ
ュエーターが大きくなってしまうことが懸念される他、
振動、騒音、又、アクチュエーター及び、レンズ連動部
分の耐久性能などが問題となる。

【００２１】前述の第１の方法は、上記の問題点は解消
されているものの方向判別の正確さ、迅速さに関しては
やや劣っている。

【００２２】以上、インナーフォーカスレンズのズーム
中のピントボケ発生を防止する手法としてＴＴＬ方式の
自動焦点調節装置との組合せに関して説明した。しかし
ながら実際には、これだけでズーム中のボケを完全に除
去するのはきわめて困難である。例えばＮＴＳＣ方式の
ビデオカメラを仮定した場合、映像信号を用いた焦点調
節を行うものでは、測距結果の出る周期は最短でも１／
６０秒であり、この間に、特にテレ端近傍でフォーカス
レンズを停止したままだと、既に許容錯乱円を越えるよ
うな急激な合焦軌跡の傾きも十分に考えられる。

【００２３】そこでこのＴＴＬ方式の自動焦点調節装置
との組合せ以外に図６、図８に示した様な合焦軌跡の関
係を、計算式、又はデータテーブルの形で制御用ＣＰＵ
内にメモリーして、測距結果が得られるまでの間にも、
バリエーターレンズ群の移動開始と同時にフォーカシン
グレンズ群を図６、図８で示すような合焦軌跡に略乗る
ような形で動かし始めるという補助手段が知られてい
る。

【００２４】例えば、本出願人による特開平１−２８０
７０９号公報）では、図６、図８で示した横軸バリエー
ター位置、縦軸フォーカスレンズ位置を示した領域内を
更に複数の小領域に分割し、それぞれの小領域の中心の
点で、その点を通る合焦軌跡を微分した値をメモリーし
ておきズーム動作中には、このメモリー内容をもとに、
バリエーターレンズとフォーカスレンズの移動を同時に
スタートする様な方法が開示されている。

【００２５】又、特開平１−３０４４１１号公報では、
これらの小領域毎に上記微分して求めた値の他に、後ピ
ン方向と前ピン方向にそれぞれピントが徐々にボケてい
く値もメモリーしておき、これら３つのデータを使い分
けてズーム中の合焦を維持する方法も開示されている。

【００２６】特に、ズームスタート時には、後ピン方向
のボケが発生する様な条件で両モーターを駆動し、自動
焦点調節装置が非合焦判定を出した段階でその非合焦は
後ピンであるとして、その後モーター速度を補正あるい
は選択するなどが開示されている。

【００２７】このように、フォーカシングレンズを振動
したり、別アクチュエーターを用いて撮像素子を振動す
るというようなことなしに、インナーフォーカスレンズ
のズーム中のボケを発生させない方法として、許容錯乱
円を越えない範囲で前ピンと後ピンを交互に繰り返す方
法は、コスト、大きさ、その他の項目を含めて利点が多
い。

【００２８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記の方式を用いた場合、ズームスタート時点のフォーカ
スレンズの位置が合焦範囲内にあった場合でも、深度内
のどの位置に停止しているかに関しては何の考慮もされ
ていないため、例えばズームスタート時点で、必ず後ピ
ン方向のボケが発生する様にズーム速度とこれに応じた
フォーカスレンズ速度を設定した場合に、実際のフォー
カスレンズ位置が後ピン側の端にあった場合には、自動
焦点調節装置がピントボケを検出する以前に、許容錯乱
円を越えるような後ピン状態が発生することが懸念され
る。

【００２９】特にズーミング中は、自動焦点調節の為の
信号の取り込み範囲（測距枠）の中に画角変化に伴い、
様々な被写体情報が出入りしやすくなっている。この
為、合焦に接近しているにもかかわらず焦点電圧が急激
に低下したり、その逆の場合も発生する。この影響を極
力防止する為、ズーミング中は過去の各フィールドの焦
点電圧値を極力数多くメモリーし、焦点電圧の変化をた
とえば符号の頻度で検知しながら、その時の使用速度内
容を加味して、合焦、非合焦、及び非合焦の場合の方向
の判定を行なうことが考えられる。

【００３０】しかし、この様に後ピンの端から、さらに
後ピンボケの発生する方向にレンズを移動すると、これ
らのズーム中の過去のデータ自体も不足し、正確な判断
ができない。

【００３１】例えば図１０でＡ点が真の合焦位置、１８
が合焦軌跡とした時、Ｂ点とＣ点を通る１９、２０に囲
まれた範囲は自動焦点調節が合焦とみなす範囲すなわち
深度の範囲又、２１と２２が合焦軌跡１８に対し、許容
錯乱円を発生する位置を示している。例えば、ズームス
タート時に後ピンが発生する方向に駆動するということ
の意味は、合焦軌跡１８に対してフォーカスレンズ駆動
速度が直線２３又は２４の様な傾きを持つということで
ある。ここで、Ｃ点をスタートとするとｔ₁ｓｅｃ後に
は許容錯乱円を発生する。一方、Ｂ点をスタートとした
場合にはｔ₂時間で自動焦点調節装置が合焦とみなす範
囲を通過する。

【００３２】このＣ点及びＢ点スタートの２３、２４を
想定した焦点電圧の変化の例を図１１に示す。２５がＣ
点からスタートした場合のｔ₁間の実値の変化を示す。

【００３３】これらの情報を実際にスムージングすると
曲線２８の様な信号をとる部分であるが、このわずか５
つ程度のノイズの乗った情報から非合焦となったことを
判断するのは困難である。

【００３４】これに対し、Ｂ点スタートの２３の場合、
実値の変化は２６の様になり、２５と同じようにノイズ
によって振られているがデータの数が多い分、合焦軌跡
２７の形を推定することは可能となっている。この為ｔ
₂後に、『後ピン側に非合焦』の判定が出ることが期待
される。

【００３５】即ち、従来の技術ではたまたまＢ点の様な
ところから、ズーミングが開始された時とＣ点から開始
された時とで、ズーム開始時点でのボケ性能に差が生じ
てしまい、ビデオカメラとして、撮影状態に応じてズー
ム動作中のボケ発生がバラツキを生じることになり、き
わめて大きな問題となっている。

【００３６】本発明の課題はこれらの問題点を解決する
ことにある。

【００３７】

【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、変倍動作を行なう際に駆動される第
１のレンズ群と、前記第１のレンズ群の移動あるいは被
写体距離の変化にともなって変化する焦点位置を補正す
る第２のレンズ群と、焦点状態を検出する焦点検出手段
と、前記第１のレンズ群を駆動して変倍動作を行う際、
前記第１のレンズ群の駆動にさきがけて前記第２のレン
ズ群を前ピン側（あるいは後ピン側）における深度の端
部または端部近傍の位置へと駆動した後、前記第１のレ
ンズ群を駆動して変倍動作を開始し、該第１のレンズ群
の移動中は、前記焦点検出手段の出力に基づき、前記第
２のレンズ群を、合焦位置に対して深度の前ピン側の端
部または端部近傍の位置と、後ピン側の端部または端部
近傍の位置との間で交互に駆動する制御手段とを備えた
レンズ制御装置にある。

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【実施例】以下、本発明におけるレンズ制御装置を、各
図を参照しながら詳細に説明する。

【００４１】図１は本発明におけるレンズ制御装置をビ
デオカメラに適用した場合の一例を示すブロック図であ
る。

【００４２】同図において、１０１、１０２、１０４
Ａ、１０４Ｂの各レンズ群はそれぞれ図７における１、
２、４Ａ、４Ｂの各レンズ群と同一機能を有する。

【００４３】バリエーターレンズ群すなわちズームレン
ズ１０２（以下の説明でズームレンズと記した場合は、
バリエーターレンズを示すものとする。）の鏡枠１１８
には、一体的に位置検出の為のブラシ部１１９が設けら
れており、ズームレンズが移動することによって可変抵
抗又はグレイコードパターン等が印刷された基板１２０
上をブラシが摺動する。この出力をズームエンコーダー
回路１２３にて取り込むことによって焦点距離が検出さ
れその情報がシステム制御用のＣＰＵ１３３に取り込ま
れる。

【００４４】またフォーカシングレンズ１０４Ｂの位置
検出に際しては、フォーカスモータ１２７として、たと
えばステッピングモーターを用い、このステッピングモ
ーターに印加されたパルス数をフォーカシングモーター
駆動パルス検出器１２４よりＣＰＵ１３３に取り込むこ
とによって検出することができる。

【００４５】一方、撮像素子は１２１の撮像面上に結像
された被写体像は該撮像素子によって光電変換されて映
像信号として出力され、図示しないカメラプロセス回路
等へと供給されるとともに、ＡＦ装置１２２へと供給さ
れ、焦点状態によって変化する映像信号中の高周波成分
のレベルあるいは画像のエッジの先鋭度等にもとづく信
号成分にもとづいて焦点状態に応じた焦点電圧として検
出され、ＣＰＵ１３３内へと取り込まれる。ＣＰＵ１３
３は、ＡＦ装置１２２より供給された焦点電圧の情報か
ら合焦、非合焦の判定及び前ピン、後ピンの判定を行う
とともに、各エンコーダーによって検出されたフォーカ
スレンズ位置情報、ズームレンズ位置情報、ズームスイ
ッチ１３２の操作状態の情報、さらに図８に示すような
ズームレンズ位置に応じた合焦可能なフォーカスレンズ
位置を示す各合焦軌跡を表わすマップにおいて、その合
焦軌跡を表わす速度データ、方向データ、領域データを
それぞれ格納されたメモリ１３４〜１３６よりそれぞれ
速度、方向、領域の各データを参照することにより、総
合的なズームモーター１２９とフォーカスモータ１２７
の駆動内容を決定し、図８のズームレンズ位置とフォー
カスレンズ位置によって決定される合焦軌跡上をフォー
カスレンズ１０４Ｂがトレースするように、それぞれの
モータードライバー１２８、１２６を制御するものであ
る。

【００４６】但し、ズームモーター１２９に関しては定
められた電圧で一定速にて駆動するようにしてもよい。

【００４７】尚、フォーカスレンズ位置情報をステップ
モーターのステップ数で読み取る様な本発明構成の場
合、電源ＯＦＦと共に位置情報が削減してしまうため、
次に電源を投入した時に正しい位置カウントに戻らな
い。したがって、メインスイッチＳＷ１３１がオンした
時に、パワーオンリセット回路１３０にて不図示の別リ
セットスイッチ等を制御してフォーカスレンズ群１０４
Ｂを起算位置に復帰させ、カウントを再スタートするよ
うに構成されている。

【００４８】本発明におけるレンズ制御装置は以上のよ
うに構成されており、次にＣＰＵ１３３内に格納されて
いる制御プログラムによる本発明のフォーカスレンズ駆
動速度制御動作を、図２に示すフローチャートにしたが
い、順を追って説明する。

【００４９】ステップ２０１にて制御動作をスタートす
る。ステップ２０２でズームスイッチ１３２の状態を検
出し、ズーム操作が行なわれているかどうかを検出す
る。ズーム操作が行なわれていない場合にはステップ２
０４にて、ズーム操作の有無を示すフラグＺをＬｏｗに
し、通常測距のルーチンとなる。

【００５０】通常測定距離のルーチンでは、ズームレン
ズが停止しているため、ズームレンズの駆動に応じた焦
点面のずれはなく、図８で見れば、横軸上のあるズーム
レンズ位置において、フォーカスレンズが縦軸方向に移
動するだけの動きとなり、目標とする被写体に対する焦
点状態に応じた移動のみとなる。

【００５１】したがって、ＣＰＵ１３３はＡＦ装置１２
２によって映像信号中より検出された焦点電圧にもとづ
いてフォーカスモータドライバー１２６を制御し、合焦
点へとフォーカスレンズ１０４Ｂを移動すべくフォーカ
スモータ１２７を駆動する。

【００５２】ステップ２０２でズーム操作が行なわれて
いることが判別された際には、ステップ２０３でフラグ
Ｚの状態が判別される。ズーム操作が開始された時点で
は必ずフラグＺはＬｏｗとなっている。したがってズー
ム開始時は、ステップ２０６に到る。ステップ２０６で
絞り値が検出される。ステップ２０７では、ステップ２
０６で検出した絞り値の値、すなわち被写界深度に応じ
て本発明の特徴とするところのズームモーター駆動前の
フォーカスモーターの深度の端への移動の為の速度が算
出、決定される。ステップ２０８では、ステップ２０７
で演算した結果にもとづいて、実際にレンズをいずれか
の方向に駆動する。この時フォーカスレンズを後ピン側
の端へ配すべき時には、繰り込み駆動、前ピン側の端へ
配す時には繰り出し駆動となる。ここでは、後ピン側の
端へと駆動するものとする。

【００５３】ステップ２０９は、フォーカスレンズの移
動により、合焦→非合焦の判定を行なう。この時ズーム
レンズはまだ移動していないので、前述した様な測距信
号取出し範囲内への被写体の出入りなどは発生しないの
で、比較的正確に非合焦判定が行なわれる。尚、ここで
言う非合焦とは、許容錯乱円以下で、自動焦点調節装置
が検出可能な最小錯乱円程度のわずかなボケの判断を示
している。

【００５４】合焦から非合焦に入るとステップ２１０に
てフラグＺをＨｉとし、ステップ２０８の駆動の結果
が、後ピン側の端に到るものであるとすれば、ズーム動
作中のフォーカスレンズの駆動結果が、まず、後ピン状
態を補正するような内容すなわち前ピン側へと駆動する
ような内容とされる。ここではこのような設定をＶ_K＝
ＣＢと称する。尚、逆に前ピン状態で、これを補正する
様な設定をＶ_K＝ＢＦと称することとする。

【００５５】ステップ２１０を通る際にフラグＺがＨｉ
とされるので再びステップ２０３に到った段階で、ステ
ップ２１２に到る。ステップ２１２〜２１４で絞り値、
ズームレンズ位置、フォーカスレンズ位置を取り込み、
ステップ２１５で前述した考えに基づき、図８に示すマ
ップ上を複数の小領域に分割した中のどこに現在属して
いるかを確定する。

【００５６】確定した領域に応じて速度データ、方向デ
ータ、領域データを格納したＲＯＭから読み出した各種
データにもとづいてＶ_Kに応じた、ズームモーター及び
フォーカスモータ（どちらか一方でも可）の駆動内容を
決定し、これを駆動する（ステップ２１６）。

【００５７】その後、ステップ２１７によって、図１１
の２６の様に、合焦軌跡２７を通過後非合焦に到ったか
どうかが検出される。このステップ２１７の判定がＹｅ
ｓであれば、ステップ２１８、２１９、２２０によって
Ｖ_Kの内容を反転する（ＢＦであればＣＢ、ＣＢであれ
ばＢＦとする）。

【００５８】すなわち、上述の動作により、ズームスイ
ッチ１３２が操作されていないときには、焦点電圧にも
とづいてフォーカスレンズを駆動し、通常の自動焦点調
節動作が行われる。

【００５９】そして、ズームスイッチ１３２が操作され
た場合には、まずＡＦ装置にてフォーカスレンズが後ピ
ン側へと駆動され、ＡＦ装置にて合焦状態から非合焦状
態となったこと、すなわちフォーカスレンズが図１０の
合焦範囲２０を越えたことが焦点電圧から検出され、フ
ォーカスレンズが確実に後ピン側の端へと移動されたこ
ととなる。これによってフォーカスレンズに後ピンを補
正するすなわち前ピン側へと駆動する速度Ｖ_K＝ＣＢが
設定されズーム動作開始スタンバイ状態となる。

【００６０】続いてズーム操作が行われると、ズームレ
ンズが所定の速度で駆動されるとともに、ズームレン
ズ、フォーカスレンズのエンコーダ情報から図８のマッ
プ上におけるズームレンズ、フォーカスレンズ位置が検
出され、その位置に相当するフォーカスレンズ速度（す
なわちズームレンズに対する追従速度）Ｖ_MをＲＯＭ内
のデータテーブル等から読み出し、ステップ２１１で最
初に設定されているＶ_K＝ＣＢが加味された速度Ｖで最
終的にフォーカスレンズが駆動される。すなわちＶ＝Ｖ
_M＋Ｖ_Kの速度で駆動される。

【００６１】したがって、フォーカスレンズは後ピン側
の合焦範囲の端部から前ピン側へとＶ_K＝ＣＢの速度成
分で変位しながらズームレンズに追従することになる
（ステップ２１６）。

【００６２】そして、フォーカスレンズが合焦点中心を
通過して移動方向における前ピン側端に到達したことが
ＡＦ装置によって合焦→非合焦を検出することによって
判別されたところで（ステップ２１７）、Ｖ_K＝ＣＢか
らフォーカスレンズを後ピン側へと駆動する速度Ｖ_K＝
ＢＦへと反転し、このＶ_Kをフォーカスレンズがズーム
レンズに追従して合焦軌跡上をトレースするための速度
Ｖ_Mに加えた速度Ｖでフォーカスレンズが駆動される。

【００６３】以上のように、本発明によれば、フォーカ
スレンズをその合焦可能範囲内において、後ピン側端
部、前ピン側端部を交互に移動して焦点位置を補正しな
がらズームレンズに追従して合焦軌跡上を移動するよう
に制御するとともに、ズーム動作の開始時、フォーカス
レンズの位置を確認し、所定の後ピン位置または前ピン
位置にフォーカスレンズが位置していない場合には、該
所定の位置へとフォーカスレンズを移動してから、ズー
ムレンズを駆動するようにしたので、フォーカスレンズ
が合焦範囲内の一方の端部に既に位置しているのに、さ
らにその方向へとフォーカスレンズを駆動して、逆に合
焦軌跡を脱落してボケを生じさせるような誤動作を確実
に防止することができ、常にズームレンズの駆動と同時
に、フォーカスレンズは後ピン、前ピン駆動を交互に繰
り返し、合焦軌跡から脱落することなくズーム動作を行
なうことができる。

【００６４】上述の第１の実施例によれば、合焦範囲の
端までフォーカスレンズを移動する手段として、ＡＦ装
置すなわち自動焦点検出手段の焦点電圧を用いる方法を
提供した。

【００６５】本発明の要旨とするところは、後ピンまた
は前ピン状態にフォーカスレンズを位置させ、その状態
からズームレンズの駆動を開始することにある。したが
って最初のフォーカスレンズ位置を深度の端に配する方
法としては、例えばその時の絞り値Ｆと、合焦に至った
時のフォーカスレンズの駆動方向がわかれば、正確な端
でなくても、『後ピン側端部近傍』というような位置ま
でフォーカスレンズを移動することが可能となる。

【００６６】以下この方法について、本発明の第２の実
施例として説明する。図３はこの方法の原理を説明する
ものである。同図の立て方向にフォーカスレンズの位置
をとると、３０６で示すＡ′点が錯乱円０の位置とな
り、真の合焦点となる。３０５は自動焦点調節装置が、
このＦ値のときに合焦と判断できる深度範囲となる。同
図中、Ａ′点より上方にフォーカスレンズがあるときが
前ピン、下方にあるときが後ピン状態である。前ピン状
態から矢印３０２の方向でフォーカスレンズが移動した
場合、×点で示した３０３近傍にてレンズが停止するも
のとする。また後ピン状態から矢印３０１の方向でフォ
ーカスレンズが移動した場合、×で示した３０４近傍に
てレンズが停止するものとする。

【００６７】３０３及び３０４の停止位置のバラツキの
最大幅をＸとし、矢印３０２の方向からフォーカスレン
ズが移動して停止したとすると、ズーム動作開始当初、
『深度幅３０５−Ｘ』分だけ、実際にフォーカスレンズ
が停止した位置から、さらにフォーカスレンズを矢印３
０２の方向に移動してやれば、ほぼ後ピン側の端Ｘの範
囲内にフォーカスレンズを配置できる。逆に矢印３０１
の方向から移動してきて停止した（合焦信号が出た）後
に、ズーム操作を行なった場合は、ズーム動作当初、更
に矢印３０１と同方向に（『深度幅３０５−Ｘ』分だ
け、フォーカスレンズを移動すれば、ほぼ前ピン側の端
部に配置することができる。

【００６８】矢印３１０の方向で合焦に到り、後ピン側
の端部に配置したい場合には、そのままの位置でズーム
レンズの駆動を開始すればよい。

【００６９】以上のように、本発明の第１の実施例によ
れば、自動焦点調節装置の焦点電圧をもとに、また第２
の実施例では絞り値Ｆ（焦点深度）と合焦に到った時の
フォーカスレンズ群を配置する方法について述べた。

【００７０】実際には絞り値Ｆに応じて、これらのいず
れかの方法を選択的に切り換える必要が考えられる。

【００７１】第２の実施例の方法を用いると、停止位置
のばらつきＸが、深度幅全域の中で何％を占めるかが後
ピン側または前ピン側の端部に対してどの程度まで、す
なわちどの程度のボケ量のところまでフォーカスレンズ
位置を追い込むことができるかのポイントとなってく
る。この割合（％）を決定する場合には、絞りが開放に
なるほど、敏感度が高くなるため、測距結果の得られる
タイミング、測距サイクル、モータのイナーシャ等が大
きく影響することを考慮しなければならない。

【００７２】すなわち絞りの開口量が大きく深度が浅く
なるほど、この割合（％）が大きくなるため、第２の実
施例において述べた方法では、十分に深度の端部までフ
ォーカスレンズ位置を追い込めなくなることが懸念され
る。

【００７３】したがって、第３の実施例としては、絞り
値にあるしきい値を設定して、そのしきい値の前後で、
上記の各方式を切り換えるようにすればよい。これにつ
いては上述の第１の実施例及び第２の実施例の説明から
十分理解できると思われるので説明は省略する。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インナーフォーカスレンズにおいてズーム動作を行なう
際、ズームレンズが移動を開始する前に、フォーカスレ
ンズをあらかじめ定められた後ピンまたは前ピンの端部
近傍に配置してからズームレンズの駆動を開始するよう
にしたので、ズーム動作の開始時、ボケの方向検知の精
度を向上し得、フォーカスレンズを合焦状態を保ったま
まズームレンズに追従させるための合焦軌跡に、フォー
カスレンズを正確にトレースさせることができ、ボケの
ないズーム動作が可能である。

【００７５】また、ズーム動作当初よりボケの発生を防
止できるので、焦点電圧値の処理において、スム−ジン
グのため過去の焦点電圧値を多く取り込んで平均する際
にも方向検知の精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるレンズ制御装置をビデオカメラ
に適用した場合の位置構成を示すブロック図である。

【図２】本発明におけるフォーカシングレンズ速度の制
御アルゴリズムを示すフローチャートである。

【図３】本発明の他の実施例を説明するための図であ
る。

【図４】前玉レンズを駆動して焦点調節を行なうズーム
レンズの一例を示す図である。

【図５】リアフォーカス（インナーフォーカス）タイプ
のズームレンズの一例を示す図である。

【図６】図５に示すリアフォーカスズームレンズにおけ
るズーム位置に応じたフォーカスレンズの合焦位置の軌
跡を示す特性図である。

【図７】リアフォーカス（インナーフォーカス）タイプ
のズームレンズの他の例を示す図である。

【図８】図７に示すリアフォーカスズームレンズにおけ
る位置に応じたフォーカスレンズの合焦位置の軌跡を示
す特性図である。

【図９】フォーカスレンズ位置と焦点電圧との関係を示
す特性図である。

【図１０】合焦軌跡とズームレンズ、フォーカスレンズ
の制御を説明するための図である。

【図１１】合焦軌跡に対するフォーカスレンズの追従動
作を説明するための図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 邦彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金田 北洋 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−307710（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/02 - 7/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変倍動作を行なう際に駆動される第１の
   レンズ群と、 前記第１のレンズ群の移動あるいは被写体距離の変化に
   ともなって変化する焦点位置を補正する第２のレンズ群
   と、 焦点状態を検出する焦点検出手段と、 前記第１のレンズ群を駆動して変倍動作を行う際、前記
   第１のレンズ群の駆動にさきがけて前記第２のレンズ群
   を前ピン側（あるいは後ピン側）における深度の端部ま
   たは端部近傍の位置へと駆動した後、前記第１のレンズ
   群を駆動して変倍動作を開始し、該第１のレンズ群の移
   動中は、前記焦点検出手段の出力に基づき、前記第２の
   レンズ群を、合焦位置に対して深度の前ピン側の端部ま
   たは端部近傍の位置と、後ピン側の端部または端部近傍
   の位置との間で交互に駆動する制御手段と、 を備えたことを特徴とするレンズ制御装置。