JP3261111B2 - Zoom lens, zoom lens system and camera system - Google Patents

Zoom lens, zoom lens system and camera system

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JP3261111B2
JP3261111B2 JP16266099A JP16266099A JP3261111B2 JP 3261111 B2 JP3261111 B2 JP 3261111B2 JP 16266099 A JP16266099 A JP 16266099A JP 16266099 A JP16266099 A JP 16266099A JP 3261111 B2 JP3261111 B2 JP 3261111B2
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zoom
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focus
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  • Lens Barrels (AREA)
  • Lenses (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビカメラ等に
使用されるズームレンズに関するものである。
The present invention relates to a zoom lens used for a television camera or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】テレビカメラ等に使用されるズームレン
ズでは、ズームデマンドを操作することによってズーム
部を駆動制御し、所望の撮影画角を得ることができる。
2. Description of the Related Art In a zoom lens used for a television camera or the like, a zoom demand can be operated to drive and control a zoom unit to obtain a desired angle of view.

【0003】また、フォーカスデマンドを操作すること
によってフォーカス部を駆動制御することによって所望
の被写体に焦点を合わせることができる。
In addition, a desired subject can be focused by driving and controlling a focus unit by operating a focus demand.

【0004】図4には、レンズの位置を制御する方式の
ズームレンズの動作フローチャートを示している。この
ズームレンズでは、ズームデマンドやフォーカスデマン
ドからデータを入力し(ステップ103,104)、こ
れら入力データに基づいてフォーカス部やズーム部の目
標駆動状態を示すフォーカス位置指令やズーム位置指令
を演算する(ステップ106,107)。そして、これ
ら位置指令と現在のフォーカス部およびズーム部の位置
との差に応じて駆動源であるモータを駆動し、所望の画
角および焦点状態を得る(ステップ109,110)。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of a zoom lens system that controls the position of the lens. In this zoom lens, data is input from a zoom demand or a focus demand (steps 103 and 104), and a focus position command and a zoom position command indicating a target driving state of the focus unit and the zoom unit are calculated based on the input data (steps 103 and 104). Steps 106 and 107). Then, a motor as a drive source is driven in accordance with the difference between these position commands and the current positions of the focus unit and the zoom unit, and a desired angle of view and focus state are obtained (steps 109 and 110).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フォー
カス部が駆動されると、画角まで変化する。このため、
フォーカス部の駆動状態(レンズ位置等)によっては、
ズーム部を駆動端まで駆動しても所望の撮影画角を得る
ことができない場合がある。
However, when the focus unit is driven, the angle of view changes to the angle of view. For this reason,
Depending on the driving state of the focus unit (lens position, etc.)
In some cases, even if the zoom unit is driven to the drive end, a desired angle of view cannot be obtained.

【0006】また、ズーム部の駆動状態が等しくても、
フォーカス部の駆動状態により画角が異なってしまう。
特に、ワイド端等の被写界深度の深いズーム領域では、
フォーカス操作によりフォーカス部の駆動状態が変化し
ても映像がボケることが少ないために、画角が変化する
現象が顕著に表れる。
Further, even if the driving states of the zoom units are equal,
The angle of view varies depending on the driving state of the focus unit.
In particular, in a zoom region having a large depth of field such as a wide end,
Even if the driving state of the focus unit changes due to the focus operation, the image is less likely to be blurred, so that a phenomenon in which the angle of view changes significantly appears.

【0007】そこで、本発明は、フォーカス部の駆動状
態に影響されることなく常に所望の撮影画角を得ること
ができるズームレンズを提供することを目的としてい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a zoom lens that can always obtain a desired angle of view without being affected by the driving state of the focus unit.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、ズーム部およびフォーカス部を含む
光学系の駆動により画角を目標画角に変更する制御を行
う制御手段を有するズームレンズにおいて、制御手段
に、目標画角がズーム部の駆動により得られる画角範囲
を超えているときに、目標画角を得るためにフォーカス
部を駆動制御するようにしている。
In order to achieve the above object, the present invention has a control means for controlling an optical system including a zoom unit and a focus unit to change an angle of view to a target angle of view by driving the optical system. In the zoom lens, when the target angle of view exceeds a range of the angle of view obtained by driving the zoom unit, the control unit focuses on the zoom lens to obtain the target angle of view.
The drive of the unit is controlled .

【0009】具体的には、例えば、目標画角がズーム部
の駆動により得られる画角範囲を超えており、且つ上記
光学系の被写界深度が所定値(最至近距離から無限遠距
離まで合焦する被写界深度値)以上に深いとき又は上記
光学系の過焦点距離が最至近距離の2倍値以下の近距離
となるときに、目標画角を得るためにフォーカス部を駆
動制御するようにすればよい
Specifically, for example, when the target angle of view is
When the depth of field of the optical system is deeper than a predetermined value (depth of field for focusing from the shortest distance to infinity) or the optical field When the hyperfocal distance of the system is a short distance that is twice or less the closest distance , the focus unit is driven to obtain the target angle of view.
What is necessary is just to perform dynamic control .

【0010】すなわち、例えばフォーカス部を駆動して
も映像のボケが生じにくいような場合に、本来ある物体
距離にフォーカス合わせされているフォーカス部を駆動
して画角調整(ズーミング)することにより、ズーム部
の駆動のみによって得られる画角範囲を超える画角を映
像ボケを生じさせることなく得られるようにしている。
これにより、フォーカス部の駆動状態(フォーカス位
置)に関わらず一定の最大画角等が得られる。
That is, for example, in a case where blurring of an image is unlikely to occur even when the focus unit is driven, by driving the focus unit which is originally focused on a certain object distance and adjusting the angle of view (zooming), An angle of view exceeding an angle of view range obtained only by driving the zoom unit can be obtained without causing image blur.
As a result, a constant maximum angle of view and the like can be obtained regardless of the driving state (focus position) of the focus unit.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1には、本発
明の第1実施形態であるズームレンズの構成を示してい
る。このズームレンズ101は、ズームデマンド(操作
装置)1およびフォーカスデマンド2が装着されてズー
ムレンズシステムを構成するとともに、カメラ103に
通信可能に接続されてカメラシステムを構成する。
(First Embodiment) FIG. 1 shows the configuration of a zoom lens according to a first embodiment of the present invention. The zoom lens 101 includes a zoom demand (operation device) 1 and a focus demand 2 to form a zoom lens system, and is communicably connected to the camera 103 to form a camera system.

【0012】5はCPU(制御手段)であり、このCP
U5には、ズームデマンド1およびフォーカスデマンド
2が接続されている。ズームデマンド1からは、その操
作速度に対応するズーム制御情報としてのズーム速度デ
ータが入力される。また、フォーカスデマンド2から
は、その操作量に対応するフォーカス制御情報としての
フォーカス位置データが入力される。
Reference numeral 5 denotes a CPU (control means).
Zoom demand 1 and focus demand 2 are connected to U5. From the zoom demand 1, zoom speed data as zoom control information corresponding to the operation speed is input. Further, from the focus demand 2, focus position data as focus control information corresponding to the operation amount is input.

【0013】CPU5の出力の1つは、増幅器6を介し
てズーム部Zを構成するレンズを駆動するモータ8に接
続されている。ズーム部Zには、レンズの絶対位置に応
じた電圧を出力する位置検出器9が設けられている。こ
の位置検出器9はCPU5に接続されている。
One output of the CPU 5 is connected via an amplifier 6 to a motor 8 for driving a lens constituting the zoom section Z. The zoom unit Z is provided with a position detector 9 that outputs a voltage corresponding to the absolute position of the lens. This position detector 9 is connected to the CPU 5.

【0014】CPU5の他の出力は、増幅器13を介し
てフォーカス部Fを構成するレンズを駆動するモータ1
5に接続されている。フォーカス部Fには、レンズの絶
対位置に応じた電圧を出力する位置検出器16が設けら
れている。この位置検出器16はCPU5に接続されて
いる。
Another output of the CPU 5 is a motor 1 for driving a lens constituting a focus unit F via an amplifier 13.
5 is connected. The focus unit F is provided with a position detector 16 that outputs a voltage corresponding to the absolute position of the lens. This position detector 16 is connected to the CPU 5.

【0015】また、CPU5の他の出力は、D/A変換
器20を介してテレビカメラ103に接続されている。
これにより、ズーム部Zのレンズ位置を示すズームフォ
ローデータや、不図示の絞りの状態を示すアイリスフォ
ローデータ等、ズームレンズ101の各種状態を示すフ
ォロー信号がカメラ103に通信される。
The other output of the CPU 5 is connected to the television camera 103 via the D / A converter 20.
Accordingly, follow signals indicating various states of the zoom lens 101, such as zoom follow data indicating the lens position of the zoom unit Z and iris follow data indicating the state of the aperture (not shown), are communicated to the camera 103.

【0016】さらに、また、CPU5には、ズーム部Z
およびフォーカス部Fをそれぞれ構成するレンズの位置
(以下、ズーム位置およびフォーカス位置という)と画
角との関係を求めるためのデータを記憶している不揮発
性メモリ18が接続されている。ここで、メモリ18に
記憶されているデータについて簡単に説明する。
Further, the CPU 5 includes a zoom unit Z.
A non-volatile memory 18 that stores data for obtaining a relationship between a position of a lens constituting the focus unit F (hereinafter, referred to as a zoom position and a focus position) and an angle of view is connected. Here, the data stored in the memory 18 will be briefly described.

【0017】まず、メモリ18には、正規化されたズー
ム位置データの可変範囲を複数に分割し、各分割点にお
けるズーム位置データと画角データを記憶させる。
First, the variable range of the normalized zoom position data is divided into a plurality of parts, and the zoom position data and the angle-of-view data at each division point are stored in the memory 18.

【0018】また、正規化されたフォーカス位置データ
の可変範囲を複数に分割し、各分割点間領域におけるフ
ォーカス位置データと物体距離の関係を近似した2次関
数の係数も記憶させる。
Further, the variable range of the normalized focus position data is divided into a plurality of ranges, and a coefficient of a quadratic function that approximates the relationship between the focus position data and the object distance in each divided point area is also stored.

【0019】さらに、ズーム部Zの広角側の端点から望
遠側の端点までのレンズ駆動範囲を任意の数nに分割す
るとともに、フォーカス部Fの無限側の端点から至近側
の端点までのレンズ駆動範囲も同様に任意の数mに分割
して、位置検出器9,16内のパルス計測カウンタの出
力データをそれぞれ演算しておく。また、ズームi番目
の分割点とフォーカスj番目の分割点における画角を光
学的な演算により求めておくとともに、同様にズームの
i、フォーカスのj+1番目の分割点、ズームのi+
1、フォーカスのj番目の分割点、ズームのi+1、フ
ォーカスのj+1番目の分割点での画角を光学的な演算
により求めておき、この4点で囲まれる領域におけるズ
ーム位置、フォーカス位置および画角の関係を4点のう
ちの3点を含む平面の方程式で近似する。この近似平面
の方程式を応用して、画角をズーム位置およびフォーカ
ス位置を変数とする関数(1)式で示すことができる。
Further, the lens driving range from the wide-angle end point to the telephoto end point of the zoom unit Z is divided into an arbitrary number n, and the lens drive range from the infinity end point to the close end point of the focus unit F is increased. The range is similarly divided into an arbitrary number m, and the output data of the pulse measurement counters in the position detectors 9 and 16 are calculated in advance. Further, the angles of view at the i-th division point of the zoom and the j-th division point of the focus are obtained by optical calculation, and similarly, i of the zoom, j + 1-th division of the focus, and i +
1. The angle of view at the j-th division point of focus, i + 1 of zoom, and j + 1-th division point of focus are obtained by optical calculation, and the zoom position, focus position, and image position in the area surrounded by these four points are obtained. The relationship between the angles is approximated by a plane equation including three of the four points. By applying the equation of the approximate plane, the angle of view can be expressed by a function (1) using the zoom position and the focus position as variables.

【0020】 ω=Cz×Pz+Cf×Pf+D …(1) ここでωは画角の大きさを表し、Czは近似平面のズー
ム位置に対する係数、Pzはズーム位置、Cfは近似平
面のフォーカス位置に対する係数、Pfはフォーカス位
置、Dは近似平面の定数項である。このようにして求め
た係数Cz,Cf,Dの値をマップ化したデータをメモ
リ18に記憶させる。
Ω = Cz × Pz + Cf × Pf + D (1) where ω represents the size of the angle of view, Cz is a coefficient for the zoom position on the approximate plane, Pz is a zoom position, and Cf is a coefficient for the focus position on the approximate plane. , Pf are focus positions, and D is a constant term on an approximate plane. Data obtained by mapping the values of the coefficients Cz, Cf, and D obtained in this way are stored in the memory 18.

【0021】図2のフローチャートには、上記ズームレ
ンズにおける電源投入直後からモータ出力までの一連の
動作を示している。
The flow chart of FIG. 2 shows a series of operations from immediately after the power is turned on to the motor output in the zoom lens.

【0022】CPU5は電源投入の直後に、CPU5の
内部を初期化してステップ1に進み、ズーム部Zおよび
フォーカス部Fの初期化を行う。
Immediately after the power is turned on, the CPU 5 initializes the inside of the CPU 5 and proceeds to step 1 to initialize the zoom unit Z and the focus unit F.

【0023】次に、ステップ2で、ズームデマンド1お
よびフォーカスデマンド2との通信の初期化を行う。こ
こで初期化動作を終了し、ズームデマンド1およびフォ
ーカスデマンド1からの出力に応じてズーム部Zおよび
フォーカス部Fを制御する通常動作に移行する。
Next, in step 2, communication with the zoom demand 1 and the focus demand 2 is initialized. Here, the initialization operation is completed, and the operation shifts to the normal operation of controlling the zoom unit Z and the focus unit F according to the outputs from the zoom demand 1 and the focus demand 1.

【0024】ステップ3では、ズームデマンド1から正
規化されたズーム速度データZspeedを入力し、ス
テップ4ではフォーカスデマンド2から正規化されたフ
ォーカス位置データFdataを入力する。そして、ス
テップ5で、ズーム速度データZspeedを(2)式
を用いて積分し、正規化されたズーム位置データZda
taを演算する。
In step 3, normalized zoom speed data Zspeed is input from zoom demand 1, and in step 4, normalized focus position data Fdata is input from focus demand 2. Then, in step 5, the zoom speed data Zspeed is integrated using equation (2), and the normalized zoom position data Zda
Compute ta.

【0025】 Zdata=Zbuf+K×Zspeed …(2) Zdata:正規化されたズーム位置データ Zbuf:前サンプリング時のズーム位置データ K:積分定数 Zspeed:ズーム速度データ 次に、ステップ6で、ズーム位置データZdataが、
ズーム位置データの可変範囲を複数に分割して得た領域
のどこに含まれるかを判断し、その領域の両端に位置す
る分割点のズーム位置データzdata[n−1],z
data[n]および対応する画角データω[n−
1],ω[n]をメモリ18から入力する。
Zdata = Zbuf + K × Zspeed (2) Zdata: normalized zoom position data Zbuf: zoom position data at the time of previous sampling K: integration constant Zspeed: zoom speed data Next, at step 6, zoom position data Zdata But,
It is determined where the variable range of the zoom position data is included in a plurality of divided regions, and the zoom position data zdata [n−1], z of the division points located at both ends of the region are determined.
data [n] and the corresponding angle-of-view data ω [n−
1], ω [n] are input from the memory 18.

【0026】さらに、ステップ7で、(3)式にZda
taおよびzdata[n−1],zdata[n],
ω[n−1],ω[n]を代入して画角指令(目標画
角)ωposを演算する。
Further, in step 7, Zda is added to the equation (3).
ta and zdata [n-1], zdata [n],
The angle of view command (target angle of view) ωpos is calculated by substituting ω [n−1] and ω [n].

【0027】 ωpos=ω[n−1]×10L …(3) 但し、 L=log(ω[n]/ω[n-1])×(Zdata-zdata[n-1])/(zdata
[n]-zdata[n-1]) ωpos:画角指令 ω[n]:n番目の分割点に対応した画角データ Zdata:正規化されたズーム位置データ zdata[n]:n番目の分割点に対応した正規化ズ
ーム位置データ 次に、ステップ8で、ステップ7にて求めた画角指令ω
posを(4)式に代入し、焦点距離FocusLen
gthを演算する。
Ωpos = ω [n−1] × 10 L (3) where L = log (ω [n] / ω [n−1]) × (Zdata-zdata [n−1]) / (zdata
[n] -zdata [n-1]) ωpos: angle-of-view command ω [n]: angle-of-view data corresponding to the n-th division point Zdata: normalized zoom position data zdata [n]: n-th division Normalized zoom position data corresponding to the point Next, in step 8, the angle-of-view command ω obtained in step 7
Substituting pos into equation (4), the focal length FocusLen
gth is calculated.

【0028】 FocusLength=y’/(2×TAN-1(ωpos/2)) …(4) ωpos:画角指令 y’:イメージサイズ 次に、ステップ9で、(5)式に焦点距離データFoc
usLengthを代入して過焦点距離Hを演算する。
ここで、過焦点距離とは、この距離にフォーカスを合わ
せれば、無限遠から過焦点距離の1/2までの範囲が被
写界深度内に入り、この範囲でフォーカス合わせが必要
なくなる距離のことである。また、被写界深度は物体距
離(被写体までの距離)が遠いほど深くなることが知ら
れている。
Focus Length = y ′ / (2 × TAN −1 (ωpos / 2)) (4) ωpos: angle-of-view command y ′: image size Next, in step 9, the focal length data Foc is calculated by equation (5).
The hyperfocal distance H is calculated by substituting usLength.
Here, the hyperfocal distance is a distance from infinity to half of the hyperfocal distance within the depth of field when focus is adjusted to this distance, and focus adjustment is not required in this range. is there. It is known that the depth of field increases as the object distance (the distance to the subject) increases.

【0029】 H=FoculLength2 /(δ×Fno) …(5) H:過焦点距離 FoculLength:焦点距離 δ:許容錯乱円 Fno:Fナンバー 次に、ステップ10で、M.O.Dデータ(最至近距離
データ)Lmodをメモリ18から入力し、ステップ1
1で過焦点距離HとM.O.DデータLmodとを比較
する。過焦点距離HがM.O.DデータLmodの2倍
値よりも遠距離の場合は、フォーカス位置によってM.
O.D付近の被写体の合焦状態が変化するので、フォー
カス位置指令にしたがってフォーカス部Fを駆動制御す
る通常の動作モードに移行する。
H = FoculLength 2 / (δ × Fno) (5) H: hyperfocal length FoculLength: focal length δ: allowable confusion circle Fno: F number O. D data (closest distance data) Lmod is input from the memory 18 and step 1
1 and hyperfocal distances H and M. O. Compare with the D data Lmod. When the hyperfocal distance H is M.P. O. If the distance is longer than twice the value of the D data Lmod, the M.D.
O. Since the focus state of the subject near D changes, the mode shifts to a normal operation mode in which the drive of the focus unit F is controlled according to the focus position command.

【0030】通常の動作モードでは、ステップ12にお
いて、フォーカス位置データFdataを(6)式を用
いてフォーカス位置指令Focusに変換する。
In the normal operation mode, in step 12, the focus position data Fdata is converted into a focus position command Focus using Expression (6).

【0031】 Focus=Far+Fdata/NOM×(Near−Far)…(6) Focus:フォーカス位置指令 Far:無限端フォーカス位置指令 Near:至近端フォーカス位置指令 Fdata:正規化フォーカス位置データ NOM:正規化データの最大値 さらに、ステップ13で、ズーム位置データZdata
およびフォーカス位置データFdataを含む領域に対
応した近似1次平面方程式の係数Cz,Cf,Dをメモ
リ18から入力し、ステップ14で(7)式を用いてズ
ーム位置指令Zoomを演算して、ステップ20にジャ
ンプする。
Focus = Far + Fdata / NOM × (Near−Far) (6) Focus: Focus position command Far: Infinite end focus position command Near: Nearest end focus position command Fdata: Normalized focus position data NOM: Normalized data Further, in step 13, the zoom position data Zdata
And the coefficients Cz, Cf, and D of the approximate first-order plane equation corresponding to the area including the focus position data Fdata are input from the memory 18, and in step 14, the zoom position command Zoom is calculated using equation (7). Jump to 20.

【0032】 Zoom=−(Cf×Focus+ωpos+D)/Cz …(7) Zoom:ズーム位置指令 Focus:フォーカス位置指令 ωpos:画角指令 Cz,Cf,D:近似1次平面方程式の係数 一方、ステップ11において、過焦点距離HがM.O.
DデータLmodの2倍値よりも近距離の場合は、最至
近距離から無限遠までのすべての被写体に対して合焦状
態となるので、フォーカス合わせ不要のモードに移行
し、ステップ15に進む。
Zoom = − (Cf × Focus + ωpos + D) / Cz (7) Zoom: zoom position command Focus: focus position command ωpos: angle-of-view command Cz, Cf, D: coefficient of approximate primary plane equation , The hyperfocal distance H is M.P. O.
If the distance is shorter than twice the value of the D data Lmod, all the subjects from the closest distance to infinity are brought into focus.

【0033】ステップ15では、正規化されたフォーカ
ス位置データFdataがフォーカス位置データの可変
範囲を複数に分割して得た領域のどこに含まれるかを判
断し、その領域の両端に位置する分割点のフォーカス位
置データFdata[n−1],Fdata[n]およ
び対応する最大画角データωlim[n−1],ωli
m[n]をメモリ18から入力する。そして、(8)式
にフォーカス位置データFdataおよびFdata
[n−1],Fdata[n],ωlim[n−1],
ωlim[n]を代入して最大画角データωlimit
を演算する。
In step 15, it is determined where the normalized focus position data Fdata is included in the area obtained by dividing the variable range of the focus position data into a plurality of parts, and the divided points located at both ends of the area are determined. Focus position data Fdata [n-1], Fdata [n] and corresponding maximum angle-of-view data ωlim [n-1], ωli
m [n] is input from the memory 18. Then, the focus position data Fdata and Fdata
[N-1], Fdata [n], ωlim [n-1],
ωlim [n] is substituted for the maximum angle of view data ωlimit
Is calculated.

【0034】 ωlimit=ωlim[n-1] +(ωlim[n]- ωlim[n-1]) ×(Fdata-Fdata[n-1])/(Fdata[n]-Fdata[n-1 ]) …( 8) ωlimit:最大画角データ ωlim[n]:n番目の分割点に対応した画角データ Fdata:正規化されたフォーカス位置データ Fdata[n]:n番目の分割点に対応した正規化フ
ォーカス位置データ 次に、ステップ16で、最大画角データωlimitと
画角指令ωposとを比較する。画角指令ωposが最
大画角データωlimit以下である場合は、画角指令
ωposに対応する画角までズーム部Zの駆動だけで画
角調整が可能であることから、フォーカス位置指令にし
たがってフォーカス部Fを駆動制御する通常モードに移
行するため、ステップ12にジャンプする。
Ωlimit = ωlim [n−1] + (ωlim [n] −ωlim [n−1]) × (Fdata−Fdata [n−1]) / (Fdata [n] −Fdata [n−1]) .. (8) ωlimit: maximum angle-of-view data ωlim [n]: angle-of-view data corresponding to the n-th division point Fdata: normalized focus position data Fdata [n]: normalization corresponding to the n-th division point Next, in step 16, the maximum angle-of-view data ωlimit is compared with the angle-of-view instruction ωpos. When the angle of view command ωpos is equal to or less than the maximum angle of view data ωlimit, the angle of view can be adjusted only by driving the zoom unit Z up to the angle of view corresponding to the angle of view command ωpos. The process jumps to step 12 in order to shift to the normal mode for driving and controlling F.

【0035】一方、ステップ16で、画角指令ωpos
が最大画角データωlimitより大きい場合は、ズー
ム部Zの駆動だけでは画角指令ωposに対応する画角
まで画角調整することができない。しかし、過焦点距離
HがM.O.DデータLmodの2倍値よりも近距離で
あるために、最至近距離から無限遠までのすべての被写
体に対して合焦状態となるので、フォーカス合わせが不
要である。そこで、ステップ16で画角指令ωposが
最大画角データωlimitより大きい場合は、ステッ
プ17〜19に進み、画角指令ωposに基づいてフォ
ーカス部Fを駆動し画角調整を行う。
On the other hand, at step 16, the angle of view command ωpos
Is larger than the maximum angle-of-view data ωlimit, the driving of the zoom unit Z alone cannot adjust the angle of view to the angle of view corresponding to the angle-of-view command ωpos. However, when the hyperfocal distance H is M.P. O. Since the distance is shorter than twice the value of the D data Lmod, all the subjects from the closest distance to infinity are in focus, so that focusing is unnecessary. Therefore, if the angle of view command ωpos is larger than the maximum angle of view data ωlimit in step 16, the process proceeds to steps 17 to 19, in which the focus unit F is driven based on the angle of view command ωpos to adjust the angle of view.

【0036】具体的には、まずステップ17で、ズーム
位置指令Zoomをワイド端位置データに設定する。
Specifically, first, in step 17, the zoom position command Zoom is set to the wide end position data.

【0037】また、ステップ18で、フォーカス部Fの
駆動によるワイド端画角の可変範囲を複数に分割して得
た領域のどこに画角指令ωposが含まれるかを判断
し、その領域の両端に位置する分割点の画角データωw
ide[n−1],ωwide[n]およびそれぞれの
画角データに対応するフォーカス位置指令Pf[n−
1],Pf[n]をメモリ18から入力する。
In step 18, it is determined where the angle of view command ωpos is included in an area obtained by dividing the variable range of the wide-angle angle of view by driving the focus unit F into a plurality of parts. Angle-of-view data ωw of the located division point
ide [n−1], ωwide [n], and the focus position command Pf [n−
1] and Pf [n] are input from the memory 18.

【0038】さらに、ステップ19で、(9)式に画角
指令ωpos、画角データωwide[n−1],ωw
ide[n]およびフォーカス位置指令Pf[n−
1],Pf[n]を代入してフォーカス位置指令Foc
us’を演算し、ステップ20にジャンプする。
Further, in step 19, the angle-of-view command ωpos and the angle-of-view data ωwide [n-1], ωw are expressed by equation (9).
ide [n] and the focus position command Pf [n−
1], Pf [n] and focus position command Foc
Calculate us' and jump to step 20.

【0039】 Focus’=Pf[n-1] +(Pf[n]-Pf[n-1])×( ωpos-ωwide[n-1])/(ωwide[n]-ωwide[n-1]) …(9) Focus’:フォーカス位置指令 Pf[n]:n番目の分割点に対応したフォーカス位置
指令 ωpos:画角指令 ωwide[n]:n番目の分割点に対応した画角デー
タ ステップ14でフォーカス部Fの駆動に伴う画角変動を
防止するためのズーム位置指令が演算され、またステッ
プ19でズーム部Zの駆動により得られる最大画角を超
える画角(画角指令)を得るためのフォーカス位置指令
が演算された後、ステップ20では、位置検出器9内の
カウンタの出力をカウンタバッファZfolに設定し、
位置検出器16内のカウンタの出力をカウンタバッファ
Ffolに設定する。
Focus ′ = Pf [n−1] + (Pf [n] −Pf [n−1]) × (ωpos−ωwide [n−1]) / (ωwide [n] −ωwide [n−1] ) (9) Focus': Focus position command Pf [n]: Focus position command corresponding to n-th division point ωpos: View angle command ωwide [n]: View-angle data corresponding to n-th division point In step 19, a zoom position command for preventing a change in the angle of view due to driving of the focus unit F is calculated, and in step 19, an angle of view (angle of view command) exceeding the maximum angle of view obtained by driving the zoom unit Z is obtained. Is calculated in step 20, the output of the counter in the position detector 9 is set in the counter buffer Zfol.
The output of the counter in the position detector 16 is set in the counter buffer Ffol.

【0040】そして、ステップ21で、ズーム位置指令
ZoomとカウンタバッファZfolを用いてズーム部
Zの位置制御演算を行い、フォーカス位置指令Focu
sとカウンタバッファFfolを用いてフォーカス部F
の位置制御演算を行う。
In step 21, the position control calculation of the zoom section Z is performed using the zoom position command Zoom and the counter buffer Zfol, and the focus position command Focu is obtained.
focus section F using the counter buffer Ffol
Of the position control.

【0041】続いてステップ22では、ステップ21に
おけるズーム位置制御演算結果を増幅器6に、フォーカ
ス位置制御演算結果を増幅器13にそれぞれ出力し、モ
ータ8,15を駆動する。以後、電源が切られるまでス
テップ3からステップ22までを繰り返し実行する。
Subsequently, in step 22, the zoom position control calculation result in step 21 is output to the amplifier 6 and the focus position control calculation result is output to the amplifier 13, respectively, and the motors 8 and 15 are driven. Thereafter, steps 3 to 22 are repeatedly executed until the power is turned off.

【0042】このように、本実施形態によれば、画角指
令に対応する画角がズーム部Zの駆動により得られる最
大画角を超える場合において、過焦点距離が最至近距離
の2倍値より近距離のときには、フォーカス部Fの駆動
を利用して画角調整を行うことで、映像ボケを生ずるこ
となく画角指令に対応する画角を得ることができる。し
たがって、例えば、図3に示すように、フォーカシング
した物体距離が0.6mや10mの場合(ズーム駆動の
みによって得られるワイド端画角が無限遠∞のときのワ
イド端画角より小さい場合)でも、過焦点距離が最至近
距離の2倍値より近距離であるという光学条件を満たす
範囲内にてフォーカス部Fの駆動を利用してズーミング
を行うことにより、無限遠∞の場合にズーム駆動のみに
よって得られるワイド端画角と同じワイド端画角を得る
ことができる。つまり、フォーカス位置に関わらず、ワ
イド端画角を一定にすることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the angle of view corresponding to the angle of view command exceeds the maximum angle of view obtained by driving the zoom unit Z, the hyperfocal distance is twice the closest distance. When the distance is shorter, the angle of view is adjusted using the driving of the focus unit F, so that the angle of view corresponding to the angle of view command can be obtained without causing image blurring. Therefore, for example, as shown in FIG. 3, even when the focused object distance is 0.6 m or 10 m (when the wide-angle angle of view obtained only by zoom driving is smaller than the wide-angle angle of view at infinity ∞). By performing zooming using the drive of the focus unit F within a range that satisfies the optical condition that the hyperfocal distance is shorter than twice the closest distance, zoom drive is performed only at infinity. Thus, the same wide-end angle of view as the wide-angle angle of view obtained can be obtained. That is, the wide-angle angle of view can be kept constant regardless of the focus position.

【0043】しかも、過焦点距離が最至近距離の2倍よ
り近距離の場合、ズームデマンド1からの制御データに
より設定される画角データに基づいてフォーカス位置指
令を演算するため(図2のステップ17〜19)、フォ
ーカスデマンド2を操作してフォーカス制御データを変
化させてもフォーカス位置指令は変化しない。よって、
ワイド側でフォーカス操作を行っても、フォーカスデマ
ンド2からのフォーカス位置データは実質的に無視さ
れ、フォーカス部Fは駆動されないので、ワイド端にお
けるフォーカシングによる画角変動を防止することがで
きる。
In addition, when the hyperfocal distance is shorter than twice the shortest distance, the focus position command is calculated based on the angle-of-view data set by the control data from the zoom demand 1 (step in FIG. 2). 17 to 19), even if the focus control data is changed by operating the focus demand 2, the focus position command does not change. Therefore,
Even if the focus operation is performed on the wide side, the focus position data from the focus demand 2 is substantially ignored, and the focus unit F is not driven. Therefore, it is possible to prevent a change in the angle of view due to focusing at the wide end.

【0044】なお、本実施形態では、フォーカス無限遠
時にてズーム駆動により得られる最大画角を、全てのフ
ォーカス距離で得られるようにした場合について説明し
たが、本発明を、フォーカス無限遠時にてさらにフォー
カス部をズーミングのために駆動することによって、こ
のズームレンズで得られる最大画角を拡大することに用
いてもよい。
In the present embodiment, the case has been described in which the maximum angle of view obtained by the zoom drive at infinity of focus is obtained at all the focus distances. Further, it may be used to enlarge the maximum angle of view obtained by this zoom lens by driving the focus unit for zooming.

【0045】また、本実施形態では、ズームデマンド1
から入力されたズーム制御情報(ズーム速度データ)に
基づいて画角指令を演算する場合について説明したが、
本発明は、例えばテレビカメラの調整室に配置されたカ
メラのコントロールユニットから画角指令データが入力
される場合にも適用することができる。
In this embodiment, the zoom demand 1
The case where the angle of view command is calculated based on the zoom control information (zoom speed data) input from
The present invention can be applied to, for example, a case where angle-of-view command data is input from a control unit of a camera arranged in a control room of a television camera.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、目標
画角がズーム部の駆動により得られる画角範囲を超えて
いるときに、目標画角を得るためにフォーカス部を駆動
制御するようにしているので、例えばフォーカス部を駆
動しても映像のボケが生じにくいような場合に、本来あ
る物体距離にフォーカス合わせされているフォーカス部
を駆動して画角調整(ズーミング)することにより、ズ
ーム部の駆動のみによって得られる画角範囲を超える画
角を映像ボケを生じさせることなく得ることができる。
したがって、フォーカス部の駆動状態(つまりは、物体
距離)に関わらず一定の最大画角等を得ることができ
る。さらに、目標画角設定状態にてフォーカス操作がな
されても画角が変動することを防止できる。
As described above, according to the present invention, when the target angle of view exceeds the range of the angle of view obtained by driving the zoom unit , the focus unit is driven to obtain the target angle of view.
Since the control is performed, for example, when blurring of an image is unlikely to occur even when the focus unit is driven, the focus unit that is originally focused on a certain object distance is driven to adjust the angle of view (zooming). Accordingly, an angle of view exceeding the range of the angle of view obtained only by driving the zoom unit can be obtained without causing image blurring.
Therefore, a constant maximum angle of view or the like can be obtained regardless of the driving state of the focus unit (that is, the object distance). Further, it is possible to prevent the angle of view from fluctuating even when a focus operation is performed in the target angle of view setting state.

【0047】しかも、本発明は、従来のレンズに光学的
・機構的変更を加えることなく実施することが可能であ
るため、ズームレンズの大型化やコスト増を回避するこ
とができる。
Further, since the present invention can be implemented without making optical and mechanical changes to the conventional lens, it is possible to avoid an increase in the size and cost of the zoom lens.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態であるズームレンズの構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a zoom lens according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記ズームレンズの動作フローチャートであ
る。
FIG. 2 is an operation flowchart of the zoom lens.

【図3】上記ズームレンズの動作概念図である。FIG. 3 is an operation conceptual diagram of the zoom lens.

【図4】従来のズームレンズの動作フローチャートであ
る。
FIG. 4 is an operation flowchart of a conventional zoom lens.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ズームデマンド 2 フォーカスデマンド 3 不揮発性メモリ 4 画角補正モード切換スイッチ 5 CPU 6,13 増幅器 8,15 モータ 9,16 位置検出器 20 D/A変換器 21 A/D変換器 101 ズームレンズ 103 カメラ Z ズーム部 F フォーカス部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Zoom demand 2 Focus demand 3 Nonvolatile memory 4 Angle-of-view correction mode changeover switch 5 CPU 6,13 Amplifier 8,15 Motor 9,16 Position detector 20 D / A converter 21 A / D converter 101 Zoom lens 103 Camera Z Zoom part F Focus part

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ズーム部およびフォーカス部を含む光学
系の駆動により画角を目標画角に変更する制御を行う制
御手段を有するズームレンズにおいて、 前記制御手段は、前記目標画角が前記ズーム部の駆動に
より得られる画角範囲を超えているときに、前記目標画
角を得るために前記フォーカス部を駆動制御することを
特徴とするズームレンズ。
1. A zoom lens having control means for controlling an angle of view to a target angle of view by driving an optical system including a zoom unit and a focus unit, wherein the control unit determines that the target angle of view is the zoom unit. when it exceeds the angle range obtained by the drive of the target image
A zoom lens , wherein the focus unit is drive-controlled to obtain an angle .
【請求項2】 前記制御手段は、前記目標画角が前記ズ
ーム部の駆動により得られる画角範囲を超えているとき
に、前記ズーム部を駆動端に駆動するとともに、前記目
標画角を得るために前記フォーカス部を駆動制御するこ
とを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
2. The control unit drives the zoom unit to a driving end when the target angle of view exceeds a range of an angle of view obtained by driving the zoom unit, and controls the eye.
The zoom lens according to claim 1 , wherein the focus unit is drive-controlled to obtain a target angle of view.
【請求項3】 前記制御手段は、前記目標画角が前記ズ
ーム部の駆動により得られる最大画角より大きいとき
に、前記ズーム部を最大画角側の駆動端に駆動するとと
もに、前記目標画角を得るために前記フォーカス部を駆
動制御することを特徴とする請求項2に記載のズームレ
ンズ。
3. The control unit, when the target angle of view is larger than a maximum angle of view obtained by driving the zoom unit, drives the zoom unit to a drive end on the maximum angle of view side, and controls the target image. Drive the focus section to get a corner
3. The zoom lens according to claim 2, wherein the zoom lens is dynamically controlled .
【請求項4】 ズーム部およびフォーカス部を含む光学
系の駆動により画角を目標画角に変更する制御を行う制
御手段を有するズームレンズにおいて、 前記制御手段
は、前記目標画角が前記ズーム部の駆動により得られる
画角範囲を超えており、且つ前記光学系被写界深度が
所定値以上に深いときに前記目標画角を得るために前
記フォーカス部を駆動制御することを特徴とするズーム
レンズ。
4. An optical system including a zoom unit and a focus unit.
Control to change the angle of view to the target angle of view by driving the system
In the zoom lens having a control means, the control means, the target angle is above the angle range obtained by driving of the zoom portion and the depth of field of the optical system is deep to or greater than the predetermined value Sometimes to get the target angle of view
A zoom lens that drives and controls the focus unit .
【請求項5】 前記所定値が、最至近距離から無限遠距
離まで合焦する被写界深度値であることを特徴とする請
求項4に記載のズームレンズ。
5. The zoom lens according to claim 4, wherein the predetermined value is a depth of field value for focusing from a closest distance to an infinity distance.
【請求項6】 ズーム部およびフォーカス部を含む光学
系の駆動により画角を目標画角に変更する制御を行う制
御手段を有するズームレンズにおいて、 前記制御手段
は、前記目標画角が前記ズーム部の駆動により得られる
画角範囲を超えており、且つ前記光学系の過焦点距離が
最至近距離の2倍値以下の近距離となるときに、前記目
標画角を得るために前記フォーカス部を駆動制御するこ
とを特徴とするズームレンズ。
6. An optical system including a zoom unit and a focus unit.
Control to change the angle of view to the target angle of view by driving the system
In the zoom lens having a control unit, the control unit may be configured so that the target angle of view exceeds a range of an angle of view obtained by driving the zoom unit, and that a hyperfocal distance of the optical system is twice a minimum distance. when the following short distance, the eye
A zoom lens , wherein the focus unit is drive-controlled to obtain a target angle of view.
【請求項7】 請求項1からのいずれかに記載のズー
ムレンズと、このズームレンズに接続され、使用者操作
に応じて前記ズーム部を駆動制御するための情報を前記
制御手段に入力する操作装置とを有して構成されること
を特徴とするズームレンズシステム。
7. A claim zoom lens according to any one of 6, this is connected to a zoom lens, to enter the information for driving and controlling the zoom unit to said control means in response to the user operation A zoom lens system comprising an operation device.
【請求項8】 請求項1からのいずれかに記載のズー
ムレンズと、このズームレンズに接続され、使用者操作
に応じて前記フォーカス部を駆動制御するための情報を
前記制御手段に入力する操作装置とを有して構成される
ことを特徴とするズームレンズシステム。
8. A claim zoom lens according to any one of 6, this is connected to a zoom lens, to enter the information for driving and controlling the focus unit to said control means in response to the user operation A zoom lens system comprising an operation device.
【請求項9】 請求項又はに記載のズームレンズシ
ステムと、前記ズームレンズが装着されるカメラとを有
して構成されることを特徴とするカメラシステム。
9. A camera system comprising a zoom lens system according to claim 7 or 8, said zoom lens is configured to have a camera mounted.
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