JP4072224B2 - Lens control apparatus, method, and computer-readable recording medium - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インナーフォーカスタイプのレンズシステムを搭載したカメラにおけるレンズ位置を制御するレンズ制御装置、方法及びこの装置、方法に用いられるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は従来から用いられているインナーフォーカスタイプレンズシステムの簡単な構成を示すものである。図6において101は固定されている第1のレンズ群、102は変倍を行う第2のレンズ群(変倍レンズ、バリエータレンズ、ズームレンズ)、103は絞り、104は固定されている第3のレンズ群、105は焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正する、所謂コンペ機能とを兼ね備えた第4のレンズ群(フォーカスレンズ)、106はCCD等の撮像素子である。公知のように、図6のように構成されたレンズシステムでは、フォーカスレンズ105がコンペ機能と焦点調節機能とを兼ね備えているため、焦点距離が等しくても、撮像素子106の撮像面に合焦するためのフォーカスレンズ105の位置は被写体距離によって異なってしまう。
【0003】
各焦点距離において被写体距離を変化させたとき、撮像面上に合焦させるためのフォーカスレンズ105の位置を連続してプロットすると、図7のようになる。変倍中は被写体距離に応じて図7に示された軌跡を選択し、この軌跡に沿ってフォーカスレンズ105を移動させれば、ボケのないズームが可能になる。
【0004】
前玉フォーカスタイプのレンズシステムでは、変倍レンズに対して独立したコンペレンズが設けられており、さらに変倍レンズとコンペレンズとが機械的なカム環で結合されている。従って、例えばこのカム環にマニュアルズーム用のツマミを設け、手動で焦点距離を変えるようにした場合、ツマミをいくら速く動かしてもカム環はこれに追従して回転し、変倍レンズとコンペレンズとはカム環のカム溝に沿って移動するので、フォーカスレンズのピントがあっていれば、上記動作にってボケを生じることはない。
【0005】
前述のような特徴を有するインナーフォーカスタイプのレンズシステムの制御においては、図7に示される複数の軌跡情報を何らかの形でレンズ制御用マイコンに記憶させておき、フォーカスレンズと変倍レンズの位置に応じて軌跡を選択し、この選択した軌跡上をたどりながらズーミングを行うのが一般的である。
【0006】
また、変倍レンズの位置に対するフォーカスレンズの位置を記憶素子から読み出して、レンズ制御用に用いるためには、各レンズの位置の読み出しをある程度精度良く行わなくてはならない。特に図7からも明らかなように、変倍レンズが等速度またはそれに近い速度で移動する場合、焦点距離の変化によって刻々とフォーカスレンズの軌跡の傾きが変化している。これはフォーカスレンズの移動速度と移動の向きが刻々と変化することを示しており、換言すればフォーカスレンズのアクチュエータは1Hz〜数百Hzまでの精度良い速度応答をしなければならないことになる。
【0007】
上述の要求を満たすアクチュエータとしてインナーフォーカスタイプレンズシステムのフォーカスレンズ群には、ステッピングモータを用いるのが一般的になりつつある。ステッピングモータは、レンズ制御用のマイコン等から出力される歩進パルスに完全に同期しながら回転し、1パルス当たりの歩進角度が一定なので、高い速度応答性と停止精度と位置精度を得ることができる。
また、ステッピングモータを用いる場合、歩進パルス数に対する回転角度が一定であるから、歩進パルスをそのままインクリメント型のエンコーダとして用いることができ、特別な位置エンコーダを追加しなくてもよいという利点がある。
【0008】
前述したように、ステッピングモータを用いて合焦を保ちながら変倍動作を行おうとする場合、レンズ制御用のマイコン等に図7の軌跡情報を何らかの形(軌跡そのものでも、レンズ位置を変数とした関数でも良い)で記憶しておき、変倍レンズの位置または移動速度に応じた軌跡情報を読み出し、その情報に基づいてフォーカスレンズを移動させる必要がある。
【0009】
上述したように光学設計値にもとずいて記憶されたズームトラッキングのデータが作られているが、実際には各レンズ群の焦点距離の誤差などによってこの軌跡は設計値通りになっていない。このため実際のビデオカメラにおいては、記憶されたデータのうち、テレ端とワイド端がバリエータレンズのどの位置に対応させるかを調整する作業を行っている。
【0010】
この方法として、従来よりテレ端からワイド端のバリエータレンズのストロークを設計値通りに保ち、さらに調整距離(例えば∞)でのテレ端とワイド端のフォーカスレンズの合焦位置差(バランス)も設計値となるように求め、そこをテレ端とワイド端とする方法が知られている。ここではストローク一定調整と称することとする。
【0011】
また、テレ端とワイド端のフォーカスレンズの合焦位置の差(バランス)を設計値とするとともに、ミドル(中間の焦点距離)においてフォーカスレンズがマップ上の最高点に達する位置と、テレ端のフォーカスレンズ位置からの移動量が設計値となるようなバリエータレンズ位置とを求め、それをテレ端とワイド端のバリエータレンズの位置とする方法が知られている。ここではテレ−ミドルトラッキング調整と称する。
【0012】
次に図3を用いて上記テレ−ミドルトラッキング調整を行った場合の、テレ端位置とワイド端位置が、仮に軌跡が設計通りであった場合の状況について説明する。
図3は横軸にバリエータレンズの位置(すなわち焦点距離)を、縦軸はフォーカスレンズの位置を示している。尚、ここでの調整距離(例えば∞)では、テレ端Tとワイド端Wのフォーカスレンズの設計合焦位置の差は0としている。
【0013】
テレ−ミドルトラッキング調整を行う場合、マップ上のポイント▲1▼が調整のスタート点となる。ここからフォーカスレンズの設計値の移動量Aだけ図中で下方向にフォーカスレンズを下げる。この位置が▲2▼となる。この状態からバリエータレンズを移動させ、合焦位置を求めると▲5▼となり、ここをテレ端のバリエータ位置とする。また、この例では上述したようにテレ端とワイド端のフォーカスレンズ合焦位置の差は0なので、同じくバリエータレンズを移動させ合焦する位置▲6▼がワイド端のバリエータ位置となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、テレ、ワイド間のズームの速度を速くするために、ステッピングモータの1パルスあたりの回転量を大きくする動きがある。これによりテレ、ワイド間のストロークの長さが同じであってもパルス数は減るので、同じステッピングモータ速度でも、テレ、ワイド間のズーム速度を速くすることができる。しかし、1パルスの移動量(回転量)が大きくなると言うことは、1パルス移動時のボケ量も多くなると言うことで、真の合焦点を見つけることが困難となる。
【0015】
テレ端での、フォーカスとズームレンズ位置の関係を示したのが図4である。ここでの被写体距離は仮に無限とする。ここで光学上のテレ端の位置は▲1▼であるが、ステッピングモータの場合はリニアに止まることはできず、1パルス刻みに止まることしかできない。従って、1パルスの移動量が図4のtmmだとすると、テレ端として止まる可能性のある範囲は▲2▼から▲3▼で、この時のフォーカスの位置も▲2▼から▲3▼の大きな幅2*smmを持っている。従って、▲2▼や▲3▼でズームレンズが停止したときに、フォーカスレンズで合焦させて、ミドルでフォーカスを図3のバランス量Aだけ移動しても合焦できなくなり、永久に設計値Aのバランス取りはできず、図3に示される▲5▼のテレ端Tの位置での真の合焦点と記憶されたカム軌跡の点とが異なるという問題が生じていた。
【0016】
従って、本発明の目的は、ズームのテレ端−ワイド端間のパルス数を少なくしてズーム速度を速くすると共に、ボケのないカム軌跡の追従を可能にすることである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明によるレンズ制御装置においては、変倍動作を行うための第1のレンズ手段と、前記第1のレンズ手段の移動の際の焦点面の移動を補正するための第2のレンズ手段との少なくともテレ端もしくはワイド端のいずれか一方における位置関係の調整機能を有するレンズ制御装置であって、前記第1のレンズ手段の移動を制御する第1の制御手段と、前記第1のレンズ手段の移動の際の焦点面の移動を予め記憶された前記第1のレンズ手段の位置との位置関係に基づいて補正する前記第2のレンズ手段の移動を制御する第2の制御手段と、前記位置関係を調整する調整手段とを備え、前記調整手段は、前記予め記憶された前記第1のレンズ手段と前記第2のレンズ手段との位置関係に基づいて前記第2の制御手段により先に移動された前記第2のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第1の制御手段により前記第1のレンズ手段を移動し、該移動した第1のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第2の制御手段により前記第2のレンズ手段を移動して得られた前記第2のレンズ手段の合焦位置情報に基づいて、前記位置関係を調整することを特徴としている。
また、本発明による他のレンズ制御装置においては、変倍動作を行うための第1のレンズ手段と、前記第1のレンズ手段の移動の際の焦点面の移動を補正するための第2のレンズ手段との少なくともテレ端もしくはワイド端のいずれか一方における位置関係の調整機能を有するレンズ制御装置であって、前記第1のレンズ手段の移動を制御する第1の制御手段と、前記第1のレンズ手段の移動の際の焦点面の移動を予め記憶された前記第1のレンズ手段の位置と前記第2のレンズ手段の位置との位置関係に基づいて補正する前記第2のレンズ手段の移動を制御する第2の制御手段とを備え、前記第1の制御手段は、前記予め記憶された前記第1のレンズ手段と前記第2のレンズ手段との位置関係に基づいて先に移動された前記第2のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第1のレンズ手段を移動し、前記第2の制御手段は、前記第1の制御手段によって移動された第1のレンズ手段の位置において合焦となるような前記第2のレンズ手段の位置に、コントラストに関係する評価値を得ながら前記第2のレンズ手段を移動して焦点の調節を行うことを特徴としている。
【0018】
本発明によるレンズ制御方法においては、予め記憶された変倍動作を行うための第1のレンズ手段の位置と、該第1のレンズ手段の移動の際の焦点面の移動を補正するための第2のレンズ手段の位置との少なくともテレ端もしくはワイド端のいずれか一方における位置関係を調整するためのレンズ制御方法であって、前記予め記憶された前記第1のレンズ手段と前記第2のレンズ手段との位置関係に基づいて前記第2の制御手段により先に移動された前記第2のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第1の制御手段により前記第1のレンズ手段を移動し、該移動した前記第1のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第2の制御手段により前記第2のレンズ手段を移動して得られた前記第2のレンズ手段の合焦位置情報に基づいて、前記予め記憶された第1のレンズ手段と前記第2のレンズ手段の位置との位置関係を調整することを特徴としている。
また、本発明による他のレンズ制御方法においては、予め記憶された変倍動作を行うための第1のレンズ手段の位置と、該第1のレンズ手段の移動の際の焦点面の移動を補正するための第2のレンズ手段の位置との少なくともテレ端もしくはワイド端のいずれか一方における位置関係を調整するためのレンズ制御方法であって、前記予め記憶された前記第1のレンズ手段と前記第2のレンズ手段との位置関係に基づいて先に移動された前記第2のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第1のレンズ手段を移動する第1の制御と、前記第1の制御ステップにより移動された前記第1のレンズ手段の位置において合焦となるような前記第2のレンズ手段の位置にコントラストに関係する評価値を得ながら前記第2のレンズ手段を移動して焦点の調節を行う第2の制御とを行うことを特徴としている。
【0019】
本発明によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体においては、予め記憶された変倍動作を行うための第1のレンズ手段の位置と、該第1のレンズ手段の移動の際の焦点面の移動を補正するための第2のレンズ手段の位置との少なくともテレ端もしくはワイド端のいずれか一方における位置関係を調整するためのコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記予め記憶された前記第1のレンズ手段と前記第2のレンズ手段との位置関係に基づいて前記第2の制御手段により先に移動された前記第2のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第1の制御手段により前記第1のレンズ手段を移動し、該移動した前記第1のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第2の制御手段により前記第2のレンズ手段を移動して得られた前記第2のレンズ手段の合焦位置情報に基づいて、前記予め記憶された第1のレンズ手段と前記第2のレンズ手段の位置との位置関係を調整する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを記録したことを特徴としている。
また、本発明による他のコンピュータ読み取り可能な記録媒体においては、予め記憶された変倍動作を行うための第1のレンズ手段の位置と該第1のレンズ手段の移動の際の焦点面の移動を補正するための第2のレンズ手段の位置との少なくともテレ端もしくはワイド端のいずれか一方における位置関係を調整するためのコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記予め記憶された前記第1のレンズ手段と前記第2のレンズ手段との位置関係に基づいて先に移動された前記第2のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第1のレンズ手段を移動する第1の制御処理と、前記第1の制御ステップにより移動された前記第1のレンズ手段の位置において合焦となるような前記第2のレンズ手段の位置にコントラストに関係する評価値を得ながら前記第2のレンズ手段を移動して焦点の調節を行う第2の制御処理とをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを記録したことを特徴としている。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図1は本発明を適用した撮像装置の構成図である。
図1において、101、102、103、104、105はそれぞれインナーフォーカスタイプのレンズシステムを構成する要素であり、それぞれ固定の前玉レンズ群、変倍を行うための第2のレンズ群(変倍レンズ、バリエータレンズ、ズームレンズ)、絞り、固定の第3のレンズ群、そしてコンペ機能とフォーカシングの機能を兼ね備えた第4のレンズ群(フォーカスレンズ)である。このレンズシステムを透過した被写体100の映像光は撮像素子106の撮像面上で結像され、光電変換により映像信号に変換される。この映像信号は増幅器(またはインピーダンス変換器)107を経てカメラ信号処理部108で処理された後、映像信号は増幅器109で規定レベルまで増幅され、さらに表示処理部110で処理された後、LCD111で撮影画像を表示する。
【0021】
一方、増幅器107で増幅された映像信号は、絞り制御部112、AF評価値処理部115に送られる。絞り制御部112では、映像信号入力レベルに応じてIGドライバ113、IGメータ114を駆動して絞り103を制御し、光量調節を行っている。AF評価値処理部115では測距用の枠生成部117からのゲート信号に応じて、測距枠内の映像信号の高周波成分のみを抽出して処理を行っている。
【0022】
また、AFマイコン116は、AF評価信号強度に応じてレンズの駆動制御及び測距エリアを変更するための測距枠制御を行っている。また、このAFマイコン116はシステムコントロールマイコン(以下シスコン)122と通信をしており、シスコン122がA/D変換等により読み込む、ズームスイッチ123(ユニット化されたズームSWで、操作部材の回転角度に応じた電圧が出力され、この出力電圧に応じて可変速ズームが行われる)の情報や、AFマイコン116が制御するズーム時のズーム方向や焦点距離などの変倍動作情報等を互いにやりとりしている。
【0023】
ROM124は、シスコン122、AFマイコン116が実行する後述する処理のためのプログラムが記録されている。尚、ROMの他に他の半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気媒体等の記録媒体を用いてもよい。
【0024】
118、120はそれぞれAFマイコン116から出力されるレンズ102及び105の各駆動命令に従って駆動エネルギーを各レンズ駆動用モータに出力するためのドライバ、119、121はそれぞれレンズ102及び105を駆動するためのモータである。
【0025】
次に上記レンズ駆動用のモータ119、121がステッピングモータであるものとして、各モータの駆動方法を説明する。
AFマイコン116は、プログラム処理によりズームモータ119、フォーカスモータ121の駆動速度を決定し、各ステッピングモータの回転周波数信号として、ズームモータ119駆動用のドライバ118、フォーカスモータ121駆動用のドライバ120に送る。またモータ119、121の駆動/停止命令及び各モータの回転方向命令をドライバ118、120に送っている。その駆動/停止信号及び回転方向信号は、ズームモータ119に関しては主としてズームスイッチユニット123の状態に応じて、フォーカスモータ121に関しては、AF時及びズーム時にマイコン116内の処理で決定する駆動命令に応じている。
【0026】
各ドライバ118、120は、回転方向信号に応じて4相のモータ励磁相の位相を順回転及び逆回転の位相に設定し、且つ受信した回転周波数信号に応じて4つのモータ励磁相の印加電圧(または電流)を変化させながら出力することにより、各モータの回転方向と回転周波数とを制御しつつ、駆動/停止命令に応じて各モータへの出力をON/OFFしている。また、ステッピングモータを用い、歩進パルス数に対する回転角度が一定なので、歩進パルスをそのままインクリメント型のエンコーダとしてズーム及びフォーカスのそれぞれの位置検出を行う。
【0027】
次に上記構成に基づく本発明の第1の実施の形態を説明する。
図2は、本実施の形態の特徴であるピント調整を行う場合の、マイコン116内の動作フローである。このフローチャートの各処理を実行するためのプログラムはROM124に記録されている。
ステップS501でスタートする。まず、S502でバリエータレンズ102の光軸上の位置をフォーカスレンズ105の軌跡が山形になる山の頂上付近に相当するズーム位置(図3▲1▼)に設定する。次にS503でフォーカスモータ121によりフォーカスレンズ105を移動させてピント合わせを行う。尚、ここで被写体距離は調整距離に設定されているものであり、何らかの調整のためのチャートなどの被写体を配置している。
【0028】
次にS504でピントがあったか否かをチェックし、ピントが合うまでフォーカスレンズ105を移動する。実際には被写体のコントラストに関係する焦点電圧信号とフォーカスレンズ105の移動方向との相関を調べることによって、ピントの合う移動方向を決定しながらピントの位置を探しているが、簡単のためにこのフローでは詳細は省略した。
【0029】
上記S504でピントが合ったことが確認されると、S505で、フォーカスレンズ105を設計値に基づきAだけ下げる。ここで下げるという表現は、図3に照らし合わせて図の中で▲2▼の方向に持っていくことを示したもので、実際にはズームレンズのズームタイプによって、被写体側に繰り出す場合もあるし、像面側に繰り込む場合もある。次にS506で、この状態からバリエータレンズをテレ側Tへ向けて駆動する。同時にS507でピントが合った状態か否かを判断していく。バリエータレンズの移動が完了しその位置でピントが合うと、そのバリエータ位置がテレ端のバリエータ位置に相当する。そしてS508で、その状態のズームエンコーダの位置をテレ端の位置を規定する値としてVtに格納する。
【0030】
図4にテレ端付近での上記状態を示す。前述したように、バリエータレンズで合焦位置を探そうとしても、1パルスの移動量がtmmで大きいと、実際は図4の▲1▼が合焦点だとしても、▲2▼から▲3▼の間で合焦と成る可能性がある。その時フォーカスレンズ側は、▲1▼が軌跡の頂上から図3のAだけ下げたところであるが、このときバリエータレンズの合焦位置が▲2▼や▲3▼だと、合焦点のフォーカスレンズ位置も▲2▼や▲3▼となる。そこで、バリエータレンズで合焦点を見つけた後に、S509でフォーカスレンズを移動させて、フォーカスレンズにより焦点の微調節を行い、S510で合焦かどうかを確認する。そしてS511で、その時のフォーカスエンコーダ出力をRtへ格納する。
【0031】
次にS512で、テレ端とワイド端の調整距離でフォーカスレンズの合焦位置の差に相当するバランス分だけフォーカスレンズを光軸方向に移動する。但し、図3のようにこのバランスが0の場合には移動する必要はない。
さらにS513、514でテレ端を決めたのと同じようにバリエータレンズを移動することにより、ワイド側基準のバリエータ位置を決める。次にS515で、このバリエータ位置のズームエンコーダの位置をフォーカス基準値のバリエータ位置としてVwに格納し、ここでの合焦位置がフォーカスレンズの基準位置Rwとなる。このフォーカス基準値は設計値で予め記憶された値である。
【0032】
以上により、ズームのテレ端、ワイド端位置と、フォーカスのテレ端基準位置と、ワイド端基準位置とを決定している。
上記のようにして決定されたテレ端、ワイド端のバリエータレンズ位置、及びびテレ端、ワイド端基準位置のフォーカスレンズ位置は書き込み可能ROM内に記憶されることが望ましい。
【0033】
上述のように、本実施の形態によれば、ズームの高速化のために、バリエータレンズの1パルス分の移動量を大きくしても、テレ端のフォーカス位置を設計値ではない、レンズ個々のフォーカス位置に設定し、そのフォーカス位置を格納することで、リヤーフォーカス式のズームレンズにおいても、ズーム中にぼけが少ないレンズ制御装置を実現できる。
【0034】
次に第2の実施の形態を説明する。
第1の実施の形態では、ズームレンズのテレ端、ワイド端のバリエータ値、及びフォーカスのテレ端基準値、ワイド端基準位置等を決定し、調整被写体の合焦点を決定する方法を述べたが、調整用被写体距離は1つである。そこで、本実施の形態では第1の実施の形態のピント調整から他の被写体距離の合焦点を求める方法を説明する。
【0035】
図5において、調整被写体距離を無限としたときのテレ端の合焦位置はB(50,0′)(図2のS511のRt)となる。この合焦点を使用して例えば被写体距離3mのテレ端での合焦位置を求めると、図1のAFマイコン116内には、被写体距離に応じて焦点距離とフォーカス合焦位置との関係を記憶した設計値情報があり、被写体距離無限の設計値軌跡は線分A(49,0)−A(50,0)であり、実際のレンズの無限のカム軌跡は線分A(49,0)−B(50,0′)になったので、傾きが
(A(49,0)−A(50,0))/(z50−z49)
→(A(49,0)−B(50,0′))/(z50−z49)
に変化したことになる。これは他の被写体距離でもいえることである。
【0036】
従って、例えば被写体距離3mの実際のレンズの傾きを求めるには、図5から
(A(49,1)−B(50,1′))/(z50−z49)
≒{(A(49,1)−A(50,1))/(A(49,0)−A(50,0))}*{(A(49,0)−B(50,0′))/(z50−z49)}
となる。
【0037】
傾きが求められれば、被写体距離3mのテレ端Tでの合焦位置を求めることができ、調整用の被写体距離に対してだけテレ端での合焦位置を格納しておけば、他の被写体距離に関しては、設計値と実際のレンズの軌跡がずれていても計算で求めることができる。
【0038】
上述のように、本実施の形態によれば、ピント調整において、テレ端、ワイド端のバリエータレンズの位置及びテレ端基準位置のフォーカスレンズ位置を決定し、上記計算によりピント調整時以外の被写体距離の合焦点を算出することにより、ズームの高速化のためにバリエータレンズの1パルス分の移動量を大きくしても、リヤーフォーカス式のズームレンズにおいて、ズーム中のテレ側でぼけのないレンズ制御装置を実現できる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ズーム速度の高速化のためにバリエータレンズの移動量を大きくし、ボケ量が多くなっても、ズーム中にボケのない調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による撮像装置の構成図である。
【図2】ピント調整の動作を示すフローチャートである。
【図3】テレ−ミドルトラッキング調整を説明するための特性図である。
【図4】フォーカスレンズとバリエータレンズとの位置関係を示す特性図である。
【図5】ピント調整におけるテレ端付近での状態を示す特性図である。
【図6】従来のインナーフォーカスタイプレンズシステムを示す構成図である。
【図7】各被写体距離に対する焦点距離と合焦位置との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
102 変倍レンズ(バリエータレンズ、ズームレンズ)
105 フォーカスレンズ
115 AF評価値処理部
116 AFマイコン
118 変倍レンズモータ
121 フォーカスレンズモータ
122 システムコントロールマイコン
124 ROM[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens control apparatus and method for controlling a lens position in a camera equipped with an inner focus type lens system, and a computer-readable recording medium used in the apparatus and method.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a simple configuration of a conventionally used inner focus type lens system. In FIG. 6,
[0003]
When the subject distance is changed at each focal length, the position of the
[0004]
In the front lens focus type lens system, a compensator lens independent from the variable power lens is provided, and the variable power lens and the compensator lens are coupled by a mechanical cam ring. Therefore, for example, when a knob for manual zoom is provided on this cam ring and the focal length is changed manually, the cam ring will follow and rotate regardless of how fast the knob is moved. Moves along the cam groove of the cam ring, so that if the focus lens is in focus, the above operation does not cause blur.
[0005]
In the control of the inner focus type lens system having the above-described characteristics, a plurality of pieces of locus information shown in FIG. 7 are stored in some form in the lens control microcomputer, and the positions of the focus lens and the variable magnification lens are stored. In general, a trajectory is selected, and zooming is performed while following the selected trajectory.
[0006]
In addition, in order to read out the position of the focus lens relative to the position of the variable power lens from the storage element and use it for lens control, the position of each lens must be read with a certain degree of accuracy. In particular, as is apparent from FIG. 7, when the variable magnification lens moves at a constant speed or a speed close thereto, the inclination of the locus of the focus lens changes with the change of the focal length. This indicates that the moving speed and the moving direction of the focus lens change every moment. In other words, the actuator of the focus lens must respond with a high speed response from 1 Hz to several hundred Hz.
[0007]
As an actuator that satisfies the above requirements, it is becoming common to use a stepping motor for the focus lens group of the inner focus type lens system. The stepping motor rotates in complete synchronization with the stepping pulse output from the lens control microcomputer, etc., and the stepping motor has a constant stepping angle, so high speed response, stopping accuracy and position accuracy can be obtained. Can do.
In addition, when using a stepping motor, since the rotation angle with respect to the number of stepping pulses is constant, the stepping pulse can be used as an incremental encoder as it is, and there is an advantage that a special position encoder need not be added. is there.
[0008]
As described above, when the stepping motor is used to perform the zooming operation while maintaining the in-focus state, the locus information in FIG. It is necessary to read the locus information corresponding to the position or moving speed of the variable magnification lens and move the focus lens based on the information.
[0009]
As described above, the stored zoom tracking data is created based on the optical design value, but in reality, this locus does not match the design value due to an error in the focal length of each lens group. For this reason, in an actual video camera, an operation for adjusting which position of the variator lens the tele end and the wide end of the stored data corresponds to is performed.
[0010]
In this method, the stroke of the variator lens from the tele end to the wide end is kept as designed, and the focus position difference (balance) between the tele end and the wide end focus lens at the adjustment distance (for example, ∞) is also designed. There is known a method of obtaining a value and setting it to a tele end and a wide end. Here, this is referred to as constant stroke adjustment.
[0011]
In addition, the difference (balance) between the focus positions of the focus lens at the tele end and the wide end is set as a design value, and the position at which the focus lens reaches the highest point on the map at the middle (intermediate focal length) A method is known in which a variator lens position at which the amount of movement from the focus lens position becomes a design value is obtained and used as the positions of the telephoto end and wide end variator lenses. Here, this is referred to as tele-middle tracking adjustment.
[0012]
Next, the situation when the trajectory of the tele end position and the wide end position is as designed when the tele-middle tracking adjustment is performed will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, the horizontal axis indicates the position of the variator lens (that is, the focal length), and the vertical axis indicates the position of the focus lens. Note that, at the adjustment distance (for example, ∞) here, the difference between the design focus positions of the focus lens at the tele end T and the wide end W is zero.
[0013]
When the tele-middle tracking adjustment is performed, the point {circle around (1)} on the map becomes the adjustment start point. From here, the focus lens is lowered downward in the figure by the movement amount A of the design value of the focus lens. This position becomes (2). When the variator lens is moved from this state and the in-focus position is obtained, {circle over (5)} is obtained, and this is set as the tele-end variator position. In this example, as described above, since the difference between the focus lens focusing positions at the tele end and the wide end is zero, the position (6) where the variator lens is moved and focused is the variator position at the wide end.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Recently, in order to increase the zoom speed between tele and wide, there is a movement to increase the rotation amount per pulse of the stepping motor. As a result, the number of pulses is reduced even when the stroke length between tele and wide is the same, so that the zoom speed between tele and wide can be increased even at the same stepping motor speed. However, an increase in the amount of movement (rotation amount) of one pulse means that the amount of blur during the movement of one pulse also increases, making it difficult to find the true focal point.
[0015]
FIG. 4 shows the relationship between the focus and the zoom lens position at the tele end. The subject distance here is assumed to be infinite. Here, the position of the tele end on the optical is (1). However, in the case of a stepping motor, it cannot be stopped linearly and can only be stopped in increments of one pulse. Therefore, if the amount of movement of one pulse is tmm in FIG. 4, the range that can stop as the tele end is from (2) to (3), and the focus position at this time is also a large range from (2) to (3) Has 2 * smm. Therefore, when the zoom lens is stopped at (2) or (3), it cannot be focused even if the focus lens is used for focusing and the focus is moved by the balance amount A in FIG. A cannot be balanced, and there is a problem that the true focal point at the position of the telephoto end T shown in FIG. 3 is different from the stored point of the cam locus.
[0016]
Accordingly, an object of the present invention is to increase the zoom speed by reducing the number of pulses between the tele end and the wide end of the zoom, and to enable the follow-up of the cam locus without blur.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In the lens control apparatus according to the present invention, the first lens means for performing the zooming operation and the second lens means for correcting the movement of the focal plane when the first lens means is moved. A lens control device having a positional relationship adjustment function at least at one of the tele end and the wide end, wherein the first control unit controls the movement of the first lens unit, and the first lens unit A second control means for controlling the movement of the second lens means for correcting the movement of the focal plane during the movement based on a positional relationship with the position of the first lens means stored in advance; Adjusting means for adjusting the relationship, the adjusting means being moved earlier by the second control means based on the previously stored positional relationship between the first lens means and the second lens means. Said The first lens means is moved by the first control means so as to be focused at the position of the second lens means, and the second lens means is focused at the position of the moved first lens means. The positional relationship is adjusted based on in-focus position information of the second lens means obtained by moving the second lens means by the control means.
In another lens control device according to the present invention, a first lens unit for performing a zooming operation and a second unit for correcting the movement of the focal plane when the first lens unit is moved. A lens control device having a function of adjusting a positional relationship with at least one of a tele end and a wide end with respect to a lens unit, the first control unit controlling movement of the first lens unit, and the first Of the second lens means for correcting the movement of the focal plane during the movement of the lens means based on the positional relationship between the position of the first lens means and the position of the second lens means stored in advance. Second control means for controlling movement, and the first control means is first moved based on the previously stored positional relationship between the first lens means and the second lens means. Said second lens hand The first lens means is moved so as to be in focus at the position, and the second control means is focused at the position of the first lens means moved by the first control means. The focus adjustment is performed by moving the second lens unit to the position of the second lens unit while obtaining an evaluation value related to contrast.
[0018]
In the lens control method according to the present invention, the position of the first lens means for performing the zooming operation stored in advance and the movement of the focal plane when the first lens means is moved are corrected. A lens control method for adjusting a positional relationship between at least one of a tele end and a wide end with a position of a second lens unit, the first lens unit and the second lens stored in advance Based on the positional relationship with the means, the first lens means is moved by the first control means so as to be focused at the position of the second lens means previously moved by the second control means. Then, the in-focus position of the second lens means obtained by moving the second lens means by the second control means so as to be in focus at the position of the moved first lens means. Information Zui and is characterized by adjusting the positional relationship between the position of the first lens unit and the second lens means the previously stored.
Further, in another lens control method according to the present invention, the position of the first lens means for performing the zooming operation stored in advance and the movement of the focal plane when the first lens means is moved are corrected. A lens control method for adjusting a positional relationship between at least one of a tele end and a wide end with respect to a position of a second lens means for performing the above-mentioned first lens means stored in advance and A first control for moving the first lens means so as to be in focus at the position of the second lens means previously moved based on a positional relationship with the second lens means; The second lens unit is moved while obtaining an evaluation value related to contrast at the position of the second lens unit that is in focus at the position of the first lens unit moved by the control step. It is characterized by performing a second control for adjusting the focus.
[0019]
In the computer-readable recording medium according to the present invention, the position of the first lens means for performing the zooming operation stored in advance and the movement of the focal plane during the movement of the first lens means are corrected. A computer-readable recording medium recorded with a computer program for adjusting a positional relationship at least at one of the tele end and the wide end with the position of the second lens means for Based on the positional relationship between the first lens means and the second lens means stored in advance, focusing is performed at the position of the second lens means previously moved by the second control means. The first lens unit is moved by the first control unit, and the second lens unit is brought into focus at the position of the moved first lens unit. Based on the in-focus position information of the second lens means obtained by moving the second lens means by the control means, the positions of the first lens means and the second lens means stored in advance. The computer program for making a computer perform the process which adjusts the positional relationship is characterized by the above-mentioned.
In another computer-readable recording medium according to the present invention, the position of the first lens means for performing a zooming operation stored in advance and the movement of the focal plane during the movement of the first lens means. A computer-readable recording medium having recorded thereon a computer program for adjusting a positional relationship at least at one of the tele end and the wide end with the position of the second lens means for correcting Then, the first lens unit is brought into focus at the position of the second lens unit that has been previously moved based on the positional relationship between the first lens unit and the second lens unit stored in advance. The first control processing for moving the lens means and the position of the first lens means moved by the first control step are in focus. A computer program for causing a computer to execute a second control process for adjusting the focus by moving the second lens unit while obtaining an evaluation value related to contrast at the position of the second lens unit is recorded. It is characterized by.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an imaging apparatus to which the present invention is applied.
In FIG. 1,
[0021]
On the other hand, the video signal amplified by the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
[0025]
Next, assuming that the
The
[0026]
Each
[0027]
Next, a first embodiment of the present invention based on the above configuration will be described.
FIG. 2 is an operation flow in the
The process starts in step S501. First, in S502, the position of the
[0028]
Next, in S504, it is checked whether or not focus has been achieved, and the
[0029]
If it is confirmed in step S504 that the subject is in focus, the
[0030]
FIG. 4 shows the above state near the telephoto end. As described above, even if trying to find the in-focus position with the variator lens, if the amount of movement of one pulse is large at tmm, even if (1) in FIG. There is a possibility of focusing in between. At that time, on the focus lens side, (1) is lowered by A in FIG. 3 from the top of the locus. At this time, if the focus position of the variator lens is (2) or (3), the focus lens position at the focal point is Are also [2] and [3]. Therefore, after finding the in-focus point with the variator lens, the focus lens is moved in S509, the focus is finely adjusted with the focus lens, and it is confirmed in S510 whether the in-focus point is in focus. In step S511, the current focus encoder output is stored in Rt.
[0031]
In step S512, the focus lens is moved in the optical axis direction by a balance corresponding to the difference in focus position of the focus lens at the adjustment distance between the tele end and the wide end. However, it is not necessary to move when this balance is zero as shown in FIG.
Further, by moving the variator lens in the same manner as determining the telephoto end in S513 and 514, the wide-side reference variator position is determined. Next, in S515, the position of the zoom encoder at this variator position is stored in Vw as the variator position of the focus reference value, and the focus position here becomes the reference position Rw of the focus lens. This focus reference value is a value stored in advance as a design value.
[0032]
As described above, the zoom tele end and wide end positions, the focus tele end reference position, and the wide end reference position are determined.
The tele end and wide end variator lens positions determined as described above, and the focus lens positions of the tele end and wide end reference positions are preferably stored in a writable ROM.
[0033]
As described above, according to the present embodiment, even if the movement amount of one pulse of the variator lens is increased in order to increase the zoom speed, the focus position at the tele end is not a design value. By setting the focus position and storing the focus position, a lens control device with less blur during zooming can be realized even in a rear focus type zoom lens.
[0034]
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, a method has been described in which the telephoto end and wide end variator values of the zoom lens, the tele end reference value of the focus, the wide end reference position, and the like are determined to determine the focal point of the adjustment subject. The adjustment subject distance is one. Therefore, in the present embodiment, a method for obtaining the focal point of another subject distance from the focus adjustment of the first embodiment will be described.
[0035]
In FIG. 5, the in-focus position at the tele end when the adjustment subject distance is infinite is B (50, 0 ′) (Rt in S511 in FIG. 2). For example, when the in-focus position at the tele end with a subject distance of 3 m is obtained using this in-focus point, the relationship between the focal length and the in-focus position is stored in the
(A (49,0) -A (50,0)) / (z50-z49)
→ (A (49,0) -B (50,0 ')) / (z50-z49)
It has changed to. This is also true for other subject distances.
[0036]
Therefore, for example, in order to obtain the actual lens inclination of the
(A (49,1) -B (50,1 ')) / (z50-z49)
≒ {(A (49,1) -A (50,1)) / (A (49,0) -A (50,0))} * {(A (49,0) -B (50,0 ' )) / (Z50-z49)}
It becomes.
[0037]
If the tilt is obtained, the in-focus position at the tele end T with a subject distance of 3 m can be obtained, and if the in-focus position at the tele end is stored only for the adjustment subject distance, The distance can be obtained by calculation even if the design value and the actual lens locus are deviated.
[0038]
As described above, according to the present embodiment, in the focus adjustment, the positions of the tele end and wide end variator lenses and the focus lens position of the tele end reference position are determined, and subject distances other than during focus adjustment are calculated by the above calculation. By calculating the focal point of the lens, even if the amount of movement of one pulse of the variator lens is increased to increase the speed of zooming, the rear focus type zoom lens can control the lens without blur on the telephoto side during zooming. A device can be realized.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the amount of movement of the variator lens is increased in order to increase the zoom speed and the amount of blur increases, adjustment without blur can be performed during zooming.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an operation of focus adjustment.
FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining tele-middle tracking adjustment.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a positional relationship between a focus lens and a variator lens.
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating a state near a telephoto end in focus adjustment.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional inner focus type lens system.
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a focal length and a focus position with respect to each subject distance.
[Explanation of symbols]
102 Variable magnification lens (variator lens, zoom lens)
105 Focus lens
115 AF evaluation value processing unit
116 AF microcomputer
118 Variable lens motor
121 Focus lens motor
122 System control microcomputer
124 ROM
Claims (10)
前記第1のレンズ手段の移動を制御する第1の制御手段と、
前記第1のレンズ手段の移動の際の焦点面の移動を予め記憶された前記第1のレンズ手段の位置との位置関係に基づいて補正する前記第2のレンズ手段の移動を制御する第2の制御手段と、
前記位置関係を調整する調整手段とを備え、
前記調整手段は、前記予め記憶された前記第1のレンズ手段と前記第2のレンズ手段との位置関係に基づいて前記第2の制御手段により先に移動された前記第2のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第1の制御手段により前記第1のレンズ手段を移動し、該移動した第1のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第2の制御手段により前記第2のレンズ手段を移動して得られた前記第2のレンズ手段の合焦位置情報に基づいて、前記位置関係を調整することを特徴とするレンズ制御装置。At least either the tele end or the wide end of the first lens means for performing the zooming operation and the second lens means for correcting the movement of the focal plane when the first lens means is moved A lens control device having a positional relationship adjustment function on one side,
First control means for controlling movement of the first lens means;
A second control unit that controls the movement of the second lens unit that corrects the movement of the focal plane during the movement of the first lens unit based on a positional relationship with the position of the first lens unit stored in advance; Control means,
Adjusting means for adjusting the positional relationship,
The adjusting means is a position of the second lens means previously moved by the second control means based on the positional relationship between the first lens means and the second lens means stored in advance. The first control means moves the first lens means so as to be in focus, and the second control means causes the first lens means to focus at the position of the moved first lens means. A lens control apparatus, wherein the positional relationship is adjusted based on in-focus position information of the second lens means obtained by moving the second lens means.
前記第1のレンズ手段の移動を制御する第1の制御手段と、
前記第1のレンズ手段の移動の際の焦点面の移動を予め記憶された前記第1のレンズ手段の位置と前記第2のレンズ手段の位置との位置関係に基づいて補正する前記第2のレンズ手段の移動を制御する第2の制御手段とを備え、
前記第1の制御手段は、前記予め記憶された前記第1のレンズ手段と前記第2のレンズ手段との位置関係に基づいて先に移動された前記第2のレンズ手段の位置において合焦となるように前記第1のレンズ手段を移動し、
前記第2の制御手段は、前記第1の制御手段によって移動された第1のレンズ手段の位置において合焦となるような前記第2のレンズ手段の位置に、コントラストに関係する評価値を得ながら前記第2のレンズ手段を移動して焦点の調節を行うことを特徴とするレンズ制御装置。At least either the tele end or the wide end of the first lens means for performing the zooming operation and the second lens means for correcting the movement of the focal plane when the first lens means is moved A lens control device having a positional relationship adjustment function on one side,
First control means for controlling movement of the first lens means;
The second correction for correcting the movement of the focal plane during the movement of the first lens means based on the previously stored positional relationship between the position of the first lens means and the position of the second lens means. Second control means for controlling the movement of the lens means,
The first control means performs focusing at the position of the second lens means that has been moved first based on the positional relationship between the first lens means and the second lens means stored in advance. Moving the first lens means so that
The second control means obtains an evaluation value related to contrast at a position of the second lens means that is in focus at the position of the first lens means moved by the first control means. The lens control apparatus is characterized in that the focal point is adjusted by moving the second lens means.
前記第1のレンズ手段および前記第2のレンズ手段の移動にて得られた合焦位置情報に基づいて、前記記憶手段に記憶された第1のレンズ手段の位置と第2のレンズ手段の位置との位置関係を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする請求項3に記載のレンズ制御装置。Storage means for storing in advance a positional relationship between the position of the first lens means and the position of the second lens means in accordance with the subject distance;
Based on the in-focus position information obtained by the movement of the first lens means and the second lens means, the position of the first lens means and the position of the second lens means stored in the storage means The lens control device according to claim 3, further comprising an adjusting unit that adjusts a positional relationship between the lens control device and the lens control device.
前記第1の制御ステップにより移動された前記第1のレンズ手段の位置において合焦となるような前記第2のレンズ手段の位置にコントラストに関係する評価値を得ながら前記第2のレンズ手段を移動して焦点の調節を行う第2の制御とを行うことを特徴とするレンズ制御方法。At least the position of the first lens means for performing the zooming operation stored in advance and the position of the second lens means for correcting the movement of the focal plane when the first lens means is moved A lens control method for adjusting the positional relationship at either the tele end or the wide end, based on the previously stored positional relationship between the first lens unit and the second lens unit. A first control for moving the first lens means so as to be in focus at the position of the second lens means moved to
While obtaining the evaluation value related to the contrast at the position of the second lens means that is in focus at the position of the first lens means moved by the first control step, the second lens means And a second control for moving and adjusting a focal point.
前記第1の制御ステップにより移動された前記第1のレンズ手段の位置において合焦となるような前記第2のレンズ手段の位置にコントラストに関係する評価値を得ながら前記第2のレンズ手段を移動して焦点の調節を行う第2の制御処理とをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。At least a telephoto position between the position of the first lens means for performing the zooming operation stored in advance and the position of the second lens means for correcting the movement of the focal plane during the movement of the first lens means. A computer-readable recording medium having recorded thereon a computer program for adjusting the positional relationship at either the wide end or the wide end, wherein the first lens means stored in advance and the first lens means A first control process for moving the first lens means so as to be focused at the position of the second lens means that has been moved first based on the positional relationship with the second lens means;
While obtaining the evaluation value related to the contrast at the position of the second lens means that is in focus at the position of the first lens means moved by the first control step, the second lens means A computer-readable recording medium having recorded thereon a computer program for causing a computer to execute a second control process for moving and adjusting a focus.
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