JPH032706A - ズームレンズのレンズ位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はズームレンズのレンズ位置制御装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 第５図は、ズーミング機能を備えたレンズシステムの基
本的な構成図である。第５図に於て、５０１　、５０２
　、５０３及び５０４はそれぞれ第１群、第２群、第３
群及び第４群のレンズであり、５０５はこのレンズシス
テムの結像面である。このレンズシステムで焦点調節を
行う場合、代表的な方法として第１群のレンズ５０１を
フォーカシングに用いる場合と、第１群のレンズ５０１
以外のレンズ群をフォーカシングに用いる場合とに分類
する事が可能で、その分類を第１表に示す。

第　　１ 表 第１表は、この分類の一例として、第１群のレンズ５０
１をフォーカシングに用いる場合及び、第３群のレンズ
５０３をフォーカシングに用いる場合の各レンズ群の役
割を示したものである。第１群のレンズでフォーカシン
グを行う場合、第１群のレンズで定められた撮像面に於
ける被写体距離がズーミングによって変化しない様に、
第２群のレンズの６勤に伴フて第３群のレンズが移動す
る。この第２群のレンズと第３群のレンズの連動は、ｍ
成約なカム環を用いて行うのが一般的となっている。こ
の様に、第１群のレンズでフォーカシング、第２、第３
群のレンズでズーミングを行う場合には、ズーミングと
フォーカシングの各機能が独立しているので、前記カム
環上に刻まれた、レンズ群を導（為のカム溝は一組に特
定出来る。

一方、第３群のレンズ５０３でフォーカシングを行う場
合、第１表で示されるように、第３群のレンズがズーミ
ング時の焦点面保持の為の補正と焦点調節の２つの役割
を果たす。従って、第２群のレンズ５０２と第３群のレ
ンズ５０３の連動の相対的な軌跡は、被写体距離によっ
て異ったものとなる。

第６図は、第２群のレンズ５０２の位置を横軸にとり、
それに対する第３群レンズ５０３の位置を、被写体距離
をパラメータとして表わしたものである。第６図から明
らかなように、第３群のレンズ５０３でフォーカシング
を行う場合には、被写体距離によってカム軌跡が変化す
るので、第１のレンズ群でフォーカシングを行う場合の
ような、機械的なカム環を用いた焦点面の補正は難しい
。

そこで、第３群のレンズによってフォーカシングを行う
場合には、第６図に示されるように領域分割を行い、各
領域毎に第３群のレンズの代表速度を定め、第２群のレ
ンズ位置に対応してズーム中移動させようとする方式が
ある。この方式によれば、ズーミング開始前に定められ
た結像面上の被写体距離に対する第６図の曲線を、折れ
線近似でトレース出来るので、ボケの目立たないズーミ
ングが可能となる。

ところで、第５図の様なレンズ群構成でズーミングを行
う場合、第１表に示されるいずれのズーミング方式に於
ても、被写界深度はワイド（Ｗ）側はど深く、テレ（Ｔ
）側はど浅い。すなわち、ワイド側では、焦点調節を行
うレンズ群の位置情報が被写体距離に対して低くなるわ
けで、例えば第１群のレンズ５０１で焦点調節を行う前
者の方式の場合は、５ｍの被写体距離に対して、距離環
が２ｍ−（１）の範囲回転してもボケが判別出来ないと
いった現象が起こる。また、第３群のレンズ５０３で焦
点調節を行う後者の方式の場合には、第６図からも明ら
かなように、第３群のレンズをほとんど動かさずに０．
６ｍ−■の距離範囲にある被写体の合焦像を得られてし
まう。

近年、多く用いられる様になった、ＴＣＬのパッシブＡ
Ｆ方式では、これまで述べてきたズームレンズシステム
を通して得られた映像をもとに焦点調節を行うので、前
述の通りワイド側での焦点調節用レンズの被写体距離に
対する位置精度が低下する。

すなわち、第１群、第３群のいずれのレンズでフォーカ
シングを行う場合でも、ワイド側ではＡＦシステムが合
焦と判断するフォーカシングレンズの位置が、真の被写
体距離の位置ではない場合が多く、その位置を基本に、
テレ側へズーミングを行うと被写界深度が浅くなるにつ
れてボケが目立つようになる。

従来、ズーム中のこのようなボケは、ＡＦシステムによ
り補正している。第１群のレンズでフォーカシングを行
う場合には、ズーム中に発生したボケを小さくする方向
に第１群のレンズを勅かし続け、又、第３群のレンズで
フォーカシングを行う場合には、同様の方向へ、トレー
スする曲線を変更して行く。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記従来例では、ＡＦシステムが非合焦
と判断した時点で、その時のボケ量分の補正がかかるよ
うにフォーカシング用のレンズを作動する為、次の様な
欠点があつた。

（１）ＡＦシステムが非合焦と判断して、補正命令を出
力しても、その命令が実行 された時には更に被写界深度が浅く なっており、補正命令の通りのボケ量 では十分補正しきれない。

（２）ＡＦシステムの非合焦判断が被写界深度の変化速
度より速く行われないと、 結果としてボケが拡大して行く。

本発明の目的は、ズーム方向に関係なくボケの発生を抑
えることができるズームレンズのレンズ位置制御装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を達成するための要旨とするところは、変
倍を行なう第１のレンズと、焦点調節を行なう第２のレ
ンズと、第１のレンズを駆動する第１のレンズ駆動手段
と、第２のレンズを駆動する第２のレンズ駆動手段と、
合焦状態を検出する合焦検出手段と、合焦検出手段から
の合焦情報を入力情報とし、焦点を自動調節すべく第１
のレンズ駆動手段および第２のレンズ駆動手段を駆動制
御する駆動制御手段とを備え、該制御手段は第１のレン
ズの駆動時に該合焦検出手段からの合焦情報に応じて第
１のレンズの移動速度を変化させるように第１のレンズ
駆動手段を駆動制御することを特徴とするズームレンズ
のレンズ位置制御装置゛にある。

［作　　　用］ 上記した構成のズームレンズのレンズ位置制御装置は、
変倍動作中に合焦検出手段が非合焦判断を行なうと、焦
点調節が行なわれて再び合焦と判断されるまで第１のレ
ンズの移動速度を下げることによりズーム中のボケを目
立たなくした。

［実　施　例］ 実施例１ 第１図は、本発明によるズームレンズのレンズ位置制御
装置の実施例１を示すブロック図である。

１０１は固定された第１群のレンズ（以下Ｆレンズと称
す）　、１０２は変倍の為の第２群のレンズ（以下■レ
ンズと称す）、１０３は変倍に伴い焦点面を保持する為
の補正を行う第３群のレンズ（以下Ｃレンズと称す）　
、　１０４は絞り、１０５は撮像面に正しく結像させる
為の第４群のレンズ（以下ＲＲレンズと称す）、１０６
はＣＣＤ等の撮像素子からなる撮像面、１０７は増幅回
路、１０８は増幅回路１０７の出力から特定の周波数成
分だけを抜き取る為のフィルター　１０９はＡＦを行う
為のマイクロコンピュータ（以下マイコンと略す）、１
１０はＡＥを行う為の絞り調節回路、１１１〜１１３は
それぞれ、■レンズ１０２　、Ｃレンズ１０３及び絞り
１０４を駆動させる為の駆動源、１１４〜１１６はそれ
ぞれマイコン１０９及び絞り調節回路１１０から出力さ
れる補正命令に従って、駆動源１１０〜１１３を駆動さ
せるドライブ回路である。なお、■レンズ１０２及びＣ
レンズ１０３の位置情報は不図示のエンコーダー等によ
り夫々マイコン１０９に出力される。

また、第２図は、マイコン１０９の内部で実行されるプ
ログラムのフローチャートであり、２０１はプログラム
の開始を表わすブロック、２０２はフィルター１０８の
出力からボケの量を測定するプログラム、２０３はズー
ム中か否かを判断するプログラム、２０４はＣレンズ１
０３の速度を設定するプログラム、２０５　、２０８は
それぞれ前ピンボケか、アトピンボケかを判断するプロ
グラム、２０７はＣレンズ１０３を停止させるプログラ
ム、２０８はＣレンズ１０３を至近方向へ移動させるプ
ログラム、２０９はＣレンズ１０３を■方向へ移動させ
るプログラム、２１０は、ボケ量が一定の閾値を越えた
か否を判断するプログラム、２１１はズームスピードを
標準より遅くするプログラム、２１２はズームスピード
を標準にするプログラム、２１３はズーム方向がワイド
側からテレ側へ向かう方向か否を判断するプログラム、
２１４はワイド側からテレ側に、２１５はテレ側からワ
イド側へズーミングを行なうプログラム、２１Ｂは現在
の■レンズ１０２の位置を、又、２１７は現在のＣレン
ズの位置を読みとるプログラム、２１８は、プログラム
２１６及び２１７の結果から、第６図の曲線を直線近似
でトレースする為のＣレンズ１０３の速さを選択するプ
ログラム、２１９はプログラム２１８と同様にして、直
線近似でトレースする為のＣレンズ１０３の駆動方向を
選択するプログラム、２２０はプログラム２１８と２１
９で選択した速さと方向でＣレンズ１０３を駆動させる
プログラム、２２１はプログラム２２０で設定した速度
よりも、至近側にＣレンズ１０３を移動させるプログラ
ム、２２２はプログラム２２１　と反対に、ω側にＣレ
ンズ１０３を移動させるプログラムである。

本実施例は、第１表に示された２つのレンズシステムの
うち、第３のレンズ群を焦点調節に用いる方式に関する
ものである。

レンズ群１０１〜１０５の光学系を通過した光は撮像面
１０６に投影される。この光は撮像面１０６で電気情報
に変換された後、増幅回路１０７で増幅されて、フィル
ター・１０８と絞り調節回路１１０に供給される。絞り
調節回路１１０ではこの電気信号から撮像面１０’６に
於ける光量を測定し、その光量が適正な値となる様にド
ライブ回路１１５と駆動源１１２を介して絞り１０４を
開閉ｌノ、絞り調節を行う。一方、フィルター１０８で
はＡＦに必要な信号成分だけを抜きとり、適正なレベル
でマイコン１０９に出力する。マイコン１０９ではこの
信号成分から、現在、光学系が被写体に対して合焦と做
せる状態にあるか否かを判別し、合焦であればＣレンズ
１０３を停止させ、非合焦であればどちらにどの程度ボ
ケでいるのかを認知した後、そのボケ量に見合う補正速
度で合焦方向にＣレンズ１０３を移動させる。又、マイ
コン１０９では■レンズ１０２の駆動制御も行っており
、図には記されていないズームスイッチによフて、その
スイッチが閉じている間だけ、スイッチの指定方向にド
ライバー回路１１４、駆動源１１４を介してＶレンズ１
０２を移動させる。

以後第２図に基いてマイコン１０９のプログラムの説明
を行う。

２０１　によってプログラムがスタートすると、プログ
ラム（以下Ｐと略す）２０２によってフィルター１０８
の出力からボケ量の測定を行う。

Ｐ２Ｏ３でズームモードでないと判断されれば、■レン
ズ１０２は停止し、Ｐ２Ｏ４で、Ｐ２Ｏ２の結果からＣ
レンズ１０３の移動速さを設定する。更に、Ｐ２Ｏ５，
Ｐ２Ｏ６に於て、前ピン、アトピン、合焦の判断が為さ
れ、合焦（前ピンＮｏ、後ピンＮｏ）であれば停止、非
合焦であれば前ピン状態又は後ビン状態に応じてそれぞ
れ合焦方向にＣレンズ１０３を設定された速さで移動さ
せて焦点調節を行う。そして焦点調節が終了すると、こ
のプログラムはＰ２Ｏ２に戻り、ズーム動作が開始され
るまでこの動作をくり返す。Ｐ２Ｏ３でズームモードで
あると判断された場合、Ｐ２１０でズームスピードを遅
らせる必要があるか否かの判断を行う、　Ｐ２Ｏ２の結
果、ズームスピードを遅らせなければボケを補正しきれ
ないと判断された場合、Ｐ２１１に於てズームスピード
を低下させる。又、ボケ量が、標準のズームスピードで
も補正可能な量であれば、Ｐ２１２で標準のズームスピ
ードを設定する。

更にＰ２１３でズームの方向を判断し、Ｐ２１４゜Ｐ２
１５に於てズーム方向を設定する。Ｐ２１６とＰ２１７
では、図示されていないエンコーダを用いて現在の■レ
ンズ１０２とＣレンズ１０３の位置をそれぞれ読みとり
、前述した第６図の分割領域のうち、どの領域にレンズ
が位置するのかを判断する。この結果をもとに、Ｐ２１
８とＰ２１９に於て、ズーム中、Ｃレンズがどちらの方
向へ、どれだけのスピードで８勤すべきかを設定する。

そしてＰ２Ｏ４，Ｐ２Ｏ５に於て、ズーム中のボケがあ
るのかないのか、あれば前ピンか、後ピンかの判別をし
、合焦であればＰ２１８．　Ｐ２１９の指定量で、又、
前ピンであれば指定量よりも（１）側よりに移動するよ
うに、後ピンであれば至近側に移動するようにして補正
を行う。

以上述べた様に、ズーム中のボケが大きく、補正しきれ
ないと判断した時、ズームスピードを落として焦点調節
を行う事により、ボケを確実に補正しながらズーミング
を行う事が可能となる。

次に大ボケ、前ピン、後ピンの判定について説明する。

一般に、映像信号のうち、比較的高い周波数成分は、光
学系の状態が被写体に対して合焦に近付く程増大し、遠
去かる程減少する。第７図はこの様子を示したもので、
横軸にフォーカシングレンズの位置、たて軸に、前記映
像信号の高周波成分をとっている。第１図に示すフィル
ター１０８の信号通過帯域を、第７図の如き出力が得ら
れる様に設定し、マイクロコンピュータ１０９でフィル
ター１０８の出力が常に最大となる様にフォーカシング
レンズを移動させる事により、自動焦点調節を行う事が
可能になる。

大ボケか否かの判定は、第７図の高周波成分のレベルに
よって行う事が出来る。すなわち、前述の通り、該レベ
ルは合焦状態から遠去かる程減少するので、大ボケか否
かを判断する閾値をマイクロコンピュータ１０９内に設
定しておき、フィルター１０８の出力レベルがこの閾値
を下回った時、大ボケと判定する。

又、前ピン、後ピンの判定は、フォーカシングレンズの
動きに伴うフィルター１０８の出力レベルの変化によっ
て行う事が出来る。例えば第７図に於て、フォーカシン
グレンズがＡの位置にあるとすると、フィルター１０８
の出力レベルは、フォーカシングレンズが至近から■の
向きに移動する時増大し、■から至近の向きに移動する
時減少する。つまりフィルター１０８の最大値は位置Ａ
よりも（１）側で得られる事になり、位置Ａにフォーカ
シングレンズが存在する時、これは前ピンボケであると
判定される。

しかしながら、前述の通り、第１図の如く構成されるレ
ンズシステムに於ては、変倍に伴ってフォーカシングレ
ンズが第６図の軌跡に沿って移動する必要がある。第６
図から明らかな様に、ワイドからテレへ変倍中、フォー
カシングレンズはワイド側で■→至近へ、又、テレ側で
至近−■へ移動を続けるので、単純に上記前ピン／後ピ
ン判別の方法を適用する事は難しい。

そこで変倍中は、第８図に示される様なフォーカシング
レンズの駆動を行う事により、前ピン／後ピンの判別を
行う。第８図に於て、８０１は第６図に示されるカム軌
跡、８０２は第６図に示されるカム軌跡を正しくトレー
スする速度、８０３はカム軌跡８０１よりも前ピン側ヘ
フオーカシングレンズを移動させる速度、８０４は同様
にして後ビン側ヘフオーカシングレンズを移動させる速
度である。

例えば第８図に於て、変倍中フォーカシングレンズが、
合焦位置Ｏではない位置Ｂに存在する時、速度８０２で
移動すると、フォーカシングレンズも０からの偏位ＯＢ
を保ったままカム軌跡８０１とほぼ平行な軌跡を描いて
移動する。

従って、ボケ量に変化がないので前ピンなのか、後ピン
なのか、また合焦しているのかの判断が出来ない。そこ
で、変倍中は、フォーカシングレンズを速度８０３及び
８０４で交互に駆動する。こうする事により、フォーカ
シングレンズが位置已にあれば、速度８０３で駆動した
時フィルター１０ｉ１の出力レベルは低下し、速度８０
４で駆動した時、上昇する。従って現在が前ピンだと判
定出来る。

速度８０３及び８０４を、視覚上ボケの拡大が検知され
ない値に設定すれば、不自然にボケる事なく前ピン／後
ピンの判定が可能となる。

もし、フォーカシングレンズが上記の如く複雑な動作を
行えない場合、図示していないアクチュエータを用いて
撮像面１０６を光軸と平行に振動させ、フィルター１０
８の出力レベルの変化からボケ方向を検知する方法も、
よく知られている。

実施例２ 第３図は実施例２のブロック図、第４図はその動作手順
を示すフローチャートで、第１図及び第２図に示された
各ブロックと同等の機能を有するブロックには、同一の
番号を付しである。

第３図に於て、３０１はＦレンズ１０１を８勤させる為
の駆動源、３０２は■レンズ１０２とＣレンズ１０３を
連動させる機械的なカム環３０５を回転させる駆動源、
３０３　、３０４はそれぞれ駆動源３０１　、３０２を
駆動させる為のドライブ回路である。

第４図は実施例１と同様、マイコン１０９で処理するプ
ログラムのフローを示したもので、４０１は本プログラ
ムの実行開始を宣言するブロックである。本実施例は、
第１群のレンズ１０１で焦点調節する方式のズームレン
ズシステムに適用したもので、以下、第４図に基いて説
明を行う。

４０１に於てプログラムがスタートすると、実施例１と
同様に、Ｐ２Ｏ２で合焦状態からどの程度ピントがズし
ているかという、定量的なボケ量が測定される。次にＰ
２Ｏ３では、ズームモードか否かの判別が為され、ズー
ム中でない場合には、Ｐ２Ｏ４以降でＡＦ動作に入る。

すなわち、Ｐ２Ｏ４で、Ｐ２Ｏ２の結果から得られたボ
ケ量に対応したＦレンズ１０１の移動スピードの設定を
行い、Ｐ２Ｏ５とＰ２Ｏ６で、前ピンなのかアトビンな
のかの判別を行う。そして、前ピンであればＰ２Ｏ９で
Ｆレンズｌｏｔを（１）側に動かし、アトビンであれば
Ｐ２Ｏ３でＦレンズ１０１を至近側に動かす。また、合
焦と判断されればＰ２Ｏ７でＦレンズ１０１を停止させ
る。

次にＰ２Ｏ３でズームモードと判定された場合には、Ｐ
２１０でＰ２Ｏ２の出力に基づいてズームスピードを下
げるべぎ値か否かの判別を行う。そして、大ボケ、すな
わちズームスピードを下げなければＦレンズによる焦点
調節が間に合わないと判断された時、Ｐ２１１に於て、
低いズームスピードを設定する。又、ズームスピードを
下げなくてもＦレンズによる焦点調節が十分追いつく程
度のボケ量であれば、Ｐ２１２でズームスピードを標準
に設定する。

更に、　Ｐ２１３に於て、図に示されていないズームス
イッチを読みとり、そのスイッチの示す方向にズームレ
ンズを移動させる。そして、前述のＰ２Ｏ４以降のプロ
グラムに入り、ズーム中も継続したＡＦ動作を行う。尚
、このプログラムは一連の処理を完了後、Ｐ２Ｏ２に戻
り、くり返される。

実施例３ 第９図は実施例３のフローチャートを示す。

上記した各実施例は変倍動作中にボケが生じた場合、ズ
ーム速度を低速にしているが、本実施例はフォーカシン
グレンズの移動速度を速めたものである。

＾Ｏ１でプログラムがスタートすると、ＡＯ２でズーム
中か否かの判別を行う。その結果、ズーム中でなければ
゛、前述の実施例と同様な方法で通常のＡＦをＡＯ３で
行う。

一方、ズーム中であれば、＾０４で第６図のどの位置に
フォーカスレンズが存在するのかを読みとり、更にＡＯ
５で大ボケか否かの判別をして、大ボケでなければＡＯ
６で、現在のフォーカスレンズの位置に対応する、その
速度を決定この、通常の曲線トレース速度の中には、第
８図で述べた３つの速度が含まれます。つまり、視覚上
ボケが検知出来ない範囲で、ズーミングに伴ってフォー
カスレンズが移動し続けるのに必要な速度は、全てＡＯ
ｅ内で選択される。

もし大ボケであれば、先ずこのボケをなくすためにＡＯ
Ｉｉで選ばれる速度よりもっと高速でピントを補正する
速度が選択される。例えば、第６図の横軸（ズームレン
ズ位置）をｎ分割し、第６図の領域をｎコの“たんざく
”状領域に分ける。各たんざく領域の中には、それぞれ
最も前ピンにフォーカスレンズを移動させる速度と、最
も後ビンにフォーカスレンズを移動させる速度が必ず１
つずつ存在する。そこで、各たんざく領域について、こ
れら２つの速度よりもっと前ピン、後ビンにフォーカス
レンズを移動させる速度を１″１）ずつ設定し、これを
大ボケ補正速度とする。したがって、′大ボケ時にＡＯ
８における判断により、ＡＤ９　／　ＡＩＯのどちらか
が選択されれば、これらの速度は各たんざく領域内で必
ずフォーカスレンズを前ピン又は後ビン側に移動させる
速度であるから急速に大ボケ補正が出来る事になる。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によれば、ズーム中に発生する
非合焦状態に応じてズームの移動速度を変化させたり、
フォーカス速度を変化させたりすることにより、自動焦
点調節の追従を行い易くする事で、ズーム中のボケを早
期に補正する事が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるズームレンズのレンズ位置制御装
置の実施例１を示すブロック図、第２図はその動作を説
明するフローチャート、第３図は実施例２のブロック図
、第４図はそのフローチャート、第５図はズームレンズ
の基本的構成を示す図、第６図は第２群のレンズ位置に
対する第３群のレンズ位置を、被写体距離をパラメータ
として表わした図、第７図はフォーカシングレンズの位
置と映像信号の高周波成分レベルとの関係を示す図、第
８図は前ピン、後ビンの判定を行うためのフォーカシン
グレンズの速度を示す図、第９図は実施例３のフローチ
ャートを示す。 １０１・・・第１群の・レンズ（Ｆレンズ）１０２・・
・第２群のレンズ（Ｖレンズ）１０３・・・第３群のレ
ンズ（Ｃレンズ）１０４　・・・絞り １０５・・・第４群のレンズ（ＲＲレンズ）１０６・・
・撮像面　　　　　１０７・・・増幅回路１０８・・・
フィルター １０９・・・マイクロコンピュータ（マイコン）１１０
・・・絞り調節回路 １１１〜１１３・・・駆動源 １１４〜１１６・・・ドライブ回路 他４名 第 図 Ｗ 第 ズームレンズの位置 図 ■ 第 図 フォーカシングレンズの位置 第 図 変倍レンズの位置 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　変倍を行う第１のレンズと、焦点調節を行う第２の
   レンズと、第１のレンズを駆動する第１のレンズ駆動手
   段と、第２のレンズを駆動する第２のレンズ駆動手段と
   、合焦状態を検出する合焦検出手段と、合焦検出手段か
   らの合焦情報を入力情報とし、焦点を自動調節すべく第
   １のレンズ駆動手段および第２のレンズ駆動手段を駆動
   制御する制御手段とを備え、 該制御手段は第１のレンズの駆動時に該合焦検出手段か
   らの合焦情報に応じて第１のレンズの移動速度を変化さ
   せるように第１のレンズ駆動手段を駆動制御することを
   特徴とするズームレンズのレンズ位置制御装置。 ２　前記制御手段は第１のレンズの駆動時に合焦検出手
   段からの合焦情報に応じて第２のレンズの移動速度を変
   化させるように第２のレンズ駆動手段を駆動制御するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のズームレンズのレンズ
   位置制御装置。