JPH0530403A - レンズ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 ズームレンズ１０２及びフオーカスレンズ１
０５を少なくとも２速以上の速度で駆動するズームドラ
イバ１１０、フオーカスドライバ１１２と、ズームドラ
イバ及びフオーカスドライバを制御し、前記ズームレン
ズの移動に対してフオーカスレンズを所定の軌跡にした
がつて合焦状態を保ちながら追従させるとともに、ズー
ムレンズを高速駆動している場合には、前記軌跡とは異
なる軌跡にしたがつてフオーカスレンズを追従させるべ
く制御する制御手段とを備え、フオーカスレンズを最高
速で駆動してもズームレンズに追従できない場合には、
前記軌跡とは別に設けられたぼけの発生の少ない短絡軌
跡にしたがつてフオーカスレンズを駆動する。 【効果】 ぼけの発生を最小限に抑えることができると
ともに、高速ズームが可能となり、高速ズーム動作が終
了した時点から合焦するまでの時間を短縮することが可
能となる。

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等に用いて
好適なレンズ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ等に映像機器におい
ては、オートフオーカス、ズーム等の機能が標準的に装
備されるようになり、その操作性は格段に向上してい
る。

【０００３】カメラに用いられるレンズシステムの構成
としては、前玉レンズを移動して焦点を調節する前玉フ
オーカスレンズシステム、ズームレンズより後方に配置
されたレンズによつて焦点調節を行なうインナーフオー
カスレンズシステム等が広く用いられている。

【０００４】前玉フオーカスレンズシステムにおいてズ
ーム動作を行なう場合、ズームレンズの移動に伴う焦点
面の変化を補正して合焦状態を保ちながらズーム動作を
可能とするフオーカスレンズの合焦軌跡が１通りである
ため、ズーム動作は手動、電動にかかわらず、高速で行
なうことが可能である。

【０００５】しかしながらインナーフオーカスレンズシ
ステムにおいては、ズーム動作を行なう場合、ズームレ
ンズの移動に伴う焦点面の変化を補正するためのフオー
カスレンズの合焦軌跡が被写体距離によつて異なるた
め、電動でズームレンズ及びフオーカスレンズを所定の
関係を保ちながら自動制御する構成がほとんどである。
図３はインナーフオーカスレンズシステムを備えたビデ
オカメラにおける、ある被写体距離のフオーカス位置と
ズーム位置との関係を示すものである。同図において、
Ｌはズーム位置の変化に対して合焦状態を保ちながら追
従するためのフオーカスレンズの移動軌跡を示すもので
ある。

【０００６】同図において、いまＡ点で合焦していると
する。ズームレンズをワイド端からテレ端へ、すなわち
同図でみてズーム位置Ａ_Z 点からＢ_Z 点までズームレン
ズの駆動を行なうと、フオーカス位置はＡ_F点から合焦
軌跡Ｌの上を通ってＢ_F 点に到達することになる。すな
わちこの合焦軌跡Ｌ上をフオーカスレンズがトレースし
て移動している場合には、ボケを生じることなくズーム
動作を行なうことができる。

【０００７】一方、フオーカスレンズを駆動するための
アクチユエータには、微速駆動が可能であること、制御
が容易であることから、パルス制御の可能なステツピン
グモータが用いられる場合が多いが、その反面、ステツ
ピングモータは駆動音が大きいため、モータに印加する
駆動波形には、図２（Ａ）に示す矩形波を用いず、図２
（Ｂ）に示すようなマイクロステツプ波形を用いる場合
が多く、これによつて円滑で低騒音の駆動を可能として
いる。

【０００８】

【発明の解決しようとする問題点】しかしながら、上述
のようなインナーフオーカスレンズシステムにおいて高
速ズーム動作を行なう場合を考えるに、合焦状態を保ち
ながらズーム動作を行なうためには、図３に示したよう
に、合焦軌跡Ｌ上を高速でフオーカスモータを追従させ
なければならない。しかしマイクロステツプ波を入力さ
れるフオーカスモータは回転トルクが比較的小さく駆動
速度が十分得られないために、その速度に限界があり、
正確な追従を行なうことができない。

【０００９】また、図３において、合焦軌跡Ｌはズーム
の位置がテレ端に近いエリアにおいて急峻な特性になつ
ており、フオーカスレンズの移動量は特に大きくなる。
その結果、無理な回転数を与えると、モータが追従でき
ずに脱調したり、ズームレンズのテレ端に近いエリアに
おいて合焦軌跡から大きくはずれた位置たとえばＢ’点
にフオーカスレンズが移動されてしまい、ボケを生じる
ことはもちろんのことフオーカスレンズはそのＢ’点の
位置からＢ点で示す合焦点へと新たに駆動されるため、
合焦動作に長時間を要する問題がある。

【００１０】

【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、ズームレンズと、前記ズームレンズ
を少なくとも２速以上の速度で駆動するズームドライバ
と、フオーカスレンズと、前記フオーカスレンズを少な
くとも２速以上の速度で駆動するフオーカスドライバ
と、前記ズームドライバ及びフオーカスドライバを制御
し、前記ズームレンズの移動に対してフオーカスレンズ
を所定の軌跡にしたがつて合焦状態を保ちながら追従さ
せるとともに、前記ズームレンズを高速駆動している場
合には、前記軌跡とは異なる軌跡にしたがつて前記フオ
ーカスレンズを追従させるべくこれを制御する制御手段
とを備えたレンズ制御装置にある。

【００１１】

【作用】これによつて、ズームレンズの移動に基づいて
生じる焦点面の移動をフオーカスレンズを所定の軌跡に
したがつて追従させて補正する場合、フオーカスレンズ
を最高速で駆動しても追従不能な領域においては、前記
軌跡とは別に設けられたぼけの発生の少ない短絡軌跡に
したがつてフオーカスレンズを駆動することにより、ぼ
けの発生を最小限に抑えることができるとともに、高速
ズームが可能となり、高速ズーム動作が終了した時点か
ら合焦するまでの時間を短縮することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明におけるレンズ制御装置を、各
図を参照しながらその一実施例につき説明する。

【００１３】同図はインナーフオーカスレンズシステム
を用いたビデオカメラの構成を示すブロツク図である。
１０１は第１群の固定レンズ、１０２はズームレンズ、
１０３は絞り、１０４は第３群固定レンズ、１０５はフ
オーカスとズームレンズの駆動に伴う焦点面の移動を補
正するコンペンセータレンズの機能を兼ねたフオーカス
レンズ、１０６は例えばＣＣＤ等の撮像素子、１０７は
ズームレンズを駆動するアクチユエータとしてのＤＣモ
ータ（以下ズームモータと称す）、１０８は絞り１０３
を駆動するためのアクチユエータ、１０９はフオーカス
レンズを駆動するアクチユエータとしてのパルスモータ
（以下フオーカスモータと称す）、１１０はズームモー
タ１０７を駆動するドライバ、１１１は絞り駆動用のア
クチユエータ１０８を駆動するドライバ、１１２はフオ
ーカスモータ１０９を駆動するドライバ、１１３はズー
ムエンコーダ、１１４は絞りエンコーダ、１１５はフオ
ーカスエンコーダ、１１６は撮像素子１０６より出力さ
れた撮像信号を所定のレベルに増幅する増幅器、１１７
は増幅器１１６より出力された撮像信号に所定の処理を
施して規格化された映像信号に変換して出力するととも
に、焦点状態に応じた信号を後述する制御用マイクロコ
ンピユータ１１９へと出力する画像信号処理回路、１１
８は増幅器１１６の出力信号レベルを所定の基準レベル
と比較して撮像信号レベルが一定となるように絞り１０
３を制御すべく、ドライバ１１１を駆動して絞り駆動用
アクチユエータ１０８を制御する比較器、１１９はシス
テム全体を統括して制御するための、制御用マイクロコ
ンピユータ、１２０，１２１は制御用マイクロコンピユ
ータ１１９の指令に基づいてフオーカスモータ、ズーム
モータの駆動波形を選択する波形選択回路、１２２はズ
ーム動作を行なうための、TELE、WIDE、さらに高速ズー
ム動作切換スイツチ等からなるズーム操作スイツチであ
る。したがつて、TELE、WIDE、高速ズーム動作切換スイ
ツチ等を操作することにより、その情報が制御用マイク
ロコンピユータ１１９によつて解読され、その指令に応
じたズームレンズ制御が行なわれる。

【００１４】ズーム操作スイツチ１２２により、ズーム
レンズ１０２を駆動すると、通常のズーム動作であれ
ば、制御用マイクロコンピユータ１１９は、ズームレン
ズ１０２の駆動に伴う焦点面の移動を補正すべく、コン
ペンセータレンズの役割を兼ねるフオーカスレンズ１０
５を、図３に示すような合焦状態を保つための合焦軌跡
Ｌにしたがつて駆動する。この合焦軌跡Ｌは、制御用マ
イクロコンピユータ１１９内において演算によつて求め
てもよいが、あらかじめズームレンズ位置とフオーカス
レンズ位置に応じたデータとしてメモリテーブルの形に
して格納しておき、そのテーブル内より対応するデータ
を選択するようにすれば複雑な演算を省略でき、高速処
理が可能となる。

【００１５】ズーム操作スイツチ１２２が操作された場
合、高速ズームスイツチが操作されていれば、高速ズー
ム動作が行なわれる。ズームレンズ１０２を高速で駆動
する場合には、フオーカスレンズ１０５も同時に高速で
駆動しなければならない。

【００１６】しかしながら、フオーカスモータ１０９
は、微速で高精度に駆動する必要性からその駆動にはス
テツピングモータが用いられている。そして脱調するこ
となく、且つ駆動音を小さくするためにフオーカス速度
の上限が規制されている。

【００１７】したがつて図３にて示したように、特にズ
ームのテレ端に近い側の特性曲線が急峻な領域において
は、ズームレンズの速度に追従することができず、合焦
軌跡Ｌからはずれて像がぼけてしまう問題を生じる。こ
れはテレ端に近付くほど顕著となり、ぼけが大きくな
る。これを図示すると、図３において合焦軌跡Ｌからは
ずれてＢ’点へと鎖線で示す軌跡を描いた後、Ｂ’−Ｂ
の軌跡に沿って進み、テレ端に到達することになる。し
たがつてこの合焦軌跡からはずれている間はぼけている
ことになるのである。

【００１８】そこで制御用マイクロコンピユータ１１９
は、図３に示すように、フオーカスレンズが合焦軌跡を
はずれる少し手前のＡ点（このＡ点は、前述の説明で仮
に合焦点としたところがあるが、Ａ点は合焦点に定めら
れるものではなく、フオーカスレンズが高速ズーム時に
追従不能となる位置よりやや手前に設定するものであ
る）において、フオーカスモータに入力する波形をマイ
クロステツプから矩形波に切換え、フオーカスレンズを
図中Ｂ点で示すテレ端に向かって、すなわち図中Ａ−Ｂ
で示す合焦軌跡を短絡した短絡軌跡に沿って高速で駆動
し、速やかにぼけを収束するように動作する。，すなわ
ち、フオーカスレンズが合焦軌跡Ｌを追従するように駆
動されている状態で、追従できない領域に入り、ぼけを
生じた場合のフオーカスレンズの移動軌跡Ａ−Ｂ’−Ｂ
を移動する場合よりも、本発明によつてＡ−Ｂの短絡軌
跡Ｌ１を移動させるほうが、ぼけ始めるのは早いが、ズ
ームレンズがテレ端に到達した時点におけるぼけ量
（Ｂ’−Ｂ）よりは大幅に減少させることができ、高速
ズームを停止した時点からオートフオーカスを始めるこ
とによつて合焦までの時間を短縮することができる。ま
たテレ端まで高速ズームすれば自動的に再び合焦軌跡上
にフオーカスレンズを復帰させることができる。

【００１９】また逆に、テレ端からワイド端に向かつて
高速ズームする場合、フオーカスモータが合焦軌跡を追
従できない領域においては最高速で駆動し（図３中、Ｃ
−Ｄ軌跡）、追従できる軌跡上に復帰した時点（図３
中、Ｄ点）から合焦軌跡Ｌを追従させることによつて一
時的に合焦軌跡からはずれるが、再び合焦軌跡に沿って
レンズを駆動することができ、結果的にテレ端近辺にお
いて、その制御を高速に行なうことができる。

【００２０】次に上述した第１の実施例をより効果的に
用いる方法として、本発明におけるレンズ制御装置の第
２の実施例について説明する。

【００２１】ズームレンズ１０２が高速で駆動された場
合、フオーカスレンズ１０５も同時に高速で駆動しなけ
ればならない。しかし、アクチユエータの駆動速度が駆
動音のために抑えられているため、特にズームレンズの
テレ端に近い側において合焦軌跡をはずれて像がぼけて
しまい、テレ端に行くほどぼけが大きくなることは前述
の通りである。

【００２２】そこで、図４に示すように、フオーカスレ
ンズが合焦軌跡をはずれる少し手前のワイド側の位置
で、且つ図３に示すように第１の実施例におけるフオー
カスレンズ駆動軌跡の切換点Ａよりも、所定距離テレ側
によつたＡ’点からフオーカスレンズ駆動用モータをマ
イクロステツプ駆動波形から矩形駆動波形に切換え、フ
オーカスレンズをテレ端に向かい、図３の第１の実施例
よりも高速、すなわち最高速で図中の合焦軌跡Ｌと交差
するＡ’−Ｂ''の短絡軌跡Ｌ２にしたがつて駆動する。

【００２３】これによつて、同図より明らかなように、
合焦軌跡Ｌと別の、ぼけ量を最小にする短絡Ｌ２軌跡を
追従し、ぼけ量は最小に抑えることができ、その位置で
高速ズーム動作を停止しても、合焦までの時間は短くな
る。ぼけは合焦軌跡Ｌからの短絡軌跡Ｌ２のずれ（斜線
の部分）に相当し、本実施例では図３の第１の実施例に
比較して、そのずれが小さく抑えられていることがわか
る。

【００２４】また図４においてＢ−Ｃ’軌跡で示すよう
に、テレ端からワイド端方向へと高速ズームを行なう場
合は、フオーカスモータが合焦軌跡を追従できない領域
においては最高速で短絡駆動し、追従できる合焦軌跡Ｌ
上に戻った時点（すなわちオートフオーカスにより合焦
と判定された時点）から合焦軌跡Ｌを追従させることに
よつて一度合焦軌跡Ｌからはずれるが再び合焦軌跡Ｌ上
をレンズが駆動されることになる。

【００２５】次に本発明における第３の実施例について
説明する。

【００２６】上述の第１及び第２の実施例によれば、高
速ズームを行なった場合、駆動音が大きくなるととも
に、高速ズーム動作中は、短時間ではあるが、合焦軌跡
をはずれるために、ぼけを生じている。

【００２７】そこで、本実施例では、高速ズームを行な
える場合を、本発明のカメラと一体に結合された、ある
いは外部接続されたビデオレコーダ等が録画状態以外の
とき、に限るようにしたものである。たとえば録画スタ
ンバイ状態ではズーム動作が可能である。

【００２８】図５はこの制御動作を行なうための制御用
マイクロコンピユータ１１９内に格納された制御プログ
ラムのフローチヤートである。フローチヤートをスター
トすると、Ｓ１において、ズーム操作スイツチ１２２の
状態を調べ、TELEあるいはWIDEのズームスイツチが押圧
されているか否かの判定が行なわれ、何れかのズームス
イツチが押圧されているなら、Ｓ２へと進んで高速ズー
ムスイツチがＯＮされて高速ズームモードとなつている
か否かの判定が行なわれる。高速ズームスイツチがＯＮ
されていなければ、Ｓ３で通常の速度でズームレンズが
駆動されノーマルズームモードとなる。

【００２９】Ｓ２で高速ズームスイツチがＯＮされて高
速ズームモードとなつていた場合には、Ｓ４に進んでビ
デオレコーダが録画状態であるか否かの判定が行なわれ
る。録画が行なわれていれば、Ｓ３へと進んでノーマル
ズームモードとなる。すなわち録画中は多少なりともぼ
けを生じる高速ズームは行なわないよう、考慮されてい
る。

【００３０】録画が行なわれていなければ、Ｓ５におい
て、まずオートフオーカス情報をカツトし、Ｓ６でフオ
ーカスモータに印加する駆動波形を高速用の駆動波形に
変更すなわちマイクロステツプ駆動波形を矩形駆動波形
に変更した後、Ｓ７でズームモータを高速駆動し、ズー
ムレンズの高速駆動を開始する。

【００３１】そしてＳ８において、フオーカスモータが
ズームモータに追従不能となる領域すなわち前述の第
１，第２の実施例にて説明した短絡領域に入ったか否か
を判別し、追従不能な短絡領域に入つていると判定され
た場合には、Ｓ９にてオートフオーカス情報をカツトさ
れ、Ｓ１０においてフオーカスモータを最高速で短絡領
域すなわち短絡軌跡上を駆動する。Ｓ８の判定におい
て、短絡領域でなかつた場合には、Ｓ１２へと移行して
合焦状態か否かの判定が行なわれ、合焦していればＳ１
３においてオートフオーカス情報をカツトしてＳ１４に
て合焦軌跡を追従させる。この時のフオーカスモータの
速度はズームレンズの駆動速度に応じて高まるが、追従
可能な範囲である。またＳ１２において合焦していない
と判定された場合には、Ｓ１５へと進んでオートフオ−
カス情報を取り込み、オートフオーカスによつて軌道修
正を行ない、被写体距離に応じた正確な軌跡を追従する
ことができるようにし、フオーカスモータをズームレン
ズの駆動に応じた高速で駆動する。

【００３２】Ｓ１０，Ｓ１４，Ｓ１５の処理を行なった
後、Ｓ１１において高速ズーム動作中であるか否かの判
定が行なわれ、高速ズーム中と判定された場合には、Ｓ
７へと復帰してズームモータの高速駆動が引き続き行な
われる。

【００３３】また高速ズーム動作が終了、すなわち高速
ズームスイツチがＯＦＦされていると判定された場合に
は、Ｓ１６でＡＦ情報をＯＮし、Ｓ１７にてモータの駆
動波形をマイクロステツプ駆動に戻し、高速ズーム動作
を終了する。

【００３４】以上の制御を行なうことにより、高速ズー
ムを行なった場合には、ぼけを生じている時間を最小と
して、迅速なズーム動作を行なうことができるととも
に、録画状態では、わずかなぼけも出さないよう高速ズ
ームを不能とすることにより、品位の良好な録画を行な
うことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、高速ズーム動作を
行なった場合、レンズが合焦軌跡を追従できない領域に
おいて、ぼけ量を少なくするための合焦軌跡と異なる軌
跡を備え、フオーカスレンズを高速駆動し、高速ズーム
が終了した時点からさらに合焦させるためにフオーカス
レンズを駆動させることによつて、どの位置から高速ズ
ームを行なっても迅速に合焦させることが可能となる。

【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ツク図である。

【図２】本発明におけるフオーカスモータの駆動波形を
説明するための図である。

【図３】本発明の第１の実施例における動作を説明する
ためのズームレンズとフオーカスレンズの相対位置関係
を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例における動作を説明する
ためのズームレンズとフオーカスレンズの相対位置関係
を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施例における動作を説明する
ためのフローチヤートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ズームレンズと、 前記ズームレンズを少なくとも２速以上の速度で駆動す
   るズームドライバと、フオーカスレンズと、 前記フオーカスレンズを少なくとも２速以上の速度で駆
   動するフオーカスドライバと、 前記ズームドライバ及びフオーカスドライバを制御し、
   前記ズームレンズの移動に対してフオーカスレンズを所
   定の軌跡にしたがつて合焦状態を保ちながら追従させる
   とともに、前記ズームレンズを高速駆動している場合に
   は、前記軌跡とは異なる軌跡にしたがつて前記フオーカ
   スレンズを追従させるべくこれを制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするレンズ制御装置。