JPH06289276A - Method and device for controlling lens position - Google Patents

Method and device for controlling lens position

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JPH06289276A
JPH06289276A JP5079577A JP7957793A JPH06289276A JP H06289276 A JPH06289276 A JP H06289276A JP 5079577 A JP5079577 A JP 5079577A JP 7957793 A JP7957793 A JP 7957793A JP H06289276 A JPH06289276 A JP H06289276A
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Japan
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lens
action
lens group
speed
amount
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JP5079577A
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Yuzo Kato
雄三 加藤
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Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To accurately move a lens along a track and to obtain an image of good quality by executing an adaptive control in accordance with an overall condition of characteristics on the track, an action speed and a mutual relation between plural lens groups on the track. CONSTITUTION:The signal of an external control indicator 42 is detected by an action kind detector 45, an acting direction detector 46 and an action speed detector 47 so as to obtain the action kind, the acting direction and the action speed. An object distance and a focal distance are obtained based on the positions of a 2nd lens group 32, a 3rd lens group 33 and a 4th lens group 34 detected by position detectors 36 and 37. The moving extent is calculated based on the overall condition constituted of the characteristics on the track, the action speed and the mutual relation between plural lens groups on the track obtained in such a way, and then, the adaptive control is executed. And in order to process for a practical use, the variation of the focal distance of respective lens groups, or of the object distance is obtained based on fuzzy inference by applying fuzzy rules having the characteristics on the track and the action speed as an antecedent part and having the focal distance, or the object distance obtained after the lenses are moved as a consequent part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はカメラや観測機器等の光
学機器におけるレンズ位置の制御方法と装置に関するも
のである。また操作器により焦合作用と変倍作用の方向
と速度の指令を行う制御方法に適する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for controlling a lens position in an optical device such as a camera or an observation device. Further, it is suitable for a control method in which directions and speeds of focusing action and zooming action are commanded by an operating device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ビデオカメラに搭載されているズ
ームレンズは図9に示すように4つのレンズ群で構成し
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a zoom lens mounted on a video camera is composed of four lens groups as shown in FIG.

【0003】図9において、1はレンズ鏡筒の先端に配
置された焦点合わせのための第1群レンズ(Fレン
ズ)、2は変倍を行なうためのバリエータレンズ(Vレ
ンズ)、3は変倍動作時に焦点を正しく結ばせるための
コンペンセータレンズ(Cレンズ)、4は像面に結像さ
せるためのリレーレンズ(Bレンズ)である。
In FIG. 9, 1 is a first lens group (F lens) for focusing, which is arranged at the tip of the lens barrel, 2 is a variator lens (V lens) for performing zooming, and 3 is a variable lens. A compensator lens (C lens) for correctly focusing at the time of double operation, and 4 are relay lenses (B lens) for forming an image on an image plane.

【0004】以下、各レンズ群の動きの説明をする。The movement of each lens group will be described below.

【0005】図10はFレンズの位置と被写体距離の関
係を示す。図11はVレンズ2およびCレンズ3と焦点
距離の関係を示す。
FIG. 10 shows the relationship between the position of the F lens and the subject distance. FIG. 11 shows the relationship between the V lens 2 and the C lens 3 and the focal length.

【0006】通常、Fレンズをフォーカス部、Vレンズ
とCレンズをズーム部と呼び、Fレンズは図2に示すよ
うに焦合作用のために単独で光軸に沿って移動する。そ
して、VレンズとCレンズは図11に示すように変倍作
用を引起こすために連動して光軸に沿って移動する。こ
の構成では、照合作用と変倍作用が分離されており、か
つVレンズとCレンズの移動する軌跡が一意的に決まる
ため、その制御は比較的簡単であり、カム等の電気機械
制御機構で行なうことができるという長所がある。
Usually, the F lens is referred to as a focus section, and the V lens and the C lens are referred to as a zoom section. The F lens independently moves along the optical axis for focusing action as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 11, the V lens and the C lens move in conjunction with each other along the optical axis in order to cause a zooming effect. In this configuration, the collating action and the zooming action are separated, and the trajectories of the movements of the V lens and the C lens are uniquely determined. Therefore, the control is relatively simple, and an electromechanical control mechanism such as a cam is used. It has the advantage that it can be done.

【0007】図12に従来のズームレンズにおけるVレ
ンズとCレンズとの連動機構を示す。図において、5お
よび6はそれぞれVレンズおよびCレンズを保持するレ
ンズ保持枠、7および8はレンズ保持枠5および6を光
軸に沿ってガイドするガイドバー、9はレンズ保持枠5
および6に設けたピン5aおよび6aを挿入するカム溝
9aおよび9bを周面に設けたカム筒、10はカム筒の
外周に嵌装されるとともに鏡筒などの静止部材に固定さ
れた固定筒、11はカム筒9に連結部11aで固定され
るとともに固定筒10の外周面に対して相対回転のみ可
能とするように嵌装されたスーム操作環である。変倍作
用時の動作は、ズーム操作環11が回転するとカム筒9
も回転し、その結果、カム溝9a内でのピン5aの相対
位置とカム溝9b内でのピン6aの相対位置とが変化す
るためVレンズ保持枠5とCレンズ保持枠6がそれぞれ
光軸に沿って相対移動することになる。
FIG. 12 shows an interlocking mechanism of a V lens and a C lens in a conventional zoom lens. In the figure, 5 and 6 are lens holding frames for holding V lenses and C lenses, 7 and 8 are guide bars for guiding the lens holding frames 5 and 6 along the optical axis, and 9 is a lens holding frame 5.
A cam barrel 10 having cam grooves 9a and 9b for inserting the pins 5a and 6a provided on the cylinders 6 and 6 is fitted on the outer periphery of the cam barrel and fixed to a stationary member such as a lens barrel. , 11 are sume operation rings which are fixed to the cam cylinder 9 by the connecting portion 11a and which are fitted so as to be rotatable only relative to the outer peripheral surface of the fixed cylinder 10. When the zoom operation ring 11 rotates, the cam cylinder 9 operates when the zooming action is performed.
Also rotates, and as a result, the relative position of the pin 5a in the cam groove 9a and the relative position of the pin 6a in the cam groove 9b change, so that the V lens holding frame 5 and the C lens holding frame 6 respectively have optical axes. Will be moved relative to.

【0008】カム筒を用いる制御機構は、制御が簡単で
ある反面、カム筒の嵌合精度やカム溝の加工精度等が極
めて高精度になるため製造コストが高価である短所もあ
る。その他にも、従来のズームレンズでは至近距離(例
えば1m以下)の被写体にピントを合わせるには、Fレ
ンズの繰り出し量が被写体距離の逆数に比例して大きく
なり、このためFレンズの口径も大きくなる。以上の結
果としてズームレンズの長さ、口径、及び重量が大きく
なるという短所もある。
Although the control mechanism using the cam barrel is easy to control, it has a disadvantage that the manufacturing cost is high because the fitting precision of the cam barrel and the machining precision of the cam groove are extremely high. In addition, in the conventional zoom lens, in order to focus on a subject at a close range (for example, 1 m or less), the amount of extension of the F lens increases in proportion to the reciprocal of the subject distance, and therefore the aperture of the F lens also increases. Become. As a result of the above, there is also a disadvantage that the length, aperture, and weight of the zoom lens become large.

【0009】以上の短所を解決するため、Fレンズを動
かさないでピント合わせを行なう所謂インナーフォーカ
スタイプのズームレンズが提案されている。
In order to solve the above disadvantages, there has been proposed a so-called inner focus type zoom lens which performs focusing without moving the F lens.

【0010】図1はインナーフォーカスズームレンズの
一構成例である。図において、21は正の第1レンズ
群、22は負の第2レンズ群、23は正の第3レンズ
群、24は正の第4レンズ群、25は正の第5レンズ
群、26は第1レンズ群21を鏡筒等に固定する支持部
材である。
FIG. 1 shows an example of the structure of an inner focus zoom lens. In the figure, 21 is a positive first lens group, 22 is a negative second lens group, 23 is a positive third lens group, 24 is a positive fourth lens group, 25 is a positive fifth lens group, and 26 is It is a support member for fixing the first lens group 21 to a lens barrel or the like.

【0011】図2はレンズ群22、レンズ群23および
レンズ群24と焦点距離及び被写体距離の関係を示す。
ここでは、レンズ群22、レンズ群23およびレンズ群
24がそれぞれ移動することにより焦点距離および被写
体距離が変わり、目的とする作用をさせるためにはレン
ズ22、レンズ23およびレンズ24の3つのレンズ群
を同時に焦点距離あるいは被写体距離によって一意的に
決まる軌跡に従い移動させる必要があることを示す。こ
こには便宜上、至近と無限に対する軌跡を描いたが、こ
れらの間も移動軌跡で埋められているものとする。
FIG. 2 shows the relationship between the lens group 22, the lens group 23 and the lens group 24 and the focal length and the subject distance.
Here, the focal length and the subject distance are changed by moving the lens group 22, the lens group 23, and the lens group 24, respectively, and three lens groups of the lens 22, the lens 23, and the lens 24 are used to perform a desired operation. It is necessary to move at the same time along a locus uniquely determined by the focal length or the subject distance. Here, for the sake of convenience, the loci for the near distance and the infinity are drawn, but it is assumed that the moving loci are filled between these.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は複数のレンズ
群を独立に移動させて焦合作用、変倍作用を行うズーム
系を実現することにあり、ことにレンズ群の移動がスム
ーズに行われ画質の劣化を生じることのない様にするこ
とを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to realize a zoom system in which a plurality of lens groups are independently moved to perform a focusing action and a zooming action, and in particular, the lens units can be smoothly moved. The problem is to prevent deterioration of image quality.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】メモリーした所定のレン
ズ群を移動させる軌跡に従い光軸に沿って複数のレンズ
群を移動して変倍作用および焦合作用させるレンズ位置
の制御方法において、軌跡上の特性、作用速度および複
数レンズ群間の軌跡上の相対関係の総合条件に応じた適
応制御を行なうものである。
A method for controlling a lens position in which a plurality of lens groups are moved along an optical axis according to a locus for moving a predetermined lens group stored in memory to perform a zooming action and a focusing action, on a locus. The adaptive control is performed according to the total conditions of the characteristics, the action speed, and the relative relationship on the locus between the plurality of lens groups.

【0014】[0014]

【実施例】図3は基本構成概念図である。図において、
31は正の第1レズ群、32は負の第2レンズ群、33
は正の第3レンズ群、34は正の第4レンズ群、35は
正の第5レンズ群。但しレンズ群は1枚レンズであって
も良いものとする。36は第2レンズ群の位置検出器、
37は第3レンズ群の位置検出器、38は第4レンズ群
の位置検出器、39は第2レンズ群を移動させる制御
器、40は第3レンズ群を移動させる制御器、41は第
4レンズ群を移動させる制御器。42は外部制御指令
器、45は作用種類検出器、46は作用方向検出器、4
7は作用速度検出器である。48は移動するレンズ群の
各軌跡を記憶するメモリー、49はマイクロコンピュー
タの様な演算回路である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 is a conceptual diagram of the basic configuration. In the figure,
31 is a first positive lens group, 32 is a second negative lens group, 33
Is a positive third lens group, 34 is a positive fourth lens group, and 35 is a positive fifth lens group. However, the lens group may be a single lens. 36 is a position detector for the second lens group,
37 is a position detector for the third lens group, 38 is a position detector for the fourth lens group, 39 is a controller for moving the second lens group, 40 is a controller for moving the third lens group, and 41 is a fourth controller. A controller that moves the lens group. 42 is an external control command device, 45 is an action type detector, 46 is an action direction detector, 4
Reference numeral 7 is an action speed detector. Reference numeral 48 is a memory for storing each locus of the moving lens group, and 49 is an arithmetic circuit such as a microcomputer.

【0015】本発明の動作を説明する前に、通常の変倍
作用を例にとり、動作の説明を行なう。
Before describing the operation of the present invention, the operation will be described by taking a normal zooming action as an example.

【0016】放送機器用のTVカメラでは、変倍作用、
焦合作用、および変倍と焦合の合成作用の3種類の作用
が要求される。そして、各作用は方向がある。例えば、
変倍作用には縮小あるいは拡大といった方向がある。ま
た、その作用速度は0.6sec〜低速まで幅広い範囲
で使われる。
In a TV camera for broadcasting equipment, a zooming effect,
Three types of actions are required, a focusing action and a combined action of zooming and focusing. And each action has a direction. For example,
The scaling effect has the direction of reduction or expansion. Further, its operating speed is used in a wide range from 0.6 sec to low speed.

【0017】従って、作用の種類、方向、作用速度が制
御対象となるが、例えば作用種類は外部に取り付けられ
たスイッチにより、作用方向にハンドルの回転方向によ
り、作用速度はハンドルの回転角により手動で指令でき
る。ここでは、スイッチおよびハンドル等の外部から制
御指令するものを総称して外部制御指令器42と呼ぶ。
Therefore, the type of action, the direction, and the action speed are controlled. For example, the action type is manually operated by the switch attached to the outside, by the rotation direction of the handle in the action direction, and by the rotation angle of the handle. You can order with. Here, external control command devices 42 such as switches and handles that issue control commands from the outside are generically called.

【0018】外部制御指令器42の信号を作用種類検出
器45、作用方向検出器46および作用速度検出器47
で検出し、作用種類、作用方向、および作用速度を得
る。
The signal of the external control command device 42 is supplied to the action type detector 45, the action direction detector 46 and the action speed detector 47.
To obtain the action type, action direction, and action speed.

【0019】位置検出器36、37および38はレンズ
群位置をレンズ群に付けたマーカから検出したり、ある
いはレンズ群を移動させるモータの回転数から検出する
など所望の方法を採用できる。そして、レンズ群の相関
位置から焦点距離および被写体距離が求まる。
The position detectors 36, 37 and 38 can employ a desired method such as detecting the lens group position from a marker attached to the lens group, or detecting from the number of rotations of a motor for moving the lens group. Then, the focal length and the subject distance are obtained from the correlation positions of the lens groups.

【0020】変倍作用あるいは焦合作用は、図6に示す
軌跡上を移動させることであるが、これは第2レンズ群
32、第3レンズ群33、および第4レンズ群34を光
軸にそって所定関係で移動させることにより実現され
る。
The zooming action or the focusing action is to move on the locus shown in FIG. 6, but this is performed with the second lens group 32, the third lens group 33, and the fourth lens group 34 as optical axes. Therefore, it is realized by moving in a predetermined relationship.

【0021】メモリー48には第2レンズ群32、第3
レンズ群33、および第4レンズ群34の移動の軌跡を
記憶している。
The memory 48 has a second lens group 32 and a third lens group 32.
The loci of movements of the lens group 33 and the fourth lens group 34 are stored.

【0022】一般的に、軌跡は以下の関係で表わし得
る。
Generally, the locus can be represented by the following relationship.

【0023】 L2=L2(V,F) (1) L3=L3(V,F) (2) L4=L4(V,F) (3) ここで、L2、L3、およびL4は第2レンズ群32、第
3レンズ群33、および第4レンズ群34の光軸上の位
置 VおよびFは焦点距離と被写体距離 先ず、変倍作用に対する詳細な説明をする。
L 2 = L 2 (V, F) (1) L 3 = L 3 (V, F) (2) L 4 = L 4 (V, F) (3) where L 2 and L 3 , And L 4 are positions on the optical axis of the second lens group 32, the third lens group 33, and the fourth lens group 34. V and F are focal lengths and subject distances. First, a detailed description will be given of the zooming effect.

【0024】変倍作用では、第2レンズ群、第3レンズ
群、および第4レンズ群は被写体距離により軌跡が異な
るため、位置検出器36、37、および38で検出した
第2レンズ群、第3レンズ群、および第4レンズ群の位
置からメモリー48の値、即ち、(1)〜(3)式から
被写体距離Fと焦点距離Vを求める。
In the zooming action, the loci of the second lens group, the third lens group, and the fourth lens group are different depending on the object distance, so the second lens group, the third lens group, and the third lens group detected by the position detectors 36, 37, and 38, respectively. From the positions of the third lens group and the fourth lens group, the value of the memory 48, that is, the subject distance F and the focal length V are obtained from the equations (1) to (3).

【0025】被写体距離Fが決まれば、被写体距離Fを
一定として、焦点距離を所定量変えたとき(即ち、変倍
作用)の第2レンズ群、第3レンズ群、および第4レン
ズ群の移動量を求まる。
When the subject distance F is determined, the second lens group, the third lens group, and the fourth lens group are moved when the subject distance F is fixed and the focal length is changed by a predetermined amount (that is, zooming action). Find the amount.

【0026】図2からもわかるように、等速で変倍作用
させる場合には軌跡の曲率に応じて移動量と移動速度が
変わるため、移動量と移動速度を制御する必要がある。
As can be seen from FIG. 2, when the zooming action is performed at a constant speed, the moving amount and the moving speed change depending on the curvature of the locus, so that it is necessary to control the moving amount and the moving speed.

【0027】焦合作用をさせたい場合には、変倍作用に
おける被写体距離が焦点距離に変わる点を除けば、変倍
作用と同様に行なうことができる。また、焦合作用と変
倍作用を同時にさせたい場合には、被写体距離および焦
点距離を単調に変化させるように移動させることにより
行なうことができる。
When a focusing action is desired, it can be performed in the same manner as the zooming action except that the subject distance in the zooming action changes to the focal length. Further, when it is desired to perform the focusing action and the zooming action at the same time, the subject distance and the focal length can be moved so as to change monotonously.

【0028】続いて、作用速度について説明する。Next, the action speed will be described.

【0029】作用速度の支持は外部制御指令器42から
得られる。作用速度によりレンズの移動量と移動速度が
異なるため、予め、基準作用速度に対応する基準焦点距
離変化量を設けて、
Support for the working speed is obtained from the external control commander 42. Since the movement amount and movement speed of the lens differ depending on the action speed, a reference focal length change amount corresponding to the reference action speed is provided in advance,

【0030】[0030]

【外1】 この式(4)から焦点距離変化量を求めることができ
る。求めた焦点距離変化量と(1)〜(3)式から、レ
ンズの移動量が求まる。
[Outer 1] From this equation (4), the amount of change in focal length can be obtained. The movement amount of the lens is obtained from the obtained focal length change amount and the equations (1) to (3).

【0031】移動速度は、予め基準移動量と基準移動速
度を設けることにより、(5)式から求まる。
The moving speed can be obtained from the equation (5) by previously setting the reference moving amount and the reference moving speed.

【0032】[0032]

【外2】 図4に変倍作用の処理の流れ図を示す。図において、5
0はレンズ操作の作用種類を読み出す処理、51は分岐
処理、52は作用方向を読み出す処理、53は作用速度
を読み出す処理、54は各レンズ群の位置を読み出す処
理、55は被写体距離および焦点距離を求める処理、5
6は焦点距離の変化量を算出する処理、57は移動量の
算出処理、58は移動速度の算出処理、59は制御信号
として移動量と移動速度および制御のタイミングを、各
レンズ群を移動させる制御器に出力する処理、60は駆
動制御、61は各レンズ群の位置を読み出す処理であ
る。
[Outside 2] FIG. 4 shows a flow chart of the processing of the zooming action. In the figure, 5
0 is a process for reading the action type of the lens operation, 51 is a branch process, 52 is a process for reading the action direction, 53 is a process for reading the action speed, 54 is a process for reading the position of each lens group, 55 is a subject distance and a focal length. Processing for obtaining 5
6 is a process for calculating the amount of change in the focal length, 57 is a process for calculating the amount of movement, 58 is a process for calculating the moving speed, and 59 is a control signal that moves the amount of moving, the moving speed, and the control timing for each lens group. Outputting to the controller, 60 is drive control, and 61 is processing to read the position of each lens group.

【0033】以下動作を説明する。The operation will be described below.

【0034】以下の処理はCPU等で構成される演算回
路49で行なう。先ず、作用種類を読み出す処理50は
作用種類検出器45内のメモリーに記憶された値を読み
出し、演算回路49内のメモリーの1に記憶する。分岐
処理51は作用種類により変倍作用、焦合作用、あるい
は変倍と焦合作用の分岐処理を行なう。
The following processing is performed by the arithmetic circuit 49 including a CPU and the like. First, in the process 50 for reading the action type, the value stored in the memory in the action type detector 45 is read out and stored in 1 of the memory in the arithmetic circuit 49. The branching process 51 performs a scaling process, a focusing process, or a scaling process and a focusing process depending on the type of action.

【0035】本実施例では作用方向を読み出す処理52
以降の処理で変倍作用の処理を示す。
In the present embodiment, the process 52 for reading the action direction
The processing of the zooming action will be described below.

【0036】作用方向を読み出す処理52は作用方向検
出器46内のメモリーの値を読み出し演算回路48のメ
モリーの2に記憶する。
In the process 52 for reading the action direction, the value of the memory in the action direction detector 46 is stored in the memory 2 of the read operation circuit 48.

【0037】作用速度を読み出す処理53は作用速度検
出器47内のメモリーの値を読み出し演算回路49のメ
モリーの3に記憶する。
In the process 53 of reading the action speed, the value of the memory in the action speed detector 47 is read and stored in the memory 3 of the arithmetic circuit 49.

【0038】各レンズ群の位置を読み出す処理54は第
2レンズ群の位置検出器36、第3レンズ群の位置検出
器37、および第4レンズ群の位置検出器38内のメモ
リーの値を読み出し演算回路49のメモリーの4、メモ
リーの5、およびメモリーの6に記憶する。
The processing 54 for reading the position of each lens group reads the value of the memory in the position detector 36 of the second lens group, the position detector 37 of the third lens group, and the position detector 38 of the fourth lens group. It is stored in the memory 4, the memory 5, and the memory 6 of the arithmetic circuit 49.

【0039】被写体距離および焦点距離を求める処理5
5は、メモリー48に記憶する軌跡の(1)〜(3)式
から被写体距離及び焦点距離を求め、演算回路49のメ
モリーの7およびメモリーの8に記憶する。
Process 5 for obtaining subject distance and focal length
Reference numeral 5 obtains the subject distance and the focal length from the equations (1) to (3) of the loci stored in the memory 48, and stores them in the memory 7 and the memory 8 of the arithmetic circuit 49.

【0040】焦点距離の変化量を算出する処理56は所
定の単位時間中に焦点距離を変化させたい量を求める処
理であり、演算回路49のメモリーの2の作用方向、お
よびメモリーの3の作用速度、と予め記憶させて置いた
メモリー100(不図示)の基準焦点距離変化量および
メモリー101(不図示)の基準作用速度から、(4)
式の演算処理から焦点距離の変化量ΔVを求め、演算回
路49のメモリーの9に記憶する。
The process 56 for calculating the change amount of the focal length is a process for obtaining the amount of change in the focal length within a predetermined unit time, and the action direction of the memory 2 and the action of the memory 3 of the arithmetic circuit 49. Based on the speed, the reference focal length change amount of the memory 100 (not shown) stored in advance and the reference action speed of the memory 101 (not shown), (4)
The change amount ΔV of the focal length is obtained from the calculation processing of the formula and stored in the memory 9 of the calculation circuit 49.

【0041】移動量の算出処理57は、演算回路49の
メモリーの4の第1レンズ群の位置L2、メモリーの5
の第2レンズ群の位置L3、メモリーの6の第3レンズ
群の位置L4、メモリーの7の被写体距離、メモリーの
8の焦点距離V0、およびメモリーの9の焦点距離の変
化量ΔVから、 1)移動後の焦点距離Vの算出処理 V=V0+ΔV (6) ここで、Vは移動後焦点距離 V0は現時点の焦点距離 ΔVは焦点距離の変化量 2)移動量ΔLnの算出処理 Ln′=Ln′(V,F) (7) ΔLn=Ln′−Ln (8) ここで、n=2〜4(各レンズ群の番号) Lnは現時点のレンズ群の位置 Ln′は移動後のレンズ群の位置 の処理により、移動量ΔLnを算出し、演算回路49の
メモリーの10に記憶する。
The movement amount calculation process 57 is performed by the position L 2 of the first lens group 4 in the memory 4 of the arithmetic circuit 49 and the position 5 of the memory 5.
Position L 3 of the second lens group, position L 4 of the third lens group 6 of the memory, subject distance 7 of the memory, focal length V 0 of the memory 8 and focal length change amount ΔV of the memory 9 1) Calculation process of focal length V after movement V = V 0 + ΔV (6) Here, V is the focal length after movement V 0 is the current focal length ΔV is the change amount of the focal length 2) The movement amount ΔL n calculation L n '= L n' in (V, F) (7) at ΔL n = L n '-L n (8) where, n = 2 to 4 (the number of each lens group) L n is the current For the position L n ′ of the lens group, the amount of movement ΔL n is calculated by processing the position of the lens group after movement, and is stored in the memory 10 of the arithmetic circuit 49.

【0042】移動速度の算出処理58は、予め記憶した
メモリー102(不図示)の基準移動速度およびメモリ
ー103(不図示)の基準移動量とメモリーの10の移
動量ΔLnから、(5)式を使い移動速度を算出し演算
回路49のメモリーの11に記憶する。また、次のサイ
クルでの処理のために、移動後の焦点距離をメモリーの
8に記憶する。
The moving speed calculation process 58 is based on the reference moving speed of the memory 102 (not shown) stored in advance, the reference moving amount of the memory 103 (not shown) and the moving amount ΔL n of 10 of the memory, and the equation (5) is used. Is calculated and stored in the memory 11 of the arithmetic circuit 49. Further, the focal length after the movement is stored in the memory 8 for processing in the next cycle.

【0043】制御信号処理59は移動量と移動速度およ
び制御のタイミングを各レンズ群を移動させる制御器3
8に出力する。
The control signal processing 59 controls the movement amount, the movement speed, and the control timing of the controller 3 for moving each lens group.
Output to 8.

【0044】制御処理60は制御器38による処理であ
る。
The control process 60 is a process by the controller 38.

【0045】各レンズ群の位置を読み出す処理61は各
レンズ群の位置を読み出す処理54と同等の処理を行な
うものであり、第2レンズ群の位置検出器36、第3レ
ンズ群の位置検出器37、および第4レンズ群の位置検
出器38内のメモリーの値を読み出し演算回路49のメ
モリーの4、メモリーの5、およびメモリーの6に記憶
する。
The processing 61 for reading the position of each lens group is the same as the processing 54 for reading the position of each lens group. The position detector 36 for the second lens group and the position detector for the third lens group are carried out. The values of the memory 37 and the memory in the position detector 38 of the fourth lens group are read out and stored in the memory 4, the memory 5, and the memory 6 of the arithmetic circuit 49.

【0046】外部制御指令器42から停止の指示が出る
まで、次の作用を実行するために位置を読み出す処理5
6から各レンズ群の位置を読み出す処理61の処理を繰
り返し行なう。
Processing 5 for reading the position to execute the next action until the external control command device 42 gives a stop instruction.
The process 61 of reading the position of each lens group from 6 is repeated.

【0047】上記例では、移動量を求める際に(7)〜
(8)式の演算処理を行なうため、本来曲率である軌跡
を折り線近似している。このため、精度よく軌跡に沿っ
て移動させることは出来なく、特に軌跡上の曲率のとこ
ろでは軌跡から大きく外れるため画質の劣化を引き起こ
す。
In the above example, (7)-
In order to perform the arithmetic processing of the equation (8), the locus which is originally the curvature is approximated by the folding line. For this reason, it is not possible to accurately move along the locus, and especially at the curvature on the locus, it greatly deviates from the locus, which causes deterioration of image quality.

【0048】従って軌跡上の特性、作用速度、および複
数レンズ群間の軌跡上の相対関係からなる総合条件から
移動量を算出し、適鵜制御を行なう。特に、実用に適し
た処理を行なうために、軌跡上の特性および作用速度を
前件部、移動後の焦点距離あるいは被写体距離量を後件
部とするファジィ・ルールからファジィ推論により個々
のレンズ群の焦点距離あるいは被写体距離の変化量を求
める。まず軌跡に沿って出来るだけ忠実にレンズ群を移
動させるための常識としては、 知識1:軌跡上の曲率の大きな箇所では細かいピッチに
分割した折り線近似が必要である。
Therefore, the amount of movement is calculated from the total condition consisting of the characteristic on the locus, the action speed, and the relative relationship on the locus between a plurality of lens groups, and appropriate cormorant control is performed. In particular, in order to perform processing suitable for practical use, individual lens groups are obtained by fuzzy inference from fuzzy rules with the characteristics and action speed on the trajectory as the antecedent and the focal length or object distance after movement as the antecedent. The amount of change in the focal length or the subject distance is calculated. First of all, as a common sense to move the lens group as faithfully as possible along the locus, it is necessary to use the knowledge 1: fold line approximation divided into fine pitches at a portion having a large curvature on the locus.

【0049】知識2:TV画像に対する視覚特性上、作
用速度(画像の変化速度)が非常に速い場合には、軌跡
上の曲りを重視する必要はない。
Knowledge 2: In view of the visual characteristics of a TV image, when the action speed (change speed of the image) is very fast, it is not necessary to give importance to the bend on the locus.

【0050】知識3:3つのレンズ群のうち少なくとも
1つが曲り角にさしかかった時は、他のレンズ群も同調
した移動をする必要がある。 がある。これらの事項は個々には当然のことであるが、
これらの知識間の関係付けおよび定量化を行なうことは
極めて困難であり、また厳密な関係付けおよび定量化が
出来ても、制御手段が複雑となり、実用に適さない場合
が多い。
Knowledge 3: When at least one of the three lens groups approaches the bending angle, the other lens groups also need to move in synchronization. There is. Although these matters are natural for each individual,
It is extremely difficult to correlate and quantify these pieces of knowledge, and even if strict correlation and quantification can be performed, the control means becomes complicated and often not suitable for practical use.

【0051】本実施例は、以上の点に鑑み実用的な制御
を行なうために、知識をファジィ・ルールで記述し、フ
ァジィ・ルール推論により移動量を算出する移動量の算
出処理を行なうものである。
In the present embodiment, in order to carry out practical control in view of the above points, knowledge is described by fuzzy rules, and movement amount calculation processing is performed to calculate movement amounts by fuzzy rule inference. is there.

【0052】以下、ファジィ・ルールおよびファジィ推
論の1実施例について説明する。
An embodiment of fuzzy rules and fuzzy inference will be described below.

【0053】ファジィ・ルールとは、上記の知識をファ
ジィ・プロダクション・ルールで記述し、対応するメン
バーシップ関数により定量化を行なうものである。例え
ば、変倍作用において、知識1および知識2に対するフ
ァジィ・ルールは、 If 作用速度が普通以下 and 次の移動範囲に曲率の大きな箇所がある Then 焦点距離の変化量を短くする If 作用速度が速く and 次の移動範囲に曲率の小さい箇所がある Then 焦点距離の変化量を少し短くする If 作用速度が非常に速く and 次の移動範囲に曲率の小さい箇所がある Then 焦点距離の変化量を変えない If 作用速度が速く and 次の移動範囲に曲率の非常に小さい箇所がある Then 焦点距離の変化量を短くする If 作用速度が非常に速く and 次の移動範囲に曲率の非常に小さい箇所 がある Then 焦点距離の変化距離を少し短くする 等々となる。
The fuzzy rule is a description in which the above knowledge is described by a fuzzy production rule and quantified by a corresponding membership function. For example, in the zooming action, the fuzzy rules for knowledge 1 and knowledge 2 are: If the action speed is normal or less and there is a large curvature portion in the next movement range Then Shortening the amount of change in the focal length If The action speed is fast And there is a part with a small curvature in the moving range Then The amount of change in the focal length is shortened a little If The action speed is very fast And there is a part with a small curvature in the next moving range Then Do not change the amount of change in focal length If The action speed is fast, and there is a very small curvature part in the next moving range. Then The amount of change in focal length is short. If The action speed is very fast, and there is a very small curvature part in the next moving range. The focal length change distance is shortened a little, and so on.

【0054】以上のプロダクション・ルールにおいて、
作用速度を普通以下、速い、非常に速いと言ったあいま
いな表現を用い、図5の作用速度のメンバーシップ関数
で表現する。同様に、移動範囲(例えば、移動軌跡の曲
率が小さい所での焦点距離の基準移動範囲)内の曲率を
普通以上、小さい、非常に小さいと言ったあいまいな表
現を用い、図6の曲率のメンバーシップ関数で表現す
る。また、焦点距離あるいは被写体距離の変化量に関し
ては、作用速度および曲率に応じて基準変化量を少なく
する(ピッチを小さくする)が、この際も変えない、少
し短くする、短くすると言ったあいまいな表現を用い、
図7の変化量のメンバーシップ関数で表現する。
In the above production rule,
The action speed is expressed by the membership function of the action speed in FIG. 5, using an ambiguous expression that the action speed is below normal, fast, or very fast. Similarly, using a vague expression that the curvature within the movement range (for example, the reference movement range of the focal length where the curvature of the movement locus is small) is smaller than normal, or very small, the curvature of FIG. Expressed as a membership function. Regarding the amount of change in the focal length or subject distance, the reference amount of change is reduced (pitch is reduced) according to the action speed and curvature, but it is not changed at this time as well, and it is ambiguous that it is shortened or shortened. Using expressions,
It is expressed by the membership function of the amount of change in FIG.

【0055】これらの、ファジィ・プロダクション・ル
ールは、作用速度および曲率のあいまいでは無い入力値
から変化量を算出する際に用いる。
These fuzzy production rules are used when calculating the amount of change from the unambiguous input values of the action speed and the curvature.

【0056】入力値とファジィ・プロダクション・ルー
ルから変化量を算出する方法は、公知のファジィ推論処
理(例えば、Max−Min合成則およびMamdan
iの含意則の処理)により移動量を算出し、軌跡上の特
性、作用速度、およびファジィ量から確かな値を求める
重心法処理を行なう。
The method of calculating the amount of change from the input value and the fuzzy production rule is a known fuzzy inference process (for example, Max-Min composition rule and Mamdan).
The movement amount is calculated by the processing of the implication rule of i), and the barycentric method processing for obtaining a reliable value from the characteristic on the trajectory, the action speed, and the fuzzy amount is performed.

【0057】以上の変化量算出処理を個々のレンズ群に
対して行なうことにより、個々のレンズ群の変化量が求
まる。ここで求まるのはレンズ群間の並列性(同期)を
保証しないため、知識3のレンズ群間の同期を取るため
の処理が必要である。この処理は、レンズ群の中で変化
量が最も小さいものを探し、これを共通の変化量とする
ことにより実現できる。
By performing the above-described change amount calculation processing on each lens group, the change amount of each lens group can be obtained. Since what is obtained here does not guarantee parallelism (synchronization) between the lens groups, a process for synchronizing the lens groups of knowledge 3 is required. This process can be realized by searching the lens group having the smallest change amount and using this as a common change amount.

【0058】図8は実施例のフローチャートである。図
において、70は各レンズの焦点距離の変化量の算出、
71は最小の焦点距離の変化量の算出である。
FIG. 8 is a flowchart of the embodiment. In the figure, 70 is the calculation of the amount of change in the focal length of each lens,
Reference numeral 71 is a calculation of the minimum change amount of the focal length.

【0059】本実施例は、基礎的実施例図4と、各レン
ズ群の焦点距離の変化量の算出処理70および最小の焦
点距離の変化量の算出処理71を除いて同じである。従
って、図4と異なる部分の動作のみを説明する。
The present embodiment is the same as the basic embodiment shown in FIG. 4 except for the calculation process 70 of the change amount of the focal length of each lens group and the calculation process 71 of the minimum change amount of the focal length. Therefore, only the operation of the part different from FIG. 4 will be described.

【0060】各レンズ群の焦点距離の変化量の算出処理
70は、焦点距離の変化量を算出する処理56で求めた
演算回路49のメモリーの9の焦点距離の変化量ΔVを
基準変化量とし、予めプログラムした作用速度および軌
跡の曲率を前件部、焦点距離の変化の割合を後件部とす
るファジィ・プロダクション・ルール、ファジィ推論処
理、および重心法の処理を実行し、焦点距離の変化の割
合と基準変化量から各レンズ群の変化量を算出し、演算
回路49のメモリーの100に記憶する。
In the calculation process 70 of the variation of the focal length of each lens group, the variation ΔV of the focal length of 9 in the memory of the arithmetic circuit 49 obtained in the process 56 of calculating the variation of the focal length is used as the reference variation. Executes fuzzy production rules, fuzzy inference processing, and barycentric method processing in which the pre-programmed action speed and the curvature of the trajectory are the antecedent parts, and the rate of change in the focal length is the antecedent part, and the focal length changes The change amount of each lens group is calculated from the ratio and the reference change amount, and stored in the memory 100 of the arithmetic circuit 49.

【0061】以上の演算をする際、作用速度は作用速度
の読み出し処理53から、また軌跡上の曲率は軌跡を記
憶するメモリー48の軌跡から読み出すものである。
In the above calculation, the working speed is read from the working speed reading process 53, and the curvature on the locus is read from the locus of the memory 48 for storing the locus.

【0062】最小の焦点距離の変化量の算出処理71
は、演算回路49のメモリーの100に記憶した各レン
ズ群の焦点距離の変化量から最小のものを求めて、演算
回路49のメモリーの101に記憶する。ここで求めた
焦点距離の変化量が実際に移動させる変化量である。こ
れらを図7で説明したと同じにレンズ群を移動させて制
御が行なわれる。
Calculation processing 71 of the minimum variation in focal length
Is calculated from the change amount of the focal length of each lens group stored in the memory 100 of the arithmetic circuit 49 and stored in the memory 101 of the arithmetic circuit 49. The amount of change in the focal length obtained here is the amount of change actually moved. These are controlled by moving the lens group in the same manner as described with reference to FIG.

【0063】[0063]

【発明の効果】フィジィ推論を用いた制御を行なうこと
により、簡単な演算により複雑な総合条件を満足する制
御ができ、軌跡に沿って精度よく移動させることができ
るため、質のよい画像が得られる。
EFFECTS OF THE INVENTION By performing the control using the fuzzy inference, the control satisfying the complicated total condition can be performed by the simple calculation and the movement along the locus can be performed with high precision, so that a high quality image can be obtained. To be

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

【図1】VレンズおよびCレンズと、焦点距離および被
写体距離の関係図。
FIG. 1 is a relationship diagram of a V lens and a C lens, and a focal length and a subject distance.

【図2】ズーム系の基本構成概念図。FIG. 2 is a conceptual diagram of a basic configuration of a zoom system.

【図3】変倍作用の処理の流れ図。FIG. 3 is a flowchart of processing of a variable power operation.

【図4】作用速度のメンバーシップ関数を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a membership function of action speed.

【図5】軌跡の曲率のメンバーシップ関数を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a membership function of a curvature of a locus.

【図6】変化量の割合のメンバーシップ関数を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a membership function of a rate of change.

【図7】実施例に特徴的な流れ図。FIG. 7 is a flowchart characteristic of the embodiment.

【図8】テレビカメラに搭載されているズームレンズの
断面図。
FIG. 8 is a sectional view of a zoom lens mounted on a television camera.

【図9】Fレンズの位置と被写体距離の関係図。FIG. 9 is a relationship diagram between the position of the F lens and the subject distance.

【図10】Vレンズ、Cレンズと焦点距離の関係図。FIG. 10 is a relationship diagram of a V lens, a C lens, and a focal length.

【図11】ズームレンズのVレンズとCレンズの従来の
連動機構を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a conventional interlocking mechanism of a V lens and a C lens of a zoom lens.

【図12】インナーフォーカスズームレンズの一構成例
を示す断面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration example of an inner focus zoom lens.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 第1レンズ群 32 第2レンズ群 33 第3レンズ群 34 第4レンズ群 35 第5レンズ群 36、37、38 位置検出器 39、40、41 制御器 42 外部制御指令器 45 作用種類検出器 46 作用方向検出器 47 作用速度検出器 48 軌跡を記憶するメモリー 49 演算回路 70 各レンズ群の焦点距離の変化量の算出 71 最小の焦点距離の変化量の算出 31 1st lens group 32 2nd lens group 33 3rd lens group 34 4th lens group 35 5th lens group 36, 37, 38 Position detector 39, 40, 41 Controller 42 External control command device 45 Action type detector 46 Action direction detector 47 Action speed detector 48 Memory for storing locus 49 Arithmetic circuit 70 Calculation of change amount of focal length of each lens group 71 Calculation of change amount of minimum focal length

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メモリーした所定のレンズ群を移動させ
る軌跡に従い光軸に沿って複数のレンズ群を移動して変
倍作用および焦合作用させるレンズ位置の制御方法にお
いて、軌跡上の特性、作用速度および複数レンズ群間の
軌跡上の相対関係の総合条件に応じた適応制御を行なう
ことを特徴とするレンズ位置の制御方法。
1. A method for controlling a lens position in which a plurality of lens groups are moved along an optical axis according to a locus for moving a predetermined lens group stored in memory to perform a zooming action and a focusing action. A method for controlling a lens position, which is characterized by performing adaptive control according to a comprehensive condition of a speed and a relative relationship on a locus between a plurality of lens groups.
【請求項2】 軌跡上の特性および作用速度を前件部、
移動量の算出法を後件部とするファジィ・ルールからフ
ァジィ推論により移動量を算出することを特徴とする請
求項1のレンズ位置の制御方法。
2. The characteristics on the trajectory and the speed of action are expressed in the antecedent part,
2. The lens position control method according to claim 1, wherein the amount of movement is calculated by fuzzy inference from a fuzzy rule having a consequent part as a method of calculating the amount of movement.
【請求項3】 複数のレンズ群と光軸に沿って各レンズ
群を独立に移動させる駆動手段と、所定のレンズ群を移
動させる軌跡を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶さ
れた軌跡上の特性、作用速度、あるいは複数レンズ群間
の軌跡上の相対位置関係の総合条件に応じた適応制御を
行うためで、そのための信号を駆動手段へ出力する演算
手段とを具備するレンズ位置の制御装置。
3. A plurality of lens groups and a drive means for independently moving each lens group along the optical axis, a storage means for storing a trajectory for moving a predetermined lens group, and a trajectory stored in the storage means. Position control, which is provided for the purpose of performing adaptive control in accordance with the total conditions of the characteristics, action speed, or relative positional relationship on the locus between a plurality of lens groups, and a calculation means for outputting a signal therefor to the driving means. apparatus.
【請求項4】 前記演算手段は、軌跡上の特性および作
用速度を前件部、移動量の算出法を後件部とするファジ
ィ・ルールからファジィ推論により移動量を算出するこ
とを特徴とする請求項3のレンズ位置の制御装置。
4. The calculation means calculates the amount of movement by fuzzy inference from a fuzzy rule in which the characteristics and action speed on the trajectory are the antecedent and the method of calculating the amount of movement is the antecedent. The lens position control device according to claim 3.
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