JPH1051678A - レンズ制御方法及び装置並びに記憶媒体 - Google Patents
レンズ制御方法及び装置並びに記憶媒体Info
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- JPH1051678A JPH1051678A JP8215940A JP21594096A JPH1051678A JP H1051678 A JPH1051678 A JP H1051678A JP 8215940 A JP8215940 A JP 8215940A JP 21594096 A JP21594096 A JP 21594096A JP H1051678 A JPH1051678 A JP H1051678A
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Abstract
レ側への変倍動作において、合焦カム軌跡の選択及びボ
ケのないフォーカス追従が可能となるレンズ制御方法及
び装置を提供する。 【解決手段】 シスコン122により、変倍動作時撮影
された被写体の輝度信号から抽出された高周波成分の積
分値の変化によりフォーカスレンズ105の標準移動速
度に重畳させる補正速度の方向を制御し、前記高周波成
分のピーク値と前記輝度信号の最大値と最小値との差の
比率によって、前記補正速度を制御し、変倍動作中の前
記標準移動速度に前記補正速度を重畳させるように制御
する。
Description
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
ンズ制御方法及び装置並びに記憶媒体に関する。
ーフォーカスタイプのレンズシステムの簡単な構成を示
す図である。同図において、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)、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(以下、フォーカスレンズと記述する)、
106はCCD(撮像素子)である。
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を兼ね備えているため、焦点距離が
等しくても、CCD106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。
たとき、CCD106の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、その軌跡は図11に示すようになる。変倍中は、被
写体距離に応じて図11に示された軌跡を選択し、該軌
跡通りにフォーカスレンズ105を移動させれば、ボケ
のないズームが可能になる。
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
変えようとした場合、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合っていれば、上記動作によってボ
ケを生じることはない。
カスタイプのレンズシステムの制御においては、図11
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
ンズの位置によって軌跡を選択して、該選択した軌跡上
を辿りながらズーミングを行うのが一般的である。
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
に応用するため、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11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。
インナーフォーカスタイプの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とを得ること
が可能である。
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。
いて合焦を保ちながら変倍動作を行おうとする場合、レ
ンズ制御用マイコン等に図11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
度に応じて軌跡情報を読み出して、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。
の一例を説明するための図である。同図の(a)におい
て、z0,z1,z2,...z6は変倍レンズ位置を示しており、a
0,a1,a2,...a6及びb0,b1,b2,...b6は、それぞれレンズ
制御用マイコンに記憶している代表軌跡である。またp
0,p1,p2,...p6は、上記2つの軌跡を基に算出された軌
跡である。この軌跡の算出式を以下に記す。
て、フォーカスレンズがp0にある場合、p0が線分b0-a0
を内分する比を求め、この比に従って線分b1-a1を内分
する点をp1としている。このp1-p0の位置差と、変倍レ
ンズがz0〜z1まで移動するのに要する時間から、合焦を
保つためのフォーカスレンズの移動速度が分かる。
れた代表軌跡データを所有する境界上のみという制限が
ないとした場合について図13を用いて説明する。図1
3は変倍レンズ位置方向の内挿方法を説明するための図
であり、図12の(a)の一部を抽出し、変倍レンズ位
置を任意としたものである。
ォーカスレンズ位置、変倍レンズ位置を示しており、レ
ンズ制御マイコンで記憶している代表軌跡位置(変倍レ
ンズ位置に対するフォーカスレンズ位置)を、変倍レン
ズ位置Z0,Z1,...Zk-1,Zk...Znそのときのフォーカ
スレンズ位置を被写体距離別に、 a0,a1,...ak-1,ak...an b0,b1,...bk-1,bk...bn としている。
Zxにあり、フォーカスレンズ位置がpxである場合、a
x,bxを求めると、 ax=ak-(Zk-Zx)*(ak-ak-1)/(Zk-Zk-1) … (2) bx=bk-(Zk-Zx)*(bk-bk-1)/(Zk-Zk-1) … (3) となる。つまり、現在の変倍レンズ位置とそれを挟む2
つのズーム境界位置(例えば、図13のZkとZk-1)と
から得られる内分比に従い、記憶している4つの代表軌
跡データ(図13のak,ak-1,bk,bk-1)のうち同一
被写体距離のものを前記内分比で内分することにより、
ax,bxを求めることができる。そして、ax,px,bxか
ら得られる内分比に従い、記憶している4つの代表デー
タ(図13のak,ak-1,bk,bk-1)の内、同一焦点距
離のものを上記(1)式のように前記内分比で内分する
ことにより、pk,pk-1を求めることが出来る。そし
て、ワイドからテレへのズーム時には追従先フォーカス
レンズ位置pkと現在のフォーカスレンズ位置pxとの差
と、変倍レンズがZx〜Zkまで移動するのに要する時間
から、合焦を保つためのフォーカスレンズの移動速度が
分かる。
従先フォーカスレンズ位置pk-1と現在のフォーカスレ
ンズ位置pxとの差と、変倍レンズがZx〜Zk-1まで移
動するのに要する時間から、合焦を保つためのフォーカ
スレンズの移動速度が分かる。以上のような軌跡追従方
法が考案されている。
る場合には、上記図11から明らかなように、ばらけて
いる軌跡が収束する方向なので、上述した軌跡追従方法
でも合焦は維持できる。しかしながら、ワイドからテレ
方向では、収束点にいたフォーカスレンズがどの軌跡を
辿るべきかが判らないので、同様な軌跡追従方法では合
焦を維持できない。
に考案されている軌跡追従方法の一例を説明するための
図である。同図の(a)、(b)ともに、横軸はズーム
レンズ(変倍レンズ)の位置を示しており、縦軸は
(a)がAF評価信号である輝度信号の高周波成分(鮮
鋭度信号)の垂直同期期間内のピークレベルを、(b)
がフォーカスレンズの位置をそれぞれ示している。
ミングを行う際の合焦カム軌跡が604であるとする。
ここでズームレンズ位置606(Z14)よりワイド側で
の合焦カム軌跡追従速度を正(フォーカスレンズ至近方
向に移動)、606よりテレ側の無限方向に移動する合
焦カム軌跡追従速度を負とする。合焦を維持しながらフ
ォーカスレンズがカム軌跡604を辿るときに、前記鮮
鋭度ピーク信号の大きさは601のようになる。一般
に、合焦を維持したズーミングでは、鮮鋭度ピーク信号
レベルはほぼ一定値となることが知られている。
合焦カム軌跡604をトレースするフォーカスレンズ移
動速度をVf0とする。実際のフォーカスレンズの移動速
度をVfとし、カム軌跡604をトレースするVf0に対
して、大小させながらズーミングすると、その軌跡は6
05のようにジグザグの軌跡となる。このとき、前記鮮
鋭度ピーク信号レベルは602のように山、谷を生ずる
ように変化する。ここで、軌跡604と605が交わる
位置で603の大きさは最大となり(Z0,Z1,...Z16
の偶数のポイント)、605の移動方向ベクトルが切り
替わるZ0,Z1,...Z16 の奇数のポイントで603のレ
ベルは最小となる。602は603の最小値であるが、
逆に602のレベルTH1を設定し、603の大きさが
TH1と等しくなる毎に、軌跡605の移動方向ベクト
ルを切り換えれば、切り換え後のフォーカスレンズの移
動方向は、合焦軌跡604に近づく方向に設定できる。
つまり、鮮鋭度ピーク信号レベル601と602(TH
1)の差分だけ像がボケる毎に、そのボケを減らすよう
にフォーカスレンズの移動方向及び移動速度を制御する
ことで、ボケ量を抑制したズーミングが行える。
に示したようなカム軌跡が収束から発散してゆくワイド
からテレのズーミングにおいて、仮に合焦速度Vf0がわ
からなくても、従来例の図12で説明した追従速度
((1)式より求まるp(n+1) を使って算出)に対し、
フォーカスレンズ移動速度Vfを制御しながら、605
のように切り換え動作を繰り返すことにより(鮮鋭度ピ
ーク信号レベルの変化に従って)、鮮鋭度ピーク信号レ
ベルが602(TH1)よりも下がらない、つまり、一
定量以上のボケを生じない、軌跡の選択が行える。
は、正方向の補正速度をVf+、負方向の補正速度をVf-
として、 Vf = Vf0+Vf+ …(4) Vf0−Vf- …(5) より決まり、このとき補正速度Vf+,Vf- は、上記ズー
ミング手法による、追従軌跡選択時の片寄りが生じない
ように、上記(4)、(5)式により得られるVfの2
つの方向ベクトルの内角が、Vf0の方向ベクトルにより
2等分されるように決定される。また、被写体、焦点距
離及び被写界深度に応じて補正速度の大きさを変化させ
ることにより、追従軌跡の選択精度向上を図った手法も
考案されている。また、鮮鋭度ピーク信号でなく、ボケ
に対して敏感に変動する積分信号を使用して軌跡追従す
る方法も考案されている。
述した従来例にあっては、鮮鋭度積分信号(水平同期期
間内の鮮鋭度ピーク信号を垂直同期期間内で加算した
値)は、同じ被写体を合焦状態でワイド側からテレ側へ
画角を変えて撮影すると、合焦であっても画角によって
大きく変化する。このため、鮮鋭度積分信号だけでは合
焦か否かを判断することは難しく、鮮鋭度積分信号の変
化がボケによるものか、被写体変化によるものかを判断
できない。従って、鮮鋭度積分信号で補正速度を決定し
てしまうと、合焦状態で鮮鋭度積分信号が小さいときに
補正速度が大きくなり、ズーム中にボケたり合焦したり
を繰り返す、ふわふわした感じになってしまい、ズーム
中に合焦状態を維持できないという問題点があった。
を解消するためになされたもので、その第1の目的とす
るところは、合焦軌跡が確定されていないワイド側から
テレ側への変倍動作において、合焦カム軌跡の選択が可
能で、ボケのないフォーカス追従が可能なレンズ制御方
法及び装置を提供することにある。
は、本発明のレンズ制御装置を制御するためのプログラ
ムを格納した記憶媒体を提供することにある。
るため、本発明の請求項1記載のレンズ制御方法は、変
倍動作を行う第1のレンズ群と該第1のレンズ群の移動
時の焦点面の移動を補正する第2のレンズ群とをそれぞ
れ独立に光軸と平行に移動させる駆動ステップと、撮影
された被写体の輝度信号から高周波成分を抽出する抽出
ステップと、前記高周波成分のピーク値を検出するピー
ク値検出ステップと、前記高周波成分の積分値を検出す
る積分値検出ステップと、前記輝度信号の最大値と最小
値の差を検出する差検出ステップと、前記第1のレンズ
群の位置に対する前記第2のレンズ群の合焦位置を被写
体距離に応じて記憶する記憶ステップと、該記憶手段が
記憶している情報により前記第1のレンズ群の移動時の
前記焦点面を補正する前記第2のレンズ群の標準移動速
度を求める計算ステップと、変倍動作時に前記計算ステ
ップにより求めた前記第2のレンズ群の標準移動速度に
補正速度を重畳させる速度重畳ステップと、変倍動作時
に前記高周波成分の積分値の変化により該補正速度の方
向を制御し前記高周波成分のピーク値と前記輝度信号の
最大値と最小値の差の比率によって前記補正速度を制御
し変倍動作中の前記標準移動速度に補正速度を重畳させ
るように制御する制御ステップとを具備したことを特徴
とするものである。
発明の請求項2記載のレンズ制御方法は、請求項1記載
のレンズ制御方法において、ズーム速度に応じて前記高
周波成分のピーク値と前記輝度信号の最大値と最小値の
差の比率によって制御される前記補正速度を変更する補
正速度変更ステップを備えたことを特徴とするものであ
る。
発明の請求項3記載のレンズ制御方法は、請求項1記載
のレンズ制御方法において、揺れを検出する揺れ検出ス
テップと、該揺れ検出ステップの検出情報によって前記
補正速度を変更する補正速度変更ステップとを備えたこ
とを特徴とするものである。
発明の請求項4記載のレンズ制御装置は、変倍動作を行
う第1のレンズ群と、該第1のレンズ群の移動時の焦点
面の移動を補正する第2のレンズ群と、前記第1及び第
2のレンズ群をそれぞれ独立に光軸と平行に移動させる
駆動手段と、撮影された被写体の輝度信号から高周波成
分を抽出する抽出手段と、前記高周波成分のピーク値を
検出するピーク値検出手段と、前記高周波成分の積分値
を検出する積分値検出手段と、前記輝度信号の最大値と
最小値の差を検出する差検出手段と、前記第1のレンズ
群の位置に対する前記第2のレンズ群の合焦位置を被写
体距離に応じて記憶する記憶手段と、該記憶手段が記憶
している情報により前記第1のレンズ群の移動時の前記
焦点面を補正する前記第2のレンズ群の標準移動速度を
求める計算手段と、変倍動作時に前記計算手段により求
めた前記第2のレンズ群の標準移動速度に補正速度を重
畳させる速度重畳手段と、変倍動作時に前記高周波成分
の積分値の変化により該補正速度の方向を制御し前記高
周波成分のピーク値と前記輝度信号の最大値と最小値の
差の比率によって前記補正速度を制御し変倍動作中の前
記標準移動速度に補正速度を重畳させるように制御する
制御手段とを具備したことを特徴とするものである。
発明の請求項5記載のレンズ制御装置は、請求項4記載
のレンズ制御装置において、ズーム速度に応じて前記高
周波成分のピーク値と前記輝度信号の最大値と最小値の
差の比率によって制御される前記補正速度を変更する補
正速度変更手段を備えたことを特徴とするものである。
発明の請求項6記載のレンズ制御装置は、請求項4記載
のレンズ制御装置において、揺れを検出する揺れ検出手
段と、該揺れ検出手段の検出情報によって前記補正速度
を変更する補正速度変更手段とを備えたことを特徴とす
るものである。
発明の請求項7記載のレンズ制御装置は、請求項4記載
のレンズ制御装置において、前記駆動手段は、モータと
ドライバとからなることを特徴とするものである。
発明の請求項8記載のレンズ制御装置は、請求項4記載
のレンズ制御装置において、前記抽出手段は、AF評価
値回路からなることを特徴とするものである。
発明の請求項9記載のレンズ制御装置は、請求項4記載
のレンズ制御装置において、前記ピーク値検出手段は、
マイクロコンピュータからなることを特徴とするもので
ある。
発明の請求項10記載のレンズ制御装置は、請求項4記
載のレンズ制御装置において、前記積分値検出手段は、
マイクロコンピュータからなることを特徴とするもので
ある。
発明の請求項11記載のレンズ制御装置は、請求項4記
載のレンズ制御装置において、前記差検出手段は、マイ
クロコンピュータからなることを特徴とするものであ
る。
発明の請求項12記載のレンズ制御装置は、請求項4記
載のレンズ制御装置において、前記記憶手段は、RAM
であることを特徴とするものである。
発明の請求項13記載のレンズ制御装置は、請求項4記
載のレンズ制御装置において、前記計算手段は、マイク
ロコンピュータからなることを特徴とするものである。
発明の請求項14記載のレンズ制御装置は、請求項4記
載のレンズ制御装置において、前記速度重畳手段は、マ
イクロコンピュータからなることを特徴とするものであ
る。
発明の請求項15記載のレンズ制御装置は、請求項4記
載のレンズ制御装置において、前記制御手段は、マイク
ロコンピュータからなることを特徴とするものである。
発明の請求項16記載の記憶媒体は、レンズ制御装置を
制御するプログラムを格納する記憶媒体であって、変倍
動作を行う第1のレンズ群と該第1のレンズ群の移動時
の焦点面の移動を補正する第2のレンズ群とをそれぞれ
独立に光軸と平行に移動させる駆動ステップの駆動モジ
ュールと、撮影された被写体の輝度信号から高周波成分
を抽出する抽出ステップの抽出モジュールと、前記高周
波成分のピーク値を検出するピーク値検出ステップのピ
ーク値検出モジュールと、前記高周波成分の積分値を検
出する積分値検出ステップの積分値検出モジュールと、
前記輝度信号の最大値と最小値の差を検出する差検出ス
テップの差検出モジュールと、前記第1のレンズ群の位
置に対する前記第2のレンズ群の合焦位置を被写体距離
に応じて記憶する記憶ステップの記憶モジュールと、該
記憶ステップにおいて記憶している情報により前記第1
のレンズ群の移動時の前記焦点面を補正する前記第2の
レンズ群の標準移動速度を求める計算ステップの計算モ
ジュールと、変倍動作時に前記計算ステップにより求め
た前記第2のレンズ群の標準移動速度に補正速度を重畳
させる速度重畳ステップの速度重畳モジュールと、変倍
動作時に前記高周波成分の積分値の変化により該補正速
度の方向を制御し前記高周波成分のピーク値と前記輝度
信号の最大値と最小値の差の比率によって前記補正速度
を制御し変倍動作中の前記標準移動速度に補正速度を重
畳させるように制御する制御ステップの制御モジュール
とを有するプログラムを格納したことを特徴とするもの
である。
発明の請求項17記載の記憶媒体は、請求項16記載の
記憶媒体において、ズーム速度に応じて前記高周波成分
のピーク値と前記輝度信号の最大値と最小値の差の比率
によって制御される前記補正速度を変更する補正速度変
更ステップの補正速度変更モジュールを備えたことを特
徴とするものである。
発明の請求項18記載の記憶媒体は、請求項16記載の
記憶媒体において、揺れを検出する揺れ検出ステップの
揺れ検出モジュールと、該揺れ検出ステップの検出情報
によって前記補正速度を変更する補正速度変更ステップ
の補正速度変更モジュールとを備えたことを特徴とする
ものである。
1〜図8に基づき説明する。
の実施の形態を図1〜図5に基づき説明する。図1は本
実施の形態に係るレンズ制御装置を具備したビデオカメ
ラシステムの構成を示す図である。同図において、10
1、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(以下、変倍レンズと記述する)、絞
り、固定の第3のレンズ群、そして、コンペ機能とフォ
ーカシング機能とを兼ね備えた第4のレンズ群であるフ
ォーカスコンペレンズ(以下、フォーカスレンズと記述
する)である。このレンズシステムを透過した映像光
は、CCD(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。107は増幅器
(またはインピーダンス変換器:AMP)、108はカ
メラ信号処理回路であり、ここで処理された映像信号は
増幅器(AMP)109で規定レベルまで増幅され、L
CD表示回路110で処理された後、LCD(液晶表示
器)111で撮影画像を表示する。
は、絞り制御回路112、AF(オートフォーカス)評
価値処理回路114に送られる。絞り制御回路112で
は、映像信号入力レベルに応じて、IGドライバ11
3,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評価値処理回路115
では測距枠生成回路117からのゲート信号に応じて、
測距枠内の輝度信号の高周波成分を抽出し、処理を行っ
ている。116はAFマイクロコンピュータ(以下、A
Fマイコンと記述する)であり、AF評価信号強度に応
じてフォーカスレンズ105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、11
6はシステムコントロールマイクロコンピュータ(以
下、シスコンと記述する)122と通信を行っており、
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る。この出力電圧
に応じて可変速ズームが為される)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
等の変倍動作情報等を互いにやりとりしている。
16から出力される変倍レンズ102及びフォーカスレ
ンズ105の駆動命令に従って駆動エネルギーをレンズ
駆動用モータ119,121に出力するためのドライ
バ、119、121はそれぞれ変倍レンズ102及びフ
ォーカスレンズ105を駆動するためのモータである。
次に、レンズ駆動用のモータ119,121がステッピ
ングモータであるとして、モータ119,121の駆動
方法を説明する。
より変倍レンズモータ119、フォーカスコンペレンズ
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、変倍レンズモータ119駆
動用ドライバ118、フォーカスコンペレンズモータ1
21駆動用ドライバ120に送る。また、各モータ11
9,121の駆動/停止命令及び各モータ119,12
1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、変倍レン
ズモータ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、フォーカスコンペレンズモ
ータ121に関しては、AF時及びズーム時にAFマイ
コン116内の処理で決定する駆動命令に応じている。
各モータドライバ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119,121
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119,121への出力をオン
(ON)/オフ(OFF)制御している。
レンズ制御装置の動作を図2に基づき説明する。図2は
本実施の形態に係るレンズ制御装置の制御動作のアルゴ
リズムを示すフローチャートであり、AFマイコン11
6内で処理される。
定ルーチンであり、AFマイコン116内のRAMや各
種ポートの処理を行う。ステップS202はシスコン1
22との相互通信ルーチンであり、ここでズームSWユ
ニット123の情報や、変倍レンズ102の位置等の変
倍動作情報のやりとりを行っている。ステップS203
はAF評価値処理回路115から得られた信号によりA
F評価信号の鮮鋭度信号を加工するルーチンである。ス
テップS204はAF処理ルーチンで、評価信号の変化
に応じ自動焦点調節処理を行っている。ステップS20
5はズーム処理ルーチンであり、変倍動作時において、
合焦を維持するためのコンペ動作の処理ルーチンであ
り、本ルーチンで、上述した図11に示すようなカム軌
跡をトレースするフォーカスレンズ105の駆動方向及
び駆動速度を算出する。この算出処理については、後で
図3を用いて詳しく説明する。
時等に応じて、前記ステップS204及びステップS2
05で算出される変倍レンズ102やフォーカスレンズ
105の駆動方向や駆動速度のうち、いずれを使用する
のかを選択し、各レンズ102,105のメカニカル部
の端部に当たらないようにソフト的に設けているテレ端
よりテレ側、ワイド端よりワイド側、至近端より至近
側、無限端より無限側には駆動しないように設定するル
ーチンである。ステップS207では、前記ステップS
206で定めた変倍レンズ102やフォーカスレンズ1
05の駆動方向及び駆動速度情報に応じて、モータドラ
イバ118及び120に制御信号を出力し、変倍レンズ
102やフォーカスレンズ105の駆動/停止を制御す
る。このステップS207の処理終了後は,前記ステッ
プS202へ戻る。
に同期して実行される(ステップS202の処理の中
で、次の垂直同期信号が来るまで待機する)。
ーチンを示すフローチャートである。図3において、ス
テップS301でシスコン122との通信によって得ら
れたズームSWユニット123の情報によりズームの速
度を設定し、反転フラグを0とする。次に、ステップS
302でズーム中であるか否かを判別し、ズーム中でな
ければ図2のステップS205内のサブルーチンを終了
する。また、前記ステップS302においてズーム中で
あれば、ステップS303でズーム動作を行うため、そ
のときの変倍レンズ102の位置とフォーカスレンズ1
05の位置と、記憶されている代表カムテーブルから標
準カム軌跡を設定する。図12の(a)で現在地がp0の
とき、p0が線分b0-a0(β)を内分する比は、 p0-a0/b0-a0 = α/β となり、図12の(b)上で a0=A(0,0)、b0=A(1,
0)なので、v=0でn=0,1間をα/βする点となり、その点
をワイドからテレ(v=0,1,…s)まで結んだのが軌跡で
ある。従って、そのときの変倍レンズ102の位置及び
フォーカスレンズ105の位置から、n,α,βを算出す
れば、標準カム軌跡を設定できる。そして、標準カム軌
跡(n,α,β)と、AFマイコン116に記憶されてい
る軌跡データとから、従来例で述べた(1)式より求ま
るp1を算出し、これを使ってフォーカスレンズ105
の標準追従速度Vf0を算出する。
ク値と輝度信号の最大値と最小値の差の比によって合焦
度フラグを算出する。
焦しているあるラインの輝度信号である。図4の(a)
における(1)は合焦しているときの輝度信号であり、
(1)をディレイさせたものが(2)である。(1)か
ら(2)を引き算すると(3)の波形になり、高さAの
パルスを出力する。これがピーク評価値となる。また、
輝度信号の最大値と最小値の差は(1)のAとなる。即
ち、図4のようなコントラストを持つ被写体では、ピー
ク評価値と、最大値と最小値の差の比は1:1となるこ
とが分かる。しかし、このように理想的に輝度信号が立
ち上がることはないので、実際は(3)の高さは(1)
の高さと等しくなることはない。即ち、(ピーク評価
値)÷(最大値−最小値)が1以下の一定した値にな
る。
の(b)である。図4の(b)でピーク値は(3)’の
Aであり、最大値と最小値の差は(1)’のAである。
即ち、(ピーク評価値)÷(最大値−最小値)の値は合
焦時に比べて小さくなることが分かる。このようにピー
ク値と、最大値と最小値の差から合焦度を算出すること
ができる。
4の(b)に示した(+)、(−)方向にフォーカスレ
ンズ105を駆動するための補正速度Vf+,Vf-を算出
する処理である。このVf+,Vf-は以下のように算出す
る。
めの図である。同図は横軸変倍レンズ位置、縦軸フォー
カスレンズ位置を示しており、同図の(b)における6
04が追従すべきカム軌跡であるとする。今、変倍レン
ズ102の位置がxだけ変化するとき、フォーカスレン
ズ105の位置がy変化するフォーカス速度が、標準速
度Vf0(図5の903)であり、変倍レンズ102の位
置がx変化するとき、フォーカスレンズ105の位置が
n、またはm変化するフォーカス速度がそれぞれ、求め
たい補正速度Vf+,Vf-である。ここで、(+)状態を
作る標準速度Vf0に補正速度Vf+を加えた図5の901
と、(−)状態を作るVf0−Vf-のフォーカス速度を持
つ図5の902とが、標準速度Vf0の方向ベクトルに対
して、等しい角度γだけ離れた方向ベクトルを持つよう
に、n,mを決定する。
に、 tanθ=y/x , tan(θ-γ)=(y-m)/x , tan(θ+γ)=(y+n)/x ---(2) また、 tan(θ±γ)=(tanθ tanγ)/(1±tanθtanγ) ---(3) 上記(2),(3)式より、 m=(x2+y2)/(x/k+y) ---(4) n=(x2+y2)/(x/k-y) 但し tanγ=k ---(5) となり、n、mが知れる。但し tanγ=k ここでγの大きさは、図3のステップS304で算出さ
れた合焦度フラグによって、(ピーク値)÷(輝度信号
の最大値−最小値)が1のときが合焦状態であり、その
状態を基準にして、0.8では1.25倍、0.5では2倍とする
ように変化させる。このようにすることにより、合焦近
傍では合焦軌跡から離れることなくカム軌跡を追従し、
被写体変化等によりボケたときは、速やかにフォーカス
レンズを大きくふる(補正速度を大きくする)ことによ
り、新たな合焦カム軌跡を見つけ出すことができる。
リ内に、テーブルとしてkの値で記憶し、必要に応じて
読み出すことにより、上記(4),(5)式の計算を行う。
間当たりx変化するとすれば、ズーム速度vz=x、フ
ォーカス標準速度Vf0=y、補正速度Vf+=n、Vf-=
mとなり、上記(4),(5)式により、補正速度Vf+,Vf-
が得られる。
ワイドからテレ方向であるか否かの判別を行う。ズーム
方向がワイドからテレ方向でなければステップS313
でVf+=0,Vf-=0とし、ステップS309からの処
理を行う。また、前記ステップS306においてズーム
方向がワイドからテレ方向であれば、ステップS307
で現在の鮮鋭度積分信号レベルがTH1以下であるか否
かを判別する。そして、現在の鮮鋭度積分信号レベルが
TH1以下でない場合はステップS309へ進む。ま
た、前記ステップS307において現在の鮮鋭度積分信
号レベルがTH1以下である場合は、ステップS308
で反転フラグ=1とした後、ステップS309へ進む。
このステップS309では、反転フラグ=1か否かを判
別し、反転フラグ=1であればステップS310で補正
フラグが1か否かを判別する。
態が(+)状態であるのか(−)状態であるのかを示す
フラグである。
が1でなければ、ステップS315で補正フラグ=1
(+状態)とし、 フォーカス速度Vf = Vf0 + Vf+ (Vf0≧0) = Vf0 − Vf+ (Vf0<0) 但し、Vf+≧0 とした後、ステップS312へ進む。
フラグが1ならば、ステップS311で補正フラグ=0
(−状態)とし、 フォーカス速度Vf = Vf0 − Vf- (Vf0≧0) = Vf0 + Vf- (Vf0<0) 但し、Vf-≧0 とした後、ステップS312へ進む。
転フラグ=1でなければ、ステップS314で補正フラ
グ=1か否かを判別し、補正フラグ=1であれば前記ス
テップS315へ、また、補正フラグ=1でなければ前
記S311へ進む。ステップS312では、フォーカス
モータ速度(フォーカス軌跡追従速度)vf2を設定す
る。
ーム処理動作が終了し、その後、図2のステップS20
6及びステップS207で実際にモータ駆動を行う。
価値を増減させながら変倍動作を行う場合に、その評価
値に、評価値の増減は鮮鋭度積分信号を使用し、評価値
を増減させるためのフォーカスレンズの振り量を、輝度
信号のピーク値と、最大値を最小値の差の割合によって
制御することで、鮮鋭度積分値信号の画角変化による評
価値の変化を除去し、変倍動作時のフォーカス追従能力
を向上することができる。
の実施の形態を図6に基づき説明する。γの大きさは焦
点距離により、ワイド側の値を基準として、ミドル領域
では0.8倍、テレ領域では2倍とするように変化させ
る。このようにすることにより、フォーカスレンズ10
5の駆動状態に応じて変化する鮮鋭度信号レベルの増減
周期を、所定のフォーカスレンズ105の位置変化量に
対して一定に保つことができ、ズーミング中追従すべき
軌跡を見逃す可能性を低減できる。
ーカス追従するための評価信号として、鮮鋭度積分信号
を使用するときの画角変化による積分値の変化の値を除
去するような方法に関して、上述した第1の実施の形態
例で述べた。
ケてしまったときに高速ズームのときは高速でフォーカ
スレンズを大きく振らなくては合焦点を見つけることが
できなく、低速ズームのときはフォーカスレンズを少し
ずつ振りながら合焦に至ることができる。
ム速度とによって、フォーカスレンズの振り量であるv
f+、vf-を変更するようにしたものである。
置の制御動作のアルゴリズムを示すフローチャートであ
り、図2のステップS205内のサブルーチンである。
ップS606である。ステップS604で鮮鋭度ピーク
信号と輝度信号の最大値と最小値の差から、合焦フラグ
を算出し、ステップS605でその合焦フラグに応じた
補正速度を算出する。そして、ステップS606でズー
ム速度に応じた補正速度を算出する。例えば、ズーム速
度が最低速のときを基準に、中速のときはステップS6
05で求めたVf±を1.5倍にし、最高速のときはステッ
プS605で求めたVf±を2倍にするようにする。
9は、図3のステップS306〜ステップS308と同
一である。
ラグに応じて算出された補正速度を制御することによ
り、変倍動作中に被写体変化が合っても、適切な補正速
度を算出することができ、合焦軌跡の選択及びフォーカ
ス追従の向上につながる。
の実施の形態を図7及び図8に基づき説明する。上述の
第1及び第2の実施の形態では、ワイド側からテレ側へ
の変倍動作中にフォーカス追従するための評価信号とし
て、鮮鋭度積分信号を使用し、被写体変化による軌跡の
変化に追従するための補正速度の決定に、鮮鋭度ピーク
値と、輝度信号の最大値と最小値の差の比を使用する方
法を述べた。
形態における方法では、鮮鋭度信号の変化が被写体変化
とレンズの移動によるものだけのときに通用し、手振れ
等の外部ノイズによって合焦度フラグが低くなったとき
等は、合焦軌跡を追従しているので、補正速度を大きく
すると、合焦軌跡から脱する要因となる。
情報によって補正速度を変化させるようにしたものであ
る。
ンズ制御装置を具備したビデオカメラシステムの構成を
示す図、図8は本発明を実施するための制御フローであ
り、706内のサブルーチンである。
ップS806〜からステップS807である。ステップ
S806で図7の角度速度センサーや加速度センサーを
用いた揺れ検知手段1101によって手振れ情報を検出
し、手振れ状態であるならステップS807へ進み、例
えば、大きく手振れしていたら、ステップS805で算
出した補正速度Vf±の0.5倍にし、少し手振れしていた
ら0.8倍にするようにする。
7は,図3のステップS306〜ステップS315と同
一である。
度を変えることによって、変倍動作中に適切な合焦軌跡
の選択ができ、フォーカス追従の向上につながる。
ズ制御装置を制御するプログラムを格納した記憶媒体に
ついて、図9に基づき説明する。
ラムを格納する記憶媒体には、図9に示すように、「駆
動モジュール」、「抽出モジュール」、「ピーク値検出
モジュール」、「積分値検出モジュール」、「差検出モ
ジュール」、「記憶モジュール」、「計算モジュー
ル」、「速度重畳モジュール」、「制御モジュール」、
「補正速度変更モジュール」、「揺れ検出モジュール」
の各モジュールのプログラムコードを格納すればよい。
ズとフォーカスレンズとをそれぞれ独立に光軸と平行に
移動させるためのプログラムモジュールである。また、
「抽出モジュール」は、撮影された被写体の輝度信号か
ら高周波成分を抽出するためのプログラムモジュールで
ある。「ピーク値検出モジュール」は、前記高周波成分
のピーク値を検出するためのプログラムモジュールであ
る。「積分値検出モジュール」は、前記高周波成分の積
分値を検出するためのプログラムモジュールである。
「差検出モジュール」は、前記輝度信号の最大値と最小
値との差を検出するためのプログラムモジュールであ
る。「記憶モジュール」は、前記変倍レンズの位置に対
する前記フォーカスレンズの合焦位置を、被写体距離に
応じて記憶手段に記憶するためのプログラムモジュール
である。「計算モジュール」は、前記記憶手段に記憶さ
れている情報により、前記変倍レンズ移動時の前記焦点
面を補正する前記フォーカスレンズの標準移動速度を求
めるためのプログラムモジュールである。「速度重畳モ
ジュール」は、変倍動作時、前記計算モジュールにより
求めた前記フォーカスレンズの標準移動速度に補正速度
を重畳させるためのプログラムモジュールである。「制
御モジュール」は、変倍動作時、前記高周波成分の積分
値の変化により前記補正速度の方向を制御し、前記高周
波成分のピーク値と前記輝度信号の最大値と最小値との
差の比率によって、前記補正速度を制御し、変倍動作中
の前記フォーカスレンズの標準移動速度に前記補正速度
を重畳させるように制御するためのプログラムモジュー
ルである。「補正速度変更モジュール」は、変倍速度に
応じて前記高周波成分のピーク値と前記輝度信号の最大
値と最小値との差の比率によって制御される前記補正速
度を変更するためのプログラムモジュールである。「揺
れ検出モジュール」は、カメラの揺れを検出するための
プログラムモジュールである。
御方法及び装置によれば、以下の効果が得られる。
しながら焦点調節レンズを追従させるときに、鮮鋭度ピ
ーク値と、輝度信号の最大値と最小値の差の比率より、
補正速度の大きさを決定することで、ズーミング時の合
焦軌跡の選択能力及び軌跡変化に対する追従能力を向上
させることが可能になる。
減しながら焦点調節レンズを追従させるときに、鮮鋭度
ピーク値と、輝度信号の最大値と最小値の差の比率よ
り、決定された補正速度の大きさをズーム速度によって
変更することにより、ズーミング時の被写体変化に対し
て、ズーム速度に関係なく合焦軌跡の選択能力及び追従
能力を向上させることが可能になる。
減しながら焦点調節レンズを追従させるときに、鮮鋭度
ピーク値と、輝度信号の最大値と最小値の差の比率よ
り、決定された補正速度の大きさを、手振れ等の外部情
報によって変更することにより、ズーミング時の外部ノ
イズに対して合焦軌跡の選択能力及び追従能力を向上さ
せることが可能になる。
のレンズ制御装置を円滑に制御することができる。
置を有するビデオカメラシステムの構成を示すブロック
図である。
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
置の制御動作のアルゴリズムを示すフローチャートであ
る。
置を有するビデオカメラシステムの構成を示すブロック
図である。
示すフローチャートである。
ュールを示す図である。
ステムの構成を示す図である。
とき、撮像面上に合焦させるためのフォーカスレンズの
位置を連続してプロットしたときの軌跡を示す図であ
る。
めの図である。
焦点調節レンズ) 106 CCD 107 増幅器(AMP) 108 カメラ信号処理回路 109 増幅器(AMP) 110 LCD表示回路 111 LCD(液晶表示器) 112 絞り制御回路 113 IGドライバ 114 IGメータ 115 AF評価値処理回路 116 AFマイコン 117 枠生成回路 118 変倍レンズドライバ 119 変倍レンズモータ 120 フォーカスコンペレンズドライバ 121 フォーカスコンペレンズモータ 122 シスコン 123 ズームスイッチユニット
Claims (18)
- 【請求項1】 変倍動作を行う第1のレンズ群と該第1
のレンズ群の移動時の焦点面の移動を補正する第2のレ
ンズ群とをそれぞれ独立に光軸と平行に移動させる駆動
ステップと、撮影された被写体の輝度信号から高周波成
分を抽出する抽出ステップと、前記高周波成分のピーク
値を検出するピーク値検出ステップと、前記高周波成分
の積分値を検出する積分値検出ステップと、前記輝度信
号の最大値と最小値の差を検出する差検出ステップと、
前記第1のレンズ群の位置に対する前記第2のレンズ群
の合焦位置を被写体距離に応じて記憶する記憶ステップ
と、該記憶手段が記憶している情報により前記第1のレ
ンズ群の移動時の前記焦点面を補正する前記第2のレン
ズ群の標準移動速度を求める計算ステップと、変倍動作
時に前記計算ステップにより求めた前記第2のレンズ群
の標準移動速度に補正速度を重畳させる速度重畳ステッ
プと、変倍動作時に前記高周波成分の積分値の変化によ
り該補正速度の方向を制御し前記高周波成分のピーク値
と前記輝度信号の最大値と最小値の差の比率によって前
記補正速度を制御し変倍動作中の前記標準移動速度に補
正速度を重畳させるように制御する制御ステップとを具
備したことを特徴とするレンズ制御方法。 - 【請求項2】 ズーム速度に応じて前記高周波成分のピ
ーク値と前記輝度信号の最大値と最小値の差の比率によ
って制御される前記補正速度を変更する補正速度変更ス
テップを備えたことを特徴とする請求項1記載のレンズ
制御方法。 - 【請求項3】 揺れを検出する揺れ検出ステップと、該
揺れ検出ステップの検出情報によって前記補正速度を変
更する補正速度変更ステップとを備えたことを特徴とす
る請求項1記載のレンズ制御方法。 - 【請求項4】 変倍動作を行う第1のレンズ群と、該第
1のレンズ群の移動時の焦点面の移動を補正する第2の
レンズ群と、前記第1及び第2のレンズ群をそれぞれ独
立に光軸と平行に移動させる駆動手段と、撮影された被
写体の輝度信号から高周波成分を抽出する抽出手段と、
前記高周波成分のピーク値を検出するピーク値検出手段
と、前記高周波成分の積分値を検出する積分値検出手段
と、前記輝度信号の最大値と最小値の差を検出する差検
出手段と、前記第1のレンズ群の位置に対する前記第2
のレンズ群の合焦位置を被写体距離に応じて記憶する記
憶手段と、該記憶手段が記憶している情報により前記第
1のレンズ群の移動時の前記焦点面を補正する前記第2
のレンズ群の標準移動速度を求める計算手段と、変倍動
作時に前記計算手段により求めた前記第2のレンズ群の
標準移動速度に補正速度を重畳させる速度重畳手段と、
変倍動作時に前記高周波成分の積分値の変化により該補
正速度の方向を制御し前記高周波成分のピーク値と前記
輝度信号の最大値と最小値の差の比率によって前記補正
速度を制御し変倍動作中の前記標準移動速度に補正速度
を重畳させるように制御する制御手段とを具備したこと
を特徴とするレンズ制御装置。 - 【請求項5】 ズーム速度に応じて前記高周波成分のピ
ーク値と前記輝度信号の最大値と最小値の差の比率によ
って制御される前記補正速度を変更する補正速度変更手
段を備えたことを特徴とする請求項4記載のレンズ制御
装置。 - 【請求項6】 揺れを検出する揺れ検出手段と、該揺れ
検出手段の検出情報によって前記補正速度を変更する補
正速度変更手段とを備えたことを特徴とする請求項4記
載のレンズ制御装置。 - 【請求項7】 前記駆動手段は、モータとドライバとか
らなることを特徴とする請求項4記載のレンズ制御装
置。 - 【請求項8】 前記抽出手段は、AF評価値回路からな
ることを特徴とする請求項4記載のレンズ制御装置。 - 【請求項9】 前記ピーク値検出手段は、マイクロコン
ピュータからなることを特徴とする請求項4記載のレン
ズ制御装置。 - 【請求項10】 前記積分値検出手段は、マイクロコン
ピュータからなることを特徴とする請求項4記載のレン
ズ制御装置。 - 【請求項11】 前記差検出手段は、マイクロコンピュ
ータからなることを特徴とする請求項4記載のレンズ制
御装置。 - 【請求項12】 前記記憶手段は、RAMであることを
特徴とする請求項4記載のレンズ制御装置。 - 【請求項13】 前記計算手段は、マイクロコンピュー
タからなることを特徴とする請求項4記載のレンズ制御
装置。 - 【請求項14】 前記速度重畳手段は、マイクロコンピ
ュータからなることを特徴とする請求項4記載のレンズ
制御装置。 - 【請求項15】 前記制御手段は、マイクロコンピュー
タからなることを特徴とする請求項4記載のレンズ制御
装置。 - 【請求項16】 レンズ制御装置を制御するプログラム
を格納する記憶媒体であって、変倍動作を行う第1のレ
ンズ群と該第1のレンズ群の移動時の焦点面の移動を補
正する第2のレンズ群とをそれぞれ独立に光軸と平行に
移動させる駆動ステップの駆動モジュールと、撮影され
た被写体の輝度信号から高周波成分を抽出する抽出ステ
ップの抽出モジュールと、前記高周波成分のピーク値を
検出するピーク値検出ステップのピーク値検出モジュー
ルと、前記高周波成分の積分値を検出する積分値検出ス
テップの積分値検出モジュールと、前記輝度信号の最大
値と最小値の差を検出する差検出ステップの差検出モジ
ュールと、前記第1のレンズ群の位置に対する前記第2
のレンズ群の合焦位置を被写体距離に応じて記憶する記
憶ステップの記憶モジュールと、該記憶ステップにおい
て記憶している情報により前記第1のレンズ群の移動時
の前記焦点面を補正する前記第2のレンズ群の標準移動
速度を求める計算ステップの計算モジュールと、変倍動
作時に前記計算ステップにより求めた前記第2のレンズ
群の標準移動速度に補正速度を重畳させる速度重畳ステ
ップの速度重畳モジュールと、変倍動作時に前記高周波
成分の積分値の変化により該補正速度の方向を制御し前
記高周波成分のピーク値と前記輝度信号の最大値と最小
値の差の比率によって前記補正速度を制御し変倍動作中
の前記標準移動速度に補正速度を重畳させるように制御
する制御ステップの制御モジュールとを有するプログラ
ムを格納したことを特徴とする記憶媒体。 - 【請求項17】 ズーム速度に応じて前記高周波成分の
ピーク値と前記輝度信号の最大値と最小値の差の比率に
よって制御される前記補正速度を変更する補正速度変更
ステップの補正速度変更モジュールを備えたことを特徴
とする請求項16記載の記憶媒体。 - 【請求項18】 揺れを検出する揺れ検出ステップの揺
れ検出モジュールと、該揺れ検出ステップの検出情報に
よって前記補正速度を変更する補正速度変更ステップの
補正速度変更モジュールとを備えたことを特徴とする請
求項16記載の記憶媒体。
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