JPH11252434A - 撮像方法及び装置並びに記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 どのようなシャッター速度の場合でも、ズー
ム動作中の被写体フォーカス追従が可能である撮像方法
及び装置を提供する。 【解決手段】 スローシャッー時には、ズーム速度が遅
くなるように変倍レンズ１０２を駆動するズームモータ
１２０をレンズ制御マイコン１１７により制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像方法及び装置
並びにこの撮像装置を制御するための制御プログラムを
格納した記憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来から用いられている撮像装
置におけるインナーフォーカスタイプのレンズシステム
の概略構成を示す図である。同図において、５０１は第
１固定レンズ、５０２は変倍を行う変倍レンズ（ズーム
レンズ）、５０３は光量を調整する絞り、５０４は第２
固定レンズ、５０５は焦点調節機能と変倍による焦点面
の移動を補正する、いわゆるコンペ機能とを兼ね備えた
フォーカスレンズ（フォーカスコンペレンズ）５０６は
ＣＣＤ等の撮像素子の撮像面である。

【０００３】公知の通り、図５のように構成されたレン
ズシステムでは、フォーカスコンペレンズ５０５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、撮像面５０６上に合焦させるためのフ
ォーカスコンペレンズ５０５の位置は、被写体距離によ
って異なってしまう。

【０００４】各焦点距離において被写体距離を変化させ
た場合、撮像面５０６上に合焦させるためのフォーカス
コンペレンズ５０５の位置を連続してプロットすると、
図６に示すようになる。図６において、縦軸はフォーカ
スコンペレンズ５０５の位置を、横軸は焦点距離（変倍
レンズの位置）をそれぞれ示す。

【０００５】変倍中は、被写体距離に応じて図６に示さ
れた軌跡を選択し、該軌跡通りにフォーカスコンペレン
ズ５０５を移動させれば、ボケのないズームが可能とな
る。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、更に、変倍レンズとコンペレンズが機械的なカム環
により結合されている。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、ツマミを幾ら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、前記動作によってボケを生じる
ことはない。

【０００６】上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６に
示される複数の軌跡情報を何等かの形でレンズ制御用マ
イクロコンピュータに記憶させておき、フォーカスレン
ズと変倍レンズの位置によって軌跡（カム軌跡）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。

【０００７】更に、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
に応用するため、各レンズの位置の読み出しをある程度
高精度に行わなくてはならない。特に図６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傾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乃至数百Ｈｚまでの高精度の速度応
答を行わなければならないことになる。

【０００８】上述した要求を満足するアクチュエータと
してインナーフォーカスタイプのレンズシステムにはフ
ォーカスレンズ駆動用モータとして、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、レンズ制御用マイクロコンピュータ等から出力
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。

【０００９】更に、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。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クロコンピュータ等に
図６の軌跡情報を何等かの形（軌跡そのものでも、レン
ズ位置を変数とした関数でもよい）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、その軌跡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。

【００１０】図７及び図８は、従来の軌跡追従方法の一
例を説明するための図である。

【００１１】図７は、変倍レンズ（ズームレンズ）の移
動に伴うフォーカスレンズの合焦軌跡を被写体距離毎に
表わしたもので、変倍レンズ位置即ち焦点距離と、フォ
ーカスレンズ位置即ち被写体距離とによって軌跡を特定
し、その軌跡に従ってフォーカスレンズを駆動すること
によって、ズーム中の合焦状態を保つことができる。

【００１２】図８は、図７のカム軌跡情報がレンズ制御
用のマイクロコンピュータ（或いは外付けメモリ）内に
記憶されている状態を示している。同図において、変数
ｖは被写体距離方向のフォーカスレンズ位置（領域）、
変数ｎは焦点距離方向の変倍レンズ位置（領域）をそれ
ぞれ示し、これらの情報によってフォーカスレンズ位置
を表わすデータＡ（ｎ，ｖ）を特定するものである。

【００１３】図７において、縦軸はフォーカスレンズ位
置を、横軸は変倍レンズ（ズームレンズ）位置（ｚ０，
ｚ１，ｚ２，…ｚ６）をそれぞれ示す。また、Ｌ１（ａ
０，ａ１，ａ２，…ａ６）及びＬ３（ｂ０，ｂ１，ｂ
２，…ｂ６）は、それぞれレンズ制御用のマイクロコン
ピュータに記憶している代表軌跡である。また、Ｌ２
（ｐ０，ｐ１，ｐ２，…ｐ６）は前記２つの軌跡Ｌ１，
Ｌ３を基に算出された軌跡である。この軌跡の算出式を
以下に示す。

【００１４】 ｐ（ｎ＋１）＝｜ｐ（ｎ）−ａ（ｎ）｜／｜ｂ（ｎ）−ａ（ｎ）｜×｜ｂ（ｎ ＋１）−ａ（ｎ＋１）｜＋ａ（ｎ＋１） …（１） （１）式によれば、例えば図７及び図８において、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から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。

【００１５】次に、変倍レンズの停止位置には、記憶さ
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説明する。

【００１６】図９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７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。

【００１７】図９において、縦軸はフォーカスレンズ位
置を、横軸は変倍レンズ位置（Ｚｋ−１，Ｚｘ，Ｚｋ）
をそれぞれ示しており、Ｌ１（ｂｋ−１，ｂｘ，ｂ
ｋ）、Ｌ２（ｐｋ−１，ｐｘ，ｐｋ）及びＬ３（ａｋ−
１，ａｘ，ａｋ）は、レンズ制御用のマイクロコンピュ
ータで記憶している代表軌跡（変倍レンズ位置に対する
フォーカスレンズ位置）を示す。変倍レンズ位置がＺ
０，Ｚ１，…Ｚｋ−１，Ｚｋ…Ｚｎとし、その時のフォ
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。

【００１８】今、変倍レンズ位置がズーム境界上でない
Ｚｘにあり、フォーカスレンズ位置がｐｘである場合、
ａｘ，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９における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９におけるａｋ，ａｋ−１，ｂ
ｋ，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９におけるａ
ｋ，ａｋ−１，ｂｋ，ｂｋ−１）のうち、同一焦点距離
のものを前記（１）式のように前記内分比で内分するこ
とにより、ｐｋ，ｐｋ−１を求めることができる。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
位置ｐｋと現在のフォーカス位置ｐｘとの位置差と、変
倍レンズがＺｘ乃至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。また、テレからワイドへのズーム時には、追従先
フォーカス位置ｐｋ−１と現在のフォーカス位置ｐｘと
の位置差と、変倍レンズがＺｘ乃至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。

【００１９】以上のような軌跡追従方法が考案されてい
る。

【００２０】また、前述したように、特に図６からも明
らかなように、変倍レンズがテレからワイド方向に移動
する場合には、上述した軌跡追従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分から
ないので、同様な軌跡追従方法では合焦を維持できな
い。

【００２１】図１０は、上述したような問題を解消する
ため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。図１０（ａ）において、縦軸はＡＦ評価
信号である垂直同期期間内の輝度信号の高周波成分（尖
鋭度信号）を、横軸は変倍レンズ（ズームレンズ）の位
置をそれぞれ示している。また、図１０（ｂ）におい
て、縦軸はフォーカスレンズの位置を、横軸は変倍レン
ズ（ズームレンズ）の位置をそれぞれ示している。

【００２２】また、図１０（ａ）において、１００１は
尖鋭度信号のレベルの最大値を、１００２は尖鋭度信号
のレベルの最小値（ＴＨ１）を、１００３は尖鋭度信号
のレベルをそれぞれ示す。

【００２３】また、図１０（ｂ）において、１００４及
び１００５はカム軌跡を、１００６はズームレンズ位置
をそれぞれ示す。

【００２４】ある被写体に対してズーミングを行う際の
合焦カム軌跡が図１０（ｂ）における１００４であると
する。ここでズームレンズ位置１００６（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）とし、ズームレンズ位置１００６（Ｚ１
４）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
が合焦カム軌跡１００４を辿るときに、前記尖鋭度信号
のレベルはほぼ一定値となることが知られている。

【００２５】ズーミング時に図１０（ｂ）における合焦
カム軌跡１００４をトレースするフォーカスレンズの移
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、合焦カム軌跡１００４をトレースする
フォーカスレンズの移動速度Ｖｆ０に対して大小させな
がらズーミングすると、そのカム軌跡はジグザクのカム
軌跡１００５となる。このとき、前記尖鋭度信号のレベ
ルは図１０（ａ）の１００３のように山、谷を生ずるよ
うに変化する。ここでカム軌跡１００４とカム軌跡１０
０５が交わる位置で尖鋭度信号のレベル１００３の大き
さは最大となり（Ｚ０，Ｚ１，…Ｚ１６の偶数ポイン
ト）、カム軌跡１００５の移動方向ベクトルが切り替わ
るＺ０，Ｚ１，…Ｚ１６の奇数ポイントで尖鋭度信号の
レベル１００３は最小となる。

【００２６】図１０（ａ）において、１００２は尖鋭度
信号のレベル１００３の最小値（ＴＨ１）であるが、逆
に尖鋭度信号のレベル１００３の最小値（ＴＨ１）１０
０２を設定し、尖鋭度信号のレベル１００３の大きさが
最小値（ＴＨ１）１００２と等しくなる毎に、図１０
（ｂ）におけるカム軌跡１００５の移動方向ベクトルを
切り替えれば、切り替え後のフォーカスレンズの移動方
向は図１０（ｂ）における合焦カム軌跡１００４に近付
く方向に設定できる。

【００２７】つまり、尖鋭度信号の最大レベル１００１
と最小レベル（ＴＨ１）１００２との差分だけ像がボケ
る毎に、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。

【００２８】上述したような手法を用いることにより、
図６に示したようなカム軌跡が収束から発散して行くワ
イドからテレのズーミングにおいて、仮に合焦速度Ｖｆ
０が分からなくても、上述した従来例で説明した追従速
度「（１）式により求まるｐ（ｎ＋１）を使って算出）
に対し、フォーカスレンズの移動速度Ｖｆを制御しなが
ら、図１０（ｂ）におけるカム軌跡１００５のように切
り替え動作を繰り返すことにより（尖鋭度信号のレベル
の変化に従って）、尖鋭度信号のレベル１００３が図１
０（ａ）における最小値（ＴＨ１）１００２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。

【００２９】ここで、フォーカスレンズの移動速度Ｖｆ
は、正方向の補正速度をＶｆ+、負方向の補正速度をＶ
ｆ-として、下記（４）式及び（５）式により決まる。

【００３０】Ｖｆ＝Ｖｆ０＋Ｖｆ+ …（４） Ｖｆ０−Ｖｆ- …（５） このとき補正速度Ｖｆ+，Ｖｆ-は、前記ズーミング手法
による追従軌跡時の片寄りが生じないように、前記
（４）、（５）式により得られるフォーカスレンズの移
動速度Ｖｆの２つの方向ベクトルの内角が、合焦カム軌
跡１００４をトレースするフォーカスレンズの移動速度
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、被写体や焦点距離、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、尖
鋭度信号ではなく、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。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例にあっては、尖鋭度信号は映像信号の高周波成
分であり、通常のＮＴＳＣ方式でのシャッター速度１／
６０秒のときは、図１１（ａ）に示すように、垂直同期
期間毎に映像信号を得ることができるが、シャッター速
度が長くなり、撮像素子の５０６の電荷蓄積時間が長く
なると、図１１（ｂ）のシャッター速度１／３０秒のよ
うに、１／３０秒間撮像素子の５０６に蓄積された信号
が映像信号となるため、１／３０秒に１回、つまり、２
垂直同期期間に１回の割合で映像信号が検出されること
になり、２垂直同期期間に１回の割合で映像信号がなく
なることになる。これはシャッター速度１／１５秒であ
れば、４垂直同期期間に１回の割合で映像信号が検出さ
れることになる。

【００３２】図１２にシャッター速度１／１５秒のとき
の、被写体、フォーカスレンズ位置が一定の合焦時の尖
鋭度信号と経過時間との関係を示す。同図（ａ）は垂直
同期信号、同図（ｂ）はシャッター速度制御からのタイ
ミング情報、同図（ｃ）は映像信号、同図（ｄ）は尖鋭
度信号をそれぞれ示す。

【００３３】図１２において明確なように、一定に合焦
しているときでも尖鋭度信号が変化することが分かる。
また、ズーム動作中のように、図１０における尖鋭度信
号レベル１００３の最大値１００１と最小値（ＴＨ１）
１００２との差分だけ像がボケる毎に、ボケを減らすよ
うにフォーカスレンズの移動方向及び速度を制御する方
法では、尖鋭度信号レベル１００３の最大値１００１と
最小値（ＴＨ１）１００２との差分情報に応じて、被写
体に追従したズーム動作を実現しているが、シャッター
速度１／１５秒のようにシャッター速度が遅い場合には
尖鋭度信号が得られる最小値（ＴＨ１）１００２の情報
も、４垂直同期期間に１回しか得られないので、被写体
に追従して方向変換を行う周期が長くなってしまい、ズ
ーム動作中に被写体に追従できないという問題点があっ
た。

【００３４】本発明は上述した従来の技術の有するこの
ような問題点に鑑みてなされたものであり、その第１の
目的とするところは、合焦カム軌跡が確定されていない
ワイドからテレへのスローシャッター時の変倍動作にお
いて、合焦カム軌跡の選択及びボケのないフォーカス追
従が可能な撮像方法及び装置を提供しようとするもので
ある。

【００３５】また、本発明の第２の目的とするところ
は、上述したような本発明の撮像装置を円滑に制御する
ことができる制御プログラムを格納した記憶媒体を提供
しようとするものである。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため本発明の請求項１記載の撮像方法は、変倍動作を
行うための変倍工程と、撮像素子の電荷蓄積時間のタイ
ミングを制御するシャッター速度制御工程と、シャッタ
ー速度に応じて前記変倍工程のズーム速度を変化させる
ように制御する制御工程とを具備したことを特徴とす
る。

【００３７】また、上記第１の目的を達成するため本発
明の請求項２記載の撮像方法は、請求項１記載の撮像方
法において、前記制御工程は、前記シャッター速度が所
定値以下の場合に前記変倍工程のズーム速度を遅くする
ように制御することを特徴とする。

【００３８】また、上記第１の目的を達成するため本発
明の請求項３記載の撮像装置は、変倍動作を行うための
変倍手段と、撮像素子の電荷蓄積時間のタイミングを制
御するシャッター速度制御手段と、シャッター速度に応
じて前記変倍手段のズーム速度を変化させるように制御
する制御手段とを具備したことを特徴とする。

【００３９】また、上記第１の目的を達成するため本発
明の請求項４記載の撮像装置は、請求項３記載の撮像装
置において、前記制御手段は、前記シャッター速度が所
定値以下の場合に前記変倍手段のズーム速度を遅くする
ように制御することを特徴とする。

【００４０】また、上記第１の目的を達成するため本発
明の請求項５記載の撮像方法は、変倍レンズにより変倍
動作を行うための変倍工程と、フォーカスレンズにより
前記変倍レンズの移動時の焦点面の移動を補正するため
の焦点調節工程と、前記変倍レンズ及び前記フォーカス
レンズをそれぞれ独立に光軸と平行に移動させるための
駆動工程と、撮像素子の電荷蓄積時間を選択する選択工
程と、前記撮像素子の電荷蓄積時間のタイミングを制御
するシャッター速度制御工程と、シャッター速度に応じ
て前記変倍工程のズーム速度を変化させるように制御す
る制御工程とを具備したことを特徴とする。

【００４１】また、上記第１の目的を達成するため本発
明の請求項６記載の撮像方法は、請求項５記載の撮像方
法において、前記制御工程は、前記シャッター速度が所
定値以下の場合に前記変倍工程のズーム速度を遅くする
ように制御することを特徴とする。

【００４２】また、上記第１の目的を達成するため本発
明の請求項７記載の撮像装置は、変倍レンズにより変倍
動作を行うための変倍手段と、フォーカスレンズにより
前記変倍レンズの移動時の焦点面の移動を補正するため
の焦点調節手段と、前記変倍レンズ及び前記フォーカス
レンズをそれぞれ独立に光軸と平行に移動させるための
駆動手段と、撮像素子と、前記撮像素子の電荷蓄積時間
を選択する選択手段と、前記撮像素子の電荷蓄積時間の
タイミングを制御するシャッター速度制御手段と、シャ
ッター速度に応じて前記変倍手段のズーム速度を変化さ
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。

【００４３】また、上記第１の目的を達成するため本発
明の請求項８記載の撮像装置は、請求項７記載の撮像装
置において、前記制御手段は、前記シャッター速度が所
定値以下の場合に前記変倍手段のズーム速度を遅くする
ように制御することを特徴とする。

【００４４】また、上記第２の目的を達成するため本発
明の請求項９記載の記憶媒体は、変倍動作を行うための
変倍手段と、撮像素子の電荷蓄積時間のタイミングを制
御するシャッター速度制御手段と、前記変倍手段のズー
ム速度を制御する制御手段とを具備した撮像装置を制御
する制御プログラムを格納する記憶媒体であって、シャ
ッター速度に応じて前記変倍手段のズーム速度を変化さ
せるように制御するステップの制御モジュールを有する
制御プログラムを格納したことを特徴とする。また、上
記第２の目的を達成するため本発明の請求項１０記載の
記憶媒体は、請求項９記載の記憶媒体において、前記制
御プログラムは、前記シャッター速度が所定値以下の場
合に前記変倍手段のズーム速度を遅くするように制御す
るステップの制御モジュールを有することを特徴とす
る。

【００４５】また、上記第２の目的を達成するため本発
明の請求項１１記載の記憶媒体は、変倍レンズにより変
倍動作を行うための変倍手段と、フォーカスレンズによ
り前記変倍レンズの移動時の焦点面の移動を補正するた
めの焦点調節手段と、前記変倍レンズ及び前記フォーカ
スレンズをそれぞれ独立に光軸と平行に移動させるため
の駆動手段と、撮像素子と、前記撮像素子の電荷蓄積時
間を選択する選択手段と、前記撮像素子の電荷蓄積時間
のタイミングを制御するシャッター速度制御手段と、前
記変倍手段のズーム速度を制御する制御手段とを具備し
た撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒
体であって、シャッター速度に応じて前記変倍手段のズ
ーム速度を変化させるように制御するステップの制御モ
ジュールを有する制御プログラムを格納したことを特徴
とする。

【００４６】更に、上記第２の目的を達成するため本発
明の請求項１２記載の記憶媒体は、請求項１１記載の記
憶媒体において、前記制御プログラムは、前記シャッタ
ー速度が所定値以下の場合に前記変倍手段のズーム速度
を遅くするように制御するステップの制御モジュールを
有することを特徴とする。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
１乃至図４に基づき説明する。

【００４８】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態を図１乃至図４を用いて説明する。

【００４９】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
撮像装置の構成を示すブロック図であり、同図におい
て、ＬＳはインナーフォーカスタイプのレンズシステム
で、このレンズシステムＬＳは、第１固定レンズ１０
１、光学的に変倍を行うための変倍レンズ（第１レンズ
群）１０２、光量を調節するための絞り１０３、第２固
定レンズ１０４及びコンペ機能とフォーカシング機能と
を兼ね備えたフォーカスレンズ（第２レンズ群）１０５
を構成要素としている。このレンズシステムＬＳを透過
した映像光は、後述する撮像素子１０６面上で結像さ
れ、光電変換により映像信号に変換される。

【００５０】１０６は光信号を電気信号に変換する撮像
素子（ＣＣＤ）、１０７は撮像素子１０６から出力され
る映像信号を増幅する第１増幅器（またはインピーダン
ス変換器）、１０８はから撮像素子１０６から出力され
た映像信号に対して所定の処理を行うカメラ信号処理回
路、１０９はカメラ信号処理回路１０８で処理された映
像信号を所定のレベルまで増幅する第２増幅器、１１０
は後述する表示装置（ＬＣＤ：液晶表示装置）を制御す
るＬＣＤ制御回路、１１１は表示装置（ＬＣＤ：液晶表
示装置）で、情報を表示するものである。

【００５１】１１２は絞り制御回路、１１３はＩＧドラ
イバ、１１４はＩＧメータ、１１５はＡＦ評価値処理回
路、１１６は測距枠生成回路である。そして、第１増幅
器１０７により増幅された映像信号は、絞り制御回路１
１２及びＡＦ評価値処理回路１１５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１１３及びＩＧメータ１１４を駆動して絞り１０
３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１１６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の抽出処理
を行っている。

【００５２】１１７はレンズ制御マイクロコンピュータ
（レンズ制御マイコン）で、ＡＦ評価信号の強度に応じ
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、レンズ制御マイコン１１
７は、システムコントロールマイコン（シスコン）１１
８と通信を行っており、シスコン１１８がＡ／Ｄ変換等
により読み込む、ズームスイッチ（ズームＳＷ）１１９
の情報や、レンズ制御マイコン１１７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
やり取りしている。ズームＳＷ１１９はユニット化され
た構成で、図示しない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。

【００５３】１２０は変倍レンズ１０２を駆動するため
のズームモータ、１２１はフォーカスレンズ１０５を駆
動するためのフォーカスモータである。１２２はレンズ
制御マイコン１１７から出力される変倍レンズ１０２の
駆動命令に従って駆動エネルギーをズームモータ１２０
へ出力するためのズーム駆動ドライバ、１２３はレンズ
制御マイコン１１７から出力されるフォーカスレンズ１
０５の駆動命令に従って駆動エネルギーをフォーカスモ
ータ１２２へ出力するためのフォーカス駆動ドライバで
ある。

【００５４】１２４はシャッター速度を選択するシャッ
ター速度選択装置、１２５はシャッター速度を制御する
シャッター速度制御装置、１２６は撮像素子１０６を駆
動するＣＣＤ駆動回路である。

【００５５】そして、シャッター速度選択装置１２４に
より選択されたシャッター速度データがシャッター速度
制御装置１２５に入力され、そのシャッター速度に応じ
て撮像素子１０６の電荷蓄積時間を設定する。シャッタ
ー速度制御装置１２５により制御された撮像素子１０６
の電荷蓄積タイミングは、カメラ信号処理回路１０８や
レンズ制御マイコン１１７に入力される。

【００５６】次に、ズームモータ１２０及びフォーカス
モータ１２１がステッピングモータであるものとして、
これらズームモータ１２０及びフォーカスモータ１２１
の駆動方法について説明する。

【００５７】レンズ制御マイコン１１７は、プログラム
処理によりズームモータ１２０及びフォーカスモータ１
２１の駆動速度を決定し、各モータ１２０，１２１の回
転周波数信号として、ズーム駆動ドライバ１２２及びフ
ォーカス駆動ドライバ１２３にそれぞれ送る。また、各
モータ１２０，１２１の駆動／停止命令信号及び各モー
タ１２０，１２１の回転方向命令信号を各ドライバ１２
２，１２３に送っている。

【００５８】その駆動／停止命令信号及び回転方向命令
信号は、ズームモータ１２０に関しては主としてズーム
ＳＷ１１９の状態に応じて、フォーカスモータ１２１に
関してはＡＦ（オートフォーカス）時及びズーム時に、
レンズ制御マイコン１１７内の処理で決定する駆動命令
に応じている。各ドライバ１２２，１２３は、回転方向
命令信号に応じて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１２
０，１２１の回転方向と回転周波数とを制御しつつ、駆
動／停止命令信号に応じて各モータ１２０，１２１への
出力をオン／オフしている。

【００５９】次に、本実施の形態に係る撮像装置の動作
を図２に基づき説明する。

【００６０】図２は、本実施の形態に係る撮像装置の動
作手順を示すフローチャートであり、この図２に示す制
御フローは、レンズ制御マイコン１１７内で処理され
る。

【００６１】まず、ステップＳ２０１は初期設定ルーチ
ンであり、ここでレンズ制御マイコン１１７内のＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）や各種ポートの初期設定処
理を行う。ステップＳ２０２はシスコン１１８との相互
通信ルーチンであり、ここでズームＳＷ１１９の情報や
変倍レンズ１０２の位置等の変倍動作情報のやり取りを
行っている。ステップＳ２０３は尖鋭度信号処理ルーチ
ンであり、ここでＡＦ評価値処理回路１１５から得られ
た信号によりＡＦ評価信号の尖鋭度信号を加工する。ス
テップＳ２０４はＡＦ処理ルーチンで、ＡＦ評価信号の
変化に応じて自動焦点調節処理を行う。

【００６２】ステップＳ２０５はズーム処理ルーチンで
あり、変倍動作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、ここで図６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もので、この算出方法の詳細に
ついては後述する。ステップＳ２０６は駆動方向及び駆
動速度選択ルーチンであり、ここでＡＦ（オートフォー
カス）時や変倍動作時等に応じて、前記ステップＳ２０
４及びステップＳ２０５において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、いずれを使用するかを選択し、レンズのメカ端
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、ワイド端側よりワイド側、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。

【００６３】ステップＳ２０７はフォーカスモータ１２
０及びズームモータ１２１の駆動制御ルーチンで、ここ
で前記ステップＳ２０６において定めたズームモータ１
２０及びフォーカスモータ１２１に制御信号を出力し、
変倍レンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５の駆動／
停止を制御する。前記ステップＳ２０７の処理終了後は
前記ステップＳ２０２へ戻る。

【００６４】なお、図２の一連の処理は垂直同期期間に
同期して実行される（前記ステップＳ２０２の処理の中
で、次の垂直同期信号が来るまで待機する）。

【００６５】次に、図２のステップＳ２０５におけるズ
ーム処理ルーチンの詳細を図３に基づき説明する。

【００６６】図３は、図２のステップＳ２０５における
ズーム処理ルーチンの動作手順を示すフローチャートで
ある。

【００６７】図２のステップＳ２０４におけるＡＦ処理
ルーチンが終了すると、図３において、先ず、ステップ
Ｓ３０１でシスコン１１８との通信によって得られたズ
ームＳＷ１１９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Ｓ３０２で図１の
シャッター速度選択装置１２４の情報からシャッター速
度がある速度ＳＰより速いか否かを判断する。そして、
シャッター速度が速度ＳＰより速い場合は、ステップＳ
３０３でズーム中であるか否かを判断する。そして、ズ
ーム中である場合は、ステップＳ３０４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１０５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。

【００６８】図７において現在地がｐ０のとき、ｐ０が
線分ｂ０−ａ（β）を内分する比は、 ｐ０−ａ０／ｂ０−ａ０＝α／β となり、図８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
を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、標準カム軌跡が設定できる。
そして、標準カム軌跡（ｎ，α，β）と、レンズ制御マ
イコン１１７に記憶されている軌跡データとから、従来
例で述べた（１）式により求まるｐ１を算出し、これを
使用してフォーカスレンズ１０５の標準追従速度Ｖｆ０
を算出する。

【００６９】次に、ステップＳ３０５で図１０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。この補正速度Ｖｆ+,
Ｖｆ-は、以下のようにして算出する。

【００７０】図１０は、補正速度Ｖｆ+,Ｖｆ-の計算方
法を説明するための図であり、同図において、縦軸はフ
ォーカスレンズ１０５の位置を、横軸は変倍レンズ（ズ
ームレンズ）１０２の位置をそれぞれ示す。

【００７１】図１０において、１００４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４におけ
る４０３）であり且つ変倍レンズ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Ｖ
ｆ+,Ｖｆ-である。ここで、＋状態を作る標準速度Ｖｆ
０に補正速度Ｖｆ+を加えた図４の４０１と、−状態を
作るＶｆ０−Ｖｆ-のフォーカス速度を持つ図４におけ
る４０２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。

【００７２】まず、ｎ，ｍを求める。図４より図形的
に、下記（２）式及び（３）式が成立する。

【００７３】 ｔａｎθ＝ｙ／ｘ，ｔａｎ（θ−γ）＝（ｙ−ｍ）／ｘ，ｔａｎ（θ＋γ） ＝（ｙ＋ｎ）／ｘ … （２） また、 ｔａｎ（θ±γ）＝（ｔａｎθ・ｔａｎγ）／（１±ｔａｎθ・ｔａｎγ） … （３） 前記（２）、（３）より ｍ＝（ｘ２＋ｙ２）／（ｘ／ｋ＋ｙ） …（４） ｎ＝（ｘ２＋ｙ２）／（ｘ／ｋ−ｙ） …（５） 但し、ｔａｎγ＝ｋ 前記（２）、（３）によりｎ，ｍが算出される。

【００７４】ここで、変倍レンズ１２の位置が単位時間
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と定義でき、前記（４）及び（５）式により補正速
度Ｖｆ+,Ｖｆ-が得られる。

【００７５】再び図３に戻って、ステップＳ３０６でズ
ーム方向がワイド（Ｗ）からテレ（Ｔ）方向であるか否
かを判断する。そして、ズーム方向がワイド（Ｗ）から
テレ（Ｔ）方向である場合は、ステップＳ３０７で現在
の尖鋭度積分信号レベルが最小値（ＴＨ１）以下である
か否かを判断する。そして、現在の尖鋭度積分信号レベ
ルが最小値（ＴＨ１）以下である場合は、ステップＳ３
０８で反転フラグ＝１とした後、ステップＳ３０９で反
転フラグ＝１であるか否かを判断する。そして、反転フ
ラグ＝１である場合は、ステップＳ３１０で補正フラグ
＝１であるか否かを判断する。そして、補正フラグ＝１
である場合は、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 とする。

【００７６】次に、ステップＳ３１２でフォーカスモー
タ１２１の速度ｖｆ２を設定した後、前記図２のステッ
プＳ２０６及びステップＳ２０７で実際にズームモータ
１２０及びフォーカスモータ１２１の駆動を行う。

【００７７】一方、前記ステップＳ３０２においてシャ
ッター速度が速度ＳＰより速くない場合は、ステップＳ
３１３で前記ステップＳ３０１において設定したズーム
速度を低速に変更した後、前記ステップＳ３０３へ進
む。また、前記ステップＳ３０３においてズーム中でな
い場合は、図３の処理を終了して前記図２のステップＳ
２０６及びステップＳ２０７で実際にズームモータ１２
０及びフォーカスモータ１２１の駆動を行う。

【００７８】また、前記ステップＳ３０６においてズー
ム方向がワイド（Ｗ）からテレ（Ｔ）方向でない場合
は、ステップＳ３１４で補正速度Ｖｆ+＝０，Ｖｆ-＝０
とした後、前記ステップＳ３０９へ進む。また、前記ス
テップＳ３０７において現在の尖鋭度積分信号レベルが
最小値（ＴＨ１）以下でない場合も前記ステップＳ３０
９へ進む。

【００７９】また、前記ステップＳ３０９において反転
フラグ＝１でない場合は、ステップＳ３１５で補正ラグ
＝１であるか否かを判断する。そして、補正ラグ＝１で
ない場合及び前記ステップＳ３１０において補正フラグ
＝１でない場合は、いずれもステップＳ３１６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 とする。

【００８０】前記ステップＳ３１６の処理が終了した場
合は、前記ステップＳ３１２へ進む。

【００８１】このように、合焦点の分からない場合に、
ＡＦ評価値を増減させながら変倍動作を行う場合に、シ
ャッター速度が通常の１／６０秒より遅い場合は、通常
のズーム動作より遅くすることによって、シャッター速
度の遅い場合の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。

【００８２】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を説明する。

【００８３】図１１及び図１２に示すように、シャッタ
ー速度が１／６０秒以上の場合は、１垂直同期期間毎に
尖鋭度信号を得ることができるが、１／３０秒では２垂
直同期期間毎に、１／１５秒では４垂直同期期間毎に尖
鋭度信号が得られ、シャッター速度が遅いほど尖鋭度信
号の得られる周期が長くなり、ワイドからテレへのズー
ム動作時の時間が同じ（ズーム速度が同じ）なら、シャ
ッター速度が遅いほどテレからワイドのズーム中に得ら
れるＡＦ評価値（尖鋭度信号）が少なくなることにな
る。従って、シャッター速度が遅い場合は、そのシャッ
ター速度に比例してズーム速度を遅くすることで、シャ
ッター速度が速い場合と、ズーム中のフォーカス追従能
力を同じにすることができる。

【００８４】従って、図３のステップＳ３０２及びステ
ップＳ３０４でシャッター速度がある速度ＳＰより遅い
場合は、ズーム速度を低速に設定し直しているところ
で、シャッター速度に応じたズーム速度を設定するよう
にすれば、どんなにシャッター速度が遅くても、ズーム
中にボケることなく被写体を追従できるズーム動作を行
うことができる。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の撮像方法及
び装置によれば、シャッター速度に応じてズーム速度を
決定することにより、どのようなシャッター速度の場合
でも、ズーム動作中の被写体フォーカス追従が可能であ
るという効果を奏する。

【００８６】また、本発明の撮像方法及び装置によれ
ば、シャッター速度が通常より遅い場合に、ズーム速度
を遅くすることにより、ズーム動作時の被写体のフォー
カス追従性を向上させることができるという効果を奏す
る。

【００８７】更に、本発明の記憶媒体によれば、上述し
たような本発明の撮像装置を円滑に制御することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置にお
けるレンズ制御動作の流れを示すフローチャートであ
る。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置にお
けるレンズ制御動作の流れを示すフローチャートであ
る。

【図４】フォーカスレンズ位置と変倍レンズ（ズームレ
ンズ）位置との関係を示す図である。

【図５】従来の撮像装置におけるインナーフォーカスタ
イプのレンズシステムの構成を示す図である。

【図６】フォーカスレンズ位置と焦点距離（変倍レンズ
位置）との関係を示す図である。

【図７】変倍レンズ（ズームレンズ）の移動に伴うフォ
ーカスレンズの合焦軌跡（カム軌跡）を被写体距離毎に
表わした図である。

【図８】図７のカム軌跡情報がレンズ制御用のマイクロ
コンピュータ（或いは外付けメモリ）内に記憶されてい
る状態を示す図である。

【図９】フォーカスレンズ位置と変倍レンズ（ズームレ
ンズ）位置との関係を示す図である

【図１０】従来の軌跡追従方法の一例を説明するための
図である。

【図１１】シャッター速度と映像信号との関係を示す図
である。

【図１２】シャッター速度と各信号との関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

ＬＳ レンズシステム １０１ 第１固定レンズ １０２ 変倍レンズ（ズームレンズ、第１レンズ群） １０３ 絞り １０４ 第２固定レンズ １０５ フォーカスレンズ（第２レンズ群） １０６ 撮像素子（ＣＣＤ） １０７ 増幅器 １０８ Ａ／Ｄコンバータ １０９ カメラ信号処理回路 １１０ Ｄ／Ａコンバータ １１１ 出力端子 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 測距枠生成回路 １１７ レンズ制御マイクロコンピュータ（レンズ制御
マイコン） １１８ システムコンピュータ（シスコン） １１９ ズームスイッチ（ズームＳＷ） １２０ ズームモータ １２１ フォーカスモータ １２２ ズーム駆動ドライバ １２３ フォーカス駆動ドライバ １２４ シャッター速度選択装置 １２５ シャッター速度制御装置 １２６ ＣＣＤ駆動回路

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変倍動作を行うための変倍工程と、撮像
   素子の電荷蓄積時間のタイミングを制御するシャッター
   速度制御工程と、シャッター速度に応じて前記変倍工程
   のズーム速度を変化させるように制御する制御工程とを
   具備したことを特徴とする撮像方法。
2. 【請求項２】 前記制御工程は、前記シャッター速度が
   所定値以下の場合に前記変倍工程のズーム速度を遅くす
   るように制御することを特徴とする請求項１記載の撮像
   方法。
3. 【請求項３】 変倍動作を行うための変倍手段と、撮像
   素子の電荷蓄積時間のタイミングを制御するシャッター
   速度制御手段と、シャッター速度に応じて前記変倍手段
   のズーム速度を変化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撮像装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記シャッター速度が
   所定値以下の場合に前記変倍手段のズーム速度を遅くす
   るように制御することを特徴とする請求項３記載の撮像
   装置。
5. 【請求項５】 変倍レンズにより変倍動作を行うための
   変倍工程と、フォーカスレンズにより前記変倍レンズの
   移動時の焦点面の移動を補正するための焦点調節工程
   と、前記変倍レンズ及び前記フォーカスレンズをそれぞ
   れ独立に光軸と平行に移動させるための駆動工程と、撮
   像素子の電荷蓄積時間を選択する選択工程と、前記撮像
   素子の電荷蓄積時間のタイミングを制御するシャッター
   速度制御工程と、シャッター速度に応じて前記変倍工程
   のズーム速度を変化させるように制御する制御工程とを
   具備したことを特徴とする撮像方法。
6. 【請求項６】 前記制御工程は、前記シャッター速度が
   所定値以下の場合に前記変倍工程のズーム速度を遅くす
   るように制御することを特徴とする請求項５記載の撮像
   方法。
7. 【請求項７】 変倍レンズにより変倍動作を行うための
   変倍手段と、フォーカスレンズにより前記変倍レンズの
   移動時の焦点面の移動を補正するための焦点調節手段
   と、前記変倍レンズ及び前記フォーカスレンズをそれぞ
   れ独立に光軸と平行に移動させるための駆動手段と、撮
   像素子と、前記撮像素子の電荷蓄積時間を選択する選択
   手段と、前記撮像素子の電荷蓄積時間のタイミングを制
   御するシャッター速度制御手段と、シャッター速度に応
   じて前記変倍手段のズーム速度を変化させるように制御
   する制御手段とを具備したことを特徴とする撮像装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記シャッター速度が
   所定値以下の場合に前記変倍手段のズーム速度を遅くす
   るように制御することを特徴とする請求項７記載の撮像
   装置。
9. 【請求項９】 変倍動作を行うための変倍手段と、撮像
   素子の電荷蓄積時間のタイミングを制御するシャッター
   速度制御手段と、前記変倍手段のズーム速度を制御する
   制御手段とを具備した撮像装置を制御する制御プログラ
   ムを格納する記憶媒体であって、シャッター速度に応じ
   て前記変倍手段のズーム速度を変化させるように制御す
   るステップの制御モジュールを有する制御プログラムを
   格納したことを特徴とする記憶媒体。
10. 【請求項１０】 前記制御プログラムは、前記シャッタ
    ー速度が所定値以下の場合に前記変倍手段のズーム速度
    を遅くするように制御するステップの制御モジュールを
    有することを特徴とする請求項９記載の記憶媒体。
11. 【請求項１１】 変倍レンズにより変倍動作を行うため
    の変倍手段と、フォーカスレンズにより前記変倍レンズ
    の移動時の焦点面の移動を補正するための焦点調節手段
    と、前記変倍レンズ及び前記フォーカスレンズをそれぞ
    れ独立に光軸と平行に移動させるための駆動手段と、撮
    像素子と、前記撮像素子の電荷蓄積時間を選択する選択
    手段と、前記撮像素子の電荷蓄積時間のタイミングを制
    御するシャッター速度制御手段と、前記変倍手段のズー
    ム速度を制御する制御手段とを具備した撮像装置を制御
    する制御プログラムを格納する記憶媒体であって、シャ
    ッター速度に応じて前記変倍手段のズーム速度を変化さ
    せるように制御するステップの制御モジュールを有する
    制御プログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
12. 【請求項１２】 前記制御プログラムは、前記シャッタ
    ー速度が所定値以下の場合に前記変倍手段のズーム速度
    を遅くするように制御するステップの制御モジュールを
    有することを特徴とする請求項１１記載の記憶媒体。