(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズームレンズとフォーカスレンズを有し前記ズームレンズが光軸方向に移動することにより倍率及び合焦する被写体との距離である被写体距離が変化するレンズユニットと、
前記レンズユニットにおいて被写体距離に応じて異なる軌跡を描き前記ズームレンズの位置変化と前記フォーカスレンズの位置変化との関係を示すズームトラッキングカーブのデータを記憶した記憶手段と、
前記フォーカスレンズを光軸に沿って前記レンズユニットの被写体距離を長くする無限側と短くする至近側に駆動するフォーカス駆動手段と、
前記ズームレンズを光軸に沿って前記レンズユニットの倍率を大きくするテレ側と小さくするワイド側に駆動するズーム駆動手段と、
前記記憶手段に記憶されたズームトラッキングカーブのデータを用い前記レンズユニットの被写体距離を一定に保ちながら前記フォーカスレンズと前記ズームレンズが光軸に沿って移動するように前記フォーカス駆動手段と前記ズーム駆動手段を制御するトラッキング制御手段と、
任意のズームレンズの位置において前記トラッキング制御手段による制御が可能な範囲で前記被写体距離が最小となる前記フォーカスレンズの位置である最至近位置を前記記憶手段に記憶されたズームトラッキングカーブのデータを用いて検出する最至近位置検出手段と、
前記任意のズームレンズの位置において前記最至近位置検出手段によって検出された前記フォーカスレンズの最至近位置が前記フォーカスレンズの機構的至近側限界位置よりも無限側にある状態で且つ手動操作によって前記フォーカス駆動手段を動作させ前記フォーカスレンズが無限側より前記最至近位置に達するのを検出する到達検出手段と、
前記到達検出手段の検出結果に応じて前記ズーム駆動手段を動作させ前記ズームレンズをテレ側に駆動するズーム制御手段と、
を具備することを特徴とするレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズとフォーカスレンズを有しズームレンズが光軸方向に移動することにより倍率及び合焦する被写体との距離である被写体距離が変化するレンズユニットを用いたレンズ装置に関し、特に手動フォーカス調整に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラやビデオカメラ等に用いられている従来のレンズ装置では、手動でフォーカスの調整を行うために、例えばマニュアルフォーカスリングを設け、マニュアルフォーカスリングの回転速度に応じてフォーカスレンズの駆動量を調整する制御方法により、至近〜無限までのフォーカスレンズ可動範囲内を迅速かつ微妙な制御および回転操作に応じた制御を実現している。
【０００３】
なお、レンズ装置がズームレンズを具備しズーム機能を有する場合は、手動フォーカス調整を行う時点でのズームレンズの位置でフォーカスレンズを駆動することになるが、ズームレンズの位置によって被写体距離の設定範囲が異なるような場合がある。例えば、ズームレンズがワイド端に位置している場合に、ズームレンズをテレ側に移動させると、被写体距離の至近側の設定範囲が広がるような場合がある。
【０００４】
具体的に図を用いて説明する。図６はズームレンズとフォーカスレンズを有しズームレンズが光軸方向に移動することにより倍率及び被写体距離が変化するレンズユニットにおける、被写体距離に応じて異なる軌跡を描きズームレンズの位置変化とフォーカスレンズの位置変化との関係を示すズームトラッキングカーブを示したグラフである。フォーカスレンズは機構的至近側限界位置よりも至近側には移動できないので、このレンズユニットでは、ズームレンズがＰ１の位置にあれば被写体距離は２０ｃｍまでしか短くできないが、Ｐ１よりもテレ側にズームレンズが存在すれば被写体距離は３ｃｍまで短くすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレンズ装置では、手動でフォーカスの調整を行う際は、ズームレンズは停止しているので、ズームレンズがワイド端に位置している場合に、ズームレンズをテレ側に移動させると、被写体距離の至近側の設定範囲が広がるような場合があると、使用者は一旦手動フォーカス操作を中断してズームレンズをテレ側に駆動させた後、再び手動フォーカス操作に戻るという煩わしい操作をしなければならなかった。
【０００６】
本発明は、手動でフォーカス調整を行う場合において、自動的に被写体距離の設定範囲を拡大させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、レンズ装置として、ズームレンズとフォーカスレンズを有し前記ズームレンズが光軸方向に移動することにより倍率及び合焦する被写体との距離である被写体距離が変化するレンズユニットと、前記レンズユニットにおいて被写体距離に応じて異なる軌跡を描き前記ズームレンズの位置変化と前記フォーカスレンズの位置変化との関係を示すズームトラッキングカーブのデータを記憶した記憶手段と、前記フォーカスレンズを光軸に沿って前記レンズユニットの被写体距離を長くする無限側と短くする至近側に駆動するフォーカス駆動手段と、前記ズームレンズを光軸に沿って前記レンズユニットの倍率を大きくするテレ側と小さくするワイド側に駆動するズーム駆動手段と、前記記憶手段に記憶されたズームトラッキングカーブのデータを用い前記レンズユニットの被写体距離を一定に保ちながら前記フォーカスレンズと前記ズームレンズが光軸に沿って移動するように前記フォーカス駆動手段と前記ズーム駆動手段を制御するトラッキング制御手段と、  任意のズームレンズの位置において前記トラッキング制御手段による制御が可能な範囲で前記被写体距離が最小となる前記フォーカスレンズの位置である最至近位置を前記記憶手段に記憶されたズームトラッキングカーブのデータを用いて検出する最至近位置検出手段と、前記任意のズームレンズの位置において前記最至近位置検出手段によって検出された前記フォーカスレンズの最至近位置が前記フォーカスレンズの機構的至近側限界位置よりも無限側にある状態で且つ手動操作によって前記フォーカス駆動手段を動作させ前記フォーカスレンズが無限側より前記最至近位置に達するのを検出する到達検出手段と、前記到達検出手段の検出結果に応じて前記ズーム駆動手段を動作させ前記ズームレンズをテレ側に駆動するズーム制御手段と、を具備した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面に従い、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明の実施の形態によるレンズ装置を具備するビデオカメラの構成を示す機能ブロック図である。
【００１０】
図１において、レンズユニット１は、合焦機能を司るフォーカスレンズ１ａと、変倍機能を司るズームレンズ１ｂと、その他のレンズ（図示省略）とを備えている。
【００１１】
図示しない被写体からの光は、レンズユニット１の各レンズを通過して撮像素子２の撮像面上で結像し、電気信号に変換される。映像信号処理回路３は、撮像素子２からこの電気信号を受取って所定の処理を行ない、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式の映像信号に変換して出力する。
【００１２】
この映像信号は、ビデオカメラの撮像出力として、たとえば図示しない記録回路によって記録媒体に記録されたりまたは外部出力され、同時に、ハイパスフィルタ４を介して高域成分が抽出されてアナログ／デジタル変換器５に与えられる。
【００１３】
アナログ／デジタル変換器５によりデジタル信号に変換された撮像映像信号の高域成分は、周知の山登りオートフォーカス制御方法による焦点評価値としてオートフォーカス回路６に与えられる。オートフォーカス回路６は、この焦点評価値に基づき、フォーカスレンズ１ａのフォーカス制御を行なうためのフォーカス情報を発生して制御回路１０に与える。制御回路１０は、オートフォーカス回路６からのフォーカス情報信号に基づいてパルスモータで構成されたフォーカスモータ７を駆動し、上述の焦点評価値が最大となるようにフォーカスレンズ１ａを移動させる。さらに制御回路１０は、ビデオカメラ全体の動作をも制御する。
【００１４】
ズームレンズ１ｂは、制御回路１０によって制御されるズームモータ１１によって駆動され、スライドボリュームで構成されたエンコーダ８によりその位置（ズーム位置）が検出される。エンコーダ８の検出出力は、アナログ／デジタル変換器９によりデジタル信号に変換され、制御回路１０に入力される。図１において、ズームレンズ１ｂが左方向に駆動されるとレンズユニット１の倍率が大きくなり（テレ側）、右方向に駆動されると小さくなる（ワイド側）。
【００１５】
なお、ズームモータ１１として、パルスモータを用いることも可能である。この場合、エンコーダ８は不要となり、制御回路１０は該パルスモータヘ出力した駆動パルスの数に基づきズームレンズ１ｂの位置を認知することになる。
【００１６】
一方、フォーカスレンズ１ａは、制御回路１０によって制御されるフォーカスモータ７によって駆動され、基準位置センサ１２は、フォーカスレンズ１ａが予め設定された基準位置にあるときに検出信号を発生して制御回路１０に与える。なお、図１において、フォーカスレンズ１ａが右方向に駆動されるとレンズユニット１の被写体距離が長くなり（無限側）、左方向に駆動されると短くなる（至近側）。フォーカスモータ７は、制御回路１０から入力される駆動パルスの数に比例して回転するため、制御回路１０は、基準位置センサ１２の出力と、フォーカスモータ７へ出力した駆動パルスの数とに基づき、フォーカスレンズ１ａの位置を認知する。
【００１７】
制御回路１０には、さらにズームスイッチ１３が接続されている。使用者がズームスイッチ１３を操作することによりズームモータ１１が駆動され、ズーム位置が変化する。
【００１８】
制御回路１０には、さらに、前述のズームトラッキングカーブのデータ等の各種の距離情報や位置情報が記憶された不揮発性メモリ１４が接続される。
【００１９】
図２に不揮発性メモリ１４に記憶されたレンズユニット１のズームトラッキングカーブを示す。なお、ズームトラッキングカーブはレンズユニット１の被写体距離によって異なるカーブを描く。よって、あらゆる被写体距離に対してフォーカスのトラッキング制御を行うとすると、あらゆる被写体距離に対応するズームトラッキングカーブ全てを含むテーブルを設ける必要があり、膨大なデータ記憶容量を必要とすることになってしまう。このため、代表的な数本のズームトラッキングカーブのテーブルのみを設け、その他の被写体距離に対応するズームトラッキングカーブは、予め格納されているズームトラッキングカーブの間を等比分割する補間処理によって得るようにしている。以下「ズームトラッキングカーブを示すデータを用いて」という表現は、必要に応じて該補間処理を含むことを意味する。なお、該補間処理は周知の技術であり、詳細な説明は割愛する。
【００２０】
また、レンズユニット１において設定可能な最小の被写体距離は３ｃｍであり、３ｃｍよりも短い被写体距離に対応したズームトラッキングカーブを示すデータは、不揮発性メモリ１４には記憶されていない。
【００２１】
図１に示したビデオカメラにおいて、オートフォーカス動作時には、制御回路１０は、予め不揮発性メモリ１４に格納された複数のズームトラッキングカーブの補間処理によって得られたズームトラッキングカーブに基づいて、エンコーダ８によって検出されたズームレンズ１ｂの位置に対応するフォーカスレンズ１ａの位置を算出し、その位置までフォーカスレンズ１ａを移動させる。
【００２２】
さらに図１に示したビデオカメラには、手動でフォーカス調整を行う際に操作すべきフォーカスリング１５が装備されている。該フォーカスリング１５にはロータリエンコーダ１６が内蔵されている。
【００２３】
ロータリエンコーダ１６は、図３に示す如く、フォーカスリング１５の回転に伴って回転する回転盤１６１と、該回転盤１６１に設けられた電極パターン１６２と、該電極パターン１６２に摺接する第１接触片１６３及び第２接触片１６４とから構成され、回転盤１６１の回転に伴って、第１接触片１６３及び第２接触片１６４からは、位相のずれた２つのパルス信号が出力される。これら２つのパルス信号は制御回路１０に供給され、制御回路１０はフォーカスリング１５の回転速度及び回転方向を検出する。なお、ロータリエンコーダ１６は、フォーカスリング１５の１回転につき複数回回転するようにフォーカスリング１５に歯合されている。
【００２４】
さらに図１に示したビデオカメラには、制御回路１０に接続されたモードスイッチ１７が装備されており、該モードスイッチ１７を使用者が操作することにより、オートフォーカス動作を行うか手動でフォーカス調整を行うかを設定する。
【００２５】
次に図１に示したビデオカメラにおいて、手動でフォーカス調整を行う際の制御回路１０の動作を、図４に示したフローチャートを用いて説明する。
モードスイッチ１７が操作され手動フォーカス調整モードが設定されると、制御回路１０は、フォーカスリング１５に内蔵されたロータリエンコーダ１６から出力される位相のずれた２つのパルス信号のパルス数により、フォーカスリング１５の所定期間毎に回転量を検出し、該回転量よりフォーカスレンズ１ａの駆動量Ｆｓｔを算出する（Ｓ１）。そしてロータリエンコーダ１６から出力される２つのパルス信号の位相のずれ方向によってフォーカスリング１５の回転方向を検出し、回転方向に応じてフォーカスレンズ１ａをレンズユニット１の被写体距離を長くする無限側に駆動させるのか、短くする至近側に駆動させるかを設定する（Ｓ３）。ステップＳ３において無限側に駆動させると設定した場合、フォーカスモータ７によりフォーカスレンズ１ａをステップＳ１にて算出した駆動量Ｆｓｔ分だけ無限側へ駆動する（Ｓ５）。
【００２６】
一方、ステップＳ３においてフォーカスレンズ１ａを至近側に駆動させると設定した場合のその後の動作については、図５を用いて説明する。図５は図２に示された不揮発性メモリ１４に記憶されたレンズユニット１のズームトラッキングカーブのＡの部分を拡大して示したものである。ステップＳ３においてフォーカスレンズ１ａを至近側に駆動させると設定した場合、現時点でのズームレンズ１ｂの位置Ｚ１において、不揮発性メモリ１４に記憶されているズームトラッキングカーブのデータを用いたトラッキング制御が可能な範囲で被写体距離が最小となる前フォーカスレンズ１ａの位置である最至近位置Ｎｎをズームトラッキングカーブのデータを用いて検出する（Ｓ７）。最至近位置Ｎｎにフォーカスレンズ１ａがあると、トラッキング制御が可能な範囲では被写体距離の最小値は２０ｃｍとなる。これは、２０ｃｍよりも短い１０ｃｍや３ｃｍの被写体距離でのズームトラッキングカーブのデータが、現時点でのズームレンズ１ｂの位置Ｚ１では存在しないため、ズームトラッキングカーブの補間処理ができないためである。次に、ズームレンズ１ｂを駆動するか否かを式１を用いて判断する（Ｓ９）。
【００２７】
【数１】
0003609730.tif 000002
【００２８】
すなわち、現在のズームレンズ１ｂの位置Ｚ１においてステップＳ７にて検出されたフォーカスレンズ１ａの最至近位置Ｎｎがフォーカスレンズ１ａの機構的至近側限界位置Ｎよりも無限側にある状態で、且つ手動操作によってフォーカスレンズ１ａが無限側より最至近位置Ｎｎに到達しているか否かを検出することによりズームレンズ１ｂを駆動するか否かを判断する。
【００２９】
式１の条件を満たさない場合はズームレンズ１ｂを駆動することなく、フォーカスモータ７によりフォーカスレンズ１ａをステップＳ１にて算出した駆動量Ｆｓｔ分だけ至近側へ駆動する（Ｓ１１）。
【００３０】
一方、図５は、式１の条件を満たす状態を示している。式１の条件を満たす場合、現在のフォーカスレンズ１ａの位置Ｆ１及びズームレンズ１ｂの位置Ｚ１より決定される被写体距離Ｌを不揮発性メモリ１４に記憶されたズームトラッキングカーブのデータより算出し（Ｓ１３）、ステップＳ１にて算出したフォーカスレンズ１ａの駆動量Ｆｓｔの大小に比例して設定するズームレンズ１ｂの駆動量Ｚｓｔだけズームモータ１１によりズームレンズ１ｂをテレ側へ駆動した場合の前記被写体距離Ｌに対応したフォーカスレンズ１ａの位置Ｆ２を、不揮発性メモリ１４に記憶されたズームトラッキングカーブのデータより算出する（Ｓ１５）。図５では被写体距離Ｌは２０ｃｍとなる。ステップＳ１３及びＳ１５を実行することにより、ズームレンズ１ｂをテレ側に駆動することによる被写体距離の変化が生じないフォーカスレンズ１ａの位置が算出される。
【００３１】
そして、ズームレンズ１ｂの駆動量をＺｓｔに、駆動方向をテレ側に設定し（Ｓ１７）、フォーカスレンズ１ａの駆動量Ｆｓｔと駆動方向を次のように設定する（Ｓ１９）。
【００３２】
【数２】
0003609730.tif 000003
【００３３】
そして、ステップＳ１７やステップＳ１９の設定に基づいて、フォーカスモータ７によりフォーカスレンズ１ａを駆動し、ズームモータ１１によりズームレンズ１ｂを駆動する（Ｓ２１）。
【００３４】
なお、レンズユニット１において設定可能な最小の被写体距離である３ｃｍに対応したズームトラッキングカーブを示すデータが存在する位置にズームレンズ１ｂがあれば、ステップＳ７にて算出される最至近位置Ｎｎは、被写体距離３ｃｍに対応したズームトラッキングカーブ上に検出されることになる。よって、ステップＳ１５は被写体距離３ｃｍに対応したズームトラッキングカーブを示すデータを用いてＦ２を算出するので、該トラッキングカーブが右下がりの特性を示すズームレンズ１ｂの位置では、ステップＳ１９にてフォーカスレンズ１ａの駆動方向は至近側に設定されることになる。
【００３５】
また最小の被写体距離である３ｃｍに対応したズームトラッキングカーブを示すデータが存在する位置にズームレンズ１ｂがあれば、手動フォーカス調整であってもフォーカスレンズ１ａは該トラッキングカーブよりも至近側、すなわち被写体距離が設定できない位置に移動しないので、効率よくフォーカス調整を行うことが可能である。なお、ステップＳ１３において検出される被写体距離Ｌが最小の３ｃｍと算出された場合に、手動でフォーカスリング１５を至近側に回転させてもフォーカスレンズ１ａ及びズームレンズ１ｂの駆動を行わないようにしてもよいことは言うまでもない。
【００３６】
ステップＳ２１の実行後は、ステップＳ５の実行後及びステップＳ１１の実行後と同様にステップＳ２３を実行し、モードスイッチ１７が操作され手動フォーカス調整モードよりオートフォーカスモードに変更されるまでステップＳ１以降の動作を繰り返し実行する。
【００３７】
なお、ステップＳ７とＳ９及びステップＳ１３〜Ｓ２１は、ズームレンズ１ｂがテレ側に駆動されることにより、より短い被写体距離におけるズームトラッキングカーブのデータを用いて最至近位置Ｎｎの検出が可能になるまで繰り返し実行される。より短い被写体距離におけるズームトラッキングカーブのデータを用いると、最至近位置Ｎｎはそれまでよりも至近側の位置に検出される。よってステップＳ１３の実行が可能になり、被写体距離の至近側の設定範囲が拡大される。
【００３８】
以上、本発明の実施例について説明したが、図２に示したズームトラッキングカーブは一例であり、設定可能な最小の被写体距離である３ｃｍも一例であり、本発明を限定するものではない。また、レンズユニットとしては少なくともフォーカスレンズとズームレンズを具備していればよく、本実施例とは逆に被写体に近い方にズームレンズが設けられていてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、手動でフォーカス調整を行う場合において、フォーカスレンズだけでなくズームレンズも駆動することにより自動的に被写体距離の設定範囲を拡大させることができるレンズ装置を提供することができ、その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるレンズ装置を具備したビデオカメラを示した機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施例であるレンズ装置のズームトラッキングカーブを示したグラフである。
【図３】本発明の実施例であるレンズ装置の細部を示した構成図である。
【図４】本発明の実施例であるレンズ装置の動作を示したフローチャートである。
【図５】本発明の実施例であるレンズ装置の動作を示した説明図である。
【図６】従来のレンズ装置のズームトラッキングカーブを示したグラフである。
【符号の説明】
１  レンズユニット
１ａ  フォーカスレンズ
１ｂ  ズームレンズ
２  撮像装置
７  フォーカスモータ
１０  制御装置
１４  不揮発性メモリ
１５  フォーカスリング
１６  ロータリエンコーダ
１７  モードスイッチ
【図１】
0003609730.tif 000004
【図２】
0003609730.tif 000005
【図３】
0003609730.tif 000006
【図４】
0003609730.tif 000007
【図５】
0003609730.tif 000008
【図６】
0003609730.tif 000009