(57)【特許請求の範囲】
【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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、インナーフォーカ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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来から用いられているインナ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。
【０００３】
公知のとおり、図１０のように構成された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。
【０００４】
各焦点距離において被写体距離を変化させたとき、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。
【０００５】
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、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。
【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。
【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。
【０００８】
上述の要求を満たす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。
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
図１２は既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）において、ｚ０，ｚ１，ｚ２，．．．ｚ６は変倍レンズ位置を示しており、ａ０，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ｐ０，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。
【００１２】
ｐ（ｎ＋１）＝｜ｐ（ｎ）−ａ（ｎ）｜／｜ｂ（ｎ）−ａ（ｎ）｜＊｜ｂ（ｎ＋１）−ａ（ｎ＋１）｜＋ａ（ｎ＋１）…（１）
上記（１）式によれば、例えば図１２の（ａ）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〜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。
【００１３】
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図１３を用いて説明する。図１３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。
【００１４】
図１３において、縦軸、横軸はそれぞれフ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。
【００１５】
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、
0003610167.tif 000002
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
図１４は、上述したような問題に対して既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。
【００１９】
図１４において、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。
【００２０】
図１４の（ｂ）において、ズーミング時、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６０５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（ＴＨ１）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。
【００２１】
上述した手法を用いることにより、図１１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。
【００２２】
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Ｖｆ−として、
0003610167.tif 000003
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。
【００２３】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、上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。
【００２４】
本発明は上述した従来技術の有する問題点を解消するためになされたもので、そ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。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、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。
【００２７】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００２８】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００２９】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００３０】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００３１】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００３２】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００３３】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００３４】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００３５】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００３６】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００３７】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００３８】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００３９】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００４０】
また、上記目的を達成するため、本発明の請求項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。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図８に基づき説明する。
【００４５】
（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〜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、１０１、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、ＬＣＤ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。
【００４６】
一方、増幅器１０７で増幅された映像信号は、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１１３，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、ＡＦ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、１１６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。
【００４７】
１１８、１２０はそれぞれＡＦマイコン１１６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。
【００４８】
ＡＦマイコン１１６は、プログラム処理に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１２１駆動用ドライバ１２０に送る。また、各モータ１１９，１２１の駆動／停止命令及び各モータ１１９，１２１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。
【００４９】
次に、上記構成になる本実施の形態に係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１１６内で処理される。
【００５０】
図２において、ステップＳ２０１は初期設定ルーチンであり、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１２２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ＡＦ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Ｓ２０５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。
【００５１】
ステップＳ２０６は、ＡＦ時や、変倍動作時等に応じて、前記ステップＳ２０４及びステップＳ２０５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Ｓ２０６で定めた変倍レンズ１０２やフォーカスレンズ１０５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。
【００５２】
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（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）。
【００５３】
図３は図２のステップＳ２０５内のサブル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Ｓ３０２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。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。
【００５４】
次に、ステップ３０４で高周波成分のピー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。
【００５５】
図４に合焦フラグの概要を示す。これは合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。
【００５６】
ボケているときの状態を表わしたのが図４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。
【００５７】
再び図３に戻って、ステップ３０５で図１４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。
【００５８】
図５はＶｆ＋，Ｖｆ−の計算方法を説明するための図である。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６０４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。
【００５９】
まず、ｍ，ｎを求める。図５より図形的に、
0003610167.tif 000004
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。
【００６０】
γの値に応じてＡＦマイコン１１６のメモリ内に、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。
【００６１】
ここで、変倍レンズ１０２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となり、上記（４），（５）式により、補正速度Ｖｆ＋，Ｖｆ−が得られる。
【００６２】
次に、ステップＳ３０６で、ズーム方向が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。
【００６３】
ここで、補正フラグとは、カム軌跡追従状態が（＋）状態であるのか（−）状態であるのかを示すフラグである。
【００６４】
前記ステップＳ３１０において補正フラグが１でなければ、ステップＳ３１５で補正フラグ＝１（＋状態）とし、
0003610167.tif 000005
とした後、ステップＳ３１２へ進む。
【００６５】
また、前記ステップＳ３１０において補正フラグが１ならば、ステップＳ３１１で補正フラグ＝０（−状態）とし、
0003610167.tif 000006
とした後、ステップＳ３１２へ進む。
【００６６】
一方、前記ステップＳ３０９において、反転フラグ＝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。
【００６７】
以上の動作で図２のステップＳ２０５のズーム処理動作が終了し、その後、図２のステップＳ２０６及びステップＳ２０７で実際にモータ駆動を行う。
【００６８】
このように、合焦点の分からないときに評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。
【００６９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２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１０５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。
【００７０】
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。
【００７１】
しかしながら、被写体が変化して映像がボ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。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、合焦度とズーム速度とによって、フォーカスレンズの振り量であるｖｆ＋、ｖｆ−を変更するようにしたものである。
【００７３】
図６は本実施の形態におけ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、図２のステップＳ２０５内のサブルーチンである。
【００７４】
ここで、第１の実施の形態との違いはステップ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Ｓ６０５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。
【００７５】
以下、ステップＳ６０７〜ステップＳ６０９は、図３のステップＳ３０６〜ステップＳ３０８と同一である。
【００７６】
以上のように、ズーム速度により、合焦フ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。
【００７７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３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。
【００７８】
しかしながら、上記第１及び第２の実施の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。
【００７９】
そこで、本実施の形態は、手振れ等の外部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。
【００８０】
図７は本発明の第３の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、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。
【００８１】
ここで、第１の実施の形態との違いはステップ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。
【００８２】
以下、ステップＳ８０８〜ステップＳ８１７は，図３のステップＳ３０６〜ステップＳ３１５と同一である。
【００８３】
以上のように、手振れ情報によって補正速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。
【００８４】
（第４の実施の形態）
次に、本発明のレン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。
【００８５】
本発明の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。
【００８６】
ここで、「駆動モジュール」は、変倍レン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。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のレンズ制御方法及び装置によれば、以下の効果が得られる。
【００８８】
１．ズーム動作中に鮮鋭度積分信号を増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、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。
【００８９】
２．ズーム動作中に、鮮鋭度積分信号を増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。
【００９０】
３．ズーム動作中に、鮮鋭度積分信号を増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。
【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レンズ制御装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。
【図２】同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る。
【図３】同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る。
【図４】合焦フラグの概要を示す図である。
【図５】Ｖｆ＋，Ｖｆの計算方法を示す図である。
【図６】本発明の第２の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る。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るレンズ制御装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。
【図８】同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る。
【図９】本発明の記憶媒体に格納する各プログラムモジュールを示す図である。
【図１０】従来の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１１】各焦点距離において被写体距離を変化させたとき、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。
【図１２】軌跡追従方法の一例を示す図である。
【図１３】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る。
【図１４】軌跡追従方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０１  固定の第１群レンズ
１０２  変倍レンズ
１０３  絞り
１０４  固定の第２群レンズ
１０５  フォーカスレンズ（フォーカスコンペレンズ、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
【図１】
0003610167.tif 000007
【図２】
0003610167.tif 000008
【図３】
0003610167.tif 000009
【図４】
0003610167.tif 000010
【図５】
0003610167.tif 000011
【図６】
0003610167.tif 000012
【図７】
0003610167.tif 000013
【図８】
0003610167.tif 000014
【図９】
0003610167.tif 000015
【図１０】
0003610167.tif 000016
【図１１】
0003610167.tif 000017
【図１２】
0003610167.tif 000018
【図１３】
0003610167.tif 000019
【図１４】
0003610167.tif 000020