(57)【要約】【課題】焦点距離や測定対象までの距離に左右されることなく、フォーカス用のレンズ群を所望の位置まで移動させる時間を一定にし、使用者に快適な操作性を与える。【解決手段】焦点距離を可変する変倍動作を行う第１のレンズ群の変倍位置において、合焦を得る第２のレンズ群の位置を、測定対象距離に応じて記憶する記憶手段と、所定の測定対象距離に相当する第２のレンズ群の目標位置を記憶手段に記憶されたデータを参照して決定する目標位置決定手段と、第２のレンズ群を移動させる際の駆動速度を決定する速度決定手段とを有し、前記速度決定手段は、第２のレンズ群を現在位置から前記目標位置まで移動させる際の駆動時間を、第２のレンズ群の現在位置から前記目標位置までの移動距離によらず、一定にする（Ｓ１２０１，Ｓ１２０２）。【選択図】図２
2006227305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点距離を可変する変倍動作を行う第１のレンズ群の変倍位置において、合焦を得る第２のレンズ群の位置を、測定対象距離に応じて記憶する記憶手段と、
所定の測定対象距離に相当する前記第２のレンズ群の目標位置を前記記憶手段に記憶されたデータを参照して決定する目標位置決定手段と、
前記第２のレンズ群を移動させる際の駆動速度を決定する速度決定手段と、
を有するレンズ制御装置であって、
前記速度決定手段は、前記第２のレンズ群を現在位置から前記目標位置まで移動させる際の駆動時間を、前記第２のレンズ群の現在位置から前記目標位置までの移動距離によらず、一定にすることを特徴とするレンズ制御装置。
【請求項２】
焦点距離を可変する変倍動作を行う第１のレンズ群の変倍位置において、合焦を得る第２のレンズ群の位置を、測定対象距離に応じて記憶する記憶手段と、
所定の測定対象距離に相当する前記第２のレンズ群の目標位置を前記記憶手段に記憶されたデータを参照して決定する目標位置決定手段と、
前記第２のレンズ群を移動させる際の駆動速度を決定する速度決定手段と、
を有するレンズ制御装置であって、
前記速度決定手段は、前記第２のレンズ群を現在位置から前記目標位置まで移動させる際の駆動時間を、前記第２のレンズ群の現在位置から前記目標位置までの移動距離によらず、一定となるように速度を決定することを特徴とするレンズ制御装置。
【請求項３】
前記第２のレンズ群の前記目標位置は、任意の測定対象距離に相当する位置として外部操作により設定されることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のレンズ制御装置を具備したことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【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制御するレンズ制御装置および該レンズ制御装置を搭載したビデオカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のビデオカメラのオートフォーカス（以下、ＡＦと記す）装置では、小型化等の要請から、いわゆるフィルムカメラに見られるような、被写体距離を直接測定する測距センサを用いる方式ではなく、撮像素子等により被写体像を光電変換して得られた映像信号中より画像の鮮鋭度を検出しＡＦ評価値として、それが最大となるようにフォーカスレンズ位置を決定する方式が主流である。
【０００３】
ＡＦ制御のアルゴリズムを図１３、図１４、図１５を用いて詳しく説明する。本アルゴリズムは一般にＴＶ−ＡＦ方式と呼ばれる。図１３のフローチャートを用いてメインのＡＦ処理について説明する。
【０００４】
図１３のステップＳ３０１からＡＦ処理を開始し、まずステップＳ３０２では、微小駆動動作を行う。この詳細は、図１４のフローチャートにより後述する。次のステップＳ３０３では、上記ステップＳ３０２で合焦と判定されていた場合はステップＳ３０９へ進み、合焦・再起動判定処理を行い、上記ステップＳ３０２で合焦と判定されなかった場合はステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０４では、上記合焦の方向判定ができている場合はステップＳ３０５へ進み、山登り処理を行い、上記合焦の方向判定ができていない場合はステップＳ３０２へ戻り、微小駆動動作を継続する。
【０００５】
ステップＳ３０５では、評価値が大きくなる方向へ高速でフォーカスレンズを山登り駆動する。詳細は、図１５のフローチャートにより後述する。次のステップＳ３０６では、上記ステップＳ３０５で評価値がピークを越えたと判定されている場合はステップＳ３０７へ行き、上記ステップＳ３０５で評価値がピークを越えたと判定されていない場合はステップＳ３０５へ戻り、山登り動作を継続する。次のステップＳ３０７では、山登り駆動中に評価値がピークのフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズを戻す動作を行う。そして、次のステップＳ３０８にて、ピークのフォーカスレンズ位置に達したか否かを判定し、達した場合はステップＳ３０２へ戻り、再び微小駆動動作を行う。また、ステップＳ３０７でピークに達していない場合はステップＳ３０７へ戻り、ピークに戻す動作を継続する。
【０００６】
次に、ステップＳ３０９からの合焦・再起動判定処理について説明する。ステップＳ３０９では、合焦点におけるＡＦ評価値を保持する。次のステップＳ３１０では、最新のＡＦ評価値を取り込む。続くステップＳ３１１では、上記ステップＳ３０９で保持したＡＦ評価値と最新のＡＦ評価値とを比較し、ＡＦ評価値の変動が大きいかを判定する。ＡＦ評価値が大きく変動していればステップＳ３０２へ戻り、微小駆動動作を再開し、ＡＦ評価値が変動していなければステップＳ３１２へ進む。ステップＳ３１２では、フォーカスレンズを停止してステップＳ３１０へ戻り、合焦・再起動判定処理を継続する。
【０００７】
次に、上記図１３のステップＳ３０２にて実行される微小駆動動作について、図１４のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ４０１より処理を開始し、まずステップＳ４０２では、ＡＦ評価値処理回路からＡＦ評価値を取り込む。そして、次のステップＳ４０３にて、上記ステップＳ４０２で取り込んだ評価値が前回の評価値より小さければステップＳ４０４へ進み、評価値が前回の評価値より大きければステップＳ４０５へ進む。ステップＳ４０４では、前回の逆方向に所定量フォーカスレンズを駆動する。一方、ステップＳ４０５では、前回の順方向に所定量フォーカスレンズを駆動する。
【０００８】
次のステップＳ４０６では、所定回数連続して合焦方向と判定される方向が同一かを調べ、同一であればステップＳ４１０へ進み、所定回数連続して同一方向に進んでいなけれステップＳ４０７へ進む。ステップＳ４０７では、所定回数フォーカスレンズが同一エリアで往復を繰り返していればステップＳ４０９へ進み、所定回数フォーカスレンズが同一エリアで往復を繰り返していなければステップＳ４０８へ進み、今回の処理を終わる。ステップＳ４１０では、方向判定できたとしてステップＳ４０８へ進み、処理を終了して山登り駆動へ移行する。また、ステップＳ４０９では、合焦判定できたとしてステップＳ４０８へ進み、処理を終了して再起動判定へ移行する。
【０００９】
次に、山登り駆動動作について図１５のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ５０１から処理を開始し、まずステップＳ５０２では、ＡＦ評価値処理回路からＡＦ評価値を取り込む。そして、次のステップＳ５０３にて、上記Ｓ５０２で取り込んだ評価値が前回の評価値より大きいかを判定し、大きければステップＳ５０４へ進み、上記ステップＳ５０２で取り込んだ評価値が前回の評価値より小さければステップＳ５０６へ進む。ステップＳ５０４では、前回の順方向に所定の速度でフォーカスレンズを駆動し、次のステップＳ５０５へ進んで今回の処理を終わる。一方、ステップＳ５０６にて、評価値がピークを越えて減っていればＳ５０５へ進み、処理を終了して微小駆動へ移行する。また、評価値がピークを越えて減っていなければステップＳ５０７へ進み、前回と逆方向に所定の速度でフォーカスレンズを駆動してステップＳ５０５へ進み、今回の処理を終わる。
【００１０】
以上説明したように、再起動判定→微小駆動→山登り駆動→微小駆動→再起動判定を繰り返しながらフォーカスレンズを移動させ、ＡＦ評価値を常に最大にするようにＡＦ制御することで、合焦状態を維持する。
【００１１】
ここで、前記ＡＦ評価値が時々刻々と変動する様な被写体、例えば夜空に極短時間強く光る打ち上げ花火を撮影した場合、通常の撮影状況では被写体距離無限遠となるが、打ち上げ花火の光り具合によってＡＦ評価値が変動するため、フォーカスレンズ位置を無限遠相当に保っておくことが難しいという問題がある。ＴＶ−ＡＦ方式のデメリットとして、映像信号を使うことから、被写体距離が変化しなくても、被写体そのもの、撮影条件によりＡＦ評価値が変動することがある。ＴＶ−ＡＦ方式は、前述のアルゴリズムの通り、合焦してフォーカスレンズが停止していた状態からＡＦ評価値が変動すると、ＡＦ評価値のピークを検出する為にフォーカスレンズを動かし始め、そのピークを検出したことで撮像面に合焦するフォーカスレンズ位置を決定する方式である。つまり、ＡＦ評価値が変動してしまうと、フォーカスレンズを実際に動かしてみないとＡＦ評価値のピークを検出できない。その為、被写体距離が変化しなくても、被写体そのもの、撮影条件の変化によっては、フォーカスレンズを動かしてしまう欠点がある。
【００１２】
前述の図１３〜図１５に示したＴＶ−ＡＦアルゴリズムに示す通り、合焦判定でき、フォーカスレンズを停止した状態（図１３のステップＳ３１２）にて、ＡＦ評価値が大きく変動した場合は微小駆動モード（ステップＳ３０２）に移行する。更に、図１４のステップＳ４０６にてＡＦ評価値が所定回数連続して同一方向に変化した場合は、山登り駆動モード（ステップＳ３０５）に移行する。すなわち、ＴＶ−ＡＦアルゴリズムは、ＡＦ評価値が変動した場合は被写体距離が変化したとみなし、その変化した被写体距離を積極的に探しにいく、という働きをする。しかし、ＡＦ評価値を映像信号から生成する為、被写体距離は変わらずに被写体そのものが変化した場合にもＡＦ評価値は変動し、更には、ＡＦアルゴリズム自体は、そのＡＦ評価値の変動が被写体距離変化と被写体そのものの変化のどちらが原因で変動したのかを区別できない。
【００１３】
よって、前述の打ち上げ花火の様な被写体を撮影した場合は、ＡＦ評価値の変動により、フォーカスレンズ位置を積極的に変化させる動きとなり、その結果、フォーカスレンズ位置、すなわちピントのボケ具合がハンチングしてしまう場合がある。更には、ビデオカメラのＡＦ動作は標準テレビ信号を基準に行なわれるが、そのＡＦ制御周期は、ＮＴＳＣテレビ信号の場合は１／６０秒、ＰＡＬテレビ信号の場合は１／５０秒である。通常は図１３〜図１５に示すＡＦアルゴリズムを複数周期反復することで合焦する為、被写体に合焦するまでにはある程度時間を要する。その為、極短時間で被写体が著しく変化する打ち上げ花火にはフォーカスレンズ位置制御が追従しきれず、ボケ具合のハンチングが一層顕著なものとなる場合がある。同様に、夜空や山を撮影する場合など、被写体距離無限遠の被写体を撮影したいが、フォーカスレンズ位置制御状態を無限遠相当に保っておくことが難しい場合がある。
【００１４】
上述した問題に対して提案されている方式として、撮影者が特定のスイッチ、例えば無限スイッチを操作することで被写体距離を強制的に無限遠とする、強制無限遠機能が、一般に実用化されている。更に、無限遠相当位置にレンズが移動完了した時に、移動完了状態をモニタ装置に示し、撮影者に移動が完了したことを通知し、操作性を向上する構成が一般に用いられている。
【００１５】
その他、無限遠に限らず、撮影者が任意に設定した被写体距離を強制的に再生する機能が広く実用化されており、一般にフォーカスプリセットと呼ばれている。更に、フォーカスプリセット動作時、プリセット位置への移動速度を通常のＡＦ制御時より大ならしめることで、より素早く所望の被写体距離相当にレンズ位置を調整することで、調整完了が遅いがために撮影チャンスを逃すことを防止する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１６】
ところで、民生用一体型カメラでは、小型化等の要請から、補正レンズと変倍レンズをカムで機械的に連動させるのではなく、補正レンズの移動軌跡をあらかじめマイコン内にレンズカムデータとして記憶させておき、このレンズカムデータにしたがって補正レンズを駆動し、且つこの補正レンズによってフォーカスも合わせる、インナーフォーカスタイプのレンズが主流になってきている。
【００１７】
図６は従来の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ものである。同図において、１０１は固定されている第１のレンズ群、１０２は変倍を行うための第２のレンズ群（以下、ズームレンズと記す）、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機能（いわゆるコンペ機能）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す）、１０６は撮像面（ＣＣＤ）である。
【００１８】
公知のとおり、図６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、撮像面１０６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。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１０５の位置を連続してプロットすると、図７のようになる。
【００１９】
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、所望の被写体距離に相当するフォーカスレンズ位置を記憶するには、単にレンズ位置そのものを記憶するだけでは実現できない。図７に示される複数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、再生したい被写体距離相当のレンズ位置に応じて軌跡を選択して、ズームレンズの位置に基づいてフォーカスレンズ位置を決定するのが一般的である。
【００２０】
次に、フォーカスプリセット機能等において必要となる、図７に示される複数の軌跡情報から、再生したい被写体距離に相当するカム軌跡を特定する方法について説明する。図８において、Ｚ０，Ｚ１，Ｚ２，……Ｚ６はズームレンズ位置を示しており、ａ０，ａ１，ａ２，……ａ６およびｂ０，ｂ１，ｂ２，……ｂ６は、マイコンに予め記憶され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示す。
【００２１】
ｐ（ｎ＋１）＝｜ｐ（ｎ）−ａ（ｎ）｜／｜ｂ（ｎ）−ａ（ｎ）｜
＊｜ｂ（ｎ＋１）−ａ（ｎ＋１）｜＋ａ（ｎ＋１）  ……（１）
上記の（１）式によれば、例えば図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とすることで、ズームレンズ位置、すなわち焦点距離がＺ０からＺ１に変化しても、被写体距離が変化しないフォーカスレンズ位置ｐ１が分かる。このとき、内分比を構成する｜ｐ（ｎ）−ａ（ｎ）｜、｜ｂ（ｎ）−ａ（ｎ）｜を、それぞれ被写体距離情報α，βとする。
【００２２】
次に、ズームレンズの停止位置は記憶された代表軌跡データを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。図９はズーム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８の一部を抽出し、ズームレンズの位置を任意としたものである。図９において、縦軸はフォーカスレンズ位置、横軸はズーム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（ズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ位置）を、ズームレンズ位置Ｚ０，Ｚ１，・・・Ｚｋ−１，Ｚｋ・・・Ｚｎとしたとき、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。
【００２３】
今、ズーム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である場合に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。つまり現在のズームレンズ位置とそれを挟む２つのズーム境界位置（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で、ａｋ，ａｋ−１，ｂｋ，ｂｋ−１）のうち同一被写体距離のものを上述の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。
【００２４】
このとき、マイコン内に予め記憶されている軌跡情報のデータテーブルの例を図１０に示す。図１０は被写体距離別に、ズームレンズ位置により変化するフォーカスレンズ位置データＡ（ｎ，ｖ）を示しており、変数ｎの列方向に被写体距離、変数ｖの行方向にズームレンズ位置（焦点距離）が変化している。ここでは、ｎ＝０が無限遠の被写体距離を表し、ｎが大きくなるに従って被写体距離は至近距離に変化し、ｎ＝ｍは１ｃｍの被写体距離を示している。一方、ｖ＝０はワイド端を、ｖが大きくなるに従って焦点距離が増し、ｖ＝ｓがテレ端のズームレンズ位置を表している。従って、１列のテーブルデータで１本のカム軌跡が描かれることになる。このとき、図８及び図９における上述の代表軌跡ａ０……ａｎに対応する、図１０の変数ｎの値を被写体距離情報γとする。
【００２５】
以上の被写体距離情報α，β，γを用いることで、図７に示される複数の軌跡情報から、再生したい被写体距離に相当するカム軌跡を特定することができる。そして、現在のフォーカスレンズ位置から算出されるα，β，γを記憶しておき、上記の逆の手順をたどることで、焦点距離が変わっても、同じ被写体距離にて合焦できるフォーカスレンズ位置を再生することができる。
【００２６】
次に、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ける、強制無限遠機能のアルゴリズムを、図１１及び図１２のフローチャートを用いて説明する。図１１は強制無限遠機能のサブルーチンであり、マイコン処理全体のアルゴリズムから、本サブルーチンが呼ばれる構造となっている。
【００２７】
ステップＳ９０１から動作を開始し、まずステップＳ９０２にて、強制無限遠機能作動時に適用する所定の被写体距離情報αＰ、γＰに無限遠相当の値を設定しておく。次のステップＳ９０３では、現在のズームレンズ位置Ｚｘが図１０のテーブル上で、ワイド端からテレ端までｓ等分した何番目のズームエリアｖに存在するのかを算出する。その算出方法を、図１２のフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
図１２のステップＳ１００１から処理を開始し、まずステップＳ１００２では、ズームエリア変数ｖをクリアする。そして、次のステップＳ１００３では、以下の（５）式
Ｚ（ｖ）＝（テレ端のズーム位置−ワイド端のズーム位置）
＊ｖ／ｓ＋ワイド端ズーム位置    ……（５）
に従って、エリアｖの境界上のズームレンズ位置Ｚ（ｖ）を算出する。このＺ（ｖ）は、図８で示した、ズームレンズ位置Ｚ０，Ｚ１，Ｚ２……に相当する。続くステップＳ１００４では、上記ステップＳ１００３で求めたＺ（ｖ）が現在のズームレンズ位置Ｚｘと等しいかどうか判定し、等しければ、ズームレンズ位置Ｚｘはゾーンｖの境界上にいるとしてステップＳ１００８へ進み、境界フラグ＝１とし、ステップＳ１００９を介して図１１のステップＳ９０４に戻る。一方、ステップＳ１００４で等しくないと判定した場合はステップＳ１００５へ進み、Ｚｘ＜Ｚ（ｖ）かどうか判定し、ここでＺｘ＜Ｚ（ｖ）であれば、ＺｘはＺ（ｖ−１）とＺ（ｖ）との間にいる事になり、この時はステップＳ１００７へ進んで境界フラグ＝０とし、ステップＳ１００９を介して図１１のステップＳ９０４に戻る。また、ステップＳ１００５でＺｘ＜Ｚ（ｖ）でないと判定した場合はステップＳ１００６へ進み、ズームゾーンｖをインクリメントして、ステップＳ１００３に戻る。
【００２９】
以上の処理を繰り返し行うことにより、図１２を抜けるときには、現在のズームレンズ位置Ｚｘが、図１０のテーブル上のｖ＝ｋ番目（ｋは変数）のズームエリアに存在し、それが境界上に存在しているか否かを知る事ができる。
【００３０】
図１１に戻り、ステップＳ９０４では、ズームレンズ位置Ｚｘがズームエリアの境界上に存在（境界フラグ＝１）しているかどうかを判定し、境界フラグ＝０ならば境界上にいないとしてステップＳ９０５からの処理へ進む。ステップＳ９０５では、Ｚｋ←Ｚ（ｖ），Ｚｋ−１←Ｚ（ｖ−１）とする。続くステップＳ９０６では、前述の所定の被写体距離γＰを用いて、４つのテーブルデータＡ（γＰ，ｖ−１）、Ａ（γＰ，ｖ）、Ａ（γＰ＋１，ｖ−１）、Ａ（γＰ＋１，ｖ）を読み出し、次のステップＳ９０８にて、上述した（２），（３）式からａｘ，ｂｘを算出する。一方、ステップＳ９０４で境界フラグ＝１であると判定した場合はステップＳ９０７へ進み、所定の被写体距離γＰ、ズームエリアｖの合焦フォーカス位置Ａ（γＰ，ｖ）、及びＡ（γＰ＋１，ｖ）を呼び出し、それぞれａｘ，ｂｘとしてメモリする。
【００３１】
次のステップＳ９０９では、無限スイッチの状態を判定し、オンであればステップＳ９１０へ進み、ズーム位置Ｚｘにおける合焦フォーカス位置（目標レンズ位置）ＰＹを
ＰＹ＝（ｂｘ−ａｘ）＊α／β＋ａｘ                  …………（６）
の式で算出する。本例では、α＝０、γ＝０、すなわち無限端に設定しているので、実質、ＰＹ＝ａｘとなる。そして、次のステップＳ９１１にて、レンズ移動速度を設定する。この移動速度は一定値としている。そして、ステップＳ９１２にて、レンズ移動する。続くステップＳ９１３では、フォーカスレンズ位置が無限端に到着したかをチェックし、到着していないと判定した場合はステップＳ９１２へ進み、レンズ移動を継続する。また、無限端に到着したと判定した場合はステップＳ９１４へ進み、レンズの移動を停止し、ステップＳ９１５にて、モニタ装置に無限マークを表示する。
【特許文献１】特開昭６３−１７７１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
上記従来例で説明したように、インナーフォーカスタイプのレンズで被写体距離を強制無限遠とする際、移動速度は一定（図１１のステップＳ９１１）としていた。しかしながら、図７に示す通り、焦点距離が異なれば、フォーカスレンズ位置の無限端と至近端の距離差は異なる。特に、焦点距離がワイド端の時に距離差は最短、テレ端の時に距離差は最長となる。更に、例えば８０ｃｍ先の被写体に合焦させている場合と、３ｍ先の被写体に合焦させている場合のように、被写体距離が異なればフォーカスレンズ位置は異なる。よって、前述の従来の技術で示すような、強制無限遠機能にて現在のフォーカスレンズ位置から無限遠相当のフォーカスレンズ位置に移動する場合や、フォーカスプリセット機能にて現在のフォーカスレンズ位置から任意に設定した被写体距離相当のフォーカスレンズ位置に移動する場合、フォーカスレンズ移動距離は焦点距離と被写体距離に応じて異なる。その結果、移動時間が異なっていた。
【００３３】
上記のように移動時間が異なると、以下のような問題があった。ワイド端にて至近端時、無限スイッチを押すと、移動時間にコンマ数秒程度を要していた。一方、テレ端にて至近端時、無限スイッチを押すと、移動時間に数秒程度を要していた。撮影者が認識する強制無限遠機能の作動時間は、無限スイッチを操作してから、レンズ移動完了判定されてモニタ画面に無限マークが表示されるまでの時間であり、前述の移動時間とほぼ同等である。ここで、撮影者はワイド端にて強制無限遠機能を作動させた経験から、作動時間はコンマ数秒程度であると予測して無限スイッチを押したが、押したときはテレ端であった為、実際には数秒程度を要し、無限マークが表示されるまで予測より数秒程度多くの時間待たされることになり、操作に違和感が発生していた。同様に、焦点距離と被写体距離により作動時間が不均一となり、撮影者の感覚とカメラ動作がマッチせず、ストレスを与える結果となっていた。カメラという商品の性格上、突然訪れる撮影チャンスに素早く対応したいという要求が根底にあり、秒単位で応答性を向上させたいという要求が高まっている。カメラを含め、近年の様々な家電製品で多機能化が進む中、ストレスフリーで感覚的に、快適に操作したいという要求があり、前記問題も解決の必要性が高まっていた。
【００３４】
（発明の目的）
本発明の目的は、焦点距離や測定対象までの距離に左右されることなく、フォーカス用のレンズ群を所望の位置まで移動させる時間を一定にし、使用者に快適な操作性を与えることのできるレンズ制御装置および撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、焦点距離を可変する変倍動作を行う第１のレンズ群の変倍位置において、合焦を得る第２のレンズ群の位置を、測定対象距離に応じて記憶する記憶手段と、所定の測定対象距離に相当する前記第２のレンズ群の目標位置を前記記憶手段に記憶されたデータを参照して決定する目標位置決定手段と、前記第２のレンズ群を移動させる際の駆動速度を決定する速度決定手段とを有するレンズ制御装置であって、前記速度決定手段は、前記第２のレンズ群を現在位置から前記目標位置まで移動させる際の駆動時間を、前記第２のレンズ群の現在位置から前記目標位置までの移動距離によらず、一定にするレンズ制御装置とするものである。
【００３６】
同じく上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、焦点距離を可変する変倍動作を行う第１のレンズ群の変倍位置において、合焦を得る第２のレンズ群の位置を、測定対象距離に応じて記憶する記憶手段と、所定の測定対象距離に相当する前記第２のレンズ群の目標位置を前記記憶手段に記憶されたデータを参照して決定する目標位置決定手段と、前記第２のレンズ群を移動させる際の駆動速度を決定する速度決定手段とを有するレンズ制御装置であって、前記速度決定手段は、前記第２のレンズ群を現在位置から前記目標位置まで移動させる際の駆動時間を、前記第２のレンズ群の現在位置から前記目標位置までの移動距離によらず、一定となるように速度を決定するレンズ制御装置とするものである。
【００３７】
同じく上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１ないしのいずれかに記載のレンズ制御装置を具備した撮像装置とするものである。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、焦点距離や測定対象までの距離に左右されることなく、フォーカス用のレンズ群を所望の位置まで移動させる時間を一定にし、使用者に快適な操作性を与えることのできるレンズ制御装置または撮像装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明を実施するための最良の形態は、以下に記載の実施例１および実施例２に示す通りである。
【実施例１】
【００４０】
図１は本発明の実施例1に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図である。同図において、１１０１は固定の第１群レンズ、１１０２は変倍を行う第２群レンズ（以下、ズームレンズと記す）、１１０３は絞り、１１０４は固定の第３群レンズ、１１０５は変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とピント合わせの機能を兼ね備えた第４群レンズ（以下、フォーカスレンズと記す）である。また、１１０６は撮像素子であるＣＣＤ、１１０７はＣＣＤ１１０６の出力をサンプリングしてゲイン調整するＣＤＳ／ＡＧＣ（二重相関サンプリング／自動利得制御を行う回路）である。１１０８はカメラ信号処理回路で、記録装置１１０９に対応した信号にＣＤＳ／ＡＧＣ１１０７からの出力信号を処理し、記録装置１１０９に送ると同時に、ＬＣＤ表示回路１１１６にも送られ、撮影画像をＬＣＤ１１１７に表示する。尚、ＬＣＤ１１１７には撮影モードや撮影状態、警告等を撮影者に知らせるための表示が為されるが、マイコン１１２１がキャラクタジェネレータ１１１５を制御し、キャラクタジェネレータ１１１５の出力信号をＬＣＤ表示回路１１１６でミックスする事で、撮影画像に重畳させる。
【００４１】
１１１０はズームレンズ１１０２を移動させるためのアクチュエータであるモータ、１１１１はモータ１１１０を後述のモータ制御部１１２２からの信号により駆動するドライバである。１１１２はフォーカスレンズ１１０５を移動させるためのアクチュエータであるモータ、１１１３はモータ１１１２を後述のモータ制御部１１２２からの信号により駆動するドライバである。１１１４はＣＤＳ／ＡＧＣ１１０７の出力信号中より焦点検出に用いられる高周波成分（即ちＡＦ評価値）を抽出するＡＦ評価値処理回路である。
【００４２】
１１１８はズームスイッチで、撮影者のズーム操作状態を検出する。１１１９はＭＦ（マニュアルフォーカス）スイッチで、いわゆるプッシュスイッチであり、オンを検出する毎にＡＦとＭＦを交互に選択する。１１２０はフォーカススイッチで、ＭＦスイッチ１１１９にてＭＦが選択されている時の、撮影者のフォーカスレンズ位置操作状態を検出する。１１２６は無限スイッチである。１１２５はカムデータ記憶部で、ズームレンズ位置と被写体距離に応じたフォーカスレンズ位置を記憶する。１１２４はズーム制御部で、通常時はズームスイッチ１１１８で検出されたズーム操作状態及びＡＦ評価値に応じてカムデータ記憶部１１２５の記憶データを参照してズームレンズ位置、フォーカスレンズ位置を決定するが、ＭＦスイッチ１１１９にてＭＦが選択された時はフォーカススイッチ１１２０の操作に応じてフォーカスレンズ位置を決定する。また、無限スイッチ１１２６のオンを検出した時は、被写体距離を強制無限遠としてフォーカスレンズ位置を決定する。１１２３はＡＦ制御部で、ＡＦ評価値処理回路１１１４の出力信号にもとづいて、フォーカスレンズ位置すなわち焦点位置の調節を行う。１１２２はモータ制御部で、ドライバ１１１１，１１１３を制御し、ズームレンズ１１０２とフォーカスレンズ１１０５とを駆動する。
【００４３】
次に、上記構成の撮像装置における強制無限遠動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、上記従来例の図１１と同じ動作を行う部分は同一のステップ番号を付してある。図１１と異なるのは、図１１のステップＳ９１１の処理を、ステップＳ１２０１とステップＳ１２０２の処理に変更した点である。
【００４４】
図２において、ステップＳ９０１〜Ｓ９０８での処理は図１１と同様であるので、その説明は省略する。ステップＳ９０９では、無限スイッチ１１２６の状態を判定し、オフであればステップＳ９１６へ進み、モニタ画面に無限マークを非表示とする。
【００４５】
一方、無限スイッチ１１２６がオンであれば、ステップＳ９０９からステップＳ９１０へ進み、ズーム位置Ｚｘにおける合焦フォーカス位置（目標レンズ位置）ＰＹを前述の（６）式で算出する。本例では、α＝０、γ＝０、すなわち無限端に設定しているので、実質、ＰＹ＝ａｘとなる。次のステップＳ１２０１では、レンズ移動距離をΔＰ、現在のレンズ位置をＰＸ、目標レンズ位置をＰＹとし、
ΔＰ＝ＰＹ−ＰＸ                                           …………（７）
なる式で算出する。
【００４６】
続くステップＳ１２０２では、レンズ移動速度を、目標到達時間をＴとして、
ＶＰ＝ΔＰ／Ｔ                                               …………（８）
なる式で算出する。そして、次のステップＳ９１２にて、レンズ移動する。続くステップＳ９１３では、フォーカスレンズ位置が無限端に到着したかをチェックし、無限端に到着していないと判定した場合はステップＳ９１２に戻り、レンズ移動を継続する。また、無限端に到着していると判定した場合はステップＳ９１４へ進み、フォーカスレンズ１１０５の移動を停止し、続くステップＳ９１５にて、モニタ装置に無限マークを表示する。
【００４７】
上記の実施例１によれば、強制無限遠機能にて現在のフォーカスレンズ位置から無限遠相当のフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズ１１０５を駆動する場合、現在のフォーカスレンズ１１０５の位置が異なることからその移動距離が異なっても、現在のフォーカスレンズ位置から目標位置である無限遠相当位置に到達するまでの時間を常に一定とするような処理（ステップＳ１２０１，Ｓ１２０２）を行うようにしている。よって、強制無限遠操作開始時の焦点距離及び被写体距離にかかわらず、無限マークが表示されるまでの時間は一定となり、撮影者が感覚的に操作可能でストレスフリーな、高品位な強制無限遠機能を実現することが可能となる。つまり、焦点距離や被写体距離に左右されることなく、フォーカスレンズ１１０５を所望の位置まで移動させる時間を一定にし、使用者に快適な操作性を与えることができる。
【００４８】
特に、至近端の状態から無限端に移動する時、ズーム位置がワイド端の場合とテレ端の場合とでは、至近端と無限端のフォーカスレンズ位置に最も大きな差が発生するので、移動距離の差が大きくなるが、その場合でも、移動距離に応じた速度設定がなされることから、待ち時間を一定とする事が可能となる。例えば被写体距離が至近端となっている状態から強制無限遠に操作する時、焦点距離の状態がワイド端であってもテレ端であっても、常に均一な作動完了待ち時間となり、撮影者は快適に操作することが出来、より高品位な操作性を実現できる。
【実施例２】
【００４９】
図３は本発明の実施例２に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図である。図１の実施例１と異なるのは、任意の被写体距離を記憶するプリセット位置記憶部１１２７と、このプリセット位置記憶部１１２７に被写体距離を記憶するためのプリセット距離記憶スイッチ１１２８と、プリセット位置記憶部１１２７に記憶した被写体距離にフォーカスレンズ位置を調節する操作を検出するプリセット位置再生スイッチ１１２９とを追加した点である。
【００５０】
次に、上記構成の撮像装置におけるフォーカスプリセット動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、上記図２と同じ動作を行う部分は同一のステップ番号を付してある。図２と異なるのは、図２のステップＳ９０２，Ｓ９０９，Ｓ９１３，Ｓ９１５，Ｓ９１６の処理を、ステップＳ１４０１〜Ｓ１４０５の処理に変更した点である。
【００５１】
図４において、ステップＳ１４０１は、現在のズームレンズ１１０２、フォーカスレンズ１１０５の位置から撮影している被写体の撮影距離を特定し、その被写体距離情報を３つの軌跡パラメータα，β，γとしてＲＡＭなどのメモリ領域に記憶し、プリセット距離記憶スイッチ１１２８のオン時に、それら軌跡パラメータをプリセット距離としてプリセット位置記憶部１１２７に記憶する処理ルーチンであり、その詳細を、図５のフローチャートにより説明する。なお，ここでは簡単のため、現在のレンズ位置においては、合焦状態が維持されているものとして説明を行う。
【００５２】
図５のステップＳ１５０１から処理を開始し、まずステップＳ１５０２では、現在のズームレンズ位置Ｚｘが図１０のテーブル上で、ワイド端からテレ端までｓ等分した何番目のズームエリアｖに存在するのかを算出する。その算出方法は、上記図１２で説明した通りであり、ここではその詳細は省略する。このステップＳ１５０２で、ズームエリアｖが定まると、以下の処理ではフォーカス位置が図１０のテーブル上のどこにいるのかを算出する。先ず、ステップＳ１５０３では、被写体距離変数ｎをクリアし、次のステップＳ１５０４にて、現在のズームレンズ位置がズームエリアの境界上に存在している（境界フラグ＝１）かどうかを判定し、境界フラグ＝０ならば境界上にいないとしてステップＳ１５０５へ進み、ここではＺｋ←Ｚ（ｖ），Ｚｋ−１←Ｚ（ｖ−１）とする。そして、次のステップＳ１５０６にて、４つのテーブルデータＡ（ｎ，ｖ−１）、Ａ（ｎ，ｖ）、Ａ（ｎ＋１，ｖ−１）、Ａ（ｎ＋１，ｖ）を読み出し、続くステップＳ１５０８にて、上記（２），（３）式からａｘ，ｂｘを算出する。
【００５３】
また、上記ステップＳ１５０４にて境界フラグ＝１であると判定した場合はステップＳ１５０７へ進み、被写体距離ｎ、ズームレンズ位置ｖの合焦フォーカス位置Ａ（ｎ，ｖ）、及びＡ（ｎ＋１，ｖ）を呼び出し、それぞれａｘ，ｂｘとしてメモリする。
【００５４】
次のステップＳ１５０９では、現在のフォーカス位置Ｐｘがａｘ以上であるかを判定し、ａｘ以上であればステップＳ１５１０へ進み、Ｐｘがｂｘ以上かの判定をする。ここで、Ｐｘがｂｘ以上でなければ、Ｐｘは被写体距離ｎとｎ＋１の間である事になるのでステップＳ１５１４へ進み、α＝Ｐｘ−ａｘとし、次のステップＳ１５１５にて、β＝ｂｘ−ａｘとし、続くステップＳ１５１６にて、γ＝ｎとする。つまり、この時の軌跡パラメータをステップＳ１５１４からステップＳ１５１６にてメモリに格納する。
【００５５】
また、ステップＳ１５０９にて現在のフォーカス位置Ｐｘがａｘ未満と判定されるのは、フォーカス位置Ｐｘが超無限にある場合であり、この時はステップＳ１５１３でα＝０とし、その後ステップＳ１５１５，Ｓ１５１６を経て無限の軌跡パラメータを記憶する。
【００５６】
また、上記ステップＳ１５１０でＰｘがｂｘ以上と判定されるのは、Ｐｘがより至近側にある場合であるのでステップＳ１５１１へ進み、ここでは被写体距離ｎをインクリメントして、次のステップＳ１５１２にて、ｎが最至近被写体距離ｍ以下であるかを判定し、そうであればステップＳ１５０４へ戻る。
【００５７】
また、上記ステップＳ１５１２にてｎが最至近被写体距離ｍを越えると判定されるのは、Ｐｘが超至近にいる場合であるので、この時はステップＳ１５１３からステップＳ１５１５，１５１６にて、最至近距離の軌跡パラメータをメモリする。
【００５８】
次のステップＳ１５１７では、プリセット距離記憶スイッチ１１２８の状態を判定し、オフならば、そのままステップＳ１５１９に進み、処理終了する。一方、プリセット距離記憶スイッチ１１２８がオンならばステップＳ１５１８へ進み、上記ステップＳ１５１３又はステップＳ１５０４で決定したα、上記ステップＳ１５１５で決定したβ、上記ステップＳ１５１６で決定したγを、プリセット被写体距離αＰ＝α、βＰ＝β、γＰ＝γとしてプリセット位置記憶部１１２７に記憶する。そして、ステップＳ１５１９へ進み、処理終了する。
【００５９】
その後は図４のステップＳ９０３に戻る。このステップＳ９０３からステップＳ９０８までは、上記図１１と同様であるのでその説明は省略する。
【００６０】
次のステップＳ１４０２では、プリセット位置再生スイッチ１１２９の状態を判定し、オフであればステップＳ１４０５へ進み、モニタ画面にプリセットマークを非表示とする。
【００６１】
また、上記ステップＳ１４０２にてプリセット位置再生スイッチ１１２９がオンであると判定した場合はステップＳ９１０へ進み、ズーム位置Ｚｘにおける合焦フォーカス位置（目標レンズ位置）Ｐｘを前述の（６）式で算出する。そして、次のステップＳ１２０１にて、レンズ移動距離をΔＰ、現在のレンズ位置をＰＸ、目標レンズ位置をＰＹとし、前述の（７）式で算出する。続くステップＳ１２０２では、レンズ移動速度ＶＰを、目標到達時間をＴとして、前述の（８）式で算出する。次のステップＳ９１２では、レンズ移動する。そして、ステップＳ１４０３にて、フォーカスレンズ位置がプリセット位置に到着したかをチェックし、プリセット位置に到着していないと判定した場合はステップＳ９１２へ戻り、レンズ移動を継続する。また、プリセット位置に到着していると判定した場合はステップＳ９１４へ進み、レンズの移動を停止する。そして、次のステップＳ１４０４にて、モニタ画面にプリセットマークを表示する。
【００６２】
以上の実施例２によれば、フォーカスプリセット機能にて現在のフォーカスレンズ位置からプリセット位置（任意の被写体距離相当位置）のフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズ１１０５を駆動する場合、現在のフォーカスレンズ１１０５の位置が異なることからその移動距離が異なっても、現在のフォーカスレンズ位置から目標位置であるプリセット位置に到達するまでの時間を常に一定とするような処理（ステップＳ１４０１，Ｓ１２０１，Ｓ１２０２）を行うようにしている。よって、フォーカスプリセット操作開始時の焦点距離及び被写体距離にかかわらず、フォーカスプリセットマークが表示されるまでの時間は一定となり、撮影者が感覚的に操作可能でストレスフリーな、高品位なフォーカスプリセット機能を実現することが可能となる。つまり、焦点距離や被写体距離に左右されることなく、フォーカスレンズ１１０５を所望の位置まで移動させる時間を一定にし、使用者に快適な操作性を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施例１に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係わる撮像装置における強制無限遠動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例２に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例２に係わる撮像装置におけるフォーカスプリセット動作を示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ１４０１の詳細な動作を示すフローチャートである。
【図６】従来のインナーフォーカスタイプのレンズシステムを示す構成図である。
【図７】フォーカスプリセット機能等において用いられるフォーカスレンズ位置とズームレンズ位置との関係を示す図である。
【図８】マイコン等に予め記憶されているフォーカスレンズ位置とズームレンズ位置の代表軌跡の例を示す図である。
【図９】ズーム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１０】被写体距離別にズームレンズ位置により変化するフォーカスレンズ位置の関係であるデータテーブルを示す図である。
【図１１】従来の撮像装置における無限遠動作を示すフローチャートである。
【図１２】一般的な撮像装置におけるメインのＡＦ処理を示すフローチャートである。
【図１３】図１２における微小駆動動作の詳細を示すフローチャートである。
【図１４】図１２における山登り動作の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１１０２    ズームレンズ（第１のレンズ群）
１１０５    変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とピント合わせの機能を兼ね備え              たフォーカスレンズ（第２のレンズ群）
１１０８    カメラ信号処理回路
１１１０    モータ
１１１１    ドライバ
１１１２    モータ
１１１３    ドライバ
１１１４    ＡＦ評価値処理回路
１１２１    マイコン（記憶媒体、目標位置決定手段、速度決定手段）
１１２２    モータ制御部
１１２３    ＡＦ制御部
１１２４    ズーム制御部
１１２６    無限スイッチ
１１２７    プリセット位置記憶部
１１２８    プリセット距離記憶スイッチ
１１２９    プリセット位置再生スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006227305.tif 000013
【図１２】
2006227305.tif 000014
【図１３】
2006227305.tif 000015
【図１４】
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