(57)【要約】【課題】絞り径に左右されることなく、高品位な画像特殊効果を与える。【解決手段】焦点調節のために移動するレンズを制御するレンズ制御装置において、前記レンズを予め記憶されている位置に移動させる際に、前記レンズのボケの変化率が一定となるように、焦点深度に応じて移動速度を変更（Ｓ１２０１，Ｓ１２０２）するレンズ制御装置とする。【選択図】図２
2007108393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調節のために移動するレンズを制御するレンズ制御装置において、
前記レンズを予め記憶されている位置に移動させる際に、前記レンズのボケの変化率が一定となるように、焦点深度に応じて移動速度を変更することを特徴とするレンズ制御装置。
【請求項２】
予め記憶された所定の被写体距離に相当する位置に向けてレンズを光軸と平行に移動させる際、前記レンズの移動速度を決定する速度決定手段を有するレンズ制御装置において、
前記速度決定手段は、前記レンズのボケの変化率が一定となるように、前記移動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】
前記速度決定手段は、焦点深度にかかわらず前記移動速度と前記焦点深度の比率が一定となるように、前記移動速度を決定することを特徴とする請求項２に記載のレンズ制御装置。
【請求項４】
現在のレンズ位置における焦点深度が浅い場合は、それより深い場合に比べて前記レンズの移動速度を下げることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレンズ制御装置。
【請求項５】
焦点調節のために移動するレンズを現在のレンズ位置に拘らず予め記憶された位置に移動させるように制御するレンズ制御装置において、
前記レンズを移動させる際に、絞り径が大きい場合にはそれよりも小さい場合に比べて移動速度を下げることを特徴とするレンズ制御装置。
【請求項６】
焦点調節のために移動するレンズを現在のレンズ位置に拘らず予め記憶された位置に移動させるように制御するレンズ制御装置において、
前記レンズを移動させる際に、焦点距離が短い場合にはそれよりも長い場合に比べて移動速度を下げることを特徴とするレンズ制御装置。
【請求項７】
前記予め記憶された位置は、無限遠位置であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のレンズ制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のレンズ制御装置を具備する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、焦点調節のために移動するレンズの移動制御を行うレンズ制御装置および該レンズ制御装置を具備する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とは異なる。つまり、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、再起動判定処理を行う。また、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、山登り駆動を行う。上記合焦の方向判定ができていない場合はステップＳ３０４からステップＳ３０２へ戻り、微小駆動を継続する。
【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の山登り駆動を行う。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へ行く。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、山登り駆動を継続する。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、達していた場合はステップＳ３０２へ戻り、再び微小駆動を行う。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以降の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、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の動作について、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、評価値が前回とは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、前回と同一の方向（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ばステップ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、山登り駆動の動作について図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、上記ステップ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、前回と同一の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は無限遠となる。しかし、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、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（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評価値は変動する。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る。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ている。このように、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】
更に、同様の機能を特殊効果（フォーカスアウト）として用いる技術も提案されている。撮影画像に対する特殊効果として、文字列を撮影画像に挿入する、撮影画像のネガ／ポジ反転化、あるいは撮影画像を黒から白の所定の輝度に除々に沈める特殊効果が用いられている。または、浮き上がらせる（フェードイン／フェードアウト）などの信号処理による特殊効果も用いられている。一方、フォーカス調整機構を利用した特殊効果も考えられる。例えばジャストピント状態の撮影画像から除々に且つスムーズにピンボケ量を連続的に増大させてゆき、最後には画像内容が不明瞭になるほど大きくボカす、フォーカスアウトがある（例えば、特許文献２）。
【００１７】
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く。そして、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。
【００１８】
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は絞りである。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。
【００１９】
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。そのため、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。これを、一般にカム軌跡と呼ぶ。
【００２０】
図７において、被写体距離が無限遠となる場合はフォーカスレンズ位置は図中∞と示されるカム軌跡上となる。逆に被写体距離が至近となる場合は第１のレンズ群１０１よりも撮像面側の被写体距離は撮影不可能である。そのため、第１のレンズ群１０１よりも撮像面側にならない被写体距離が実用上の最小の被写体距離となり、フォーカスレンズ位置は図中１ｃｍと示されるカム軌跡上となる。それより至近側の軌跡を用いることは無い。更に、焦点距離が長くなるに従い、撮像面上に合焦できる最至近の被写体距離も長くなり、テレ端ではフォーカスレンズ位置は図中８０ｃｍと示されるカム軌跡上となる。なお、図７において、Ｓｔはテレ端にてフォーカスレンズが可動する範囲であり、Ｓｗはワイド端にてフォーカスレンズが可動する範囲であり、Ｓｗ＜Ｓｔの関係が成り立つ。
【００２１】
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する。そして、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。
【００２２】
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８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。
【００２３】
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る。そして、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。
【００２４】
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いる。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。
【００２５】
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。これにより、ａｘ，ｂｘを求めることができる。
【００２６】
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）を示している。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、一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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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する。そして、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）かどうか判定する。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。
【００３１】
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。
【００３２】
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（γ＋１，ｖ）を読み出す。そして、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。
【００３３】
次のステップＳ９０９では、無限スイッチの状態を判定し、オフであればステップＳ９１６へ進み、モニタ装置には無限マークは表示しない。また、無限スイッチが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を以下の式
ＰＹ＝（ｂｘ−ａｘ）＊αＰ／βＰ＋ａｘ                 …………（６）
で算出する。本例では、αＰ＝０、γＰ＝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
【特許文献２】特開平２−４０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
以上に説明したように、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、移動速度を均一としていた。しかしながら、焦点距離及び絞り径が異なると焦点深度が異なる。焦点距離がワイド端の時には焦点深度は浅く、テレ端の時には焦点深度は深くなる。また、絞り径が大きい時には焦点深度は浅く、絞り径が小さい時には焦点深度は深くなる。例えば、ワイド端で絞り開放している場合と、テレ端で絞り径を最も小さくした場合とでは、焦点深度は大きく異なる。
【００３５】
したがって、従来技術で示すような、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、焦点深度は焦点距離と絞り径に応じて異なる。同じく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も、焦点深度は焦点距離と絞り径に応じて異なる。その結果、単位時間当たりのボケ具合の変化率（以下、ボケ変化率と記す）が異なっていた。
【００３６】
上記のようにボケ変化率が異なるため、従来では、次のような問題があった。テレ端にて絞り径最小時、無限スイッチを押すと、数秒程度を要してフォーカスアウトしていくボケ変化率は、撮影者が意図する画像特殊効果として適切な変化率であった。これに対し、ワイド端にて絞り開放時に無限スイッチを押すと、コンマ数秒程度でフォーカスアウトしていくボケ変化率は、撮影者が意図する画像特殊効果としては不適切な変化率であった。
【００３７】
したがって、撮影者はテレ端では無限スイッチ機能をフォーカスアウトさせる画像特殊効果として用いることができた。しかし、ワイド端ではフォーカスアウトさせるボケ変化率が急激すぎ、撮影者が意図する映像表現ができず、撮影者に不快感を与えていた。同様に、焦点距離と絞り径によりボケ変化率が不均一となり、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。
【００３８】
近年、家庭用ビデオカメラの普及率が高まっていく中で、様々な画像特殊効果を駆使して製作されているテレビ放送映像により近い映像表現を実現したいという要求が高まっている。単純に撮影できれば良しとするのではなく、撮影者の意図する映像表現を画像特殊効果によって実現し、撮影後の鑑賞でもテレビ放送映像に見劣りしない映像表現をしたいという要求がある。また、カメラという商品の性格上、一度しかない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、画像特殊効果も出来るだけストレスフリーで感覚的に、快適に操作できる必要がある。
【００３９】
（発明の目的）
本発明の目的は、絞り径に左右されることなく、高品位な画像特殊効果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】
【００４０】
上記目的を達成するために、本発明は、焦点調節のために移動するレンズを制御するレンズ制御装置において、前記レンズを予め記憶されている位置に移動させる際に、前記レンズのボケの変化率が一定となるように、焦点深度に応じて移動速度を変更するレンズ制御装置とするものである。
【００４１】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、予め記憶された所定の被写体距離に相当する位置に向けてレンズを光軸と平行に移動させる際、前記レンズの移動速度を決定する速度決定手段を有するレンズ制御装置において、前記速度決定手段が、前記レンズのボケの変化率が一定となるように、前記移動速度を決定するレンズ制御装置とするものである。
【００４２】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、焦点調節のために移動するレンズを現在のレンズ位置に拘らず予め記憶された位置に移動させるように制御するレンズ制御装置において、前記レンズを移動させる際に、絞り径が大きい場合にはそれよりも小さい場合に比べて移動速度を下げるレンズ制御装置とするものである。
【００４３】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、焦点調節のために移動するレンズを現在のレンズ位置に拘らず予め記憶された位置に移動させるように制御するレンズ制御装置において、前記レンズを移動させる際に、焦点距離が短い場合にはそれよりも長い場合に比べて移動速度を下げるレンズ制御装置とするものである。
【００４４】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、請求項１ないし請求項７に記載のレンズ制御装置を具備する撮像装置とするものである。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、絞り径に左右されることなく、高品位な画像特殊効果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】
【００４６】
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】
【００４７】
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は絞りである。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。これと同時にＬＣＤ表示回路１１１６にも送り、撮影画像をＬＣＤ１１１７に表示させる。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。また、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。しかし、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予め記憶された位置に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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、モニタ画面での無限マークを非表示とする。
【００５２】
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。これは、現在のフォーカスレンズ１１０５がどの位置にあるかに拘らない。本例では、αＰ＝０、γＰ＝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、焦点深度Ｓを焦点距離（ズーム位置）と絞り径よりマップ検索等により算出する。そして、次のステップＳ１２０２にて、レンズ移動速度ＶＰを
ＶＰ＝ＫＳ                                               ………  （８）
なる式にて算出する。なお、Ｋは変換係数であり、テレ端にてフォーカスレンズをフルストローク動作させた時に実用上違和感の無い移動時間となるような値に設定する。インナーフォーカスタイプのレンズでは一般的にワイド端の方が焦点深度が短くなるため、移動速度が低下する。しかし、図７に示すように、ワイド端の方がフルストロークの距離も短くなるため、ワイド端における移動時間がテレ端における移動時間を超えてしまうことは無い。
【００５３】
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。
【００５４】
このように上記では、無限スイッチ１１２６の操作に応じて、予め記憶された位置として被写体距離が無限遠位置になるようフォーカスレンズ１１０５を強制的に駆動する制御とした。これは、現在のフォーカスレンズ１１０５がどの位置にあるかに拘らない。また、予め記憶された位置として至近位置とする場合においても同様である。あるいは、予め記憶された位置として特定の位置にフォーカスレンズ１１０５を移動させるものである場合、適用できる技術思想である。
【００５５】
ここで、図３に焦点深度と移動速度、ボケ変化率の関係を示す。図３（ａ），（ｂ）は従来例を示すものである。焦点深度にかかわらず移動速度を一定としているため、焦点深度が浅いほどボケ変化率が速く、焦点深度が深いほどボケ変化率が遅くなっている。図３（ｃ），（ｄ）は本実施例である。移動速度を焦点深度に比例させて決定している為、焦点深度が異なっていてもボケ変化率は常に一定である。
【００５６】
以上の実施例１によれば、焦点深度が異なっても、無限遠相当位置に到達するまでのボケ変化率を常に一定とすることができる。よって、強制無限遠操作開始時の焦点距離及び絞り径にかかわらず、無限マークが表示されるまでのボケ変化率は均一となり、撮影者の意図する映像表現を手軽に実現できる。また、高品位な画像特殊効果機能を実現することも可能となる。
【実施例２】
【００５７】
図４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、撮影者がボケ変化率を選択する操作を検出するボケ変化率選択スイッチ１１２７と、ボケ変化率選択スイッチ１１２７で検出したボケ変化率選択操作に応じてボケ変化率を選択するボケ変化率選択部１１２８とを追加した点である。
【００５８】
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５のフローチャートを用いて説明する。これは、フォーカスプリセットとして無限遠位置とされている場合である。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Ｓ９１０とステップ１２０１の間に、ステップＳ１５０１〜Ｓ１５０３の処理を追加した点である。
【００５９】
ステップＳ９１０にて、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を上記の（６）式で算出した後はステップＳ１５０１へ進み、ここではボケ変化率選択スイッチ１１２７の状態を判定する。この判定の結果、ボケ変化率選択スイッチ１１２７がオンの場合はステップＳ１５０２へ進み、ボケ変化率Ｋ１を選択し、変数Ｋに代入する。一方、ボケ変化率選択スイッチ１１２７がオフの場合はステップＳ１５０３へ進み、ボケ変化率Ｋ２を選択し、変数Ｋに代入する。
【００６０】
その後は図２と同様、ステップ１２０１以降の動作を実行する。
【００６１】
以上の実施例２によれば、焦点深度が異なっても、無限遠相当位置に到達するまでのボケ変化率は常に一定とすることができる。よって、強制無限遠操作開始時の焦点距離及び絞り径にかかわらず、無限マークが表示されるまでのボケ変化率は均一となり、撮影者の意図する映像表現を手軽に実現できる。さらに、高品位な画像特殊効果機能を実現することも可能となる。
【００６２】
更には、ボケ変化率を切り換え可能とすることにより以下の効果を有する。通常時は強制無限遠機能として違和感の無いレンズ移動時間に収まるボケ変化率設定としておくことで、一つのスイッチ（無限スイッチ１１２６）を操作することで強制無限遠機能としてもフォーカスアウト特殊効果としても使用できる便利さを持たせ得る。これと共に、よりフォーカスアウト特殊効果を強く効かせたい時はボケ変化率選択スイッチ１１２７を操作することで、通常よりもゆっくりとボケが変化していく特殊効果を容易に実現することが可能となる。
【００６３】
尚、ボケ変化率選択スイッチ１１２７の代わりにメニュー選択方式としても良い。また、変化率の切り換えも２段階に限らず、多段階として、より撮影者の表現したい映像に合ったボケ変化率を選択できる構成としても良い。
【００６４】
また、インナーフォーカスタイプのレンズシステムを例にしたが、これに限らず、前玉フォーカスタイプのレンズシステムを有する撮像装置にも同様に適用しても良い。更に、強制無限遠機能ではなく、フォーカスプリセット機能と組み合わせても良い。
【００６５】
以上の各実施例によれば、焦点深度に応じてレンズの移動速度を変更する手段を設ける構成にしているので、ボケ変化率は常に均一となり、移動開始時の焦点距離や絞り径の差異により移動完了までのボケ変化率が不均一となるといったことを防止できる。
【００６６】
特に、ズーム位置がワイド端で絞り開放の場合と、ズーム位置がテレ端で絞り最小の場合とでは、焦点深度に最も大きな差が発生する。しかしその場合でも、焦点深度に応じた速度設定がなされるので、ボケ変化率を均一とする事が可能となる。例えば被写体距離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、常に均一なボケ変化率となり、撮影者に手軽に高品位な画像特殊効果を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【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】従来例および本実施例１における焦点深度と移動速度、ボケ変化率の関係を示す図である。
【図４】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５】本発明の実施例２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】従来のインナー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強制無限遠動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１１におけるズームエリア算出処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】撮像装置における一般的なＴＶ−ＡＦ方式によるＡＦ処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１３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１５】図１３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】
【００６８】
１１０２    ズームレンズ
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
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
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    ボケ変化率選択スイッチ
１１２８    ボケ変化率選択部
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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