(57)【要約】【課題】ズーミング中の像ぼけの発生を低減させるレンズ制御装置を提供する。【解決手段】変倍用の第１レンズユニット１０２の移動に際して、像面移動を補正するために第２レンズユニット１０５の駆動を制御するレンズ制御装置において、所定の合焦距離に対して作成された、第１のレンズユニットの位置に応じた第２レンズユニットの位置を示すデータを記憶した記憶手段１２０と、該データに基づいて、第２レンズユニットの駆動を制御するための情報を生成し、該情報に基づいて第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段１１９（１１６）と、合焦対象物までの距離を検出する距離検出手段１２７と 前記情報の範囲の制限の適用有無を判定する判定手段を有し、前記判定手段は、撮影情報及びレンズ装置の動作状態に関する情報に応じて前記情報の範囲の制限の適用有無を判定する。【選択図】図１６
2013130827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍用の第１レンズユニットおよび焦点調節用の第２レンズユニットの移動を制御するレンズ制御装置であって、
所定の被写体距離ごとに作成された、前記第１レンズユニットの位置と前記第２レンズユニットの位置との関係を示すデータを記憶した記憶手段と、
前記データに基づいて、前記第２レンズユニットの移動を制御するための情報を生成し、前記第１レンズユニットの移動に伴う該第２レンズユニットの移動を制御する制御手段と、
前記被写体距離に対応する情報を検出する検出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記被写体距離に対応する前記情報および撮影条件に応じて前記第２レンズユニットの移動範囲を変更する、ことを特徴とするレンズ制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記被写体距離に対応する前記情報に基づいて前記第２レンズユニットの補正範囲を決定し、
前記撮影条件に基づいて前記補正範囲を適用するか否かを判定する、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ制御装置。
【請求項３】
前記検出手段の測距枠の位置と焦点状態を表す焦点信号の測距枠の位置との差異を検出する差異検出手段を更に有し、
前記撮影条件は、前記差異検出手段により検出される前記差異であり、
前記制御手段は、前記差異が所定の閾値以上である場合、前記補正範囲を適用せずに前記第２レンズユニットの移動を制御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】
前記レンズ制御装置の角速度を検出する角速度検出手段を更に有し、
前記撮影条件は、前記角速度検出手段により検出される前記角速度であり、
前記制御手段は、前記角速度が所定の閾値以上である場合、前記補正範囲を適用しないように前記第２レンズユニットの移動を制御することを特徴とする請求項２または３に記載のレンズ制御装置。
【請求項５】
被写体の動きベクトルを検出する被写体動き検出手段を更に有し、
前記撮影条件は、前記被写体動き検出手段により検出される前記動きベクトルであり、
前記制御手段は、前記動きベクトルが所定の閾値以上である場合、前記補正範囲を適用せずに前記第２レンズユニットの移動を制御することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のレンズ制御装置。
【請求項６】
前記検出手段により一定時間における前記被写体距離に対応する前記情報のばらつき範囲を取得する距離情報処理手段を更に有し、
前記撮影条件は、前記距離情報処理手段により得られた前記ばらつき範囲であり、
前記制御手段は、前記ばらつき範囲が前記補正範囲に所定の定数を掛けて得られた値が前記ばらつき範囲を超えている場合、前記補正範囲を適用せずに前記第２レンズユニットの移動を制御することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のレンズ制御装置。
【請求項７】
前記検出手段により前記被写体距離に対応する前記情報の信頼性を取得する距離情報処理手段を更に有し、
前記撮影条件は、前記距離情報処理手段により得られた前記信頼性であり、
前記制御手段は、前記信頼性が所定の閾値以下である場合、前記補正範囲を適用せずに前記第２レンズユニットの移動を制御することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載のレンズ制御装置。
【請求項８】
前記第１レンズユニットおよび前記第２レンズユニットを含む光学系により形成された光学像の照度を検出する照度検出手段を更に有し、
前記撮影条件は、前記照度検出手段により検出された前記照度であり、
前記制御手段は、前記照度が所定の閾値以上である場合、前記補正範囲を適用せずに前記第２レンズユニットの移動を制御することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載のレンズ制御装置。
【請求項９】
前記第１レンズユニットの速度を検出する速度検出手段を更に有し、
前記撮影条件は、前記速度検出手段により検出された前記速度であり、
前記制御手段は、前記速度が所定の閾値以下である場合、前記補正範囲を適用せずに前記第２レンズユニットの移動を制御することを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載のレンズ制御装置。
【請求項１０】
前記第１レンズユニットおよび前記第２レンズユニットを含む光学系により形成された光学像の撮像素子に対する露光時間を制御する露光時間制御手段を更に有し、
前記撮影条件は、前記露光時間制御手段により制御される前記露光時間であり、
前記制御手段は、前記露光時間が所定の閾値以下である場合、前記補正範囲を適用せずに前記第２レンズユニットの移動を制御することを特徴とする請求項２乃至９のいずれか１項に記載のレンズ制御装置。
【請求項１１】
前記第１レンズユニットを介して得られた光量を調節する光量調節手段と、
前記検出手段により一定時間における前記被写体距離に対応する前記情報のばらつき範囲を取得する距離情報処理手段と、を更に有し、
前記撮影条件は、前記光量調節手段により得られた焦点深度であり、
前記制御手段は、前記焦点深度が前記ばらつき範囲を超えている場合、前記補正範囲を適用せずに前記第２レンズユニットの移動を制御することを特徴とする請求項２乃至１０のいずれか１項に記載のレンズ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ等の光学機器に用いられるレンズを制御するレンズ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、コントラスト方式で映像信号の高周波成分から得られるＡＦ評価値信号（鮮鋭度信号）を用いて、ズームレンズの移動（変倍）の際に、フォーカスレンズを合焦位置よりピントをずらすように強制的に移動させる構成が開示されている。また特許文献１には、フォーカスレンズを合焦方向に向かうように切換え移動させる（軌跡に対する追従速度を変化させる）制御を繰り返し行う制御方法（ジグザグ動作）が開示されている。これにより、追従軌跡が補正される。
【０００３】
しかしながら、ＡＦ評価値は像のぼけ状態によって変化するだけでなく、被写体の絵柄変化によっても変化するため、追従軌跡の補正範囲は広範囲に設定されている。ところが、広い補正範囲が設定されている場合、本来の追従すべき軌跡から外れてしまうと、再び正しい軌跡に戻るまでに像ぼけが発生する。
【０００４】
そこで特許文献２には、検出した合焦対象物までの距離に基づいてレンズユニットの移動範囲を制限するズーム制御方法が開示されている。このズーム制御方法においては、検出した合焦対象物までの距離に基づいて追従軌跡の補正範囲を設定することで、レンズユニットの移動範囲を制限する。このため、本来の追従すべき軌跡から外れた距離情報が生成されることを回避でき、ズーミング中の像ぼけの発生を低減させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７９５４３９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６４６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２のズーム制御方法では、撮影条件を考慮せずに全ての場合においてその移動範囲を制限している。このため、撮影条件によっては、レンズユニットの移動範囲の制限が適切でない場合がある。このように不適切な移動範囲の制限を行うと、ズーミング中に像ぼけが発生してしまう。
【０００７】
そこで本発明は、ズーミング中の像ぼけの発生を低減させるレンズ制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としてのレンズ制御装置は、変倍用の第１レンズユニットおよび焦点調節用の第２レンズユニットの移動を制御するレンズ制御装置であって、所定の被写体距離ごとに作成された、前記第１レンズユニットの位置と前記第２レンズユニットの位置との関係を示すデータを記憶した記憶手段と、前記データに基づいて、前記第２レンズユニットの移動を制御するための情報を生成し、前記第１レンズユニットの移動に伴う該第２レンズユニットの移動を制御する制御手段と、前記被写体距離に対応する情報を検出する検出手段とを有し、前記制御手段は、前記被写体距離に対応する前記情報および撮影条件に応じて前記第２レンズユニットの移動範囲を変更する。
【０００９】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ズーミング中の像ぼけの発生を低減させるレンズ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１におけるレンズ制御装置を搭載した撮像装置（光学機器）の構成図である。
【図２】実施例１におけるカム軌跡の補正範囲を示す概念図である。
【図３】実施例１におけるレンズ制御装置のズーム制御のフローチャートである。
【図４】本実施例におけるズーム制御のフローチャートである。
【図５】本実施例におけるズーム制御のフローチャートである。
【図６】本実施例におけるズーム制御のフローチャートである。
【図７】本実施例におけるズーム制御のフローチャートである。
【図８】本実施例において、被写体距離に応じた合焦軌跡を示す概念図である。
【図９】本実施例において、インナーフォーカスタイプのレンズシステムにおけるフォーカスレンズの軌跡追従方法の説明図である。
【図１０】本実施例において、ズームレンズの移動方向における内挿方法の説明図である。
【図１１】本実施例において、マイクロコンピュータに予め記憶されている合焦軌跡情報のテーブルデータの一例である。
【図１２】本実施例における軌跡追従方法の説明図である。
【図１３】本実施例において、補正量パラメータδに応じた補正速度Ｖｆ＋、Ｖｆ−の算出方法の説明図である。
【図１４】実施例１における三角測距方式による距離測定の説明図である。
【図１５】実施例１における位相差検出方式による距離測定の説明図である。
【図１６】実施例１におけるレンズ制御装置が補正範囲の適用可否を判定するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
まず、本実施例における概略的事項について説明する。図９は、インナーフォーカスタイプのレンズシステムにおけるフォーカスレンズの軌跡追従方法の説明図である。図９において、Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２、…、Ｚ６はズームレンズの位置を示し、ａ０、ａ１、ａ２、…、ａ６およびｂ０、ｂ１、ｂ２、…、ｂ６は、不図示のマイクロコンピュータに予め記憶されている被写体距離に応じたフォーカスレンズの位置を示す。これらのフォーカスレンズ位置の集合体（ａ０、ａ１、ａ２、…、ａ６およびｂ０、ｂ１、ｂ２、…、ｂ６）が、代表的な被写体距離ごとのフォーカスレンズが追従すべき合焦軌跡（代表軌跡）となる。
【００１４】
また、ｐ０、ｐ１、ｐ２、…、ｐ６は、上記２つの代表軌跡に基づいて算出された、フォーカスレンズが追従すべき合焦軌跡上の位置である。この合焦軌跡上の位置Ｐ（ｎ＋１）は、以下の式（１）で表される。
【００１５】
ｐ（ｎ＋１）＝｜ｐ（ｎ）−ａ（ｎ）｜／｜ｂ（ｎ）−ａ（ｎ）｜×｜ｂ（ｎ＋１）−ａ（ｎ＋１）｜＋ａ（ｎ＋１）  …  （１）
上記の式（１）によれば、例えば図９においてフォーカスレンズが位置ｐ０にある場合、位置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を内分する点を位置ｐ１とする。この位置差ｐ１−ｐ０と、ズームレンズが位置Ｚ０からＺ１まで移動するのに要する時間とから、合焦を保つためのフォーカスレンズの移動速度が得られる。
【００１６】
次に、ズームレンズの停止位置が、記憶された代表軌跡データを有するズームエリアの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１０は、ズームレンズの移動方向における内挿方法の説明図であり、図９の一部を抽出してズームレンズの位置を任意としたものである。
【００１７】
図１０において、縦軸はフォーカスレンズの位置、横軸はズームレンズの位置を示している。ズームレンズの位置を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、および、ｂ０、ｂ１、…、ｂｋ−１、ｂｋ、…、ｂｎとする。これらの関係は、マイクロコンピュータに記憶されている。
【００１８】
ここで、ズームレンズがズームエリア境界上でない位置Ｚｘにあり、フォーカスレンズが位置ｐｘにある場合、位置ａｘ、ｂｘはそれぞれ以下の式（２）、（３）のように表される。
【００１９】
ａｘ＝ａｋ−（Ｚｋ−Ｚｘ）×（ａｋ−ａｋ−１）／（Ｚｋ−Ｚｋ−１）  …  （２）
ｂｘ＝ｂｋ−（Ｚｋ−Ｚｘ）×（ｂｋ−ｂｋ−１）／（Ｚｋ−Ｚｋ−１）  …  （３）
すなわち、位置ａｘ、ｂｘは、現在のズームレンズ位置とそれを挟む２つのズームエリア境界位置（例えば、図１０におけるＺｋとＺｋ−１）とから得られる内分比に従って求められる。より具体的には、位置ａｘ、ｂｘは、マイクロコンピュータに記憶されている４つの代表軌跡データ（図１０中の位置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求められる。そして、 位置ａｘ、ｐｘ、ｂｘから得られる内分比に従い、マイクロコンピュータに予め記憶されている上記４つの代表データのうち、同一焦点距離のものを式（１）のように上述の内分比で内分することにより、位置ｐｋ、ｐｋ−１を求めることができる。
【００２０】
そして、ワイドからテレへのズーム時には、追従移動先のフォーカス位置ｐｋおよび現在のフォーカス位置ｐｘの差と、ズームレンズが位置Ｚｘから位置Ｚｋまで移動するのに要する時間とから、合焦を保つために必要なフォーカスレンズの移動速度が得られる。一方、テレからワイドへのズーム時には、追従移動先のフォーカス位置ｐｋ−１および現在のフォーカス位置Ｐｘの差と、ズームレンズが位置Ｚｘから位置Ｚｋ−１まで移動するのに要する時間とから、合焦を保つためのフォーカスレンズの移動速度が得られる。
【００２１】
図１１は、マイクロコンピュータに予め記憶されている合焦軌跡情報のテーブルデータの一例である。図１１は、ズームレンズ位置により変化する、被写体距離別の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最至近距離側に変化する。ｎ＝ｍは１ｃｍの被写体距離を示す。一方、ｖ＝０はワイド端を表す。さらに、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本の代表軌跡が描かれることになる。
【００２２】
次に、図１２を参照して、ワイドからテレ方向におけるズーミング時にフォーカスレンズが辿るべき軌跡が判別できなくなる問題を解消するための軌跡追従方法について説明する。図１２（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は変倍レンズ（ズームレンズ）の位置を示している。また、図１２（Ａ）において、縦軸はＴＶ−ＡＦ方式により撮像信号から得られるＡＦ評価信号を示す。このＡＦ評価信号は、撮像信号の高周波成分（鮮鋭度信号）のレベルを表している。また図１２（Ｂ）において、横軸はフォーカスレンズの位置を示す。図１２（Ｂ）において、１３０４は、ある距離に位置する被写体に対して合焦を得ながらズーミングを行う際にフォーカスレンズが辿るべきカム軌跡（フォーカスレンズ位置の集合体）であり、フォーカスレンズの目標軌跡を示す。
【００２３】
ここで、ズームレンズの位置１３０６（位置Ｚ１４）よりもワイド側での合焦軌跡追従のための標準移動速度を正（フォーカスレンズ至近方向に移動）とする。また、位置１３０６よりもテレ側でフォーカスレンズが無限遠方向に移動する際の合焦軌跡追従のための標準移動速度を負とする。合焦を維持しながらフォーカスレンズが目標軌跡１３０４を辿るとき、ＡＦ評価信号の大きさは、図１２（Ａ）に最大値１３０１として示されるレベルとなる。一般に、合焦を維持したズーミングでは、ＡＦ評価信号レベルはほぼ一定値となる。
【００２４】
図１２（Ｂ）において、ズーミングの際に、目標軌跡１３０４をトレースするフォーカスレンズの標準移動速度をＶｆ０とする。実際のフォーカスレンズの移動速度をＶｆとし、移動速度Ｖｆを標準移動速度Ｖｆ０ に対して大小させながらズーミングすると、その軌跡は１３０５で示されるようにジグザグな軌跡となる（以下、このようなズーミング動作を「ジクザク補正動作」という）。このとき、ＡＦ評価信号レベルは、図１２（Ａ）中に１３０３で示されるように、山と谷を生ずるように変化する。目標軌跡１３０４と実際のジグサグな軌跡１３０５が交わる位置において、ＡＦ評価信号レベル１３０３は最大値１３０１（位置Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２、…、Ｚ１６の偶数のポイント）となる。また、実際の軌跡１３０５の移動方向ベクトルが切り換わる位置Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２、…、Ｚ１６の奇数のポイントにおいて、ＡＦ評価信号レベル１３０３は最小値１３０２となる。
【００２５】
一方、ＡＦ評価信号レベル１３０３の最小値１３０２である値ＴＨ１を予め設定する（すなわち、合焦とみなせる最小レベルＴＨ１のＡＦ評価信号を下限とする合焦許容範囲を設定する）。そして、ＡＦ評価信号レベル１３０３の大きさがＴＨ１と等しくなる毎に、軌跡１３０５の移動方向ベクトルを切り換える。これにより、切り換え後のフォーカスレンズの移動方向は、目標軌跡１３０４に近づく方向に設定される。すなわち、ＡＦ評価信号の最大値１３０１と最小値１３０２（ＴＨ１）の差分だけ像がぼける毎に、このぼけを減らすようにフォーカスレンズの駆動条件である駆動方向および駆動速度を制御することで、ぼけ量の発生を低減したズーミングが可能となる。
【００２６】
このような手法を用いることにより、被写体距離別の合焦軌跡が収束から発散していくワイドからテレへのズーミングにおいて、合焦を維持する標準移動速度Ｖｆ０がそのときの被写体距離に対して最適でない場合でも、合焦軌跡の再特定が可能である。図８は、被写体距離に応じた合焦軌跡を示す概念図である。式（１）から得られる位置ｐ（ｎ＋１）に基づき算出される標準移動速度に対して、フォーカスレンズの移動速度Ｖｆを制御しながら、ＡＦ評価信号レベルの変化に従って軌跡１３０５で示されるような切り換え動作を繰り返す。これにより、ＡＦ評価信号レベルが最小値１３０２（ＴＨ１）より低下することなく、すなわち一定量以上のぼけを生じることなく、合焦軌跡の再特定（再生成）を行うことができる。また、ＴＨ１を適切に設定することにより、見た目には像ぼけが判別できないようなズーミングが可能である。
【００２７】
ここで、フォーカスレンズの移動速度Ｖｆは、標準移動速度に対して加える正方向の補正速度をＶｆ＋、負方向の補正速度をＶｆ−とすると、以下の式（４）または式（５）のように表される。
【００２８】
Ｖｆ＝Ｖｆ０＋Ｖｆ＋  …  （４）
Ｖｆ＝Ｖｆ０＋Ｖｆ−  …  （５）
補正速度Ｖｆ＋、Ｖｆ−は、上記ズーミング手法による追従軌跡の選択時に片寄りが生じないように、式（４）、（５）により得られる移動速度Ｖｆの２つの方向ベクトルの内角が、標準移動速度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。なお、以上のズーミング制御は、撮像素子からの撮像信号を用いて焦点検出を行うため、一般的には映像の垂直同期信号に同期して行われる。
【００２９】
次に、図７を参照して、本実施例におけるズーム制御について説明する。図７は、ズーム制御のフローチャートであり、マイクロコンピュータ（制御手段）の指令に基づいて実行される。ステップＳ７０１においてズーミング制御が開始すると、ステップＳ７０２において初期設定が行われる。初期設定では、マイクロコンピュータ内のＲＡＭや各種ポートの初期化が行われる。続いてステップＳ７０３において、マイクロコンピュータは、カメラ本体の操作系の状態を検出する。マイクロコンピュータは、ここで撮影者が操作するズームスイッチユニットの情報を受け取り、撮影者にズーム処理の実行中であることを知らせるための、ズームレンズ位置などの変倍動作情報をディスプレイに表示する。 
【００３０】
次にステップＳ７０４において、マイクロコンピュータはＡＦ処理を行う。すなわち、ＡＦ評価信号の変化に応じて自動焦点調節処理を行う。続いてステップＳ７０５において、マイクロコンピュータはズーミング処理を行う。すなわち、変倍に際して合焦を維持するためのコンペセータ動作（補正動作）の処理を行う。具体的には、図９に示されるような軌跡をほぼトレースするために、フォーカスレンズの標準駆動方向および標準駆動速度を算出する。
【００３１】
続いてＳ７０６において、ＡＦ処理およびズーム処理の際に（ステップＳ７０４およびステップＳ７０５の処理ルーチンで）算出されるズームレンズおよびフォーカスレンズの駆動方向および駆動速度のうちいずれを使用するかを選択する。これらの処理ルーチンは、ズームレンズやフォーカスレンズを、それぞれがメカ端に当たらないようにソフト的に設けている制御上のテレ端およびワイド端の間または制御上の至近端および無限端の間で駆動するルーチンである。続いてステップＳ７０７において、マイクロコンピュータは、ステップＳ７０６で選択されたズームおよびフォーカス用の駆動方向情報および駆動速度情報に応じて、モータドライバに制御信号を出力し、レンズの駆動／停止を制御する。そしてステップＳ７０７の処理終了後、フローはステップＳ７０３に戻る。なお、図７に示される一連の処理は、垂直同期信号に同期して実行される（ステップＳ７０３において、次の垂直同期信号が入力されるまで待機する）。
【００３２】
図４乃至図６は、１垂直同期時間に１回、マイクロコンピュータで実行される制御のフローチャートであり、図７のステップＳ７０５で実行されるズーム処理に関する制御を示す。以下、図４乃至図７、および、図９を参照して、本実施例におけるズーム処理について詳述する。 図４乃至図７に示されるズーム処理は、マイクロコンピュータの指令に基づいて行われる。図４のステップＳ４００では、ズームスイッチユニットの操作情報に応じて、自然な変倍動作が行えるようズームモータの駆動速度Ｚｓｐを設定する。続いてステップＳ４０１では、現在のズームレンズおよびフォーカスレンズの位置から、撮影している被写体までの距離（被写体距離）を特定（推定）する。そして、その被写体距離情報を３つの軌跡パラメータ（目標位置情報を得るためのデータ）α、β、γとしてＲＡＭなどのメモリ領域に記憶する。本実施例では、図５に示される処理が行われる。なお、以下の説明を簡単にするため、現在のレンズ位置にて合焦状態が維持されているものとして図５に示される処理について説明する。図５のステップＳ５０１では、現在のズームレンズ位置Ｚｘ が、図１１に示したデータテーブル上で、ワイド端からテレ端までをｓ等分したうちの何番目のズームエリアｖに存在するのかを算出する。その算出方法については、以下、図６を参照して詳述する。
【００３３】
まずステップＳ６０１において、ズームエリア変数ｖをクリアする。ステップＳ６０２において、以下の式（６）に従って、ズームエリアｖの境界上のズームレンズ位置Ｚ（ｖ）を算出する。ズームレンズ位置Ｚ（ｖ）は、図９で示されるズームレンズ位置Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２、…に相当する。
【００３４】
Ｚ（ｖ）＝（テレ端ズームレンズ位置−ワイド端ズームレンズ位置）×ｖ／ｓ＋ワイド端ズームレンズ位置  …  （６） 
続いてステップＳ６０３において、ステップＳ６０２で求めたズームレンズ位置Ｚ（ｖ） が現在のズームレンズ位置Ｚｘと等しいか否かを判定する。これらの位置が等しい場合、ズームレンズ位置Ｚｘはズームエリアｖの境界上に位置するとして、ステップＳ６０７において境界フラグに１を立てる。一方、ステップＳ６０３でこれらの位置が等しくない場合、ステップＳ６０４において、Ｚｘ＜Ｚ（ｖ）が成立するか否かを判定する。ステップＳ６０４における不等式が成立する場合（Ｙｅｓ）、位置Ｚｘは位置Ｚ（ｖ−１）と位置Ｚ（ｖ）との間にあることになり、ステップＳ６０６において境界フラグを０とする。一方、ステップＳ６０４における不等式が成立しない場合（Ｎｏ）、ステップＳ６０５でズームエリアｖをインクリメントし、ステップＳ６０２に戻る。
【００３５】
以上の処理を繰り返し行うことにより、図６のフローを抜けるときには、現在のズームレンズ位置Ｚｘが図１１のデータテーブル上におけるｖ＝ｋ番目のズームエリアに存在し、さらに位置Ｚｘがズームエリア境界上であるか否かを知ることができる。図５のステップＳ５０１で図６に示される処理により現在のズームエリアが定まったため、続いてフォーカスレンズが図１１のデータテーブル上のどこに位置するのかを算出する。
【００３６】
まずステップＳ５０２において、被写体距離変数ｎをクリアする。続いてステップＳ５０３において、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か否かを判定する。境界フラグが０である場合、境界上にないとしてステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５では、ＺｋにＺ（ｖ）をセットし、またＺｋ−１にＺ（ｖ−１）をセットする。次にステップＳ５０６では、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）を読み出す。そしてステップＳ５０７において、上記の式（２）、（３）から位置ａｘ、ｂｘ をそれぞれ算出する。一方、ステップＳ５０３にて境界フラグが１と判定された場合、ステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４では、被写体距離ｎでのズームレンズ位置（ここではｖ）に対する合焦位置Ａ（ｎ、ｖ）および被写体距離ｎ＋１でのズームレンズ位置に対する合焦位置Ａ（ｎ＋１、ｖ）を呼び出し、これらの合焦位置をそれぞれ位置ａｘ、ｂｘとして記憶する。
【００３７】
続いてステップＳ５０８において、現在のフォーカスレンズ位置ｐｘが位置ａｘ以上であるか否かを判定する。現在のフォーカスレンズ位置ｐｘが位置ａｘ以上である場合、ステップＳ５０９において現在のフォーカスレンズ位置ｐｘが位置ｂｘ以上であるか否かを判定する。ステップＳ５０９にて現在のフォーカスレンズ位置ｐｘが位置ｂｘ以上でない場合、フォーカスレンズ位置ｐｘは被写体距離ｎとｎ＋１の間にあることになり、このときの軌跡パラメータをステップＳ５１３、Ｓ５１４、Ｓ５１５においてメモリに格納する。ステップＳ５１３にてα＝ｐｘ−ａｘ、ステップＳ５１４にてβ＝ｂｘ−ａｘ、ステップＳ５１５にてγ＝ｎとする。
【００３８】
ステップＳ５０８でＮｏとなるのは、フォーカスレンズ位置ｐｘが超無限遠位置である場合である。このとき、ステップＳ５１２でα＝０としてステップＳ５１４およびＳ５１５に進み、無限遠の軌跡パラメータを記憶する。ステップＳ５０９でＹｅｓとなるのは、フォーカスレンズ位置ｐｘがより至近側である場合である。このとき、ステップＳ５１０で被写体距離ｎをインクリメントし、ステップＳ５１１でｎが最至近距離に対応した位置ｍより無限遠側であるか否かを判定する。最至近距離位置ｍより無限遠側である場合、ステップＳ５０３へ戻る。ステップＳ５１１でＮｏとなるのは、フォーカスレンズ位置ｐｘが超至近位置である場合である。このとき、ステップＳ５１２、Ｓ５１４、および、Ｓ５１５へ進み、最至近距離に対する軌跡パラメータを記憶する。
【００３９】
前述のように、図４中のステップＳ４０１では、現在のズームレンズ位置およびフォーカスレンズ位置が図８に示されるいずれの軌跡上の位置であるかを知るための軌跡パラメータの記憶を行う。続いてＳ４０２では、１垂直同期時間（１Ｖ）後にズームレンズが到達しているズームレンズ位置（現在位置からの移動先の位置）Ｚｘ’を算出する。ここで、ステップＳ４００で決定されたズーム速度をＺｓｐ（ｐｐｓ）とすると、１垂直同期時間後のズームレンズ位置Ｚｘ’は、以下の式（７）で表される。ｐｐｓは、ステッピングモータの回転速度を表す単位であり、１秒間当たりの回転するステップ量（１ステップ＝１パルス）を示す。また式（７）の符号は、ズームレンズの移動方向に応じて、テレ方向は＋、ワイド方向は−としている。
【００４０】
Ｚｘ’＝Ｚｘ±Ｚｓｐ／垂直同期周波数  …  （７）
次に、ズームレンズ位置Ｚｘ’がいずれのズームエリアｖ’に存在するかをステップＳ４０３において決定する。ステップＳ４０３では、図６の処理と同様の処理を行い、図６におけるズームレンズ位置ＺｘをＺｘ’に、ズームエリアｖをｖ’に置き換えて、図６と同様の処理を行う。 続いてステップＳ４０４において、１垂直同期時間後のズームレンズ位置Ｚｘ’がズームエリアの境界上に存在しているか否かを判定する。ここで境界フラグ＝０である場合には境界上ではないとして、ステップＳ４０５に進む。ステップＳ４０５では、Ｚｋ←Ｚ（ｖ’）、Ｚｋ−１←Ｚ（ｖ’−１）と設定する。次にステップＳ４０６では、図５の処理により被写体距離γが特定された４つのテーブルデータＡ（γ、ｖ’−１）、Ａ（γ、ｖ’）、Ａ（γ＋１、ｖ’−１）、Ａ（γ＋１、ｖ’）を読み出す。またステップＳ４０７において、上記の式（２）、（３）から位置ａｘ’、ｂｘ’を算出する。一方、ステップＳ４０３でＹｅｓと判定された場合、ステップＳ４０８において被写体距離γでのズームエリアｖ’に対する合焦位置Ａ（γ，ｖ’）、および、被写体距離γ＋１でのズームエリアｖ’に対する合焦位置Ａ（γ＋１，ｖ’）を呼び出す。そして、それぞれを位置ａｘ’、ｂｘ’として記憶する。
【００４１】
続いてＳ４０９において、ズームレンズ位置がＺｘ’ に達したときのフォーカスレンズの合焦位置（目標位置）ｐｘ’を算出する。式（１）を用いて、１垂直同期時間後の追従目標位置は、以下の式（８）のように表せる。
【００４２】
ｐｘ’＝（ｂｘ’−ａｘ’）×α／β＋ａｘ’  …  （８）
したがって、追従目標位置と現在のフォーカスレンズ位置との差ΔＦは、以下の式（８ａ）のように表される。
【００４３】
ΔＦ=（ｂｘ’−ａｘ’）×α／β＋ａｘ’−pｘ  …  （８ａ）
次にステップＳ４１０において、フォーカスレンズの標準移動速度Ｖｆ０を算出する。標準移動速度Ｖｆ０は、フォーカスレンズの位置差ΔＦを移動するのに要するズームレンズの移動時間で除算して得られる。以下、図１２（Ｂ）に示されるフォーカスレンズの移動速度補正（ジグザグ動作）を行うための補正速度の算出方法について説明する。
【００４４】
ステップＳ４１１では、各種パラメータを初期値化し、以後の処理で用いる「反転フラグ」をクリアする。ステップＳ４１２では、ステップＳ４１０で得られた標準移動速度Ｖｆ０から、ジグザグ動作用の補正速度Ｖｆ＋、Ｖｆ−を算出する。ここで、補正量パラメータδおよび補正速度Ｖｆ＋、Ｖｆ−は、以下のように算出される。図１３は、補正量パラメータδに応じた補正速度Ｖｆ＋、Ｖｆ−の算出方法の説明図である。図１３において、横軸はズームレンズ位置を示し、縦軸はフォーカスレンズ位置を示している。１３０４は、追従すべき目標軌跡である。
【００４５】
ズームレンズ位置がｘだけ変化するとき、フォーカスレンズ位置がｙ変化する（すなわち、目標位置に到達する）フォーカス速度がベクトル１４０３で示される標準移動速度Ｖｆ０である。ズームレンズ位置がｘだけ変化するとき、フォーカスレンズ位置が変位ｙを基準としてｎ又はｍだけ変化するフォーカス速度が、それぞれ、補正速度Ｖｆ＋、Ｖｆ−である。図１３において、１４０１は、変位ｙよりさらに至近側に駆動する速度（標準移動速度Ｖｆ０に正方向の補正速度Ｖｆ＋を加算した速度）の方向ベクトルである。１４０２は、変位ｙより無限遠側に駆動する速度（標準移動速度Ｖｆ０に負方向の補正速度Ｖｆ−を加算した速度）の方向ベクトルである。方向ベクトル１４０１、１４０２が、方向ベクトル１４０３に対して等しい角度δだけ互いに離れた方向ベクトルとなるように、ｎ、ｍの値を決定する。
【００４６】
ｍ、ｎは、図１３を参照して、以下の式（９ａ）、（９ｂ）、（９ｃ）、（１０）を用いて求められる。
【００４７】
ｔａｎθ＝ｙ／ｘ    …  （９ａ）
ｔａｎ（θ−δ）＝（ｙ−ｍ）／ｘ  …  （９ｂ）
ｔａｎ（θ＋δ）＝（ｙ＋ｎ）／ｘ  …  （９ｃ）
ｔａｎ（θ±δ）＝（ｔａｎθ±ｔａｎδ）／｛１±（−１）×ｔａｎθ×ｔａｎδ）  …  （１０）
そして、式（９ａ）、（９ｂ）（９ｃ）、（１０）より、ｍ、ｎはそれぞれ以下の式（１１）、（１２）のように得られる。
【００４８】
ｍ＝（ｘ２＋ｙ２）／（ｘ／ｋ＋ｙ）  …  （１１）
ｎ＝（ｘ２＋ｙ２）／（ｘ／ｋ−ｙ）  …  （１２）
（但し、ｔａｎδ＝ｋ）
ここで補正角度δは、被写界深度の深さや、焦点距離等をパラメータとした変数としている。これにより、フォーカスレンズの駆動状態に応じて変化するＡＦ評価信号レベルの増減周期を、所定のフォーカスレンズ位置変化量に対して一定に保つことができる。このため、ズーミング中にフォーカスレンズが追従すべき合焦軌跡を見逃す可能性を低減することが可能となる。
【００４９】
補正角度δの値に応じて、マイクロコンピュータのメモリ内にデータテーブルとしてｋの値を記憶し、必要に応じて読み出すことにより、上記の式（１１）、（１２）の演算を行う。ここで、ズームレンズ位置が単位時間当たりｘ変化する場合、ズーム速度Ｚｓｐ＝ｘ、標準速度Ｖｆ０＝ｙ、補正速度Ｖｆ＋＝ｎ、Ｖｆ−＝ｍとなる。そして式（１１）、（１２）により、補正速度Ｖｆ＋、Ｖｆ−（負の速度）が得られる。
【００５０】
ステップＳ４１３では、図７のステップＳ７０３で得られたズームスイッチユニットの操作状態を示す情報に応じて、ズーミング中であるか否かを判定する。ズーミング中の場合、ステップＳ４１６に進む。一方、ズーミング中でない場合、ステップＳ４１４にてＡＦ評価信号レベルの現在値から任意の定数μを減算した値をＴＨ１に設定する。このＴＨ１は、図１２（Ａ）を参照して説明したように、補正方向のベクトルの切換基準（ジグザグ動作の切換基準）となるＡＦ評価信号レベルを決定する。このＴＨ１は、ズーミング開始直前に決定され、値ＴＨ１が図１２（Ａ）中の最小値１３０２に対応する。続いてステップＳ４１５では、補正フラグをクリアし、本処理（ステップＳ７０５）を抜ける。ここで、補正フラグとは、軌跡追従状態が正方向の補正がかかった状態（補正フラグ＝１）、または、負方向の補正状態（補正フラグ＝０）のいずれであるかを示すフラグである。
【００５１】
一方、ステップＳ４１３でズーミング中と判定されると、ステップＳ４１４において、ズーミング方向がワイドからテレ方向であるか否かを判定する。テレからワイド方向である場合、ステップＳ４１９でＶｆ＋＝０、Ｖｆ−＝０とし、ステップＳ４２０に進む。一方、ワイドからテレ方向である場合、ステップＳ４１７で現在のＡＦ評価信号レベルが、値ＴＨ１より小さいか否かを判定する。ＡＦ評価信号レベルが値ＴＨ１以上である場合、ステップ４２０へ進む。一方、ＡＦ評価信号レベルが値ＴＨ１より小さい場合、現在のＡＦ評価信号レベルが図１２（Ａ）の値ＴＨ１（１３０２）のレベルを下回ったことになる。したがって、補正方向の切り換えを行うため、ステップＳ４１８で反転フラグに１をセットする。
【００５２】
ステップＳ４２０では、反転フラグが１か否かを判定する。反転フラグ＝１である場合、ステップＳ４２１において、補正フラグが１か否かを判定する。一方、ステップＳ４２１で補正フラグ＝１でない場合、ステップＳ４２４において、補正フラグ＝１（正方向の補正状態）とする。そして式（４）により、フォーカスレンズの移動速度Ｖｆ＝Ｖｆ０＋Ｖｆ＋（但し、Ｖｆ＋≧０）とする。一方、ステップＳ４２１にて補正フラグ＝１である場合、ステップＳ４２３において補正フラグ＝０（負方向の補正状態）とする。そして式（５）により、フォーカスレンズの移動速度Ｖｆ＝Ｖｆ０＋Ｖｆ−（但し、Ｖｆ−≦０）とする。
【００５３】
また、ステップＳ４２０で反転フラグが１でない場合、ステップＳ４２２において、補正フラグ＝１か否かを判定する。補正フラグ＝１である場合、ステップＳ４２４に進む。一方、補正フラグ＝１でない場合、ステップＳ４２３に進む。本処理（ステップＳ７０５）の終了後、図７に示されるステップＳ７０６において、動作モードに応じてフォーカスレンズおよびズームレンズの駆動方向と駆動速度が選択される。ズーミング動作の場合、ステップＳ４２３またはステップＳ４２４で求めたフォーカスレンズの移動速度Ｖｆが正または負のいずれかであるのかに応じて、フォーカスレンズの駆動方向がそれぞれ、至近方向、無限遠方向に設定される。このように、フォーカスレンズのジグザグ駆動を行いながら、トレースすべき軌跡の再特定を行うよう動作する。
【実施例１】
【００５４】
次に、本発明の実施例１におけるレンズ制御装置について説明する。図１は、本実施例のレンズ制御装置を搭載した撮像装置（光学機器）としてのビデオカメラの構成図である。本実施例のレンズ制御装置は、後述のように、変倍用の第１レンズユニットおよび焦点調節用の第２レンズユニットの移動を制御する。なお本実施例は、撮影レンズ一体型の撮像装置を対象としているが、これに限定されるものではなく、交換レンズとこれに装着されるカメラ本体とを有する撮像システムの交換レンズ（光学機器）にも適用可能である。この場合、カメラ本体側から送信された信号に応答してレンズ内のマイクロコンピュータが後述のズーミング動作を行う。また本実施例は、ビデオカメラに限定されるものではなく、デジタルスチルカメラ等の各種の撮像装置にも適用可能である。
【００５５】
図１において、物体側から順に、１０１は固定の前玉レンズユニット、１０２は光軸ＯＡの方向（光軸方向）に移動して変倍を行うズームレンズユニット（第１レンズユニット）、１０３は絞り、１０４は固定レンズユニットである。１０５は、焦点調節機能と変倍による像面移動を補正するコンペセータ機能とを兼ね備え、光軸方向に移動するフォーカスレンズユニット（第２レンズユニット）である。前玉レンズユニット１０１、ズームレンズユニット１０２、絞り１０３、固定レンズユニット１０４、および、フォーカスレンズユニット１０５は、物体側から像側へ順に配置されている。これらのレンズユニットにより構成される撮影光学系は、物体側（図の左側）から順に、正、負、正、正の光学パワーを有する４つのレンズユニットで構成されたリアフォーカス光学系である。なお図１中には、各レンズユニットが１枚のレンズにより構成されているように記載されているが、実際には、１枚のレンズにより構成されていてもよいし、また、複数枚のレンズにより構成されていてもよい。
【００５６】
１０６は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成される撮像素子である。撮影光学系を通ってきた物体からの光束は、撮像素子１０６上に結像する。撮像素子１０６は、結像した物体像を光電変換して撮像信号を出力する。撮像信号は、増幅器１０７（ＡＧＣ）で最適なレベルに増幅されてカメラ信号処理回路１０８へ入力される。カメラ信号処理回路１０８は、入力された撮像信号を標準テレビ信号に変換した後、増幅器１１０に出力する。増幅器１１０で最適レベルに増幅されたテレビ信号は、磁気記録再生装置１１１に出力され、磁気記録再生装置１１１において磁気テープ等の磁気記録媒体に記録される。記録媒体としては、磁気記録媒体に限定されるものではなく、半導体メモリや光ディスクなど他の種類の記録媒体を用いてもよい。
【００５７】
また、増幅器１１０で増幅されたテレビ信号は、ＬＣＤ表示回路１１４にも送られ、ＬＣＤ１１５に撮影画像として表示される。なお、ＬＣＤ１１５には、撮影モードや撮影状態、警告等を撮影者に知らせる画像も表示される。このような画像は、カメラマイクロコンピュータ１１６（制御手段）がキャラクタジェネレータ１１３を制御して、ここからの出力信号をＬＣＤ表示回路１１４でテレビ信号にミックスすることで、撮影画像に重畳して表示される。
【００５８】
一方、カメラ信号処理回路１０８に入力された撮像信号を、同時に内部メモリを使って圧縮処理した後、カードメディア等の静止画記録媒体１１２に記録することもできる。また、カメラ信号処理回路１０８に入力された撮像信号は、焦点情報生成手段としてのＡＦ信号処理回路１０９へも入力される。ＡＦ信号処理回路１０９で生成されたＡＦ評価値信号（焦点信号）は、カメラマイクロコンピュータ１１６との通信によりデータとして読み出される。また、カメラマイクロコンピュータ１１６は、ズームスイッチ１３０およびＡＦスイッチ１３１の状態を読み込み、さらにフォトスイッチ１３４の状態も検出する。
【００５９】
フォトスイッチ１３４が半押しの状態では、ＡＦによる合焦動作が開始され、合焦状態にてフォーカスロックされる。さらに、全押し（深押し）状態では、合焦非合焦に関わらずフォーカスロックして、カメラ信号処理回路１０８内のメモリ（不図示）に画像を取り込み、磁気テープや静止画記録媒体１１２に静止画記録を行う。なお、カメラマイクロコンピュータ１１６は、モードスイッチ１３３の状態に応じて動画撮影モードまたは静止画撮影モードのいずれであるかを判定し、カメラ信号処理回路１０８を介して磁気記録再生装置１１１や静止画記録媒体１１２を制御する。これにより、記録媒体に適したテレビ信号をこれに供給し、また、モードスイッチ１３３が再生モードにセットされている場合には磁気記録再生装置１１１や静止画記録媒体１１２からこれらに記録されたテレビ信号の再生制御を行う。
【００６０】
カメラマイクロコンピュータ１１６内のコンピュータズームユニット１１９（制御手段）は、ＡＦスイッチ１３１がオフでズームスイッチ１３０が操作されている場合、内部のプログラムに従い、ズームモータドライバ１２２に対して所定の駆動信号を出力する。所定の駆動信号は、ズームレンズユニット１０２をズームスイッチ１３０の操作されている方向に対応したテレまたはワイド方向に駆動するための信号である。ズームモータドライバ１２２は、この駆動信号を受けて、ズームモータ１２１を介してズームレンズユニット１０２をテレまたはワイド方向に駆動する。
【００６１】
１２０は、所定の被写体距離ごとに作成された、ズームレンズユニット１０２の位置とフォーカスレンズユニット１０５の位置との関係を示すデータを記憶したカムデータメモリ（記憶手段）である。コンピュータズームユニット１１９は、カムデータメモリ１２０に予め記憶されたレンズカムデータ（図１０に示されるような複数の被写体距離に応じた代表軌跡のデータや軌跡パラメータのデータ）に基づいて、フォーカスモータドライバ１２６を制御する。フォーカスモータドライバ１２６は、フォーカスモータ１２５を駆動し、変倍に伴う像面移動を補正するようにフォーカスレンズユニット１０５を移動させる。このようにコンピュータズームユニット１１９は、カムデータメモリ１２０のデータに基づいて、フォーカスレンズユニット１０５の移動を制御するための情報を生成し、ズームレンズユニット１０２の移動に伴うフォーカスレンズユニット１０５の移動を制御する。
【００６２】
また、カメラマイクロコンピュータ１１６内のＡＦ制御ユニット１１７は、ＡＦスイッチ１３１がオンで、ズームスイッチ１３０が操作されている場合、合焦状態を保ち続けつつ変倍動作を行う必要がある。このため、コンピュータズームユニット１１９は、内部プログラムにより、ズームレンズユニット１０２およびフォーカスレンズユニット１０５を駆動する。この駆動は、カムデータメモリ１２０に記憶されたレンズカムデータのみならず、ＡＦ信号処理回路１０９から送られるＡＦ評価値信号や被写体距離検出回路１２７により検出された被写体距離に対応する情報（合焦対象物までの距離情報）に基づいて行われる。本実施例において、コンピュータズームユニット１１９は、被写体距離に対応する情報および撮影条件に応じてフォーカスレンズユニット１０５の移動範囲を変更する。より具体的には、コンピュータズームユニット１１９は、被写体距離に対応する情報に基づいてフォーカスレンズユニット１０５の補正範囲を決定し、撮影条件に基づいて、決定した補正範囲を適用するか否かを判定する。この判定方法については図１６を参照して後述する。
【００６３】
なお、被写体距離検出回路１２７（検出回路）からの出力信号は、カメラマイクロコンピュータ１１６内の距離情報処理部１２８で演算処理される。距離情報処理部１２８は、一定時間の出力信号を蓄積し、距離のばらつき範囲Ｗ’の算出と、その結果に基づいた信頼性を表す情報の算出を行う。ここで、信頼性を表す情報とは、被写体までの距離算出に伴い得られる情報のことをいい、詳細は後述する。
【００６４】
また、ズームレンズユニット１０２およびフォーカスレンズユニット１０５と被写体距離検出回路１２７にはパララックスがある。このため、被写体距離検出回路１２７の測距枠は、撮像素子１０６上の常に中心とは限らない。測距枠の位置は、被写体距離と焦点距離によって変化するため、上記の情報に基づいて測距枠位置ＳＤｉｓｔを算出する。そして、被写体距離検出回路１２７からの出力は、被写体距離情報、信頼性を表す情報、距離ばらつき範囲、測距枠位置ＳＤｉｓｔとして、コンピュータズームユニット１１９に出力される。
【００６５】
また、装置動き検出回路１２７Ａからの出力は、カメラマイクロコンピュータ１１６内の装置動き情報処理部１２８Ａで演算処理され、動き情報としてコンピュータズームユニット１１９に出力される。装置動き情報処理部１２８Ａは、角速度センサや、加速度センサ、画像処理による動きベクトル抽出による方法も用いることができる。角速度センサを用いる場合、装置動き情報処理部１２８Ａにおいて、角速度センサから得られる角速度ωを算出する。角速度ωは、動き情報としてコンピュータズームユニット１１９に出力される。
【００６６】
また、被写体動き検出回路１２７Ｂからの出力は、カメラマイクロコンピュータ１１６内の被写体動き情報処理部１２８Ｂで演算処理され、被写体動き情報としてコンピュータズームユニット１１９に出力される。被写体動き情報処理部１２８Ｂは、画像処理による動き検出や被写体距離変化による動き検出による方法も用いることができる。
【００６７】
画像処理による動き検出方法の場合、撮像素子１０６により取得された画像情報に基づいて動きベクトルを抽出する。時間Ｔにおいて取得された画像Ｉと時間Ｔ’において取得された画像I’を比較し、変化量を求める、その変化量から動きベクトルＶと算出する。例えば、カメラがパンニング動作をした場合や被写体が動いた場合、画像ＩとI’に変化が生じるため、動きベクトルＶが増加する。よって、動きベクトルＶを検出することにより、パンニング動作や、被写体動き判定に用いることが可能である。
【００６８】
また、ＡＦスイッチ１３１がオンで、ズームスイッチ１３０が操作されていない場合、ＡＦ制御ユニット１１７は、ＡＦ信号処理回路１０９からのＡＦ評価値信号が最大となるようにフォーカスモータドライバ１２６に信号を出力する。この信号に基づいて、フォーカスモータドライバ１２６は、フォーカスモータ１２５を駆動してフォーカスレンズユニット１０５を移動させる。これにより、自動焦点調節動作が行われる。
【００６９】
ここで、被写体距離検出回路１２７は、アクティブセンサを用いた三角測距方式で被写体までの距離を測定し、その測定結果である距離情報を出力する。この場合のアクティブセンサとしては、コンパクトカメラによく使用される赤外線センサを用いることができる。なお本実施例の距離検出手段は、三角測距方式で距離検出を行うように構成されているが、これに限定されるものではなく、三角測距方式以外の距離検出手段を用いることもできる。例えば、ＴＴＬ位相差検出方式による距離検出を行ってもよい。この場合、撮影レンズの射出瞳を通過した光を分割する素子（ハーフプリズム又はハーフミラー）を設け、この素子から射出した光をサブミラーや結像レンズを介して少なくとも２つのラインセンサへと導く。そして、これらラインセンサの出力の相関を取り、これらの出力のずれ方向およびずれ量を検出し、これらの検出結果から被写体までの距離を求める。
【００７０】
図１４および図１５を参照して、三角測距および位相差検出方式による距離測定について説明する。図１４は、三角測距方式による距離測定の説明図である。図１５は、位相差検出方式による距離測定の説明図である。図１４において、２０１は被写体、２０２は第１の光路用の結像レンズ、２０３は第１の光路用のラインセンサ、２０４は第２の光路用の結像レンズ、２０５は第２の光路用のラインセンサである。両ラインセンサ２０３、２０５は、基線長Ｂだけ離れて設置されている。被写体２０１からの光のうち、結像レンズ２０２によって第１の光路を通った光がラインセンサ２０３上に結像し、結像レンズ２０４によって第２の光路を通った光がラインセンサ２０５上に結像する。
【００７１】
図１５は、第１の光路と第２の光路を通って結像した２つの被写体像を受けたラインセンサ２０３、２０５から読み出された信号の例を示している。２つのラインセンサ２０３、２０５は基線長Ｂだけ離れているため、図１４からわかるように、被写体像信号は画素数Ｘだけずれたものとなる。そこで２つの信号の相関を、画素をずらしながら演算し、相関が最大になる画素ずらし量を求めることで画素数Ｘが演算可能である。画素数Ｘと基線長Ｂ、および結像レンズ２０２、２０４の焦点距離ｆより、三角測量の原理で被写体までの距離Ｌが、Ｌ＝Ｂ×ｆ／Ｘにより求められる。
【００７２】
また、同時に距離情報処理部１２８において信頼性を表す情報の算出を行う。位相差検出方式の場合、２つの信号の相関値から算出することができる。被写体までの距離Ｌを算出する際に、２つの信号の相関量が最大となる画素ずらし量を求める。この相関値の最大量、すなわちピーク値は、入力された２つの信号によって変化する。コントラストの低い信号などは、相間値のピークが低くなる場合があるため、同じ被写体距離結果でも、相関値のピークが高い場合と低い場合の結果が混在する。そこで、相関値を被写体距離の信頼性を表す情報として利用する。相間値のピークが高い場合、高い信頼性を持つ距離検出結果であるとする。なお、位相差検出方式の場合、信頼性が低い計測結果は利用しないこととする。
【００７３】
また距離検出手段として、超音波センサを用いてその伝搬速度を測定して被写体までの距離を検出する方法も採用することができる。この場合、信頼性を表す情報として、反射率や減衰率などを利用する。被写体表面の性質によっては、超音波の反射率が下がり、計測が困難になる。このため、反射率を求めることにより、検出結果の信頼性を把握することが可能となる。また、超音波信号の被写体距離に伴う減衰率も同様である。
【００７４】
被写体距離検出回路１２７からの距離情報は、距離情報処理部１２８に送られる。距離情報処理部１２８では、以下の３つの処理を行う。第一に、現在のズームレンズユニット１０２およびフォーカスレンズユニット１０５の位置が、図８上のどの距離のカム軌跡上の位置に対応するかを算出する。カム軌跡の算出は、例えば、図４のステップＳ４０１で説明したように、現在のレンズユニット位置を基に、図１１の列方向のγ列とγ＋１列のカム軌跡をα／βの比率に内分する仮想的なカム軌跡が、被写体距離として何ｍに相当するのかを出力する。軌跡パラメータα、β、γと、被写体距離とは、所定の相関テーブルデータで変換され、主被写体の実距離が出力可能である。
【００７５】
第二に、被写体距離検出回路１２７からの被写体の実距離を、上記の相関テーブルの逆変換を行うことで、軌跡パラメータα、β、γで表現される図８上のカム軌跡を求める。このとき、相関テーブルの逆変換処理は、図８のカム軌跡が収束しているワイド側のデータは使用せず、軌跡が分散している、出来るだけテレ側のデータを用いて行われ、最も分解能の高い軌跡パラメータが得られるようにしている。
【００７６】
第三に、上述の第一の処理と第二の処理における実距離差と差分方向を算出する。これら３つの処理のうち、第二の処理により、被写体距離検出回路１２７で検出された検出距離に相当するカム軌跡データの特定を行うことができる。一方、カメラマイクロコンピュータ１１６は、露出制御も行う。カメラマイクロコンピュータ１１６は、カメラ信号処理回路１０８で生成されたテレビ信号の輝度レベルを参照し、輝度レベルが露出に適正となるようアイリスドライバ１２４を制御してＩＧメータ１２３を駆動し、絞り１０３の開口を制御する。絞り１０３の開口量は、アイリスエンコーダ１２９により検出され、絞り１０３のフィードバック制御が行われる。また、絞り１０３のみでは適正な露出制御ができない場合、撮像素子１０６の露光時間をタイミングジェネレータ１３２（ＴＧ）により制御し、高速シャッターから所謂スローシャッターと呼ばれる長時間露光まで対応する。また、低照度下での撮影など露出が不足する際には、増幅器１０７を通じてテレビ信号のゲインを制御する。撮影者は、メニュースイッチユニット１３５を操作することで、撮影条件に適した撮影モードやカメラの機能切換えをマニュアル操作できる。
【００７７】
次に、図３を参照して、ズーミング動作時のアルゴリズムについて説明する。本実施例では、カメラマイクロコンピュータ１１６内のコンピュータズームユニット１１９が、前述の各動作フロー（プログラム）を含めて、以下に説明する動作フローの処理を実行する。また本実施例では、被写体距離検出回路１２７より得られる距離情報に応じて、追従すべきカム軌跡を特定（生成）し、ズーミング動作を行う。図３の動作フローは、距離情報を用いて、追従すべきカム軌跡であるズームトラッキングカーブを特定（生成）しながらズーミング動作する方法の例である。この方法は、超高速ズームなどＡＦ評価値の検出周期が粗くなり、ＴＶ−ＡＦの参照信号（ＡＦ評価値信号）だけではズームトラッキングカーブの特定に充分な精度が上げられない場合に有効である。
【００７８】
図３のフローは、本実施例において、先に説明した図７のステップＳ７０５に相当し、図４と同様な処理（ステップ）については、同一符号を付して説明を省略する。まずステップＳ４００において、ズーム動作時のズーム速度を決定する。続いてステップＳ３００では、被写体距離検出回路１２７の出力信号に応じて、現在の主被写体の撮影距離が、図８に示される代表軌跡のうちいずれのカム軌跡に対応する距離であるかを判定し、軌跡パラメータα、β、γを算出する。また同時に、図４のステップＳ４０１で説明した、現在のズームレンズ位置およびフォーカスレンズ位置に応じた軌跡パラメータαｎｏｗ、βｎｏｗ、γｎｏｗを算出する。ここで、αｎｏｗ、βｎｏｗ、γｎｏｗ  は、図５のステップＳ５１２からステップＳ５１５に至る処理で算出したα、β、γをそれぞれαｎｏｗ、βｎｏｗ、γｎｏｗとしてメモリに格納された値である。
【００７９】
一方、被写体距離検出回路１２７により得られた距離情報に基づく軌跡パラメータは、α、β、γとして、例えば以下の方法で算出される。まず、出力される距離情報と図８に示される代表軌跡（カム軌跡）との相関を得るために、予め代表的な被写体距離のカム軌跡（カムカーブ）形状が均一な範囲で、距離の変化と軌跡パラメータとの相関をテーブルデータ化する。これにより、距離情報を入力として、軌跡パラメータの算出を行う。カム軌跡形状が変化する被写体距離では、別の相関関係を表すルックアップテーブルを設け、これらテーブルを複数持つことで、全ての被写体距離毎に軌跡パラメータが得られる。
【００８０】
焦点距離に関しては、メモリ内にデータとして有している図８の離散的なカム軌跡情報のうち、軌跡パラメータα、β、γの分解能が最も高い長焦点距離側での軌跡パラメータが出力できるように構成する。これにより、図８に示されるように、ワイド側でカム軌跡が収束している位置に現在のレンズ位置が存在しても、距離情報に応じて、カム軌跡が発散しているテレ側のポイントでの軌跡パラメータを引き出すことが可能となる。したがって、ズームレンズユニット１０２がワイド側に位置している時点で、テレ側での軌跡パラメータを基に（内挿）演算することで、フォーカスレンズユニット１０５が辿るべきカム軌跡を１本特定することが可能となる。なお、ステップＳ３００は、所定周期（例えば、１垂直同期周期）ごとに実行される。このため、ズーミング中に被写体距離が変化したとしても、被写体距離検出回路１２７の出力に従い、最新の辿るべきカム軌跡が逐次更新される。
【００８１】
次にステップＳ３０１では、被写体距離検出回路１２７の出力（すなわちステップＳ３００で算出したα、β、γ）に基づき、カム軌跡の補正範囲を決定する。この補正範囲は、ＴＶ−ＡＦ信号（ＡＦ評価値）を用いた追従カム軌跡の補正動作における補正範囲に相当する。この補正範囲は、例えば、図２に示されるカム軌跡の補正範囲において、補正範囲上限１２０１と補正範囲下限１２０２とで挟まれた範囲である。この補正範囲は、被写体距離検出回路１２７による距離情報と検出精度に基づいて大まかな追従すべきカム軌跡を特定した後、ＴＶ−ＡＦ信号による補正動作（ジグザグ動作）により精密な追従カム軌跡を再特定する際の再特定範囲を制限するために設定される。
【００８２】
例えば、被写体距離検出回路１２７からの出力が、５ｍの被写体距離１２０３に対応する場合、補正範囲をその被写体距離の±５０ｃｍの範囲に制限する。すなわち、補正範囲上限１２０１は４．５ｍの被写体距離に対応するカム軌跡に相当し、補正範囲下限１２０２は５．５ｍの被写体距離に対応するカム軌跡に相当する。なお、この補正範囲は、被写体距離検出回路１２７の検出精度に応じて決定すればよい。
【００８３】
ただし、この補正範囲の制限を全ての撮影条件と全てのカメラ動作状況に対して適用すると、被写体距離に対応しない補正範囲の制限や、追従すべきカム軌跡の特定を妨げる場合がある。そこで本実施例のレンズ制御装置は、撮影条件（撮影情報およびレンズ制御装置の動作状態に関する情報）に応じて、補正範囲の制限を適用するか否かを判定する。以下、図１６を参照して、この判定方法について説明する。
【００８４】
図１６は、レンズ制御装置が補正範囲の適用の可否を判定するフローチャートである。移動範囲判定部１２８Ｃは、コンピュータズームユニット１１９に送られる情報およびマイクロコンピュータ１１８で算出される情報に基づいて、補正範囲の適用の可否を判定する。まずステップＳ８０１において、検出精度に基づいて補正範囲Ｗを決定する。補正範囲Ｗは、例えば被写体距離５ｍに対してその±５０ｃｍの範囲というように、被写体距離に対応する情報に基づいて予め決められた範囲である。
【００８５】
続いて、ステップＳ８０２〜Ｓ８０５において、被写体距離検出回路１２７の測距対象と撮像素子１０６から得られる焦点信号の測距対象とが同一であるか否か、すなわち同一被写体を測定しているか否かを判定する。まずステップＳ８０２において、ＡＦ信号処理回路１０９からの焦点信号（焦点状態を表す焦点信号）の測距枠位置ＳＡＦを取得する。続いてステップＳ８０３において、距離情報処理部１２８（被写体距離検出回路１２７）からの測距枠位置ＳＤｉｓｔを取得する。ステップＳ８０４において、取得した測距枠位置ＳＡＦ、ＳＤｉｓｔに基づいて、これら２つの枠位置の一致率Ｅを算出する。そしてステップＳ８０５において、一致率Ｅを閾値Ｔｈ１と比較する。一致率Ｅが閾値Ｔｈ１未満である場合、同一被写体を測距していないと判定し、補正範囲Ｗを適用しない（ステップＳ８２３）。一方、一致率Ｅが閾値Ｔｈ１よりも高い場合、同一被写体を測距しているものと判定し、ステップＳ８０６に進む。
【００８６】
このようにカメラマイクロコンピュータ１１６は、被写体距離検出回路１２７の測距枠位置ＳＤｉｓｔと焦点状態を表す焦点信号の測距枠位置ＳＡＦとの差異を検出する差異検出手段（不図示）を有する。そしてコンピュータズームユニット１１９は、この差異が所定の閾値以上（一致率Ｅが閾値Ｔｈ１以下）である場合、補正範囲Ｗを適用せずにフォーカスレンズユニット１０５の移動を制御する。このとき、撮影条件は差異検出手段により検出される差異である。
【００８７】
次にステップＳ８０６、Ｓ８０７において、カメラのパンニング動作の判定を行う。まずステップＳ８０６において、装置動き情報処理部１２８Ａは、装置動き検出回路１２７Ａ（角速度検出手段）により検出された角速度ωを取得する。そしてステップＳ８０７において、角速度ω（｜ω｜）を閾値Ｔｈ２と比較する。閾値Ｔｈ２は、パンニング動作を判定するのに十分な値であるとする。角速度ωが閾値Ｔｈ２以上である場合、パンニング動作にて被写体が変更されるものと判定し、補正範囲Ｗを適用しない（ステップＳ８２３）。一方、角速度ωが閾値Ｔｈ２よりも小さい場合、パンニング動作ではなく被写体の変更がないものと判定し、ステップＳ８０８に進む。このようにコンピュータズームユニット１１９は、角速度ωが所定の閾値以上（閾値Ｔｈ２以上）である場合、補正範囲Ｗを適用せずにフォーカスレンズユニット１０５の移動を制御する。このとき、撮影条件は、装置動き検出回路１２７Ａにより検出される角速度ωである。
【００８８】
次にステップＳ８０８、Ｓ８０９において、被写体の変更の有無を判定する。まずステップＳ８０８において、被写体動き情報処理部１２８Ｂは、被写体動き検出回路１２７Ｂ（被写体動き検出手段）により検出された動きベクトルＶを取得する。そしてステップＳ８０９において、動きベクトルＶ（｜Ｖ｜）を閾値Ｔｈ３と比較する。なお、閾値Ｔｈ３は被写体の動きを検知できる十分な値とする。動きベクトルＶが閾値Ｔｈ３以上であり、被写体の動きが検知されたと判定された場合、合焦を得たい被写体が移動し被写体距離の変更が生じた可能性があるため、補正範囲Ｗを適用しない（ステップＳ８２３）。以上の各処理を行うことにより、実際に合焦を得たい被写体までの距離に対応しない補正範囲の決定を回避できる。一方、被写体が同一であると判定され、かつ、レンズ一体型カメラのパンニング動作、被写体が動いたことによる被写体距離の変化がないと判定された場合、ステップＳ８１０に進む。このようにコンピュータズームユニット１１９は、動きベクトルＶが所定の閾値以上（閾値Ｔｈ３以上）である場合、補正範囲Ｗを適用せずにフォーカスレンズユニット１０５の移動を制御する。このとき、撮影条件は、被写体動き検出回路１２７Ｂにより検出される動きベクトルＶである。
【００８９】
続いてステップＳ８１０〜Ｓ８１４では、被写体距離検出回路１２７の出力と信頼性を表す情報に基づいて、補正範囲Ｗを適用するか否かの判定を行う。まずステップＳ８１０、Ｓ８１１において、被写体距離検出回路１２７から検出された、一定時間における被写体距離に対応する情報のばらつき分布（ばらつき範囲Ｗ’）に応じた補正範囲Ｗの適用有無の判定を行う。ステップＳ８１０にて、距離情報処理部１２８は、ばらつき分布（ばらつき範囲Ｗ’）を取得する。ばらつき範囲Ｗ’が、ステップＳ８０１にて検出精度に基づき決定された補正範囲Ｗより比較的大きい場合、測距対象の測距が困難である可能性がある。例えば、被写体距離検出回路１２７が位相差方式である場合や、測定対象から得られる輝度信号が同じ波形の繰り返しである場合など、誤った相関を取って測定結果がばらつくことがある。このとき、ばらつき範囲Ｗ’が比較的大きくなる。この場合、検出結果に基づいた補正範囲Ｗを適用すると、誤差により、フォーカスレンズが焦点深度を超えて像ボケの原因になる可能性がある。このため、ばらつき範囲Ｗ’が比較的大きい場合には補正範囲Ｗを適用しない。本実施例では、ステップＳ８１１において、補正範囲Ｗに係数Ｋをかけた値とばらつき範囲Ｗ’とを比較している。この値がばらつき範囲Ｗ’以上である場合、補正範囲Ｗを適用しない（ステップＳ８２３）。一方、この値がばらつき範囲Ｗ’よりも小さい場合、ステップＳ８１２に進む。このようにコンピュータズームユニット１１９は、ばらつき範囲Ｗ’が補正範囲Ｗに所定の定数を掛けて得られた値がばらつき範囲Ｗ’を超えている場合、補正範囲Ｗを適用せずにフォーカスレンズユニット１０５の移動を制御する。このとき、撮影条件は、距離情報処理部１２８により得られたばらつき範囲Ｗ’である。
【００９０】
また、距離情報処理部１２８は、被写体距離に対応する情報の信頼性を取得するが、この信頼性を表す情報においても同様である。信頼性が低い結果に基づく制限は、実際に合焦を得たい対象物までの距離に対応しない補正範囲を生成する場合がある。そこで、まずステップＳ８１２において、距離情報処理部１２８は、被写体距離検出回路１２７から被写体距離に対応する情報の信頼性を取得する。そしてステップＳ８１３において、この情報（信頼性）が所定の閾値Ｔｈ４以下である場合、その検出結果には誤差を含んでいる可能性があるため補正範囲Ｗを適用しない。このようにコンピュータズームユニット１１９は、信頼性が所定の閾値以下（閾値Ｔｈ４以下）である場合、補正範囲Ｗを適用せずにフォーカスレンズユニット１０５の移動を制御する。このとき、撮影条件は、距離情報処理部１２８により得られた信頼性である。
【００９１】
ただし、明るさにより、信頼性が閾値Ｔｈ４を超えていなくても補正範囲Ｗを適用したほうがよい場合がある。そこでステップＳ８１４において、この信頼性と、閾値Ｔｈ４よりも小さい閾値Ｔｈ５とを比較する。この信頼性が閾値Ｔｈ５以下である場合、いかなる明るさであっても補正範囲Ｗを適用しない（ステップＳ８２３）。一方、信頼性が閾値Ｔｈ５より大きい場合、明るさの判定を行うため、ステップＳ８１５に進む。
【００９２】
撮像素子１０６は撮影可能照度を有するため、この照度よりも低い照度での撮影は困難である。また、映像信号を用いるＴＶＡＦ制御方式も制御が困難となる。そこで、被写体距離検出回路１２７の検出可能最低照度が撮像素子１０６の撮影可能最低照度よりも低い場合、被写体距離検出回路１２７の検出結果を信頼し、補正範囲Ｗを適用する。このためステップＳ８１５において、撮像素子１０６（ＣＣＤ）からの明るさＹを取得する。そしてステップＳ８１６において、明るさＹが基準照度（閾値Ｔｈ６）以上である場合、補正範囲Ｗを適用しない（ステップＳ８２３）。一方、明るさＹが閾値Ｔｈ６より小さい場合、撮像素子１０６の照度不足と判定する。この場合、信頼性が低い場合でも距離検出結果を用いた制限を行う。このように、被写体距離がある程度信頼できると判定された場合、ステップＳ８１７に進む。
【００９３】
このように、撮像素子１０６は、ズームレンズユニット１０２およびフォーカスレンズユニット１０５を含む光学系により形成された光学像を検出する照度検出手段である。そしてコンピュータズームユニット１１９は、明るさＹ（照度）が所定の閾値以上（閾値Ｔｈ６以上）である場合、補正範囲Ｗを適用せずにフォーカスレンズユニット１０５の移動を制御する。このとき、撮影条件は、撮像素子１０６により検出された明るさＹ（照度）である。
【００９４】
次にステップＳ８１７〜Ｓ８２１において、撮影時のカメラの設定に応じた判定を行う。まずステップＳ８１７において、ズームレンズ速度Ｖｚを取得する。続いてステップＳ８１８において、シャッター速度Ｖｓを取得する。ズームレンズが低速で動いている場合、ワイドからテレまでの移動に十分な時間が取れるため、ＡＦ評価値信号の取得回数も必然的に多くなる。このため、補正範囲Ｗを適用しなくても追従すべき軌跡を特定することが可能である。一方、ズームレンズが高速の場合、ＡＦ評価値信号の取得回数が少ないため、軌跡の特定が困難である。このため、距離検出結果を用いた補正範囲Ｗを適用する方が軌跡の特定に効果的である。これにより、低速の場合の不必要な補正範囲Ｗを回避できる。また、シャッター速度Ｖｓについても同様である。シャッター速度Ｖｓが低速の場合、ズーミング中のＡＦ評価値信号の取得回数が少なくなるため、軌跡の特定が困難である。このため、距離検出結果を用いた補正範囲Ｗを適用する方が軌跡の特定に効果的である。
【００９５】
このためステップＳ８１９において、ステップＳ８１７にてズームスイッチ１３０の情報から得られたズームレンズ速度Ｖｚと、ステップＳ８１８にてカメラマイクロコンピュータ１１６により算出されたシャッター速度Ｖｓとを用いた判定が行われる。具体的には、ステップＳ８１９において、ズームレンズ速度Ｖｚと所定の閾値Ｔｈ７とを比較し、また、シャッター速度Ｖｓと所定の閾値Ｔｈ８とを比較する。このように、ズームレンズ速度Ｖｚおよびシャッター速度Ｖｓに応じた補正範囲Ｗの適用判定を行うことで、不必要な補正範囲の設定を回避する。なお、閾値Ｔｈ７としてはＴＶＡＦで十分に合焦できるズームレンズ速度が設定される。閾値Ｔｈ８としては、通常撮影時のサンプル周期（一般的なビデオカメラの場合は６０Ｈｚ）などが設定される。ステップＳ８１９において、ズームレンズ速度Ｖｚが閾値Ｔｈ７以下であり、かつ、シャッター速度Ｖｓが閾値Ｔｈ８以上である場合、補正範囲Ｗを適用しない（ステップＳ８２３）。一方、ズームレンズ速度Ｖｚが閾値Ｔｈ７より大きいか、または、シャッター速度Ｖｓが閾値Ｔｈ８よりも小さい場合、ステップＳ８２０に進む。
【００９６】
このように、レンズ制御装置はズームレンズユニット１０２の速度を検出する速度検出手段を有する。そしてコンピュータズームユニット１１９は、速度が所定の閾値以上（閾値Ｔｈ７以下）である場合、補正範囲Ｗを適用せずにフォーカスレンズユニット１０５の移動を制御する。このとき、撮影条件は、ズームレンズユニット１０２の速度である。またレンズ制御装置は、ズームレンズユニット１０２およびフォーカスレンズユニット１０５を含む光学系により形成された光学像の撮像素子１０６に対する露光時間を制御するシャッター（露光時間制御手段）を有する。そしてコンピュータズームユニット１１９は、露光時間が所定の閾値以下（シャッター速度Ｖｓが閾値Ｔｈ８以上）である場合、補正範囲Ｗを適用せずにフォーカスレンズユニット１０５の移動を制御する。
【００９７】
次にステップＳ８２０、Ｓ８２１において、絞り１０３（光量調節手段）の光量調節結果から決定される焦点深度に応じた補正範囲Ｗの適用可否の判定を行う。絞り１０３が小さく開いている場合には焦点深度が大きくなるため、焦点深度よりも小さい補正範囲にする必要はない。一方、焦点深度が小さい場合、距離検出結果を用いた補正範囲Ｗを適用する。このため、まずステップＳ８２０において、絞り１０３の値（絞り値）から焦点深度Ｗｆを取得する。そしてステップＳ８２１において、ばらつき範囲Ｗ’と焦点深度Ｗｆとを比較する。ばらつき範囲Ｗ’が焦点深度Ｗｆより大きい場合、ステップＳ８２２に進み、補正範囲Ｗを適用する。一方、ばらつき範囲Ｗ’が焦点深度Ｗｆ以下である場合、ステップＳ８２３に進み、補正範囲Ｗを適用しない。このようにコンピュータズームユニット１１９は、焦点深度Ｗｆがばらつき範囲Ｗ’を超えている場合、補正範囲Ｗを適用せずにフォーカスレンズユニット１０５の移動を制御する。
【００９８】
以上のとおり、撮影情報及びレンズ装置の動作状態に関する情報に基づいて補正範囲の適用有無を判定することにより、実際に合焦を得たい対象物までの距離に対応しない、不必要な補正範囲の適用を回避できる。また、補正範囲を適用することにより、被写体距離検出回路１２７の検出分解能（検出精度）を高める必要はない。この結果、安価で小型の撮像装置を提供することができる。また本実施例では、ＴＶ−ＡＦ信号を用いて追従カム軌跡を再特定する際のジグザグ動作の方向の切替回数を増加させ、かつ、同一の補正方向に補正し続ける頻度を減らす。このため、周波数の高い被写体を撮影する場合等で発生する場合があった、ジグザグ動作の動きどおりにジャスピンと若干の像ぼけを周期的に繰り返す様なぼけの発生を防止することが可能となる。更に、追従カム軌跡を間違えた時の像ぼけや正しいカム軌跡にリカバーする際の像ぼけの発生を低減することが可能となる。
【００９９】
実際の動作としては、ＴＶ−ＡＦ信号を用いた追従カム軌跡の補正動作（ジグザグ駆動）を、補正範囲上限１２０１と補正範囲下限１２０２とで挟まれた範囲内でのみ行う。この範囲を超えるような場合には、この補正範囲内に戻るようにフォーカスレンズユニット１０５の駆動方向を反転させるようにする。この結果、補正範囲上限１２０１と補正範囲下限１２０２との間の範囲外でのカム軌跡の再特定が禁止される。
【０１００】
本実施例では、被写体距離検出回路１２７の検出分解能に応じて補正範囲を設定し、その範囲内でのみＴＶ−ＡＦ信号による精密な追従カム軌跡の特定を許可することにより、ＴＶ−ＡＦ信号の併用による誤動作および像ぼけの誘発を低減する。すなわち、被写体距離検出回路１２７からの出力に基づくカム軌跡の特定方法とＴＶ−ＡＦ信号という合焦状態の検出信号に基づくカム軌跡の特定方法の２種類のカム軌跡特定方法による特定結果が一致する場合にのみ追従カム軌跡の再特定を許可する。この結果、それぞれの特定方法の長所のみを組み合わせた極めて精度の高いカム軌跡追従方式が実現可能となる。
【０１０１】
特に、ＴＶ−ＡＦ信号による追従軌跡の特定時には、ジグザグ動作のためのフォーカスレンズの駆動速度（補正速度）を、無限側のカム軌跡から至近側のカム軌跡までカバー可能な速度に設定する必要がある。これに対し、本実施例ではカム軌跡の補正範囲を限定することにより、例えばフォーカスレンズの補正速度が同一でもその移動範囲が狭くなるため、単位時間当たりのジグザグ動作回数を第１の回数まで増やすことが可能となる。したがって、高速ズームの場合でもＴＶ−ＡＦ信号によるカム軌跡特定精度を向上させることが可能となる。
【０１０２】
一方、ジグザグ動作回数を第１の回数まで増やさない場合、その分補正速度の設定値を下げることが可能となる。このため、高周波被写体を撮影する際の補正動作でのジャスピンと若干の像ぼけを周期的に繰り返すようなぼけの発生も低減可能である（詳細は実施例２で説明する）。従って、同じ手法であっても、ズーム速度優先、見え優先と、提供する撮像装置の製品仕様に応じて最適な制御方法でズーム性能を実現する高い自由度を有するズーミングシステムが提供可能となる。
【０１０３】
図３の説明に戻る。以下、制限範囲を適用した場合のレンズ制御について説明する。ステップＳ３０２では、「ＡＦ補正フラグ」がセット状態か否かを判定する。セット状態であれば、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、軌跡パラメータαＡＦ、βＡＦ、γＡＦが、図２に示される補正範囲（補正範囲上限１２０１と補正範囲下限１２０２の間の範囲）内に含まれているか否かを判定する。軌跡パラメータαＡＦ、βＡＦ、γＡＦは、後述するステップＳ３１１において、ＡＦ評価値が図１２にて説明した最大値１３０１となったことが検出されるごとに更新される。ステップＳ３０３において、軌跡パラメータαＡＦ、βＡＦ、γＡＦが補正範囲内にある場合、ステップＳ３０４において、軌跡パラメータαＡＦ、βＡＦ、γＡＦのそれぞれをα、β、γに設定する。そして、フォーカスレンズユニット１０５がこの補正動作によって再特定されたカム軌跡をトレースするように制御する。
【０１０４】
一方、ステップＳ３０３で軌跡パラメータαＡＦ、βＡＦ、γＡＦが補正範囲外である場合、または、ステップＳ３０２で「ＡＦ補正フラグ」がクリアであった場合、ステップＳ３００で既に決定されている軌跡パラメータα、β、γを保持する。軌跡パラメータα、β、γは、被写体距離検出回路１２７による距離情報に基づいて特定されている。そして、軌跡パラメータα、β、γにより特定されるカム軌跡をトレースするようにフォーカスレンズユニット１０５を制御する。
【０１０５】
ここで、「ＡＦ補正フラグ」は、後述するＴＶ−ＡＦ信号によって追従カム軌跡が再特定されたか否かを表すフラグである。被写体距離検出回路１２７による距離情報に基づく特定しかなされていない場合（再特定されていないか、または再特定されようとしているカム軌跡が図２の補正範囲外であり、誤特定の可能性が高い場合）、ステップＳ３０５で「ＡＦ補正フラグ」をクリアする。そして次回以降、補正動作によるカム軌跡の再特定がなされるまで、距離情報に基づく特定結果を優先して軌跡トレース制御を行う。
【０１０６】
以下、図４と同様にステップＳ４０２〜Ｓ４１０を行う。その後、本処理を終了して、図７のステップＳ７０６に進む。ズーミング動作中である場合、ステップＳ４１０で決定したフォーカス速度で、フォーカス速度の符号方向（至近方向を正、無限遠方向を負とする）に移動し、コンペンセータ動作（補正動作）が行われる。ステップＳ４１１では、各種パラメータが初期値化される。ここでは、以後の処理で用いる「反転フラグ」のクリアを行う。ステップＳ４１２では、ステップＳ４１０で得たフォーカス標準移動速度Ｖｆ０から、ジグザグ動作用の補正速度Ｖｆ＋，Ｖｆ−を算出する。ここで、補正量パラメータδおよび補正速度Ｖｆ＋，Ｖｆ−は、図１３を用いて説明したように、式（９）〜（１２）を用いて算出される。
【０１０７】
ステップＳ４１３では、図７のステップＳ７０３で得られたズームスイッチ１３０の操作状態を示す情報に応じて、ズーミング中か否かを判定する。判定結果がＹｅｓの場合、ステップＳ４１６に進む。判定結果がＮｏの場合、ステップＳ３０９で「ＡＦ補正フラグ」をクリアし、次回のワイドからテレ方向のズーミング動作の準備をする。そしてステップＳ４１４では、ＡＦ評価信号レベルの現在値から任意の定数μを減算した値をＴＨ１（図１２（Ａ）中の最小値１３０２）とする。そして、前述の補正方向のベクトルの切換基準（ジグザグ動作の切換基準）となるＡＦ評価信号レベルを決定する。
【０１０８】
次にステップＳ４１５では、「補正フラグ」をクリアし、本処理を抜ける。ここで「補正フラグ」とは、前述したように、カム軌跡の追従状態が正方向の補正がかかった状態（補正フラグ＝１）、または、負方向の補正がかかった状態（補正フラグ＝０）のいずれであるかを示すフラグである。
【０１０９】
ステップＳ４１３でズームミング中であると判定すると、ステップＳ４１４において、ズーミング方向がワイドからテレ方向であるか否かを判定する。判定結果がＮｏの場合にはステップＳ３０９と同様に、「ＡＦ補正フラグ」をクリアし、次回のワイドからテレ方向のズーミング動作の準備を行う（ステップＳ３０８）。そして、ステップＳ４１９において、Ｖｆ＋＝０，Ｖｆ−＝０とし、ステップＳ４２０に進み、ジグザグ駆動を実質行わない。
【０１１０】
ステップＳ４１３での判定結果がＹｅｓである場合、ステップＳ３０６において、現在のズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ位置が、図２に示される補正範囲上限１２０１を超えているか否かを判定する。補正範囲上限１２０１を超えている場合、補正範囲内へフォーカスレンズ位置を戻すようにステップＳ４２３へ進む。ステップＳ４２３では、算出されたフォーカス速度（標準移動速度）Ｖｆ０に負の補正速度Ｖｆ−が加算される（無限遠方向に補正される）。これにより、フォーカスレンズユニット１０５は、補正範囲上限１２０１よりも補正範囲下限１２０２の方向に強制的に戻される。
【０１１１】
一方、ステップＳ３０６で補正範囲上限１２０１を超えていない場合、ステップＳ３０７において、現在のズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ位置が、図２の補正範囲下限１２０２を超えているか否かを判定する。補正範囲下限１２０２を超えている場合、補正範囲内へフォーカスレンズ位置を戻すためにステップＳ４２４へ進む。ステップＳ４２４では、算出されたフォーカス速度（標準移動速度）Ｖｆ０に正の補正速度Ｖｆ＋が加算される（至近方向に補正される）。これにより、フォーカスレンズユニット１０５は、補正範囲下限１２０２よりも補正範囲上限１２０１の方向に強制的に戻される。このように、フォーカスレンズユニット１０５の移動範囲は補正範囲内に制限される。この結果、ジグザグ動作によって再特定されるカム軌跡もこの補正範囲内に制限される。
【０１１２】
ステップＳ３０６およびＳ３０７にてフォーカスレンズ位置が補正範囲を超えていない場合、ジグザグ動作を実行するために、ステップＳ４１７において現在のＡＦ評価信号レベルがＴＨ１より小さいか否かを判定する。判定結果がＹｅｓの場合、現在のＡＦ評価信号レベルが図１２（Ａ）のＴＨ１（１３０２）のレベルを下回るため、補正方向の切り換えを行うためにステップＳ４１８で反転フラグをセットする。
【０１１３】
ステップＳ４２０では、反転フラグ＝１か否かを判定する。判定結果がＹｅｓの場合、ステップＳ４２１に進み、補正フラグが１か否かを判定する。一方、ステップＳ４２１で判定結果がＮｏの場合、ステップＳ４２４に進み、補正フラグに１（正方向の補正状態）をセットする。また、上記の式（４）により、フォーカス速度Ｖｆを、Ｖｆ＝Ｖｆ０＋Ｖｆ＋（但し、Ｖｆ＋≧０）とする。一方、ステップＳ４２１で判定結果がＹｅｓの場合、ステップＳ４２３に進み、補正フラグに０（負方向の補正状態）をセットする。また、上記の式（５）により、フォーカス速度ＶｆをＶｆ＝Ｖｆ０＋Ｖｆ−（但し、Ｖｆ−≦０）とする。
【０１１４】
ステップＳ４２０でＮｏと判定された場合、ステップＳ４２２で補正フラグが１であるか否かを判定する。この判定結果がＹｅｓの場合にはステップＳ４２４へ進む。一方、この判定結果がＮｏの場合にはステップＳ４２３へ進む。
【０１１５】
本処理の終了後、図７に示されるステップＳ７０６において、動作モードに応じて、フォーカスレンズユニット１０５およびズームレンズユニット１０２の駆動方向と駆動速度が選択される。ズーミング動作の場合、ここでは、ステップＳ４２３またはステップＳ４２４で求めたフォーカス速度Ｖｆ が正であるのか負であるのかにより、フォーカスレンズユニット１０５の駆動方向をそれぞれ、至近方向または無限方向に設定する。このようにして、フォーカスレンズユニット１０５のジグザグ駆動を行いながらトレースすべきカム軌跡の再特定を行う。
【０１１６】
ジグザグ駆動を行いながらステップＳ４１７からステップＳ４２４において、ＴＶ−ＡＦにおけるＡＦ評価信号が、図１２（Ａ）に示される最大値１３０１になったことが検出される。ステップＳ４１７でＮｏと判定された場合、ステップＳ３１０で最大値１３０１が検出されたか否かを判定する。ピークレベルが検出された場合、ステップＳ３１１で、「ＡＦ補正フラグ＝１」および軌跡パラメータの現在値をＴＶ−ＡＦによる再特定軌跡パラメータとして、αＡＦ←αｎｏｗ、βＡＦ←βｎｏｗ、γＡＦ←γｎｏｗとセットする。そして、次回のステップＳ３０２およびステップＳ３０３における条件が満たされた場合（両ステップの判別結果がともにＹｅｓである場合）、ステップＳ３０４において、特定カム軌跡が更新される。今回、ステップＳ３０４で更新され再特定された軌跡パラメータは、検出した距離情報の変化によりステップＳ３０１における補正範囲の変更、ズーミング動作の停止、または、ズーミング方向の逆転により、距離情報に基づいて特定されるカム軌跡に更新される。
【０１１７】
次回のステップＳ３０２またはＳ３０３での条件が満たされない場合、新たにピークレベルが検出されるごとに（ステップＳ３１０）、ステップＳ３１１でαＡＦ、βＡＦ、γＡＦの更新を繰り返しつつ、ズーミング動作中に最適なカム軌跡が随時更新される。なお、ステップＳ３１０でＡＦ評価値レベルがピークレベルになったことが検出されない場合、そのままステップＳ４２０に進む。そして、ジグザグ動作による補正方向の切り換えを行わずに、前回決定済の補正方向に補正しながらフォーカスレンズユニット１０５を駆動する。
【０１１８】
以上の処理により、被写体までの距離情報に基づいて、ＴＶ−ＡＦ信号を用いた追従すべきカム軌跡の特定を行う際の特定範囲（補正範囲）を限定することにより、ＴＶ−ＡＦ信号を用いたカム軌跡の特定精度を大幅に改善することができる。したがって、誤ったカム軌跡をトレースすべき軌跡と誤判断することが低減される。また、ジグザグ動作の切り換えタイミングを間違うなどの誤動作問題の発生を低減することもできる。したがって、像ぼけの発生を低減することが可能である。
【０１１９】
特に、距離情報で基準となるカム軌跡を特定し、補正範囲を限定しつつＴＶ−ＡＦ信号を用いてカム軌跡を補正する（再特定する）ことで、ＴＶ−ＡＦ信号に基づく追従カム軌跡の補正精度を向上させることができる。このため、被写体距離検出回路１２７の検出精度をある程度粗くすることが可能となり、被写体距離検出回路１２７を小型で安価なタイプを選定することが可能となる。
【実施例２】
【０１２０】
次に、本発明の実施例２におけるレンズ制御装置について説明する。  実施例１では、ＴＶ−ＡＦ信号によるフォーカスレンズユニット１０５の補正動作における補正速度が、図４の場合と同じ速度が算出される場合について説明した。このため、実施例１では、補正範囲の限定によりフォーカスレンズユニット１０５の移動距離（移動範囲）が減少し、その結果、補正範囲内のジグザグ動作の周波数が高くなる。したがって、高速ズーム等でも追従カム軌跡の特定能力が高いシステムとなっている。
【０１２１】
これに対し、本実施例では、補正速度を実施例１の場合よりも遅く設定することにより、ジグザグ動作に伴って像がぼけたりピントがあったりの周期的な像ぼけの低減を図っている。例えば、補正速度を実施例１の１／２の大きさに設定すると、図１２（Ｂ）に示されるフォーカスレンズユニット１０５の駆動方向反転タイミング（ＡＦ評価値信号が最小値１３０２以下となるタイミング）でのオーバーシュート量が減少する。このため、見た目において像がぼけたりピントがあったりの周期的な変化を軽減することが可能となる。
【０１２２】
補正速度を１／２にするには、例えば、図３中のステップＳ４１２で算出される補正速度Ｖｆ＋、Ｖｆ−を１／２とする処理を追加すればよい。また、式（４）、（５）に係数を設けることにより、それぞれ以下の式（４’）、（５’）として演算すればよい。
【０１２３】
フォーカス速度Ｖｆ＝Ｖｆ０＋Ｖｆ＋／２（但し、Ｖｆ＋≧０）  …（４’）
フォーカス速度Ｖｆ＝Ｖｆ０＋Ｖｆ−／２（但し、Ｖｆ−≦０）  …（５’）
なお、上記各実施例では、被写体までの距離情報に基づいて追従すべきカム軌跡（α，β，γ）を特定（生成）する際のその範囲を制限する場合について説明したが、これに限定されるものでない。各実施例は、フォーカスレンズの目標位置を算出（生成）する際に、その範囲を被写体までの距離情報に基づいて制限する場合にも適用することができる。
【０１２４】
上記各実施例によれば、検出した合焦対象物までの距離と撮影情報及びレンズ装置の動作状態に関する情報に応じて、第２レンズユニットの駆動を制御するために生成する情報（軌跡情報等）の範囲を制限するかの適用有無の判定を行う。これにより、実際に合焦を得たい対象物までの距離に対応しない移動範囲の制限や、不必要な移動範囲制限を回避することが可能となる。このため、ズーミング中の像ぼけの発生を低減させるレンズ制御装置を提供することができる。
【０１２５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０２  ズームレンズユニット
１０５  フォーカスレンズユニット
１１９  コンピュータズームユニット
１２０  カムデータメモリ
１２７  被写体距離検出回路
【図２】
2013130827.tif 000003
【図６】
2013130827.tif 000004
【図７】
2013130827.tif 000005
【図８】
2013130827.tif 000006
【図９】
2013130827.tif 000007
【図１０】
2013130827.tif 000008
【図１１】
2013130827.tif 000009
【図１２】
2013130827.tif 000010
【図１３】
2013130827.tif 000011
【図１４】
2013130827.tif 000012
【図１５】
2013130827.tif 000013
【図１】
2013130827.tif 000014
【図３】
2013130827.tif 000015
【図４】
2013130827.tif 000016
【図５】
2013130827.tif 000017
【図１６】
2013130827.tif 000018