(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズで形成した被写体の光像の結像面位置とフィルム等の焦点面とのずれ量であるデフォーカス量と経過時間との関係データを記憶する第１記憶手段と、
撮影レンズとフィルム等の焦点面との相対的な位置関係を移動調節する調節手段の駆動速度が経過時間とともに減少する軌跡を記憶する第２記憶手段と、
前記調節手段の駆動制御値の算出回数を計数する計数手段と、
検出したデフォーカス量が基準値以下となるまでの間、前記計数手段が計数した算出回数と所定値との和で示される制御時間位置における駆動速度を前記第２記憶手段から取り出し、それと基準速度との差の速度を求め、それを目標速度と設定する目標速度設定手段と、
前記目標速度と前記調節手段の現在の速度との差の速度を誤差速度として求める誤差速度検出手段と、
前記目標速度と前記誤差速度とから前記調節手段の駆動制御値を算出する制御値算出手段と
を備えることを特徴とするレンズ駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ駆動制御装置において、
前記基準値は、前記第１記憶手段に記憶するデフォーカス量のうちの最大値であり、前記基準速度は、前記第２記憶手段に記憶する駆動速度のうちの最大値である
ことを特徴とするレンズ駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレンズ駆動制御装置において、
前記第１記憶手段は、デフォーカス量が時間の経過と共に減少する関係を示す位置軌跡値が設定される位置テーブルであり、かつ前記第２記憶手段は、駆動速度が時間の経過と共に減少する関係を示す速度軌跡値が設定される速度テーブルである
ことを特徴とするレンズ駆動制御装置。
【請求項４】
撮影レンズで形成した被写体の光像の結像面位置と焦点面とのずれ量であるデフォーカス量と経過時間との関係データを記憶する第１記憶手段と、
撮影レンズと焦点面との相対的な位置関係を移動調節する調節手段の駆動速度が経過時間とともに減少する軌跡を記憶する第２記憶手段と、
前記調節手段の駆動制御値の算出回数を計数する計数手段と、
検出したデフォーカス量が基準値以下となるまでの間、前記計数手段が計数した算出回数と所定値との和で示される制御時間位置における駆動速度を前記第２記憶手段から取り出し、それと基準速度との差の速度を求め、それを目標速度と設定する目標速度設定手段と、
前記目標速度と前記調節手段の現在の速度との差の速度を誤差速度として求める誤差速度検出手段と、
前記目標速度と前記誤差速度とから前記調節手段の駆動制御値を算出する制御値算出手段と
を備えることを特徴とする焦点面駆動制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の焦点面駆動制御装置において、
前記基準値は、前記第１記憶手段に記憶するデフォーカス量のうちの最大値であり、前記基準速度は、前記第２記憶手段に記憶する駆動速度のうちの最大値である
ことを特徴とする焦点面駆動制御装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の焦点面駆動制御装置において、
前記第１記憶手段は、デフォーカス量が時間の経過と共に減少する関係を示す位置軌跡値が設定される位置テーブルであり、かつ前記第２記憶手段は、駆動速度が時間の経過と共に減少する関係を示す速度軌跡値が設定される速度テーブルである
ことを特徴とする焦点面駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ、ビデオカメラ等の撮影装置におけるレンズ駆動制御装置及び焦点面駆動制御装置に係り、特に焦点調節開始時における撮影レンズとフィルム等の焦点面との相対的な位置関係を調節制御する調節制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ、ビデオカメラ等の撮影装置における焦点調節の方式には、フィルム等の焦点面は固定して撮影レンズを移動調節する方式と、撮影レンズは固定してフィルム等の焦点面を移動調節する方式とがある。前者の方式が一般的である。従って、本明細書では、前者の方式を採用し、撮影レンズを合焦位置へ駆動し正確に合焦位置で停止させることを目的とするレンズ駆動制御装置について記述する。後者の方式については、同様に類推適用できる。
【０００３】
前者の方式を採用するレンズ駆動制御装置では、撮影レンズを円滑かつ迅速に合焦位置へ駆動できるようにするため自動焦点調節のアクチュエータ制御に、制御理論において被制御対象の位置を調節する制御として知られているＰＩＤ制御を応用し、式（１）で示すＰＤ式に従って撮影レンズの駆動制御値を算出し、それに基づき撮影レンズの位置制御が行われている。尚、式（１）において、ｖは、目標位置と現在位置との差、即ち位置誤差である。
【０００４】
Ｅ＝α・ｖ＋β・ｄｖ／ｄｔ  ・・・・  （１）
そして、合焦位置で円滑に停止できるようにするため、図５に示すように、結像光学系で形成した被写体の光像の結像面位置とフィルム等の焦点面とのずれ量であるデフォーカス量が時間の経過と共に減少する関係を示す位置軌跡値が設定される位置テーブル（図５（ａ））と、撮影レンズの駆動速度が時間の経過と共に減少する関係を示す速度軌跡値が設定される速度テーブル（図５（ｂ））とを備え、位置テーブル（図５（ａ））が示すレンズ軌道に沿って撮影レンズを合焦位置へ駆動し停止することが行われている。
【０００５】
図５は、従来の撮影レンズ駆動方式の動作説明図である。図５において、位置テーブル（ａ）及び速度テーブル（ｂ）は、それぞれ最大値が設定され、最大値以下の各軌跡値が制御に使用される。
即ち、測定したデフォーカス量が、位置テーブルの位置軌跡値の最大値よりも大きい場合には、そのデフォーカス量に見合った駆動速度を別途演算して求め、それらを式（１）に示すＰＤ式に適用して撮影レンズを駆動することをデフォーカス量が位置テーブル上の最大値に到達するまで繰り返し行い、その後制限値に保持したレンズ駆動制御値での定速制御を経て、位置テーブル（ａ）及び速度テーブル（ｂ）を用いて撮影レンズを停止位置へ駆動する。
【０００６】
具体的には、制限値に保持したレンズ駆動制御値での定速制御の後は、例えば測定したデフォーカス量がＸ1 であるとすれば、位置テーブル（ａ）からその測定値Ｘ1 に近い軌跡値を探し出し、それを目標位置とすると共に、その軌跡値に対応する速度テーブル（ｂ）上の軌跡値Ｖ1 を目標速度とし、それらから位置誤差及び速度誤差を求めて式（１）に示すＰＤ式に代入して撮影レンズの駆動制御値を算出することを繰り返し、撮影レンズを合焦位置へ導くのである。
【０００７】
位置テーブル及び速度テーブルを予め備えるのではなく、デフォーカス量と経過時間との関係式及び駆動速度と経過時間との関係式をメモリに用意し、その都度計算によって位置誤差及び速度誤差を求めるものもある。
位置テーブル及び速度テーブルを予め備える方式の方が迅速性の面で優れているので、以下、位置テーブル及び速度テーブルを予め備える方式を前提に説明する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、撮影レンズの駆動開始時では、多くの場合、測定したデフォーカス量は位置テーブルの位置軌跡値の最大値よりも大きいので、前述したようにその大きなデフォーカス量に見合った駆動速度を別途演算して求めて駆動することになるが、このときの制御では、大きな駆動速度を一度に適用することになるので、撮影レンズは急激に駆動される。
【０００９】
そのため、従来では、撮影レンズの急激な駆動開始によって電気的及び機械的な負担が大きく、また撮影者には撮影レンズの急激な駆動開始の反動が伝わり使用感を悪くする原因の１つになっていた。
本発明は、このような課題を解決すべく創作されたもので、焦点調節の駆動開始時に急激な駆動を開始することなく円滑に駆動を開始できる手段を備えたレンズ駆動制御装置及び焦点面駆動制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のレンズ駆動制御装置は、撮影レンズで形成した被写体の光像の結像面位置とフィルム等の焦点面とのずれ量であるデフォーカス量と経過時間との関係データを記憶する第１記憶手段と、撮影レンズとフィルム等の焦点面との相対的な位置関係を移動調節する調節手段の駆動速度が経過時間とともに減少する軌跡を記憶する第２記憶手段と、調節手段の駆動制御値の算出回数を計数する計数手段と、検出したデフォーカス量が基準値以下となるまでの間、計数手段が計数した算出回数と所定値との和で示される制御時間位置における駆動速度を第２記憶手段から取り出し、それと基準速度との差の速度を求め、それを目標速度と設定する目標速度設定手段と、目標速度と調節手段の現在の速度との差の速度を誤差速度として求める誤差速度検出手段と、目標速度と誤差速度とから調節手段の駆動制御値を算出する制御値算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載のレンズ駆動制御装置は、請求項１に記載のレンズ駆動制御装置において、基準値は、第１記憶手段に記憶するデフォーカス量のうちの最大値であり、基準速度は、第２記憶手段に記憶する駆動速度のうちの最大値であることを特徴とする。
請求項３に記載のレンズ駆動制御装置は、請求項１または請求項２に記載のレンズ駆動制御装置において、第１記憶手段は、デフォーカス量が時間の経過と共に減少する関係を示す位置軌跡値が設定される位置テーブルであり、かつ第２記憶手段は、駆動速度が時間の経過と共に減少する関係を示す速度軌跡値が設定される速度テーブルであることを特徴とする。
請求項４に記載の焦点面駆動制御装置は、撮影レンズで形成した被写体の光像の結像面位置と焦点面とのずれ量であるデフォーカス量と経過時間との関係データを記憶する第１記憶手段と、撮影レンズと焦点面との相対的な位置関係を移動調節する調節手段の駆動速度が経過時間とともに減少する軌跡を記憶する第２記憶手段と、調節手段の駆動制御値の算出回数を計数する計数手段と、検出したデフォーカス量が基準値以下となるまでの間、計数手段が計数した算出回数と所定値との和で示される制御時間位置における駆動速度を第２記憶手段から取り出し、それと基準速度との差の速度を求め、それを目標速度と設定する目標速度設定手段と、目標速度と調節手段の現在の速度との差の速度を誤差速度として求める誤差速度検出手段と、目標速度と誤差速度とから調節手段の駆動制御値を算出する制御値算出手段とを備えることを特徴とする。
請求項５に記載の焦点面駆動制御装置は、請求項４に記載の焦点面駆動制御装置において、基準値は、第１記憶手段に記憶するデフォーカス量のうちの最大値であり、基準速度は、第２記憶手段に記憶する駆動速度のうちの最大値であることを特徴とする。
請求項６に記載の焦点面駆動制御装置は、請求項４または請求項５に記載の焦点面駆動制御装置において、第１記憶手段は、デフォーカス量が時間の経過と共に減少する関係を示す位置軌跡値が設定される位置テーブルであり、かつ第２記憶手段は、駆動速度が時間の経過と共に減少する関係を示す速度軌跡値が設定される速度テーブルであることを特徴とする。
【００１２】
（作用）
請求項１に記載のレンズ駆動制御装置では、計数手段は、調節手段の駆動開始から終了までの各駆動制御値の算出回数を計数している。そして、調節手段の駆動開始後に検出したデフォーカス量が基準値以下となるまでの間、目標速度設定手段が、計数手段が計数した算出回数と所定値との和で示される制御時間位置における駆動速度を第２記憶手段から取り出し、それと基準速度との差の速度を求め、それを目標速度と設定する。
【００１３】
また、誤差速度検出手段が、目標速度と調節手段の現在の速度との差の速度を誤差速度として求める。制御値算出手段が目標速度と誤差速度とから調節手段の駆動制御値を算出する。
その結果、調節手段には、デフォーカス量が基準値よりも大きい駆動開始後の所定期間において駆動制御値を漸増する形で与えることができる。従って、駆動開始時において調節手段に急激に大きな加速度が加えられることないので、円滑に調節駆動を開始できる。
【００１４】
請求項２に記載のレンズ駆動制御装置では、請求項１に記載のレンズ駆動制御装置において、第１記憶手段と第２記憶手段に記憶されるものの最大値を基準とし、デフォーカス量が最大値以下となるように制御するので、最大値以下となった適宜時点以降で記憶手段に記憶してあるデータを用いた従来の調節制御に円滑に移行できる。
【００１５】
請求項３に記載のレンズ駆動制御装置では、請求項１または請求項２に記載のレンズ駆動制御装置において、位置テーブル及び速度テーブルを用いるので、駆動制御値の算出を迅速に行うことができる。
請求項４に記載の焦点面駆動制御装置では、計数手段は、調節手段の駆動開始から終了までの各駆動制御値の算出回数を計数している。そして、調節手段の駆動開始後に検出したデフォーカス量が基準値以下となるまでの間、目標速度設定手段が、計数手段が計数した算出回数と所定値との和で示される制御時間位置における駆動速度を第２記憶手段から取り出し、それと基準速度との差の速度を求め、それを目標速度と設定する。
また、誤差速度検出手段が、目標速度と調節手段の現在の速度との差の速度を誤差速度として求める。制御値算出手段が目標速度と誤差速度とから調節手段の駆動制御値を算出する。
その結果、調節手段には、デフォーカス量が基準値よりも大きい駆動開始後の所定期間において駆動制御値を暫増する形で与えることができる。従って、駆動開始時において調節手段に急激に大きな加速度が加えられることないので、円滑に調節駆動を開始できる。
請求項５に記載の焦点面駆動制御装置では、請求項４に記載の焦点面駆動制御装置において、第１記憶手段と第２記憶手段に記憶されるものの最大値を基準とし、デフォーカス量が最大値以下となるように制御するので、最大値以下となった適宜時点以降で記憶手段に記憶してあるデータを用いた従来の調節制御に円滑に移行できる。
請求項６に記載の焦点面駆動制御装置では、請求項４または請求項５に記載の焦点面駆動制御装置において、位置テーブル及び速度テーブルを用いるので、駆動制御値の算出を迅速に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態のレンズ駆動制御装置の構成図である。図１において本実施の形態のレンズ駆動制御装置は、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」と言う）１１、撮像部１２、レンズ駆動系１３、レリーズ部１４、焦点検出部１５、位置テーブル１６、速度テーブル１７、記憶部１８等を備えるカメラへの適用例を示す。
【００１７】
撮像部１２は、結像光学系たる撮影レンズ１、フイルム面への露光制御を行うメインミラー及びシャッタ等を備える。レンズ駆動系１３は、モータとこれに連結されるレンズ駆動機構とからなる。請求項に記載の調節手段に対応する。レリーズ部１４は、焦点検出動作を開始させる半押しスイッチと露光動作を開始させる全押しスイッチとを備える。
【００１８】
焦点検出部１５は、焦点検出光学系、ＣＣＤ（電荷蓄積素子）などの電荷蓄積型センサ及びその制御回路等を備える。
位置テーブル１６には、前述（図５（ａ））したように撮影レンズで形成した被写体の光像の結像面位置とフィルム等の焦点面とのずれ量であるデフォーカス量が時間の経過と共に減少する関係を示す軌跡値が設定される。請求項に記載の第１記憶手段に対応する。
【００１９】
速度テーブル１７には、前述（図５（ａ））したように撮影レンズの駆動速度が時間の経過と共に減少する関係を示す軌跡値が設定される。請求項に記載の第２記憶手段に対応する。
記憶部１８は、ＣＰＵ１１がカメラの一般的な動作実現に必要な各種データを格納するのに使用する他、本実施の形態の駆動制御を行う際に、基準速度や目標速度、速度誤差等を設定する等に使用される。
【００２０】
ＣＰＵ１１は、撮像部１２〜記憶部１８の各部を制御しつつカメラの一般的な諸機能を実現すると共に、請求項に記載の、計数手段と目標速度設定手段と誤差速度検出手段と制御値算出手段の各動作を行い、本実施の形態に係るレンズ駆動開始時の制御動作を実現する。
以下、本発明の実施の形態のレンズ駆動制御装置の動作を図２乃至図４を参照して説明する。なお、図２は、本発明の実施の形態の動作フローチャートである。図３は、撮影レンズの駆動開始時の動作説明図である。図４は、撮影レンズ駆動開始時の目標速度説明図である。
【００２１】
図２及び図３において、Ｓ１では、レンズ駆動の開始を受けて制御値算出回数カウンタをリセットする。即ち、カウント値をｉとすれば、ｉ＝０とする。そして、Ｓ２では、最初の制御値算出タイミング（t0）で検出されたデフォーカス量が位置テーブル（図５（ａ）参照）上の基準値たる最大値よりも大きいか否かを判定する。
【００２２】
検出されたデフォーカス量が位置テーブル（図５（ａ）参照）上の基準値たる最大値よりも小さい場合は、Ｓ２の判定結果は、否定（ＮＯ）となり、Ｓ９に進み、前述した従来方式のレンズ駆動（図５）を行う。
一方、検出されたデフォーカス量が位置テーブル（図５（ａ））上の基準値たる最大値よりも大きい場合は、Ｓ２の判定結果は、肯定（ＹＥＳ）となり、Ｓ３〜Ｓ８を実行して本実施の形態の制御動作を行う。
【００２３】
Ｓ３では、今回の制御値出力タイミングにおける目標速度Ｖaim を、基準速度Ｖo から速度テーブル上の（ｍ＋ｉ）番目の駆動速度Ｖm+i を減じて求める。
基準速度Ｖo は、本実施の形態では、速度テーブル上の最大値と定めてある。図３は、図５（ｂ）と同様の速度テーブルを示す。横軸が経過時間を示し、縦軸が駆動速度を示す。速度テーブル上の駆動速度は、横軸の左端が最大で、ここから右に向かって経過時間の増加に伴い減少する関係となっている。
【００２４】
そして、ｍは、任意の所定値である。例えば、ｍ＝３とする。最初の制御値算出タイミング（t0）では、ｉ＝０である。それ故、Ｖm+i＝Ｖm＝Ｖ3 は、図３に示す速度テーブル上の左端から３番目の時間位置での駆動速度となる。
従って、最初の制御値算出タイミングt0では目標速度Ｖaim は、Ｖaim＝Ｖo−Ｖ3 ＝Ｖ３と求められる。
【００２５】
そして、Ｓ４では、今回の制御値出力タイミングにおける速度誤差 dＶを、目標速度Ｖaim から現在のレンズ駆動速度Ｖを減じて求める。
Ｓ５では、以上のように求めた目標速度Ｖaim と速度誤差 dＶをレンズ駆動制御値Ｐの算出式、Ｐ＝α×Ｖaim ＋β×dＶ に代入して求め、それをレンズ駆動系１３に出力する。
【００２６】
そして、Ｓ６で、カウンタを１つ歩進してｉ＝ｉ＋１としＳ７の判定を行う。Ｓ７では、ｉ＋ｍが速度テーブルの軌跡値個数を超えたか否かを判定する。超えていない場合は、判定は否定（ＮＯ）となり、Ｓ２に戻る。
また、Ｓ７においてｉ＋ｍが速度テーブルの軌跡値個数を超えた場合は、肯定（ＹＥＳ）の判定がなされるが、この場合には、Ｓ８でｉを速度テーブルの軌跡値個数に設定してＳ２に戻る。
【００２７】
制御結果の検出デフォーカス量が依然として位置テーブル上の最大値よりも大きい間は、Ｓ２の判定が肯定（ＹＥＳ）となり、以上説明した動作が繰り返されるのである。
その結果、各制御値算出タイミング（to、t1、t2、・・）における目標速度及び駆動制御値が求められ、制御結果の検出デフォーカス量が位置テーブル上の最大値以下となる制御がなされる。
【００２８】
Ｓ３において設定される目標速度は、図３に示すように、第２番目の制御値算出タイミング（t1）の目標速度は、速度テーブル上のｍ＋ｉ＝４番目の駆動速度に基づきＶ４と求められる。第３番目の制御値算出タイミング（t2）の目標速度は、速度テーブル上のｍ＋ｉ＝５番目の駆動速度に基づきＶ５と求められる。
【００２９】
ところで、Ｓ３において設定される目標速度が描く軌跡は、図３から推察できるが、それを取り出して図示すると、図４に示すようになる。図４は、以上のようにして設定される撮影レンズ駆動開始時の目標速度の説明図である。図４において、目標速度は、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6、・・と漸増する形で求められる。従って、これに基づく駆動制御値は、駆動開始時のある小さい値から漸増する形で生成されるので、円滑な駆動が行えることが理解できる。
【００３０】
本発明では、撮影レンズの駆動開始時において、デフォーカス量が位置テーブル上の最大値よりも大きいときに、過大な加速をしないようにするのであるが、そのために特別なテーブルを用意するのではなく、停止用に従来から使用されている速度テーブルを用いると言う簡便な方法で実現できたのである。
なお、本実施の形態では、撮影レンズを駆動する方式のレンズ駆動制御装置について説明したが、フィルム等の側を駆動する方式にも同様に適用できることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載のレンズ駆動制御装置は、検出したデフォーカス量が基準値以下となるまでの間は、調節手段の駆動速度と経過時間の関係データを用いて値が漸増する形の駆動制御値を生成できるので、駆動開始時において調節手段に急激に大きな加速度が加えられることはなく、円滑に調節駆動を開始できる。
【００３２】
請求項２に記載のレンズ駆動制御装置は、請求項１に記載のレンズ駆動制御装置において、第１記憶手段と第２記憶手段に記憶されるものの最大値を基準とし、デフォーカス量が最大値以下となるように制御するので、最大値以下となった適宜時点以降で記憶手段に記憶してあるデータを用いた従来の調節制御に円滑に移行できる。
【００３３】
請求項３に記載のレンズ駆動制御装置では、請求項１または請求項２に記載のレンズ駆動制御装置において、位置テーブル及び速度テーブルを用いるので、駆動制御値の算出を迅速に行うことができる。
請求項４に記載の焦点面駆動制御装置は、検出したデフォーカス量が基準値以下となるまでの間は、調節手段の駆動速度と経過時間の関係データを用いて値が漸増する形の駆動制御値を生成できるので、駆動開始時において調節手段に急激に大きな加速度が加えられることはなく、円滑に調節駆動を開始できる。
請求項５に記載の焦点面駆動制御装置は、請求項４に記載の焦点面駆動制御装置において、第１記憶手段と第２記憶手段に記憶されるものの最大値を基準とし、デフォーカス量が最大値以下となるように制御するので、最大値以下となった適宜時点以降で記憶手段に記憶してあるデータを用いた従来の調節制御に円滑に移行できる。
請求項６に記載の焦点面駆動制御装置では、請求項４または請求項５に記載の焦点面駆動制御装置において、位置テーブル及び速度テーブルを用いるので、駆動制御値の算出を迅速に行うことができる。
従って、本発明によれば、検出したデフォーカス量が大きくなる調節手段の駆動開始時において電気的及び機械的な負担を軽減でき、また使用感を向上させることができる。
しかも、駆動制御値は、従来から備えるデータをそのまま利用して生成するので、簡単に構成でき、簡単かつ経済的に本発明の機能を付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態のレンズ駆動制御装置の構成図である。
【図２】  本発明の実施の形態の動作フローチャートである。
【図３】  本発明の撮影レンズ駆動開始時の動作説明図である。
【図４】  撮影レンズ駆動開始時の目標速度の説明図である。
【図５】  従来の撮影レンズ駆動方式の動作説明図である。
【符号の説明】
１１  中央処理装置（ＣＰＵ）
１２  撮像部
１３  レンズ駆動系
１４  レリーズ部
１５  焦点検出部
１６  位置テーブル
１７  速度テーブル
１８  記憶部
【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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