JP4868434B2 - レンズ制御装置、光学機器およびレンズ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ビデオカメラ等の光学機器におけるレンズ制御に関するものである。

民生用のレンズ一体型カメラでは、小型化や、被写体からできるだけ近い位置での撮影を可能とする等の要請がある。このため、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予めマイクロコンピュータ内にレンズカム軌跡データとして記憶させておき、このカム軌跡データにしたがって補正レンズを駆動し、さらにこの補正レンズによってフォーカスも合わせる、いわゆ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。

図７は、従来のインナーフォーカスタイプレンズシステムの構成を示す図である。同図において、９０１は固定されている前玉レンズ、９０２は変倍を行うためのズームレンズ（バリエータレンズともいう：第１レンズユニット）、９０３は絞り、９０４は固定されている固定レンズ、９０５は焦点調節機能と変倍による像面の移動を補正する機能（いわゆるコンペンセータ機能）とを兼ね備えた補正レンズとしてのフォーカスレンズ（第２レンズユニット）である。また、９０６は撮像面である。

図７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９０５がコンペンセータ機能と焦点調節機能とを兼ね備えているため、焦点距離が等しくても、撮像面９０６に合焦するためのフォーカスレンズ９０５の位置は、被写体距離によって異なる。各焦点距離において被写体距離を変化させたとき、被写体像を撮像面９０６上に合焦させるためのフォーカスレンズ９０５の位置を連続してプロットすると、図８のようになる。変倍中は、図８に示された複数のカム軌跡の中から、被写体距離に応じたカム軌跡を選択し、選択したカム軌跡通りにフォーカスレンズ９０５を移動させれば、合焦状態を維持したままの変倍（ズーム）が可能になる。

なお、前玉レンズでフォーカスを行うタイプのレンズシステムでは、ズームレンズに対して独立したフォーカスレンズが設けられており、さらにはズームレンズとフォーカスレンズとがカム環に機械的に結合されている。従って、例えばカム環を手動で回転させて焦点距離を変えようとした場合、カム環をいくら速く動かしても、カム環はこれに追従して回転する。ズームレンズとフォーカスレンズはカム環に形成されたカムに沿って光軸方向に移動するので、フォーカスレンズが合焦位置にあれば、変倍によって像がぼけることはない。

これに対し、インナーフォーカスタイプのレンズシステムにおいては、図８に示した複数のカム軌跡（電子カム軌跡とも称される）情報又はこれに対応する情報（すなわち、軌跡そのものを示す情報でもレンズ位置を変数とした関数でもよい）を記憶しておき、フォーカスレンズとズームレンズの位置に基づいてカム軌跡を選択して、この選択したカム軌跡上をたどりながらズーミングを行うのが一般的である。

ただし、ズームレンズがテレからワイド方向に移動する場合には、図８から明らかなように複数のカム軌跡がある程度の間隔を持った状態から収束する方向であるので、上述したカム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カム軌跡をたどるべきかが判らないので、同様なカム軌跡追従方法では合焦を維持できない。

そこで、特許文献１には、ＴＶ−ＡＦ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、さらにフォーカスレンズを合焦方向に向かうようにその駆動条件を切り換えて移動させる（カム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（ジグザグ補正動作）が開示されている。これにより、追従カム軌跡が補正される。また、特許文献１には、被写体や焦点距離、被写界深度に応じて追従速度（駆動条件）の変化量を変化させることにより、鮮鋭度信号の増減周期を変化させ、追従カム軌跡の選択（特定）精度向上を図った手法も開示されている。
特許第２７９５４３９号公報（特許請求の範囲、図３，図４等）

上記特許文献１にて開示されているジグザグ補正動作では、カム軌跡に対する追従速度を、焦点深度や焦点距離等をパラメータとして変化させている。しかしながら、ＡＦ評価値は、像ぼけ状態によって変化するだけでなく、被写体の絵柄の変化によっても変化する。このため、ジグザグ補正動作方向（補正方向）を切り換える際の間違いをリカバーするために、本来追従すべきカム軌跡から外れてしまっても再び正しいカム軌跡に戻れるように、追従速度の変化量（補正強度）が図８のカム軌跡の広がり具合に合わせて設定されている。

特に、カム軌跡が完全に分散するテレ側では、一旦追従カム軌跡を間違うと、正しいカム軌跡に戻るための移動距離が長いために時間を要し、その間に像ぼけが発生してしまう。このため、できるだけカム軌跡が分散し始めるミドル域で補正強度が最大となるようにして、テレ側に至る前にカム軌跡を決定できるようにしている。

ここで、ミドル域で補正強度を大きくしている従来の制御方法では、次のような問題がある。すなわち、補正強度が大きいミドル域からズーミングを開始する場合、ピントが合っている状態から補正強度分の追従速度補正がなされる。本来、ミドル域での補正強度は、カム軌跡の分散度合いに応じて合焦カム軌跡に移行できるように設定されており、ワイド側から継続してミドル域にズームミングした場合では、ほとんどの場合、合焦カム軌跡から外れていることが想定されている。

しかしながら、特にミドル域でジャストピント状態からズーミングを開始する場合には、補正強度分、逆にピントを外す動きとなってしまう。主被写体が固定され、且つ被写体距離が一定の場合には、像ぼけの程度は撮影画像において視認できないが、パンニング等のカメラワークが行われた場合や被写体が動いている場合などでは、ＡＦ評価値が画像の変化分変動してしまい、合焦方向を誤認識する場合が多い。このため、補正強度が高い条件では無視できない像ぼけが発生してしまう。

また、低コントラストの被写体を撮影する場合には、合焦時のＡＦ評価値レベルが低く、且つ像ぼけ状態から合焦状態に至るＡＦ評価値の変化は平坦的であるが、ズーミングの開始に応じて像ぼけが発生する方向に強く補正されることによって、大きな像ぼけが発生してしまい、補正方向が反転しても、ＡＦ評価値の増加レベルが小さいために正しいカム軌跡を見つけることができず、ぼけを引きずったままテレ端まで行き着くというような現象も発生し得る。

本発明は、特にズーミングの開始時における像ぼけの発生を抑えることができるようにしたレンズ制御装置およびレンズ制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、１つの観点としての本発明では、変倍用の第１レンズユニットの移動に際して、像面移動を補正するために第２レンズユニットの駆動を制御するレンズ制御装置であって、前記第１レンズユニットの位置に応じた前記第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と、前記データに基づいてレンズ制御情報を生成し、該レンズ制御情報に基づいて速度補正を行いつつ前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段とを有する。そして、前記制御手段は、前記第１レンズユニットの可動範囲における第１の位置又は該第１の位置よりも望遠側の第３の位置から望遠側へ前記第１レンズユニットの駆動を開始させる場合には、前記第１レンズユニットの駆動を開始させる際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記レンズ制御情報に基づく第１の駆動条件とし、前記第１の位置と前記第３の位置との間であって、かつ広角端と望遠端との間の中間領域に位置する第２の位置から望遠側へ前記第１レンズユニットの駆動を開始させる場合には、該第２の位置から前記第１レンズユニットの駆動を開始させる際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記第１の駆動条件に代えて、該第１の駆動条件よりも前記速度補正の変化が小さい第２の駆動条件とする。

また、他の観点としての本発明では、変倍用の第１レンズユニットの移動に際して、像面移動を補正するために第２レンズユニットの駆動を制御するレンズ制御装置であって、前記第１レンズユニットの位置に応じた前記第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と、前記データに基づいてレンズ制御情報を生成し、該レンズ制御情報に基づいて速度補正を行いつつ前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段とを有する。そして、前記制御手段は、前記第１レンズユニットが広角側から望遠側へ継続して駆動されて、広角端と望遠端との間の中間領域にある所定位置に達した場合には、前記第１レンズユニットが当該所定位置に達した際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記レンズ制御情報に基づく第１の駆動条件とし、前記第１レンズユニットが当該所定位置から望遠側へ駆動を開始される場合には、前記第１レンズユニットが当該所定位置から駆動を開始される際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記第１の駆動条件よりも前記速度補正の変化が小さい第２の駆動条件とする。

また、他の観点としての本発明は、変倍用の第１レンズユニットの移動に際して、予め記憶された前記第１レンズユニットの位置に応じた前記第２レンズユニットの位置を示すデータに基づいて像面移動を補正するために第２レンズユニットの駆動を制御するレンズ制御方法であって、前記データに基づいてレンズ制御情報を生成し、該レンズ制御情報に基づいて速度補正を行いつつ前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御ステップと、前記第１レンズユニットの可動範囲における第１の位置又は該第１の位置よりも望遠側の第３の位置から望遠側へ前記第１レンズユニットの駆動を開始させる場合には、前記第１レンズユニットの駆動を開始させる際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記レンズ制御情報に基づく第１の駆動条件とし、前記第１の位置と前記第３の位置との間であって、かつ広角端と望遠端との間の中間領域に位置する第２の位置から望遠側へ前記第１レンズユニットの駆動を開始させる場合には、該第２の位置から前記第１レンズユニットの駆動を開始させる際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記第１の駆動条件に代えて、該第１の駆動条件よりも前記速度補正の変化が小さい第２の駆動条件とする設定ステップとを有する。

さらに、他の観点としての本発明は、変倍用の第１レンズユニットの移動に際して、予め記憶された前記第１レンズユニットの位置に応じた前記第２レンズユニットの位置を示すデータに基づいて像面移動を補正するために第２レンズユニットの駆動を制御するレンズ制御方法であって、前記データに基づいてレンズ制御情報を生成し、該レンズ制御情報に基づいて速度補正を行いつつ前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御ステップと、前記第１レンズユニットが広角側から望遠側へ継続して駆動されて、広角端と望遠端との間の中間領域にある所定位置に達した場合には、前記第１レンズユニットが当該所定位置に達した際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記レンズ制御情報に基づく第１の駆動条件とし、前記第１レンズユニットが当該所定位置から望遠側へ駆動を開始される場合には、前記第１レンズユニットが当該所定位置から駆動を開始される際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記第１の駆動条件よりも前記速度補正の変化が小さい第２の駆動条件とする設定ステップとを有する。

ここで、上記レンズ制御情報は、第１レンズユニットの移動に伴う第２レンズユニットの駆動位置を表す軌跡情報若しくは該軌跡を特定するためのパラメータであってもよいし、第２レンズユニットを駆動すべき位置情報であってもよい。

本発明によれば、ズーミングの開始期間において、像ぼけの発生や第２レンズユニットの動きに伴う像変動が視認されてしまうことを回避することができる。

以下、本発明の実施例の説明に先立って、本発明の前提となる技術について説明する。

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カム軌跡追従方法の一例を説明するための図である。

図９において、Ｚ_０，Ｚ_１，Ｚ_２，・・Ｚ_６はズームレンズの位置を示しており、ａ_０，ａ_１，ａ_２，・・ａ_６ およびｂ_０，ｂ_１，ｂ_２，・・ｂ_６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である。これらのフォーカスレンズ位置の集まり（ａ_０，ａ_１，ａ_２，・・ａ_６およびｂ_０，ｂ_１，ｂ_２，・・ｂ_６）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カム軌跡（代表軌跡）となる。

また、ｐ_０，ｐ_１，ｐ_２，・・ｐ_６は、上記２つの代表軌跡を基に算出された、フォーカスレンズが追従すべき合焦カム軌跡上の位置である。この合焦軌跡上の位置の算出式を以下に示す。

ｐ_{（ｎ＋１）}＝｜ｐ_（ｎ）−ａ_（ｎ）｜／｜ｂ_（ｎ）−ａ_（ｎ）｜×｜ｂ_{（ｎ＋１）}−ａ_{（ｎ＋１）}｜＋ａ_{（ｎ＋１）}…（１）
上記（１）式において、例えば図９においてフォーカスレンズがｐ_０にある場合、ｐ_０が線分ｂ_０−ａ_０を内分する比を求め、この比に従って線分ｂ_１−ａ_１を内分する点をｐ_１とする。このｐ_１−ｐ_０の位置差と、ズームレンズがＺ_０〜Ｚ_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。

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の内挿方法を説明するための図であり、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。

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。マイクロコンピュータで記憶している代表軌跡上のフォーカスレンズ位置を、ズームレンズの位置を Ｚ_０，Ｚ_１，・・Ｚ_ｋ−１，Ｚ_ｋ・・Ｚ_ｎとしたとき、フォーカスレンズ位置を被写体距離別に、
ａ_０，ａ_１，・・ａ_ｋ−１，ａ_ｋ・・ａ_ｎ
ｂ_０，ｂ_１，・・ｂ_ｋ−１，ｂ_ｋ・・ｂ_ｎ
としている。

今、ズームレンズ位置がズームエリア境界上でないＺｘにあり、フォーカスレンズ位置がＰ_ｘである場合にａ_ｘ，ｂ_ｘを求めると、
ａ_ｘ＝ａ_ｋ−（Ｚ_ｋ−Ｚ_ｘ）×（ａ_ｋ−ａ_ｋ−１）／（Ｚ_ｋ−Ｚ_ｋ−１） …（２）
ｂ_ｘ＝ｂ_ｋ−（Ｚ_ｋ−Ｚ_ｘ）×（ｂ_ｋ−ｂ_ｋ−１）／（Ｚ_ｋ−Ｚ_ｋ−１） …（３）
となる。

つまり、現在のズームレンズ位置とこれを挟む２つのズームエリア境界位置（例えば、図１０におけるＺ_ｋとＺ_ｋ−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１０でのａ_ｋ，ａ_ｋ-１，ｂ_ｋ，ｂ_ｋ-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、ａ_ｘ，ｂ_ｘを求めることができる。

そして、 ａ_ｘ，ｐ_ｘ，ｂ_ｘから得られる内分比に従い、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（１）式のように上述の内分比で内分することにより、ｐ_ｋ，ｐ_ｋ-１を求めることができる。

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ｐ_ｋおよび現在のフォーカス位置ｐ_ｘの差と、ズームレンズがＺ_ｘ〜Ｚ_ｋ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分かる。

また、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ｐ_ｋ-１および現在のフォーカス位置Ｐ_ｘの差と、ズームレンズがＺ_ｘ〜Ｚ_ｋ-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分かる。

このとき、マイクロコンピュータ内に予め記憶されている合焦カム軌跡情報のテーブルデータの例を図１１に示す。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の被写体距離を示している。

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本の代表カム軌跡が描かれることになる。

次に、前述したように、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どのカム軌跡をたどるべきかが判らなくなる問題を解消するためのカム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評価値信号を示す。このＡＦ評価値信号は、撮像信号の高周波成分（鮮鋭度信号）のレベルを示している。また、図１２（Ｂ）において、縦軸はフォーカスレンズの位置を示している。図１２（Ｂ）において、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た辿るべきカム軌跡（フォーカスレンズ位置の集まり）が１３０４であるとする。

ここで、ズームレンズの位置１３０６（Ｚ_１４）よりもワイド側での合焦カム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）、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カム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カム軌跡１３０４を辿るときに、ＡＦ評価値信号の大きさは、図１２（Ａ）に１３０１で示すレベルとなる。一般に、合焦を維持したズーミングでは、ＡＦ評価値信号レベルはほぼ一定値となる。

図１２（Ｂ）において、ズーミング時に目標カム軌跡１３０４をトレースするフォーカスレンズの標準移動速度をＶ_ｆ０とする。実際のフォーカスレンズの移動速度をＶ_ｆ とし、該移動速度Ｖ_ｆ を標準移動速度をＶ_ｆ０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のようにジグザグな軌跡となる（以下、これを「ジクザク補正動作」という）。

このとき、ＡＦ評価値信号レベルは、図１２（Ａ）に１３０３で示すように、山と谷を生ずるように変化する。ここで、目標カム軌跡１３０４と実際のジグサグな軌跡１３０５が交わる位置でＡＦ評価値信号レベル１３０３は最大レベル１３０１となり（ Ｚ_０，Ｚ_１，Ｚ_２，・・Ｚ_１６の偶数のポイント）、実際の軌跡１３０５の移動方向ベクトルが切り換わる Ｚ_０，Ｚ_１，Ｚ_２，・・Ｚ_１６の奇数のポイントでＡＦ評価値信号レベル１３０３は最小レベル１３０２となる。

そして、逆に、ＡＦ評価値信号レベル１３０３の最小レベル１３０２の値ＴＨ１を予め設定し（すなわち、合焦とみなせる最小レベルＴＨ１のＡＦ評価値信号を下限とする合焦許容範囲を設定し）、ＡＦ評価値信号レベル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れば、切り換え後のフォーカスレンズの移動方向は、目標カム軌跡１３０４に近づく方向に設定できる。つまり、ＡＦ評価値信号の最大レベル１３０１と最小レベル１３０２（ＴＨ１）の差分だけ像がぼける毎に、該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、ぼけ量の発生を抑制したズーミングが行える。

このような手法を用いることにより、図８に示したように、被写体距離別の合焦カム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、仮に合焦を維持する標準移動速度Ｖ_ｆ０がそのときの被写体距離に対して最適でなくとも、標準移動速度（（１）式より求まるｐ_{（ｎ＋１）}を使って算出する）に対して、フォーカスレンズの移動速度Ｖ_ｆを制御しながら、ＡＦ評価値信号レベルの変化に従って軌跡１３０５で示すような切り換え動作を繰り返すことにより、ＡＦ評価値信号レベルが最小レベル１３０２（ＴＨ１）より下がらないように、つまり一定量以上のぼけを生じないように、合焦カム軌跡の再特定（再生成）が行える。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らないズーミングが可能である。

ここで、フォーカスレンズの移動速度Ｖ_ｆは、標準移動速度に対して加える正方向の補正速度をＶ_ｆ＋、負方向の補正速度をＶ_ｆ−とすると、
Ｖ_ｆ＝Ｖ_ｆ０＋Ｖ_ｆ＋ …（４）
又は、
Ｖ_ｆ＝Ｖ_ｆ０＋Ｖ_ｆ− …（５）
となる。このとき、補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ-は、上記ズーミング手法による追従カム軌跡の選択時に片寄りが生じないように、（４），（５）式により得られるＶ_ｆの２つの方向ベクトルの内角が、Ｖ_ｆ０の方向ベクトルにより２等分されるように決定される。

以上説明してきたズーミング制御は、撮像素子からの撮像信号を用いて焦点検出を行う関係から、映像の垂直同期信号に同期して処理が行われるのが一般的である。

図６は、マイクロコンピュータ内で行われるズーミング制御のフローチャートである。ステップ（図ではＳと記す）７０１で処理が開始されると、Ｓ７０２で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を行う。

Ｓ７０３では、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、撮影者にズーミング実行中を知らせるための、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。

Ｓ７０４では、ＡＦ処理を行う。すなわち、ＡＦ評価値信号の変化に応じて自動焦点調節処理を行う。

Ｓ７０５では、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の処理を行う。具体的には、図８に示すカム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の算出を行う。

Ｓ７０６では、ＡＦやズーミングに際して、Ｓ７０４からＳ７０５の処理ルーチンで算出されるズームレンズやフォーカスレンズの駆動方向や駆動速度のうちいずれを使用するかを選択し、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。

Ｓ７０７では、Ｓ７０６で定めたズームおよびフォーカス用の駆動方向情報、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。Ｓ７０７の処理終了後はＳ７０３に戻る。

なお、図６に示した一連の処理は、垂直同期信号に同期して実行される（Ｓ７０３の処理の中で次の垂直同期信号が入力されるまで待機する）。

図３には、１垂直同期時間に１回、マイクロコンピュータ内で実行される制御フローを示しており、図６のＳ７０５で実行される処理の内容を詳細に示している。以下、図３〜図５、さらには図９を用いて説明を行う。

図３の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。

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）し、その被写体距離情報を３つの軌跡パラメータ（目標位置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。ここでは、図４に示した処理が行われる。なお、以下、説明を簡単にするために、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４に示した処理を説明する。

図４のＳ５０１では、現在のズームレンズ位置Ｚ_ｘ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。その算出方法を図５を用いて説明する。

Ｓ６０１では、ズームエリア変数ｖをクリアする。Ｓ６０２では、次に示す（６）式に従って、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。このＺ_（ｖ）は、図９で示したズームレンズ位置Ｚ_０，Ｚ_１，Ｚ_２，・・に相当する。

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）
Ｓ６０３では、Ｓ６０２で求めたＺ_（ｖ）が現在のズームレンズ位置Ｚ_ｘと等しいかどうか判別する。等しければ、ズームレンズ位置Ｚ_ｘはズームエリアｖの境界上に位置するとして、Ｓ６０７で境界フラグに１を立てる。

Ｓ６０３で等しくなければ、Ｓ６０４で、Ｚ_ｘ＜Ｚ_（ｖ）かどうかを判別する。 Ｓ６０４がＹｅｓならば、Ｚ_ｘはＺ_{（ｖ-１）}とＺ_（ｖ）との間にあることになり、Ｓ６０６で境界フラグを０とする。Ｓ６０４でＮｏならば、Ｓ６０５でズームエリアｖをインクリメントしてＳ６０２に戻る。

以上の処理を繰り返し行うことにより、図５のフローを抜けるときには、現在のズームレンズ位置Ｚ_ｘ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Ｚ_ｘがズームエリア境界上か否かを知ることができる。

図４に戻って、Ｓ５０１で図５の処理により現在のズームエリアが定まったので、以下の処理では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。

まず、Ｓ５０２では、被写体距離変数ｎをクリアし、Ｓ５０３では、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どうかを判別する。境界フラグが０ならば境界上にいないとしてＳ５０５からの処理に進む。

Ｓ５０５では、Ｚ_ｋにＺ_（ｖ）をセットし、またＺ_ｋ−１にＺ_{（ｖ-１）}をセットする。次に、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）}を読み出し、Ｓ５０７で、上述した（２），（３）式からａ_ｘ，ｂ_ｘを算出する。

一方、Ｓ５０３で境界フラグが１と判断された場合は、Ｓ５０４で、被写体距離ｎでのズームレンズ位置（ここではｖとなる ）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Ａ_{（ｎ＋１，ｖ）}を呼び出し、それぞれをａ_ｘ，ｂ_ｘとしてメモリする。

Ｓ５０８では、現在のフォーカスレンズ位置ｐ_ｘがａ_ｘ以上であるかを判別する。ａ_ｘ以上であるときは、Ｓ５０９で現在のフォーカスレンズ位置ｐ_ｘがｂ_ｘ以上か否かを判別する。ｂ_ｘ以上でないときは、フォーカスレンズ位置ｐ_ｘ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Ｓ５１３からＳ５１５でメモリに格納する。Ｓ５１３では、α＝ｐ_ｘ−ａ_ｘとし、 Ｓ５１４でβ＝ｂ_ｘ−ａ_ｘ、Ｓ５１５でγ＝ｎとする。

Ｓ５０８でＮｏとなるのは、フォーカスレンズ位置ｐ_ｘが超無限遠位置である場合である。このとき、Ｓ５１２で、α＝０としてＳ５１４からの処理へ進み、無限遠の軌跡パラメータを記憶する。

Ｓ５０９でＹｅｓとなる場合は、フォーカスレンズ位置ｐ_ｘがより至近側である場合であり、この場合、Ｓ５１０で被写体距離ｎをインクリメントして、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を判別する。最至近距離位置ｍより無限遠側であればＳ５０３へ戻る。Ｓ５１１でＮｏとなる場合は、フォーカスレンズ位置ｐ_ｘが超至近位置である場合で、このときＳ５１２からの処理へ進むことにより、最至近距離に対する軌跡パラメータをメモリする。

図３に戻って説明を続ける。前述したように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に示したどのカム軌跡上の位置なのかを知るための軌跡パラメータの記憶を行った。

そして、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）Ｚ_ｘ’を算出する。 ここで、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Ｚ_ｘ’は以下の（７）式で与えられる。ppsは、ステッピングモータの回転速度を表す単位で、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）を示している。また、（７）式の符号は、ズームレンズの移動方向によってそれぞれ、テレ方向は＋、ワイド方向は−としている。

Ｚ_ｘ’＝Ｚ_ｘ±Ｚsp／垂直同期周波数 …（７）
次に、Ｚ_ｘ’がどのズームエリアｖ’に存在するのかをＳ４０３で決定する。 Ｓ４０３では、図５の処理と同様の処理を行い、図５におけるＺ_ｘをＺ_ｘ’に、ｖをｖ’に置き換えたものである。

次にＳ４０４で、１垂直同期時間後のズームレンズ位置Ｚ_ｘ’がズームエリアの境界上に存在しているかどうかを判別し、境界フラグ＝０ならば境界上ではないとして、Ｓ４０５からの処理に進む。

Ｓ４０５では、Ｚ_ｋ←Ｚ_（ｖ’），Ｚ_ｋ-１←Ｚ_{（ｖ’-１）}と設定する。次に、Ｓ４０６では、図４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’）}を読み出し、Ｓ４０７で、上述した（２），（３）式からａ_ｘ’，ｂ_ｘ’を算出する。

一方、Ｓ４０３でＹｅｓと判断された場合は、Ｓ４０８で、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’）}を呼び出し、それぞれをａ_ｘ’,ｂ_ｘ’としてメモリする。

そして、Ｓ４０９では、ズームレンズ位置がＺ_ｘ’ に達したときのフォーカスレンズの合焦位置（追従目標位置）ｐ_ｘ’ を算出する。（１）式を用いて、１垂直同期時間後の追従目標位置は（８）式のように表せる。

ｐ_ｘ’＝（ｂ_ｘ’−ａ_ｘ’）×α／β＋ａ_ｘ’ …（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、
ΔＦ=（ｂ_ｘ’−ａ_ｘ’）×α／β＋ａ_ｘ’−Ｐ_ｘ
となる。

次に、Ｓ４１０では、フォーカス標準移動速度Ｖ_ｆ０を算出する。Ｖ_ｆ０はフォーカスレンズ位置差ΔＦを、この距離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）に示したフォーカスレンズの移動速度補正（ジグザグ補正動作）を行うための補正速度の算出方法を説明する。

Ｓ４１１では、各種パラメータの初期値化を行い、以後の処理で用いる「反転フラグ」のクリアを行う。Ｓ４１２では、Ｓ４１０で得たフォーカス標準移動速度Ｖ_ｆ０から、「ジグザグ補正動作」用の補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ−を算出する。

ここで、補正量パラメータδおよび補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ−は以下のように算出される。図１３は、補正量パラメータ（補正角度）δに応じた補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ−の計算方法を説明するための図である。図１３では、横軸にズームレンズ位置を、縦軸にフォーカスレンズ位置を示している。１３０４は追従すべき目標カム軌跡である。

今、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、追従目標位置に到達する）フォーカス速度が１４０３で算出された標準速度Ｖ_ｆ０であり、ズームレンズ位置がｘ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、求めたい補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ−である。ここで、変位ｙよりさらに至近側に駆動する速度（標準速度Ｖ_ｆ０に正方向の補正速度Ｖ_ｆ＋を加算した速度）の方向ベクトル１４０１と、変位ｙより無限遠側に駆動する速度（標準速度Ｖ_ｆ０に負方向の補正速度Ｖ_ｆ−を加算した速度）の方向ベクトル１４０２とが、標準速度Ｖ_ｆ０の方向ベクトル１４０３に対して等しい補正角度（補正量パラメータ）δだけ離れた方向ベクトルを持つようにｎ，ｍを決定する。

ここで、補正角度δは、フォーカス標準移動速度Ｖ _ｆ０ に対するジグザグ補正動作時の駆動速度（以下、ジグザグ駆動速度という：請求項１，９，１６，１７にいう第１の駆動条件に相当する）の差に対応する。

まずｍ，ｎを求める。図１３より図形的に、
tanθ=y／x ， tan(θ−δ) = (y−m)／x ，tan(θ+δ) = (y+n)／x …（９）
また、
tan(θ±δ) = (tanθ±tanδ)／｛1±(-１)×tanθ×tanδ｝ …（１０）
が成り立つ。

そして、（９），（１０）式より、
ｍ= (x ² +y ² )／(x／k+y) …（１１）
ｎ= (x ² +y ² )／(x／k-y) …（１２）
但し、tanδ=k
となり、ｎ,ｍを算出できる。

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評価値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、ズーミング中にフォーカスレンズが追従すべき合焦カム軌跡を見逃す可能性を低減することが可能となる。

具体的には、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、（１１），（１２）式の計算を行う。

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
フォーカス標準速度Ｖ_ｆ０＝ｙ
補正速度Ｖ_ｆ＋＝ｎ，Ｖ_ｆ−＝ｍ
となり、（１１），（１２）式により、補正速度Ｖ_ｆ＋（正の速度），Ｖ_ｆ−（負の速度）が得られる。

Ｓ４１３では、図６の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、ズーミング中かどうかを判断する。ズーミング中であれば、Ｓ４１６からの処理を行う。ズーミング中でなければ、Ｓ４１４でＡＦ評価値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とする。このＴＨ１は、図１２（Ａ）で説明した、補正方向のベクトルの切換基準（ジグザグ補正動作の切換基準）となるＡＦ評価値信号レベルが決定される。このＴＨ１はズーミング開始直前に決まることになり、この値が図１２（Ａ）の１３０２の最小レベルに対応する。

次に、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、カム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）なのか、負方向の補正がかかった状態（補正フラグ＝０）なのかを示すフラグである。

Ｓ４１３でズーミング中と判断されると、Ｓ４１４でズーミング方向がワイドからテレ方向であるか否か判別を行う。テレからワイド方向であればＳ４１９でＶ_ｆ＋＝０，Ｖ_ｆ―＝０とし、Ｓ４２０からの処理を行う。ワイドからテレ方向であれば、Ｓ４１７で現在のＡＦ評価値信号レベルが、ＴＨ１より小さいか否かを判別する。ＴＨ１以上であればＳ４２０へ進み、ＴＨ１より小さければ、現在のＡＦ評価値信号レベルが図１２（Ａ）のＴＨ１（１３０２）のレベルを下回ったので、補正方向の切り換えを行うため、Ｓ４１８で反転フラグに１をセットする。

Ｓ４２０では、反転フラグが１かどうかを判別し、反転フラグ＝１であればＳ４２１で補正フラグが１かどうかを判別する。Ｓ４２１で補正フラグ＝１でなければ、Ｓ４２４で補正フラグ＝１（正方向の補正状態）とし、さらに（４）式により、
フォーカスレンズの移動速度（ジグザグ駆動速度）Ｖ_ｆ＝Ｖ_ｆ０＋Ｖ_ｆ＋（但し、Ｖ_ｆ＋≧０）
とする。

一方、Ｓ４２１で補正フラグ＝１であれば、Ｓ４２３で補正フラグ＝０（負方向の補正状態）とし、（５）式により、
フォーカスレンズの移動速度（ジグザグ駆動速度）Ｖ_ｆ＝Ｖ_ｆ０＋Ｖ_ｆ−（但し、Ｖ_ｆ−≦０）
とする。

また、Ｓ４２０で反転フラグが１でなければ、Ｓ４２２で補正フラグ＝１かどうかを判別する。補正フラグ＝１であればＳ４２４へ、そうでなければＳ４２３へ進む。

本処理の終了後、図６に示すＳ７０６で、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、ここではＳ４２３またはＳ４２４で求めたフォーカスレンズ移動速度Ｖ_ｆが正であるのか負であるのかにより、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、トレースすべきカム軌跡の再特定を行うよう動作する。

以上が本発明の前提技術であり、以下、本発明の実施例について前提技術との差異を中心に説明する。

（実施例１）
図１には、本発明の実施例１である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を示す。なお、本実施例は、撮影レンズ一体型の撮像装置に本発明を適用した例を説明するが、本発明は、交換レンズとこれが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）にも適用できる。この場合、カメラ本体側から送信された信号（光電変換信号としての撮像信号も含む）に応答してレンズ内のマイクロコンピュータが以下に説明するズーミング動作を行う。また、本発明は、ビデオカメラに限らず、デジタルスチルカメラ等、各種の撮像装置に適用できる。

図１において、物体側から順に、１０１は固定されている前玉レンズユニット１０１、１０２は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は固定されている固定レンズユニット、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。これら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、複数枚のレンズにより構成されていてもよい。

１０６はＣＣＤセンサや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この撮像素子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（ＡＧＣ）１０７で最適なレベルに増幅されてカメラ信号処理回路１０８へと入力される。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、ここで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、半導体メモリや光ディスク等、他のものを用いてもよい。

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。

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、焦点信号生成手段としての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。

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か静止画撮影モードかを判別し、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たり、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ったりする。

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（制御手段）１１９は、ＡＦスイッチ１３１がオフで、ズームスイッチ１３０が操作されているときは、コンピュータズームユニット１１９内のプログラムによってズームモータドライバ１２２に対し、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を出力する。ズームモータドライバ１２２はこの信号を受けて、ズームモータ１２１を介してズームレンズユニット１０２を該方向に駆動する。またこのとき、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１１に示した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を介してフォーカスモータ１２５を駆動し、変倍に伴う像面移動を補正するようフォーカスレンズユニット１０６を駆動する。

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が操作されているときは、合焦状態を保ち続けつつ変倍動作を行う必要があるので、コンピュータズームユニット１１９が、内部プログラムにより、カムデータユニット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から送られてくるＡＦ評価値信号に基づいて、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。

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ときは、ＡＦ制御ユニット１１７は、ＡＦ信号処理回路１０９から送られてきたＡＦ評価値信号が最大になるようにフォーカスレンズ１０５を駆動するようフォーカスモータドライバ１２６に信号を出力し、フォーカスモータ１２５を介してフォーカスレンズレンズユニット１０５を駆動する。これにより、自動焦点調節動作が行われる。

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には、撮像素子１０６の露光時間をタイミングジェネレータ（ＴＧ）１３２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。さらに、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。

次に、ズーミング動作時のアルゴリズムを図２を用いて説明する。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、前述した各動作フロー（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。ここで、本実施例では、所定のズーム域でズーミングが開始された場合に、カム軌跡を特定するためのジグザグ補正動作の補正強度（補正角度δ）をズーミング開始後の所定期間（すなわち、移動開始期間）は、その後の補正強度よりも弱く（δを小さく）する。

図２は、本実施例において、先に説明した図６のＳ７０５で行われる処理であり、図３と同様の処理（ステップ）については、同一ステップ番号を付して簡単な説明のみ行う。

Ｓ４００でズーム動作時のズーム速度を決定する。次にＳ４０１では、現在のズームレンズ位置、フォーカスレンズ位置から撮影している被写体が、図８に示したカム軌跡上でどの位置に相当するのかを決定する。具体的には、図８を離散的なデータとして記憶しているカム軌跡データテーブル（図１１参照）を基にした上述した補間処理により仮想的なカム軌跡も含め、現在のズームレンズ位置、フォーカスレンズ位置が存在しているカム軌跡、つまり被写体距離情報を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する（図４に示した処理を実行する）。

Ｓ４０２では、前述した（７）式を用いて１垂直同期時間後にズームレンズが到達しているズームレンズ位置Ｚ_ｘ’を算出する。

次に、Ｓ４０３では、ズームレンズ位置Ｚ_ｘ’がどのズームエリアｖ’に存在するのかを決定し、Ｓ４０４で、１垂直同期時間後のズームレンズ位置Ｚ_ｘ’がズームエリアの境界上に存在しているかどうかを判別する。境界フラグ＝０であれば、Ｓ４０５からの処理へ進む。Ｓ４０５では、Ｚ_ｋ←Ｚ_（ｖ’），Ｚ_ｋ−１←Ｚ_{（ｖ’−１）} とする。

次に、Ｓ４０６では、図４において説明した処理により、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’）}を読み出し、Ｓ４０７で、上述した（２），（３）式からａ_ｘ’，ｂ_ｘ’を算出する。

一方、Ｓ４０３でＹｅｓと判断した場合は、Ｓ４０８に進み、被写体距離γおよびズームエリアｖ’に対応する合焦フォーカスレンズ位置Ａ_{（γ，ｖ’）}およびＡ_{（γ＋１，ｖ’）}を呼び出し、それぞれａ_ｘ’，ｂ_ｘ’ としてメモリする。そして、Ｓ４０９では、ズームレンズ位置がＺ_ｘ’に達したときの合焦フォーカスレンズ位置Ｐ_ｘ’を前述した（８）式を用いて算出する。また、（９）式を用い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を算出する。

次に、Ｓ４１０でフォーカス標準移動速度Ｖ_ｆ０を算出する。そして、Ｓ４１１では、パラメータの初期値化を行い、以後の処理で用いる「反転フラグ」のクリアも行う。

次に、Ｓ４１３では、ズーム中かどうかを判断し、ズーム中ならばＳ４１６からの処理を行う。ズーム中でなければＳ３１３に進む。

Ｓ３１３では、後述する「ズームフラグ」および「スタートフラグ」をクリアして、次回のワイドからテレ方向のズーミング動作の準備をしておく。そして、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とし、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。

次に、Ｓ４１５で補正フラグ（カム軌跡追従状態が正方向補正状態＝１か負方向補正状態＝０を示すフラグ）をクリアし、本処理を抜ける。

一方、Ｓ４１３でズーム中と判断した場合は、Ｓ４１６で、ズーム方向がワイドからテレ方向であるかの否かを判別する。Ｎｏならば、Ｓ３１２に進み、Ｓ３１３と同様に、「ズームフラグ」および「スタートフラグ」をクリアして、次回のワイドからテレ方向のズーミング動作の準備をしておく。そして、Ｓ４１９で、Ｖ_ｆ＋＝０，Ｖ_ｆ−＝０として、Ｓ４２０からの処理を行い、ジグザグ補正動作を実質行わない。

また、Ｓ４１６でＹｅｓならば、Ｓ３００に進み、「ズームフラグ」がクリア状態かどうかを判別する。ここでクリア状態となるのは、今回初めてワイドからテレ方向にズーミングされた（ズーミングが開始された）場合である。この場合、Ｓ３０１で、このズーミングを開始したズーム域が、後述するようにジグザグ補正動作の補正強度を強くするミドル域であるかを判別する。ミドル域であれば、Ｓ３０２で、ズーミングがミドル域で開始されたことを示すため、「スタートフラグ」に１をセットする。さらに、Ｓ３０３へ進み、今回初めてワイドからテレ方向にズーミングされた状態であることを示すため、「ズームフラグ」に１をセットする。

なお、Ｓ３００において「ズームフラグ」に既に１がセットされている場合は、Ｓ３０３にジャンプして、「ズームフラグ＝１」の状態を保持する。

Ｓ３０１で、ズームミングが開始されたズーム域がミドル域でないと判断した場合は、Ｓ３１３およびＳ３１２でクリアされている「スタートフラグ」を保持するため、Ｓ３０２の処理をジャンプする。

次に、Ｓ３０４では、スタートフラグ＝１であるか否か、すなわちズーミングがミドル域で開始されたかどうかを判別し、ミドル域以外のズーム域で開始された（スタートフラグ＝０）場合には、Ｓ３０５に進む。

Ｓ３０５では、前述した（９），（１０）式における補正角度δを、通常の値δとして、後述するズーミングがミドル域で開始された場合の所定のズーミング開始期間（これについては後述する）に比べて強い補正強度を設定する。そして、（１１），（１２）式からｍ，ｎを求めて補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ−を算出する。このＳ３０５で算出された補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ−を用いて後に算出されるジグザグ駆動速度が、請求項１，９，１６，１７にいう第１の駆動条件に相当する。

一方、Ｓ３０４でズーミングがミドル域で開始されたと判断した場合には、Ｓ３０６に進む。Ｓ３０６では、ズーミング開始期間の補正強度として前述した「強い補正強度」よりも「弱い補正強度」を設定するため、（９），（１０）式における補正角度δをδ／２とする。

すなわち、
tanθ=y／x ， tan(θ−δ／２) = (y−m)／x ，tan(θ+δ／２) = (y+n)／x
…（９）’
また、
tan(θ±δ／２) = (tanθ±tanδ／２)／｛1±(-１)×tanθ×tanδ／２｝
…（１０）’
が成り立つ。

そして、（９）’，（１０）’式より、
ｍ= (x ² +y ² )／(x／k+y) …（１１）’
ｎ= (x ² +y ² )／(x／k-y) …（１２）’
但し、tanδ／２=k
となり、ｎ,ｍを算出できる。

そして、（１１）’，（１２）’式からｍ，ｎを求め、補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ−を算出する。このＳ３０６で算出された補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ−を用いて後に算出されるジグザグ駆動速度が、請求項１，９，１６，１７にいう第２の駆動条件に相当する。

Ｓ３０５，３０６はいずれもＳ４１０で得たフォーカス標準移動速度Ｖ_ｆ０から、ジグザグ補正動作時の補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ−の算出を行っているが、その算出要素である補正角度の値を上記のように変更することで、結果的に補正速度Ｖ_ｆ＋，Ｖ_ｆ−を変更することになる。

なお、補正角度δは、フォーカス標準移動速度Ｖ_ｆ０に対するジグザグ駆動速度の差（若しくは変更量）に対応し、補正角度をδ／２にすることは、標準移動速度Ｖ_ｆ０に対するジグザグ駆動速度の差を、補正角度δに対応するジグザグ駆動速度よりも小さくすることに相当する。

なお、本実施例においては、Ｓ３０６で設定される補正角度の値を、Ｓ３０５で設定される補正角度δの１／２とする場合について説明しているが、本発明ではこれに限られない。例えば、δ／３や２δ／３，３δ／４であってもよい。

このように、ミドル域からズーミングが開始された時の所定のズーム開始期間におけるジグザグ補正動作の補正強度を、ミドル域以外のズーム域からズーミングが開始された時の補正強度および後述するように、ミドル域から開始されたズーミング開始期間の後の補正強度よりも弱くすることで、ジグザグ補正動作の開始（ズーミングの開始）に伴う像ぼけの発生やジグザグ補正動作が視認されることを抑制している。

ここで、上記前提技術でも説明したが、補正角度δ（δ／２）は、被写界深度や焦点深度等をパラメータとした変数であり、また焦点距離をパラメータとした変数でもある。したがって、ズーミングの開始後の焦点距離の変化に応じて補正強度が変化することになる。しかし、本実施例は、後述するように、所定のズーミング開始期間（具体的には、補正方向の反転回数が所定値に達したとき）に、補正角度δをδ／２に小さくして補正速度を遅くすることにより、ズーミング開始期間における像ぼけの発生やジグザグ補正動作に伴う像変動が視認されることを回避するようにしている点で、単に焦点距離に応じて補正速度が変更される場合とは異なる。

以下、このようにズーミング開始ズーム域に応じたズーミング開始期間における補正強度（補正速度）を設定した後、ミドル域からのズーミング開始時にはジグザグ補正動作の重み付け処理（補正角度δ／２のδへの変更処理）を該ズーミング動作中に行いながら、またミドル域以外のズーム域からのズーミング開始時には補正角度をδとしたままジグザグ補正動作を実行する。

まず、Ｓ４１７では、現在のＡＦ評価信号レベルがＴＨ１より小さいか否かを判別し、小さい場合はＳ４１８で反転フラグに１をセットする。

次に、Ｓ３０８では、「スタートフラグ」が１か否か、つまりミドル域から初めてテレ方向へのズーミングが開始され、弱い補正強度でジグザグ補正動作を行っているのか否かを判別する。ＮｏであればＳ４２０に進み、反転フラグ＝１かどうかを判別する。反転フラグ＝１であれば、Ｓ４２１で補正フラグ＝１かどうかを判別する。補正フラグ＝１でなければ、Ｓ４２４で補正フラグ＝１（正方向の補正状態）とし、前述した（４）式によりフォーカス速度Ｖ_ｆ（＝Ｖ_ｆ０＋Ｖ_ｆ＋）を算出する。

一方、Ｓ４２１で補正フラグ＝１であれば、Ｓ４２３に進み、補正フラグ＝０（負方向の補正状態）とし、前述した（５）式によりフォーカス速度Ｖ_ｆ（＝Ｖ_ｆ０＋Ｖ_ｆ−）を算出する。

Ｓ４２０で反転フラグ＝１でないと判別した場合は、Ｓ４２２で補正フラグ＝１かどうかを判別し、ＹｅｓであればＳ４２４へ、ＮｏであればＳ４２３へ進む。

本処理の終了後、図６のＳ７０６で、動作モードに応じて、フォーカスレンズ１０５、ズームレンズ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、Ｓ４２３又はＳ４２４で求めたフォーカス速度Ｖ_ｆが正か負かによって、フォーカス駆動方向をそれぞれ、至近方向、無限遠方向に設定する。このようにしてジグザグ補正動作を行いながら、トレースすべきカム軌跡の再特定（再生成）を行う。

また、Ｓ３０８でＹｅｓ、すなわち弱い補正強度でのジグザグ補正動作を実行していると判別した場合は、Ｓ３０９からの処理に進む。

Ｓ３０９からＳ３１１までの処理は、既にＳ３０６で補正角度δ／２に応じて決定された補正速度Ｖ_ｆ＋およびＶ_ｆ−でジグザグ補正動作している状態を解除し、Ｓ３０５で補正角度δに応じて決定される補正速度でのジグザグ補正動作に変更するための処理である。

Ｓ３０９では、マイクロコンピュータ１１６内の反転カウンタ１１９ａにてカウントされているジグザグ補正動作の補正方向の切換え回数が所定値Ａ以上となったかを否か判別する。所定値Ａ以上、反転動作が行われた場合は、Ｓ３１０で、反転カウンタ１１９ａのカウント値をクリアするとともに、「スタートフラグ」をクリアする。未だ所定値Ａまで反転回数が至っていない場合には、今回Ｓ４１８で反転フラグに１がセットされているので、Ｓ３１１で、反転カウンタ１１９ａのカウント値をインクリメントする。

これは、ズーミング開始後、ＡＦ評価値が図１２（Ａ）に示すＴＨ１（１３０２）のレベルを下回った回数をカウントするのと等価である。上記の補正強度の変更処理は、弱い補正強度でのジグザグ補正動作を行いながら、ズーミング中に追従すべきカム軌跡を特定しつつ、ＴＨ１（１３０２）を下回った回数が所定値Ａに達したタイミングで補正強度を通常ジグザグ補正動作時と同じ強度に変更する制御を行うものである。すなわち、ミドル域でのズーミング開始時の補正強度を弱めて像ぼけの発生を回避した後は、合焦カム軌跡上から、ＡＦ評価値で言えばＴＨ１との差分だけ位置偏差を有したポイントで補正強度を強い側に変更するので、次回の合焦に至る正しい補正方向に強い補正強度でのジグザグ補正動作が行える。したがって、カム軌跡トレースの追従応答性を高める効果がある。

そして、上述したＳ４２０からＳ４２４において、補正速度の標準速度への加算処理を行うことで、ジグザグ駆動速度を算出し、ジグザグ補正動作を実行する。

ここで、図１２（Ｂ）において、例えば、ズームレンズ位置Ｚ_６からズーミングを開始した場合において、「弱い補正強度」でカム軌跡の再特定を行う場合のフォーカスレンズユニット１０５の移動軌跡は、ズームレンズ位置Ｚ_６からＺ_１２までに示したような軌跡になる。なお、図中では、補正方向が２回反転したズームレンズ位置まで「弱い補正強度」でカム軌跡の再特定を行うように記載しているが、１回又は３回以上反転するズームレンズ位置まで「弱い補正強度」でカム軌跡の再特定を行ってもよい。そして、その後（図ではＺ_１２以降）は、上記位置偏差を有したポイントから「強い補正強度」に切り換わり、図中の点線矢印のような移動軌跡で移動する。

以上の処理を行うことにより、特に補正強度の強いミドル域でズーミングが開始された場合であっても、ズーミング開始前のジャストピント状態からの像ぼけの発生や、ジグザグ補正動作に伴う像変動が視認されてしまうことを回避できるようにジグザグ補正動作を制御できるだけでなく、合焦カム軌跡から所定のぼけ量分だけ位置偏差を有するポイントで強い補正強度に変更してジグザグ補正動作を続行することができるので、カメラワークなどを伴ったズーミング操作であっても、確実に合焦状態を維持でき、像ぼけのきわめて少ない高品位なズーミング性能を実現することが可能となる。

なお、上記実施例では、ミドル域においてワイドからテレ方向へのズーミング開始時の補正強度を弱く設定する場合について説明したが、ミドル域以外のズーム域からズーミングを開始する場合や、テレからワイド方向へのズーミング開始時に、同様に補正強度を弱く設定するようにしてもよい。

本発明の実施例１であるビデオカメラの構成を示すブロック図。 実施例１のビデオカメラにおける動作を示すフローチャート。 本発明の前提技術を示すフローチャート。 本発明の前提技術を示すフローチャート。 本発明の前提技術を示すフローチャート。 本発明の前提技術を示すフローチャート。 従来の撮影光学系の構成を示す概略図。 被写体距離に応じた合焦カム軌跡を示す概念図。 合焦カム軌跡を説明する図。 ズームレンズの移動方向の内挿方法を説明するための図。 合焦カム軌跡のデータテーブルの例を示す図。 （Ａ），（Ｂ）とも本発明の前提技術を示す概念図。 本発明の前提技術を示す概念図。

符号の説明

１０２ ズームレンズユニット
１０５ フォーカスレンズユニット
１０６ 撮像素子
１１６ カメラマイクロコンピュータ
１１７ ＡＦ制御ユニット
１２０ カムデータメモリ

Claims (13)

1. 変倍用の第１レンズユニットの移動に際して、像面移動を補正するために第２レンズユニットの駆動を制御するレンズ制御装置であって、
   前記第１レンズユニットの位置に応じた前記第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と、
   前記データに基づいてレンズ制御情報を生成し、該レンズ制御情報に基づいて速度補正を行いつつ前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記第１レンズユニットの可動範囲における第１の位置又は該第１の位置よりも望遠側の第３の位置から望遠側へ前記第１レンズユニットの駆動を開始させる場合には、前記第１レンズユニットの駆動を開始させる際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記レンズ制御情報に基づく第１の駆動条件とし、前記第１の位置と前記第３の位置との間であって、かつ広角端と望遠端との間の中間領域に位置する第２の位置から望遠側へ前記第１レンズユニットの駆動を開始させる場合には、該第２の位置から前記第１レンズユニットの駆動を開始させる際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記第１の駆動条件に代えて、該第１の駆動条件よりも前記速度補正の変化が小さい第２の駆動条件とすることを特徴とするレンズ制御装置。
2. 前記制御手段は、前記第１および第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光電変換信号から得られる前記光学系の焦点状態を表す焦点信号の値が所定の合焦範囲内で増減を繰り返すように前記第１および第２の駆動条件を設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。
3. 前記制御手段は、前記第２の位置から前記第１レンズユニットの駆動を開始させるとき、前記第１レンズユニットの移動開始後、所定期間が経過した場合は、前記第２の駆動条件を前記第１の駆動条件に変更することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ制御装置。
4. 前記制御手段は、前記第２の位置から前記第１レンズユニットの駆動を開始させるとき、前記第１レンズユニットの移動開始後、前記第１および第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光電変換信号から得られる前記光学系の焦点状態を表す焦点信号の増減回数が所定回数に達することに応じて、前記第２の駆動条件を前記第１の駆動条件に変更することを特徴とする請求項３に記載のレンズ制御装置。
5. 前記レンズ制御情報は、前記第１レンズユニットに対する前記第２レンズユニットの位置を表す軌跡情報であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のレンズ制御装置。
6. 前記制御手段は、前記第２レンズユニットを駆動する際に、前記第１および第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光電変換信号から得られる前記光学系の焦点状態を表す焦点信号に基づいて前記レンズ制御情報を再生成する再生成処理を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のレンズ制御装置。
7. 変倍用の第１レンズユニットの移動に際して、像面移動を補正するために第２レンズユニットの駆動を制御するレンズ制御装置であって、
   前記第１レンズユニットの位置に応じた前記第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と、
   前記データに基づいてレンズ制御情報を生成し、該レンズ制御情報に基づいて速度補正を行いつつ前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記第１レンズユニットが広角側から望遠側へ継続して駆動されて、広角端と望遠端との間の中間領域にある所定位置に達した場合には、前記第１レンズユニットが当該所定位置に達した際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記レンズ制御情報に基づく第１の駆動条件とし、前記第１レンズユニットが当該所定位置から望遠側へ駆動を開始される場合には、前記第１レンズユニットが当該所定位置から駆動を開始される際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記第１の駆動条件よりも前記速度補正の変化が小さい第２の駆動条件とすることを特徴とするレンズ制御装置。
8. 前記制御手段は、前記焦点信号の値が所定の合焦範囲内で増減を繰り返すように前記第１および第２の駆動条件を設定することを特徴とする請求項７に記載のレンズ制御装置。
9. 前記制御手段は、前記所定位置から前記第１レンズユニットの駆動を開始させるとき、前記第１レンズユニットの移動開始後、前記焦点信号の増減回数が所定回数に達することに応じて、前記第２の駆動条件を前記第１の駆動条件に変更することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のレンズ制御装置。
10. 前記レンズ制御情報は、前記第１レンズユニットに対する前記第２レンズユニットの位置を表す軌跡情報であることを特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載のレンズ制御装置。
11. 前記第１および第２レンズユニットを含む光学系と、
    請求項１から１０のいずれか１つに記載のレンズ制御装置とを備えたことを特徴とする光学機器。
12. 変倍用の第１レンズユニットの移動に際して、予め記憶された前記第１レンズユニットの位置に応じた前記第２レンズユニットの位置を示すデータに基づいて像面移動を補正するために第２レンズユニットの駆動を制御するレンズ制御方法であって、
    前記データに基づいてレンズ制御情報を生成し、該レンズ制御情報に基づいて速度補正を行いつつ前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御ステップと、
    前記第１レンズユニットの可動範囲における第１の位置又は該第１の位置よりも望遠側の第３の位置から望遠側へ前記第１レンズユニットの駆動を開始させる場合には、前記第１レンズユニットの駆動を開始させる際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記レンズ制御情報に基づく第１の駆動条件とし、前記第１の位置と前記第３の位置との間であって、かつ広角端と望遠端との間の中間領域に位置する第２の位置から望遠側へ前記第１レンズユニットの駆動を開始させる場合には、該第２の位置から前記第１レンズユニットの駆動を開始させる際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記第１の駆動条件に代えて、該第１の駆動条件よりも前記速度補正の変化が小さい第２の駆動条件とする設定ステップとを有することを特徴とするレンズ制御方法。
13. 変倍用の第１レンズユニットの移動に際して、予め記憶された前記第１レンズユニットの位置に応じた前記第２レンズユニットの位置を示すデータに基づいて像面移動を補正するために第２レンズユニットの駆動を制御するレンズ制御方法であって、
    前記データに基づいてレンズ制御情報を生成し、該レンズ制御情報に基づいて速度補正を行いつつ前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御ステップと、
    前記第１レンズユニットが広角側から望遠側へ継続して駆動されて、広角端と望遠端との間の中間領域にある所定位置に達した場合には、前記第１レンズユニットが当該所定位置に達した際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記レンズ制御情報に基づく第１の駆動条件とし、前記第１レンズユニットが当該所定位置から望遠側へ駆動を開始される場合には、前記第１レンズユニットが当該所定位置から駆動を開始される際の前記第２レンズユニットの駆動速度を前記第１の駆動条件よりも前記速度補正の変化が小さい第２の駆動条件とする設定ステップとを有することを特徴とするレンズ制御方法。
    

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