CN100359922C

CN100359922C - 摄像装置

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Publication number: CN100359922C
Application number: CNB2005100694649A
Authority: CN
Inventors: 大野秀治; 录田茂久; 菊池实; 植村一德
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2008-01-02
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: US7310476B2; CN1710936A; JP2006003577A; US20050281551A1

Abstract

本发明提供一种摄像装置，其特征在于，备有：能沿光轴移动的透镜；驱动该透镜的驱动模块；计数该驱动模块的驱动次数或驱动时间的驱动计数模块；存储用来修正与该驱动模块的驱动次数或驱动时间对应的该驱动模块的机械性的松动的修正量的存储模块；以及用该存储模块存储的修正量中与由该驱动计数模块计数的驱动次数或驱动时间对应的修正量，修正该驱动模块的机械性的松动，控制该驱动模块的控制模块。长时间使用后，也能进行最佳的变焦及聚焦。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及摄像装置。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，例如，有特开平9-247517号公报。在该公报中，作为课题，记载了“使光学变焦模块和电子变焦模块平滑地连动的方法”。作为解决方法，记载了“将光学变焦模块的机械性的松动量存储在存储器中，根据该存储的机械性的松动量和透镜驱动控制信息，计算光学变焦的机械性的松动量，通过改变光学变焦模块和电子变焦模块的连动开始点，使光学变焦模块和电子变焦模块平滑地连动”。

通常，监视摄像装置为了能拍摄各个方向，将摄像机固定在能沿摇摄方向、俯仰方向自由地旋转的摄像机用旋转台上使用。另外，有一种监视摄像系统装置，该装置利用外部的控制部，对摄像机用旋转台的摇摄、俯仰及监视摄像装置的变焦等进行操作，能自由地改变摄像机映出的图像位置。该监视摄像系统装置具有下列功能：存储一般应映出的多个图像位置，以一定的时间依次映出该存储的图像位置的定序功能；以及将人感知传感器等设置在监视区中，由该人感知传感器断定了存在异常时，瞬间使摄像装置朝向该方向的警报功能等。

这时，为了在各个图像位置敏捷地进行变焦及聚焦，有必要使变焦透镜及聚焦透镜敏捷地移动到规定位置，但迄今，作为使透镜沿光轴移动的方法，已知有使用步进电动机的透镜驱动机构。在这样的透镜驱动机构中，为了知道变焦透镜位置或聚焦透镜位置，用透镜驱动控制模块和步进电动机形成开放回路，透镜驱动控制模块始终监视步进电动机的驱动步进数，等效地监视透镜位置。

这样在由步进电动机通过齿轮等驱动透镜的情况下，在齿轮啮合的部分等位置产生机械性的松动。如果该松动为0，则透镜驱动控制模块始终通过监视步进电动机的驱动步进数，能等效地监视透镜位置，但如果松动变得越大，则透镜驱动控制模块获得的透镜位置越加产生误差。另外，透镜驱动方向反向时，如果不用松动以上的步进数进行驱动，透镜就会不动。另外，该机械性的松动有制造离散，即使是同一种设计，也不限定于同样的松动，存在随着温度的变化而变化的问题。

因此，在特开平9-247517号公报中记载了将机械性的松动的代表值存储在存储器中，根据该存储的松动值和透镜驱动控制信息，进行最佳的位置控制的技术。

可是，在透镜驱动次数多或驱动时间长的情况下，只将机械性的松动的代表值存储在存储器中往往是不充分的。例如，通常监视摄像装置是在一天之中都进行工作，进而具有存储应映出的多个图像位置、以一定的时间依次映出这些存储的图像位置的定序功能。因此，每隔一定时间反复驱动变焦透镜及聚焦透镜，与生活中用的摄像机相比，透镜驱动次数极多。因此，不言而喻基本性能的可靠性是重要的，即使长时间使用后也能维持性能是一个重要的要求。

在由步进电动机通过齿轮等驱动透镜的情况下，在齿轮啮合部分等位置产生机械性的松动，而由于透镜驱动的反复、以及随着时间的推移而变化等，齿轮的啮合部分逐渐地劣化，所以如果透镜驱动次数增加，该机械性的松动也就越增加，慢慢地增大。

因此，如果透镜驱动时机械性的松动比预先存储在存储器中的松动的代表值大，则透镜驱动方向反向时，不进行最佳的变焦或聚焦，有时致使透镜停止等。

发明内容

本发明的一种方式的目的在于考虑以上的问题，提高摄像装置的可靠性。

本发明的一种方式的特征在于备有：能沿光轴移动的透镜；驱动该透镜的驱动模块；计数该驱动模块的驱动次数或驱动时间的驱动计数模块；存储用来修正与该驱动模块的驱动次数或驱动时间对应的该驱动模块的机械性的松动的修正量的存储模块；以及用该存储模块存储的修正量中与由该驱动计数模块计数的驱动次数或驱动时间对应的修正量，修正该驱动模块的机械性的松动，控制该驱动模块的控制模块。

如果采用本发明的一种方式，则能提高摄像装置的可靠性。

附图说明

本发明的这些和其他特征、目的、和优点将通过以下参照附图进行的说明变得更为清楚。

图1是表示本发明的第一实施例的监视摄像装置的结构框图。

图2是表示驱动变焦透镜用的齿轮的啮合方式的说明图。

图3是表示变焦透镜的0复位时的松动的说明图。

图4是表示变焦透镜移动到广角侧时的松动的说明图。

图5是表示变焦透镜移动到望远侧时的松动的说明图。

图6是表示变焦透镜进一步移动到望远侧时的松动的说明图。

图7是表示本发明的修正量变化表的设定的说明图。

图8是表示本发明的控制变焦位置的修正量的框图。

图9是表示本发明的第二实施例的监视摄像装置的结构框图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式。

实施例1

以下，用附图说明本发明的第一实施例。

图1是本发明的第一实施例(以下称本例)的监视摄像装置的框图。该图中，101是透镜单元，102是变焦透镜，103是聚焦透镜，108是摄像元件，109是信号处理电路，104是变焦透镜驱动齿轮(以下称变焦齿轮)，105是聚焦透镜驱动齿轮(以下称聚焦齿轮)，106是驱动变焦透镜的步进电动机(以下称变焦电动机)，107是驱动聚焦透镜的步进电动机(以下称聚焦电动机)，114是变焦控制电路，115是聚焦控制电路，116是驱动方向检测电路，117是方向存储器，121是修正量计算电路，122是松动量存储器，123是修正量变化表，124是透镜驱动次数计算电路，125是次数存储器，301是控制信号输入部。

在本例中，来自图中未示出的摄像机用旋转台的控制电路的控制信号被传递给控制信号输入部301，如果将控制信号作为驱动变焦透镜102用的信号，则根据来自变焦控制电路114的变焦控制信号112，使变焦电动机106旋转必要的步进数(以下，将电动机的旋转步进数作为透镜移动的单位)。变焦电动机106的旋转通过变焦齿轮104，被传递给变焦透镜102，变焦透镜102移动被控制的步进数。这时，变焦控制电路114始终监视变焦控制信号112，计算变焦电动机106从图中未示出的基准位置(以下称0复位位置)到达哪个步进位置，将它作为控制时的变焦位置(以下称控制变焦位置)。

同时，驱动方向检测电路116根据变焦控制信号112，始终监视变焦电动机106的旋转方向(也就是变焦透镜102的移动方向)，通过将该旋转方向存储在方向存储器117中，能检测上次的旋转方向和此次的旋转方向是同一方向还是相反方向。

在本例中，聚焦透镜103也一样，根据来自聚焦控制电路115的聚焦控制信号113，使聚焦电动机107旋转必要的步进数。聚焦电动机107的旋转通过聚焦齿轮105传递给聚焦透镜103，聚焦透镜103移动被控制的步进数。这时，聚焦控制电路115始终监视聚焦控制信号113，计算聚焦电动机107从0复位位置到达了哪个步进位置，同样作为控制上的聚焦位置。另外同样，驱动方向检测电路116能根据聚焦控制信号113，检测聚焦电动机107的旋转方向。

另外，通过变焦透镜102及聚焦透镜103获得的、来自图中未示出的被拍摄体的光，在摄像元件108中被变换成电信号，其输出信号110被输入信号处理电路109中。这时，信号处理电路109根据所获得的输出信号110，进行信号处理，作为视频信号111输出。

其次，说明机械性的松动。

图2是表示图1中的变焦齿轮104的啮合方式的模式说明图，是关于透镜单元101内的工作情况的图。齿轮201表示变焦透镜102侧的齿轮，齿轮202表示变焦电动机106侧的齿轮，按照图2中从右至左的方向作为正方向进行说明。

变焦电动机106的旋转从齿轮202通过齿轮201传递给变焦透镜102。如图2(a)所示，这时在变焦电动机106沿正向继续旋转的情况下，齿轮齿204的左侧面和齿轮齿203的右侧面呈始终接触状态，所以不会发生正向的松动，松动为0。这时，齿轮202的旋转直接传递给齿轮201，齿轮201沿正向运动。

这时如果使驱动方向反向，则如图2(b)所示，反向后齿轮201和齿轮202之间发生松动211。这时，齿轮齿204的右侧面与齿轮201沿逆向不接触，所以沿逆向不能使齿轮201运动。

例如，如果使松动211步进20，则方向反向后如果使变焦电动机106旋转20步进，则如图2(c)所示，齿轮齿204的右侧面与齿轮201沿反向接触。另外，如果使变焦电动机106旋转20步进以上，则齿轮202的旋转被传递给齿轮201，所以齿轮201沿逆向运动，变焦透镜102也移动。就是说，方向反向时，如果不使变焦电动机106旋转松动211以上，变焦透镜102就不移动。

因此，即使物理性的变焦透镜102的位置(以下称物理性的变焦位置)为同一位置，在由变焦控制电路114计算的控制变焦位置中，也会产生松动大小的误差。

这种情况，对于聚焦透镜103、聚焦齿轮105及聚焦电动机107的关系来说也一样，即使物理性的聚焦透镜103的位置为同一位置，由聚焦控制电路115计算的控制上的聚焦位置中，也会产生松动大小的误差。

其次，考虑机械性的松动，用图3至图6说明在修正量计算电路121中计算修正量的方法。

首先，如图3所示，变焦透镜102的初始的物理性的变焦位置位于比0复位位置还远的望远侧，电源接通时使变焦透镜102向广角侧移动，由图中未示出的原点位置传感器检测0复位位置(以下，将检测0复位位置的工作称为0复位动作)。这时，齿轮齿204的左侧面接触在齿轮201上，所以在齿轮202和齿轮201之间没有广角侧的松动，但在望远侧发生松动。在本例中，使该望远侧的松动为20步进。

这里，变焦控制电路114通过使0复位工作时的控制变焦位置为0，此后在透镜移动到了广角侧的情况下，移动每一步进使控制变焦位置为+1，在透镜移动到了望远侧的情况下，移动每一步进使控制变焦位置为-1，等效地管理变焦透镜102的物理性的变焦位置。在该时刻，物理性的变焦位置和控制变焦位置都为0。

其次，如图4所示，如果变焦透镜102再从0复位位置向广角侧移动10步进，则由于在广角侧没有松动，所以齿轮201也向广角侧移动齿轮202向广角侧移动的大小，在物理性的变焦位置和控制变焦位置之间没有误差，都为+10。

可是，如图5所示，如果从图3中的0复位位置向望远侧移动10步进，则齿轮202移动，但由于齿轮齿204的右侧面因松动而不能接触在齿轮201上。因此，齿轮201不能移动到望远侧，变焦透镜102的物理性的变焦位置也不变化。就是说物理性的变焦位置仍然为0，与此相对应，控制变焦位置变成-10，在物理性的变焦位置和计数变焦位置之间产生错误计算。这时，齿轮201和齿轮202之间的松动沿望远方向为10步进，沿广角方向也为10步进。

因此，在该例中有必要修正控制变焦位置，假设修正量为+10，在物理性的变焦位置和控制变焦位置之间没有误差，都为0。

另外如图6所示，如果从图3中的0复位位置向望远侧移动30步进，则在移动了20步进的时刻，最大松动的20步进被抵消，如果超过20步进，则齿轮202和齿轮201一同向望远侧移动，所以物理性的变焦位置为-10，控制变焦位置为-30。这时，在望远侧不发生松动，只在广角侧松动为20步进。因此，在该例中有必要修正控制变焦位置，假设修正量为+20，在物理性的变焦位置和控制变焦位置之间没有误差，都为-10。

就是说，如用图5和图6说明的那样，在变焦透镜102的移动方向反向了的情况下，有必要修正控制变焦位置。

另外以上的例，假设电源接通时变焦透镜102的初始位置在望远侧，但在广角侧的情况下，在0复位位置在望远侧没有松动，在广角侧发生松动，同样考虑即可。

另外，关于聚焦透镜103的修正量，例如将变焦透镜102的广角侧置换成聚焦透镜103的最近侧，将变焦透镜102的望远侧置换成聚焦透镜103的无限侧，同样考虑即可。

这样，根据变焦透镜102的初始的机械性的松动、移动方向及移动步进数，能始终计数望远侧和广角侧的修正量，所以能修正控制变焦位置相对于物理性的变焦位置的误差。

其次，说明考虑了长时间使用后，预计的机械性的松动增大的本发明的变焦透镜修正方法。

如图1所示，将变焦透镜102的机械性的松动的初始设定值存储在松动量存储器122中。

然后，每当驱动变焦透镜102时，使透镜驱动次数计算电路124工作。透镜驱动次数计算电路124每当变焦控制信号112被传递给步进电动机106时，一边将次数存储器125的次数+1，一边存储起来。

同时，驱动方向检测电路116每当变焦控制信号112被传递给步进电动机106时，便将驱动方向存储在方向存储器117中，通过与前一次的驱动方向进行比较，检测变焦透镜102是否反向。

其次，修正量计算电路121由驱动方向检测电路116检测变焦透镜102的驱动方向为同一方向还是反向了，在驱动方向反向了的情况下，从松动量存储器122中读出初始设定的松动值。另外，从透镜驱动次数计算电路124读入现在的驱动次数，从修正量变化表123读入对应于驱动次数的修正量的变化比例，根据以上的信息计数修正量。

这里，说明修正量变化表123的设定方法。

图7表示修正量变化的设定例，为了计算对应于透镜驱动次数的最佳修正量，设定长时间使用后预计的修正量的变化比例。横轴是对应于透镜驱动次数适当分割的次数区间，左侧的纵轴是修正量的变化(在本例中，1刻度表示10步进)，灰色棒图形表示每个透镜驱动次数区间的修正量的变化。白色棒图形对应于右侧的纵轴上的透镜驱动次数，表示透镜驱动次数和横轴上的次数区间的关系，透镜驱动次数在20万次以下为区间I，40万次以下为区间II，60万次以下为区间III，80万次以下及80万次以上为区间IV。

其次，机械性的松动的初始设定值存储在松动量存储器122中，所以修正量变化表123的区间I的修正量的变化比例为0步进。其次，设想长时间使用后机械性的松动逐渐增大，在修正量变化表123的区间II中设定10步进，同样在区间III中设定20步进，在区间IV中设定40步进。

其次，说明用修正量计算电路121计算的修正量。

图8表示控制变焦位置的修正量，横轴表示与图7相同的透镜驱动次数的区间，纵轴表示修正量(在本例中，一个刻度表示10步进)。

如图7所示，设定修正量变化表123，如果将机械性的松动的初始设定值作为10步进存储在松动量存储器122中，则控制变焦位置的修正量为了使透镜驱动次数在20万次以下能适用修正量变化表123的区间I的设定，在用斜线棒图形表示的松动量存储器122的值中的10步进中，加上修正量的变化比例的0步进，修正量变成10步进。同样，为了使透镜驱动次数超过20万次至40万次能适用区间II的设定，修正量为20步进，同样区间III的修正量为30步进，区间IV及超过区间IV的范围内的修正量为50步进。

这样，长时间使用后，即使在随着透镜驱动次数增多，透镜的机械性的松动逐渐增大的情况下，也能通过使控制变焦位置的修正量对应于透镜驱动次数而变化，从而始终控制在最佳的透镜位置。

另外，即使在驱动聚焦透镜103的情况下，也将聚焦透镜103的机械性的松动的初始设定值存储在松动量存储器122中，能通过在修正量变化表123中设定对应于驱动次数的修正量的变化比例，从而控制在最佳的透镜位置。

另外在本例中，虽然说明了将全部结构要素安装在监视摄像装置本体内的情况，但也可以将结构要素的一部分、方向存储器117或松动量存储器122、或次数存储器125作为外部装置使用，例如将个人计数机或携带信息终端等的存储器作为外部存储器使用。

最后，说明存储在松动量存储器122中的松动值。如上所述，在机械性的松动中有制造离散，即使是同一设计的装置，也并非限于同一松动，但如果视觉上的变焦速度或聚焦性能为不变化的程度，则也可以将离散内的代表值预先存储在松动量存储器122中。另外，也可以用测定装置进行测定，存储在每个监视摄像装置中。另外，也可以接通电源时在0复位位置进行测定，存储在松动量存储器122中。

另外，关于修正量变化表123中设定的修正量，在视觉上的变焦速度或聚焦性能变化不显著的范围内，也可以将透镜驱动次数的修正量变化的离散内的代表值预先作为加法计数值来设定。或者，也可以在修正量变化表123中，设定对存储在松动量存储器122中的松动进行乘法运算用的系数。

实施例2

以下，用图9说明本发明的第二实施例。

图9是本发明的第二实施例(以下称本例)的监视摄像装置的框图。在该图中，126是松动量检测电路，127是变焦传感器，128是聚焦传感器，其他方块结构与图1相同。

首先，说明变焦透镜102的松动的检测。如第一方式的图1所示，根据从变焦控制电路114输出的变焦控制信号112，通过变焦电动机106及变焦齿轮104，控制变焦透镜102。

其次，松动量检测电路126始终监视从变焦控制电路114输出的变焦控制信号112，另外由设置在透镜单元101内的变焦传感器127始终监视变焦透镜102的物理性的变焦位置。然后，通过计算变焦控制电路114的控制量和从变焦传感器127的输出获得的变焦透镜102的物理性的变焦位置的差分，能检测变焦透镜102的机械性的松动。该松动的值被存储在松动量存储器122中，每当由松动量检测电路126检测时，更新松动量存储器122中的值。然后，根据该松动量存储器122中的值，由修正量计算电路121计算修正量。

因此，长时间使用后，即使在透镜的机械性的松动逐渐增大的情况下，由于根据检测到的松动的值计算修正量，所以能始终控制在最佳的透镜位置。

同样，在驱动聚焦透镜103的情况下，也对松动量存储器122更新通过聚焦传感器128等由松动量检测电路126检测的松动值，根据该松动量存储器122的值，由修正量计算电路121计算修正量，所以能控制在最佳的透镜位置。

根据本发明，已示出和描述了几个实施方式，然而必须了解，在不超出本发明的范围的情况下所公开的实施例可以进行改变和修正。因此，我们并不打算受限于这里指出和描述的细节，而将所有这些改变和修正归入附属的权利要求的范围内。

Claims

1.一种摄像装置，其特征在于，备有：

能沿光轴移动的透镜；

驱动该透镜的驱动模块；

对该驱动模块的驱动次数或驱动时间进行计数的驱动计数模块；

存储用来修正与该驱动模块的驱动次数或驱动时间对应的该驱动模块的机械性的松动的修正量的存储模块；以及

用该存储模块存储的修正量中与由该驱动计数模块计数的驱动次数或驱动时间对应的修正量，修正该驱动模块的机械性的松动，控制该驱动模块的控制模块。

2、一种摄像装置，通过规定的光学系统，在摄像元件的摄像面上形成摄像画面，将所述摄像画面变换成视频信号输出，其特征在于，备有：

使所述光学系统的变焦透镜沿光轴移动，将在所述摄像面上形成的被拍摄体的像放大或缩小的变焦模块；

用开放回路控制所述变焦模块的变焦控制模块；

使所述光学系统的聚焦透镜沿光轴移动，对在所述摄像面上形成的被拍摄体的像进行聚焦的聚焦模块；

用开放回路控制所述聚焦模块的聚焦控制模块；

存储修正所述变焦模块及所述聚焦模块各自的机械性的松动的修正量的存储模块；

对由所述变焦模块或所述聚焦模块进行的透镜驱动的累计值进行计数的驱动计数模块；

根据所述累计值改变修正机械性的松动的所述修正量的修正表；以及

根据存储在所述存储模块中的修正值、由所述驱动计数模块计数的所述累计值、以及所述修正表，计算修正所述变焦模块或所述聚焦模块的机械性的松动的修正量的修正量计算模块。

3、根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于：由所述驱动计数模块计数的所述累计值是累计驱动时间。

4、根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于：由所述驱动计数模块计数的所述累计值是累计驱动次数。

5、根据权利要求2至4中任一项所述的摄像装置，其特征在于：所述修正表由修正系数构成。