JP2012042554A - レンズ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画角調整を高精度で簡単に行うレンズ制御装置を提供すること
【解決手段】レンズ制御装置は、変倍に際して変倍レンズユニット１１２を移動するために操作されるズーム操作部材１１５と、画角を調整する画角調整モードを設定するモード切替手段１１６と、モード切替手段によって画角調整モードが設定された場合に、ズーム操作部材１１５の操作量によらずに変倍レンズユニットの駆動速度が固定速度になるように、変倍レンズユニットを光軸方向に駆動するズーム駆動源１１０を制御するシステムマイコン１１２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ制御装置に関する。

２台のカメラにより撮影された左眼用と右眼用の画像から立体画像を得る際に両画像の画角を一致させるべく、基準となるカメラの画角を設定し、その画角と合うように各モニタ画面を参照しながら残り１台のカメラのズーム操作を行うことは知られている。しかし、この作業には熟練が必要で画角調整は容易ではなく、別の画角に変える場合などには再び画角調整をやり直したりするなどの問題がある。そこで、特許文献１は、２台のカメラの各レンズの駆動を同期させ、基準となる１台のカメラでズーム操作を行うと、画角がほぼ同一になるようにもう１台のカメラのレンズも駆動するように制御する画角調整方法を提案している。

特開平１１−０２７７０２号公報

特許文献１のカメラでは、最初に基準となるカメラの画角を設定画角に合わせる際にズーム量を微調整する必要があるが、従来はこの微調整が困難であった。

そこで、本発明は、画角調整を高精度で簡単に行うレンズ制御装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明のレンズ制御装置は、変倍に際して変倍レンズを移動するために操作される操作手段と、画角を調整する画角調整モードを設定するモード設定手段と、前記モード設定手段によって前記画角調整モードが設定された場合に、前記操作手段の操作量によらずに前記変倍レンズの駆動速度が固定速度になるように、前記変倍レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。かかる制御手段の代わりに、前記モード設定手段によって前記画角調整モードが設定された場合に、画角変倍率が一定になるように、前記変倍レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を制御する制御手段が使用されてもよい。あるいは、前記モード設定手段によって前記画角調整モードが設定された場合に、前記操作手段の操作を止めたときに前記変倍レンズが滑らかに停止するように駆動速度を段階的に制御する減速制御を行わずに直ちに前記変倍レンズが停止するように、前記変倍レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を制御する制御手段が使用されてもよい。あるいは、前記モード設定手段によって前記画角調整モードが設定された場合に、前記変倍レンズが駆動し始める前記操作手段の操作量を前記画角調整モードが設定されていない時の前記操作手段の操作量よりも小さくなるように、前記変倍レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を制御する制御手段が使用されてもよい。

本発明は、画角調整を高精度で簡単に行うレンズ制御装置を提供することができる。

ビデオカメラのブロック図である。（実施例１） ゲンロック機能を実現する構成を示すブロック図である。 レンズ制御方法を説明するためのフローチャートである。（実施例１） 図４（ａ）はズーム位置と焦点距離との関係を示すグラフであり、図４（ｂ）はズーム位置とズーム速度との関係を示すグラフである。 変倍レンズユニットの減速制御を行う場合と行わない場合を比較したグラフである。 ズーム操作部材の不感帯の設定に関する概念図である。 レンズ制御方法を説明するためのフローチャートである。（実施例２）

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、実施例１のレンズ制御装置を有するビデオカメラ（撮像装置）のブロック図である。なお、本発明の撮像装置は、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。

ビデオカメラは、撮影光学系、撮像素子１０６、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）１０７、カメラ信号処理回路１０８、モニタ装置１０９、ズーム駆動源１１０、フォーカシング駆動源１１１、レンズ制御装置を有する。

撮影光学系は、被写体の光学像を撮像素子１０６の撮像面に形成し、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が、撮影光学系はリアフォーカス光学系に限定されない。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。

撮影光学系は、光軸上に固定されている第１群（前玉）レンズユニット１０１、変倍レンズユニット１０２、絞り１０３、光軸上に固定されている第２群（後玉）レンズユニット１０４、フォーカスレンズユニット１０５を有する。

変倍レンズユニット（ズームレンズユニット）１０２は光軸方向に移動して変倍を行う。絞り１０３は光量を調整する。フォーカスレンズユニット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、変倍レンズユニットの光軸後方にあって光軸方向に移動する。

撮像素子１０６はＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成され、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。

ＡＧＣ１０７は、撮像素子１０６からの撮像信号を最適なレベルに増幅してカメラ信号処理回路１０８へ入力する。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、モニタ装置１０９に送って撮影画像として表示させる。なお、モニタ装置１０９は、撮影モードや撮影状態、指標・警告等を撮影者に知らせる画像も表示される。画角を調整する際は、このモニタ装置１０９に表示される画像や指標を参照しながら行う。

ズーム駆動源（変倍駆動源、駆動手段）１１０は、変倍レンズユニット１０２を光軸方向に駆動する。フォーカシング駆動源１１１は、フォーカスレンズユニット１０５を光軸方向に駆動する。

レンズ制御装置は、システムマイコン１１２、ズーム操作部材１１５、モード切替手段１１６、同期用Ｉ／Ｆ１１７を有する。

システムマイコン１１２は、変倍レンズユニット１０２を例えばズームスイッチなどのズーム操作部材１１５の操作されている方向に対応した望遠側または広角側に駆動するための信号を出力するコンピュータ（プロセッサ、制御手段）である。この信号の出力は、システムマイコン１１２内にある速度設定部１１４に通知される。速度設定部１１４は、ズーム操作部材１１５の操作量に応じてズーム駆動速度の設定を行う。駆動制御部１１３は、速度設定部１１４で設定したズーム駆動速度に基づいて所定時間後のズーム駆動目標位置を算出し、ズーム駆動源１１０を介して変倍レンズユニット１０２を該方向に駆動する。このため、駆動制御部１１３は、変倍レンズユニット１０２の位置を検出する位置検出手段として機能する。ズーム操作部材１１５は変倍（ズーミング）に際して変倍レンズユニット１０２を光軸方向に移動するために操作されるズームキーなどの操作手段である。

また、システムマイコン１１２は、変倍に伴う像面移動の補正をするために、フォーカス駆動速度の設定を行う。駆動制御部１１３は、速度設定部１１４で設定したフォーカス駆動速度に基づいて所定時間後のフォーカス駆動目標位置を算出し、フォーカシング駆動源１１１を介して、フォーカスレンズユニット１０５を駆動する。

モード切替手段（モード設定手段）１１６は、ダイヤルキーやトグルスイッチ等の部材から構成され、通常制御モードや画角を調整する画角調整モード等の各種のモードを設定し、システムマイコン１１２に現在選択されているモード情報を通知する。システムマイコン１１２は、当該モード情報に応じてレンズ制御方法等を切替える。

同期用Ｉ／Ｆ１１７は同期信号に合わせて外部機器と同期をとるためのインターフェースである。本実施例では、本構成と同じカメラを同期用Ｉ／Ｆ１１７を介して接続し、システムマイコン１１２で生成された同期用信号に基づいて、片側をマスター、もう一方をスレーブとして同期制御する。

また、外部の同期基準信号に基づいて同期をとるゲンロック機能を用いて２台のカメラの同期をとるようにしてもよい。図２は、ゲンロック機能を実現する構成を示すブロック図である。

同期信号分離回路１１９は、同期用Ｉ／Ｆ１１７を介して入力されるカメラ１１８ａ、カメラ１１８ｂの映像信号を同期分離し、水平・垂直同期信号を抽出する。位相差検出回路１２０では、同期信号分離回路１１９で抽出された各水平・垂直同期信号と同期基準信号発生回路１２２より出力される同期基準信号との位相差をそれぞれ検出し、位相調整回路１２１に出力する。位相調整回路１２１は、同期基準信号発生回路１２２から出力される同期基準信号を検出された位相差分だけそれぞれ時間軸方向にずらした後、カメラ１１８ａ、１１８ｂに出力する。このように映像信号から分離された同期信号の位相差に応じて同期基準信号の位相を調整することでそれぞれのカメラの同期をとることができ、同期制御により連動させることで、２台のカメラの画角を合わせることができる。

次に、システムマイコン１１２が実行するレンズ制御方法について説明する。図３は、本実施例のレンズ制御方法を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」はステップ（Ｓｔｅｐ）の略である。図３に示す一連の処理は、垂直同期信号に同期して実行され１垂直同期時間（１Ｖ）に１回、システムマイコン１１２内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。

まず、システムマイコン１１２は、画角調整モードが選択されているか否かを判定し（Ｓ３０１）、画角調整モードが選択されている場合は（Ｓ３０１のＹｅｓ）、同期用Ｉ／Ｆ１１７を介して外部機器との同期制御を行っているか否かを判定する（Ｓ３０２）。

システムマイコン１１２は、同期制御中であると判断すると（Ｓ３０２のＹｅｓ）、速度設定部１１４にてズーム駆動速度を固定速度に設定する（Ｓ３０３）。ここで、「固定速度」は、画角調整が行いやすい遅い速度である。従来は、システムマイコン１１２は、ズーム操作部材１１５の操作量に応じて変倍レンズユニット１０２の駆動速度を変更していたが、これでは画角の微調整が困難となる。そこで、本実施例のシステムマイコン１１２は、画角調整モードが設定された場合に、ズーム操作部材１１５の操作量によらずに変倍レンズユニット１０２の駆動速度が固定速度になるようにズーム駆動源１１０を制御する。固定速度を設定することで、ズーム操作部材１１５の操作量を気にすることなく同じ操作感覚で画角の微調整が行える。

なお、本実施例ではズーム駆動速度を常に一定の固定速度に設定しているが、焦点距離に応じて固定の速度を変えてもよい。例えば、図４（ａ）に示すように、一般的にズームレンズ位置が広角側から望遠側に移動するに従い、焦点距離は徐々に大きくなり、それに伴って同じズームレンズ移動量に対する画角変化率も大きくなる。望遠側のように画角変化率が大きいと、少しのズーム移動量でも画角が大きく変わってしまい微調整が困難となる。

そこで、本実施例のシステムマイコン１１２は、画角調整モードが設定された場合に、画角変倍率が一定になるようにズーム駆動源１１０を制御する。この場合、画角変倍率が一定になるように変倍レンズユニット１０２の位置（ズーム位置）に応じて変倍レンズユニット１０２を駆動する駆動速度（ズーム速度）を変更することになる。

例えば、システムマイコン１１２は、図４（ｂ）に示すように、ズーム位置が望遠側になるにつれてズーム速度を遅くすることで、同じ操作量に対する焦点距離の変化率、つまりは画角変化率を一定にすることができる。これにより、ズーム位置によらず、同じ操作感覚で画角調整を行うことができる。

Ｓ３０４からＳ３１０までの処理は、システムマイコン１１２内の駆動制御部１１３にて実行されるズーム駆動制御処理である。駆動制御部１１３は、ズーム操作中か否かを判定し（Ｓ３０３）、ズーム操作中である場合は（Ｓ３０４のＹｅｓ）ズームレンズの駆動制御を行い（Ｓ３０５）、繰り返しズーム操作中であるかを判定する（Ｓ３０３）。レンズの駆動制御は、現在のレンズ位置と設定されている駆動速度から所定時間後の目標駆動位置を算出し、その目標駆動位置に向かってレンズを駆動させるように制御する。一方、駆動制御部１１３は、ズーム操作中でないと判定した場合は（Ｓ３０４のＮｏ）、レンズ駆動の減速停止制御をしないで駆動を停止させ、レンズ制御処理を終了する（Ｓ３０６）。

通常モード選択時には、図５（ａ）に示すようにズーム操作を止めたとき、レンズ駆動停止時の画角変化が滑らかになるように（変倍レンズユニット１０２が滑らかに停止するように）変倍レンズユニット１０２の駆動速度を段階的に下げる減速制御を行う。減速制御を行うと、同図に示すようにズーム操作を止めてからズームが直ちに停止せずにズームレンズのオーバーランが発生し、画角の微調整が困難になる。

そこで、本実施例のシステムマイコン１１２は、画角調整モードが設定された場合に、ズーム操作部材１１５の操作を止めたときに減速制御を行わずに直ちに変倍レンズユニット１０２が停止するようにズーム駆動源１１０を制御する。例えば、図５（ｂ）に示すように、減速制御を行わないようにすると、ズームレンズのオーバーランをなくすことができ、所望の画角に止めることが容易となる。

システムマイコン１１２は、画角調整モードではないと判定した場合（Ｓ３０１のＮｏ）や同期制御中ではないと判定した場合（Ｓ３０２のＮｏ）、Ｓ３０７以降の通常モードのズーム制御を行う。駆動制御部１１３は、ズーム操作中か否かを判定し（Ｓ３０７）、ズーム操作中である場合は（Ｓ３０７のＹｅｓ）、ズームレンズの駆動制御を行い（Ｓ３０８）、繰り返しズーム操作中であるかを判定する（Ｓ３０７）。一方、駆動制御部１１３は、ズーム操作中でないと判定した場合は（Ｓ３０７のＮｏ）、ズームレンズが目標駆動位置に到達し駆動停止しているか否かを判定する（Ｓ３０９）。駆動制御部１１３は、駆動停止していない場合は（Ｓ３０９のＮｏ）、駆動停止するまで減速制御を行い（Ｓ３１０）、駆動停止している場合は（Ｓ３０９のＹｅｓ）レンズ制御処理を終了する。

以上、本実施例によれば、画角調整モード選択時で同期制御中に、ズーム速度を固定速度に設定したり、減速制御を行わずにレンズ駆動を停止させたりすることによって画角調整を容易にしている。

実施例２のレンズ制御装置は、図１に示す構成と同様の構成を有する。一般に、ズーム操作部材１１５には、操作量（ストローク）に対して電圧が変化するように構成されているが、所定の操作量以上の操作されないと操作されたものとは見なさないように、システムマイコン１１２はズーム駆動源１１０を制御している。この制御は、ズーム位置が意図せずに変動することを防止する効果を有する。しかし、実施例１のようにレンズ駆動制御を行っても、ズーム操作部材１１５の操作量が小さいとズームレンズ位置が変わらず画角の微調整が困難となるという課題が発生する。

そこで、本実施例のシステムマイコン１１２は、画角調整モード時に、変倍レンズユニット１０２が駆動し始めるズーム操作部材１１５の操作量が通常制御モード時のズーム操作部材１１５の操作量よりも小さくなるようにズーム駆動源１１０を制御している。

図６（ａ）は、ストロークに対してリニアに電圧が変化するスイッチを用いた場合の、レンズが動き出さない所定のストローク量、いわゆる不感帯の設定に関する概念図である。ズーム操作部材１１５を中央にした場合の位置のバラつきを考慮して、中点電圧Ｖｃに対してある幅分だけしきい値Ｖαを設定し、システムマイコン１１２は、キー電圧Ｖが｜Ｖｃ±Ｖα｜以下の場合ズームが駆動しないように制御する。こうすることで、キーを中央から少し操作してもズームが動かない区間、つまり不感帯を設定することができる。ここで、しきい値Ｖαはスイッチ自体の電圧のバラつきやズーム操作部材１１５の中央位置のバラつきを考慮して設定する。しかし、不感帯が大きいと、ズーム操作を行っても、なかなかズームレンズが動き出さないため、小刻みなズーム操作による画角の微調整が困難となる。

そこで、本実施例では、画角調整モード選択時で同期制御中に、ズーム操作部材１１５の操作量に対するレンズ駆動の動き出しの特性を変更し、微調整を容易に行えるようにする。図６（ｂ）に示すようにしきい値を通常モードで設定しているしきい値Ｖαより小さい値Ｖβに設定することで不感帯を小さくすることができる。

図７は、本実施例のレンズ制御方法を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」はステップ（Ｓｔｅｐ）の略であり、図３と同様のステップには同様の符号を付している。図７に示す一連の処理は、垂直同期信号に同期して実行され１垂直同期時間（１Ｖ）に１回、システムマイコン１１２内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。

まず、システムマイコン１１２は、画角調整モードが選択されているか否かを判定し（Ｓ３０１）、画角調整モードが選択されている場合は（Ｓ３０１のＹｅｓ）、同期用Ｉ／Ｆ１１７を介して外部機器との同期制御を行っているか否かを判定する（Ｓ３０２）。

システムマイコン１１２は、同期制御中であると判断すると（Ｓ３０２のＹｅｓ）、通常モードで設定するしきい値Ｖαより小さい不感帯のしきい値をＶβに設定する（Ｓ３１３）。次に、システムマイコン１１２は、ズーム操作部材１１５を操作することで変化する電圧Ｖが、中点電圧Ｖｃに対ししきい値Ｖβ以上変化しているか否かを判定する（Ｓ３１４）。システムマイコン１１２は、Ｖ＞｜Ｖｃ±Ｖβ｜である場合は（Ｓ３１４のＹｅｓ）、ズームレンズの駆動制御を行い（Ｓ３０５）、そうでなければ（Ｓ３１４のＮｏ）、ズームレンズの駆動を停止してレンズ制御処理を終了する（Ｓ３０６）。

システムマイコン１１２は、画角調整モードではないと判定した場合（Ｓ３０１のＮｏ）や同期制御中ではないと判定した場合（Ｓ３０２のＮｏ）、Ｓ３１５以降の通常モードのズーム制御を行う。システムマイコン１１２は、通常モードでの不感帯のしきい値Ｖαを設定する（Ｓ３１５）。

次に、システムマイコン１１２は、電圧Ｖが中点電圧Ｖｃに対ししきい値Ｖα以上変化しているか否かを判定し（Ｓ３１６）、Ｖ＞｜Ｖｃ±Ｖα｜である場合は（Ｓ３１６のＹｅｓ）Ｓ３０８に進む。また、システムマイコン１１２は、Ｖ＞｜Ｖｃ±Ｖα｜でない場合は（Ｓ３１６のＮｏ）Ｓ３０９に進む。Ｓ３０９以降は図３と同様であるので説明は省略する。

以上、本実施例によれば、システムマイコン１１２は、画角調整モードにおいて、変倍レンズユニット１０２が駆動し始めるズーム操作部材１１５の操作量が通常制御モードにおける操作量よりも小さくなるように、ズーム駆動源１１０を制御している。これにより、ズーム操作部材１１５の操作量に対するズーム駆動の動き出しの反応が良くなるので小さい操作量によって画角の微調整を行うことが容易になる。

本発明のレンズ制御装置は、少なくとも２台のカメラ（撮像装置）を並べて配置して画角を合わせる撮影補助システムに適用可能である。

レンズ制御装置は、撮像装置に適用することができる。

１０２ 変倍レンズ（ズームレンズ）
１１０ ズーム駆動源（駆動手段）
１１２ システムマイコン（制御手段）
１１５ ズーム操作部材（操作手段）
１１６ モード切替手段（モード設定手段）

Claims (7)

1. 変倍に際して変倍レンズを移動するために操作される操作手段と、
   画角を調整する画角調整モードを設定するモード設定手段と、
   前記モード設定手段によって前記画角調整モードが設定された場合に、前記操作手段の操作量によらずに前記変倍レンズの駆動速度が固定速度になるように、前記変倍レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするレンズ制御装置。
2. 変倍に際して変倍レンズを移動するために操作される操作手段と、
   画角を調整する画角調整モードを設定するモード設定手段と、
   前記モード設定手段によって前記画角調整モードが設定された場合に、画角変倍率が一定になるように、前記変倍レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするレンズ制御装置。
3. 変倍に際して変倍レンズを移動するために操作される操作手段と、
   画角を調整する画角調整モードを設定するモード設定手段と、
   前記モード設定手段によって前記画角調整モードが設定された場合に、前記操作手段の操作を止めたときに前記変倍レンズが滑らかに停止するように駆動速度を段階的に下げる制御である減速制御を行わずに直ちに前記変倍レンズが停止するように、前記変倍レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするレンズ制御装置。
4. 変倍に際して変倍レンズを移動するために操作される操作手段と、
   画角を調整する画角調整モードを設定するモード設定手段と、
   前記モード設定手段によって前記画角調整モードが設定された場合に、前記変倍レンズが駆動し始める前記操作手段の操作量が前記画角調整モードが設定されていない時の前記操作手段の操作量よりも小さくなるように、前記変倍レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするレンズ制御装置。
5. 前記制御手段は、前記駆動手段の制御を、同期信号に合わせて外部機器との同期をとっている場合に行うことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のレンズ制御装置。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のレンズ制御装置を有することを特徴とする撮像装置。
7. 少なくとも２台の請求項６に記載の撮像装置を並べて配置して画角を合わせる撮影補助システム。