JP2014145873A - レンズ操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズ駆動時のオーバシュートと流れ現象を抑制することが可能な位置指令レンズ操作装置を提供すること。
【解決手段】 位置指令によりレンズ装置のレンズ駆動を行うレンズ操作装置において、前記レンズ操作装置の指令操作の減速状態を検出する検出手段と、操作対象の前記レンズ装置に関する情報について識別する識別手段と、前記検出手段が減速状態であった時、位置指令値に前記識別手段の識別情報に基づき特定の演算を行う演算手段と、前記演算手段の結果を前記レンズの位置指令として出力するための出力手段と、を有することを特徴とするレンズ操作装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光学部材の駆動を制御するレンズ操作装置に関する。

レンズ装置の操作装置にズームデマンドがあり、ズームデマンドには、ばねで付勢され中心に位置出しされたサムリングという操作部がある。サムリングを左右任意の方向に倒すことにより、ズームレンズはサムリングの操作量に応じたスピードで駆動する。

通常、サムリング操作によりズームデマンドからは速度指令が出力されるが、サムリング速度指令を位置指令に変換して出力する位置指令デマンドコントローラが特許文献１で開示されている。速度指令を位置指令に変えることで、レンズを所望の位置へ駆動させることができる。

そのため、立体撮影のような２台のレンズを同時に正確な位置へ駆動させる場合には、位置指令デマンドコントローラを使用することで実現出来る。

レンズにはレンズ駆動中にデマンドコントローラのサムリングを離してレンズを停止させようとしても、レンズ重量等による慣性で指令位置では止まりきれずに、通り越してから指令位置に戻ってくるオーバシュート現象がある。さらに、指令位置に正確に追従しようとして、指令位置付近でレンズが震動するハンチングが発生する場合がある。

対策として、サムリング操作が止り際である場合に指令値にオフセット値を加算する事でオーバシュート自体を抑制する合わせこみ手法が従来技術としてある。

特開平０９−０９０１９４号公報

しかしながら、オフセット値は固定値であるため、他のレンズで使用するとオーバシュートを抑制できない場合がある。これはレンズ毎に重量や駆動速度が違うため、オーバシュート特性が異なるからである。さらに、固定値としてオフセット値の加算が大きすぎると、目的の指令位置では止まらずにより遠い位置にレンズが駆動する、止まり際流れ現象が発生する場合がある。

以上より、本発明は位置指令出力のズーム操作装置において、レンズ装置が変わっても、ハンチングも流れ現象もでないズーム操作装置を実現することを目的とする。

本発明は、位置指令によりレンズ装置内のレンズ操作を行うためのレンズ操作装置において、操作指令の減速状態を検出する検出手段と、操作対象の前記レンズ装置を識別する識別手段と、位置指令値を前記レンズの操作指令信号として出力するための出力手段とを有し前記検出手段が減速状態であった時、位置指令値に前記識別手段の結果で定められる演算を行うことを特徴とする。

本発明によれば、位置指令デマンドコントローラにおいて、レンズ駆動時のオーバシュートと流れ現象を抑制することが可能になる。更に、接続するレンズ毎に最適な駆動速度を実現することが出来る。

実施例１のブロック図 実施例１のズームデマンドコントローラ２のフローチャート 実施例１のズーム位置とズーム位置指令値の関係を説明する図 実施例１のズーム位置とズーム位置指令値の関係を説明する図 実施例２のブロック図 実施例２のズームデマンドコントローラ２のフローチャート 実施例２のズーム位置とズーム位置指令値の関係を説明する図 実施例３のズームデマンドコントローラ２のフローチャート 実施例３のズーム位置とズーム位置指令値の関係を説明する図

［実施例１］
以下、図面を参照しながら、本発明の第1の実施例によるシステムについて説明する。

図１において１はレンズシステムであり、１０１はレンズシステム１の全般の制御を行うレンズ制御マイコンである。１０２はズームレンズであり、１０３はズームレンズ１０２を駆動するためのズーム駆動手段である。１０４はズームレンズ１０２の位置を検出し、レンズ制御マイコン１０１に出力するズーム検出手段である。

２はレンズシステム１に接続され、ズーム操作を行うためのズームデマンドコントローラである。そして２０１は撮影者がズーム操作を行うサムリング操作手段である。サムリングは非操作時に中央位置（以下中立位置と称す）に操作部材が戻り、左に操作部材を操作することでズームレンズ１０２をＴｅｌｅに、右に操作部材を操作することでズームレンズ１０２をＷｉｄｅに移動させるような操作部材である。そして、中立位置から操作部材を倒しこむ操作量で移動速度を操作するような速度指令の入力部材となっている。
２０２はサムリング操作手段２０１の状態から位置指令値を生成し、そして、レンズ制御マイコン１０１と通信を行うデマンド制御マイコンである。

なお、レンズシステム１には映像信号を作り出すカメラシステムがさらに接続されるが本実施例では省略している。

図２はズームデマンドコントローラ２の動作フローである。ズームデマンドコントローラ２の処理について同図を用いて説明する。

処理ステップＳ２０１で処理を開始した後、処理ステップＳ２０２でレンズ制御マイコン１０１にレンズ名称情報ＬＥＮＳ＿ＮＡＭＥの問い合わせを行い、返信データを取得する。ここで取得したレンズ名称ＬＥＮＳ＿ＮＡＭＥは後述する制御で使用するパラメータである。

処理ステップＳ２０３でレンズ制御マイコン１０１からズーム検出手段１０４で検出した現在のズーム位置Ｚ＿ＰＯＳを取得し、ズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬとする。次に処理ステップＳ２０４でサムリング操作手段２０１からサムリング操作量ＳＵＭ＿ＣＴＲＬを取り込む。処理ステップＳ２０４で取り込まれる情報は、中立位置を速度ゼロとして±最高速度（符号は方向）の範囲で変化する値となる。
処理ステップＳ２０５でサムリング操作量ＳＵＭ＿ＣＴＲＬからズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬの演算を下式で行う。
Z_CTRL = ∫(SUM_CTRL × GAIN_SUM)dt + Z_CTRL_-1 （式1）
GAIN_SUM：定数
即ち、サムリング操作量ＳＵＭ＿ＣＴＲＬを単位時間で積分演算することで相対位置指令値を求め、前回のズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬ＿−１を加算することにより新たなズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬを演算する。なお、ＧＡＩＮ＿ＳＵＭはサムリング操作量から速度指令値を演算するための定数である。この定数の値によって速度指令値が変化する。

そして処理ステップＳ２０６でサムリング操作がズーム移動からズーム停止に変化したか否かを判断することで、いわゆる止まり際を判断する。止まり際の判断は例えば、サムリング操作量が、中立の状態に戻ったか否かを判定しても良い。更に、中点のある範囲内にサムリングが戻されたことを検知することで、止まり際を判断しても良い。

処理ステップＳ２０６でサムリング変化量が止まり際状態ではない場合、処理ステップＳ２０７へ進み、ズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬをレンズシステム１へ出力する。これによりズーム駆動手段１０３がズームレンズ１０２をズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬの位置へ駆動させる。

処理ステップＳ２０６でサムリング変化量が止まり際状態である場合、処理ステップＳ２０８へ進み、レンズシステムから単位時間毎のズーム位置Ｚ＿ＰＯＳを取得し、ズーム速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤを演算する。

図３は従来でのズーム位置指令値とズームレンズの動さを示したものである。図３を使って、デマンド制御マイコン２０２の記憶部の詳細を説明する。

処理ステップＳ２０９では、速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤとＳ２０２で取り込んだＬＥＮＳ＿ＮＡＭＥから、図３に示すようなサムリング変化量が止まり際状態から、レンズがハンチングせずに停止できるまでの時間Ｔｏｖｒと補正距離Ｄｏｖｒを求める。

そのため、デマンド制御マイコン２０２はレンズ名称毎に対応するレンズオーバシュートデータ、最適停止時間等を予め記憶しているものとする。

記憶しているオーバシュートデータは、レンズの最高速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍａｘとレンズを最高速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍａｘで駆動した際のオーバシュート補正距離Ｄｏｖｒ＿ｍａｘと時間Ｔｏｖｒ＿ｍａｘである。また、オーバシュートが起きない最高速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍｉｎも記憶している。

速度、オーバシュート補正距離量Ｄｏｖｒ＿ｍａｘ、時間Ｔｏｖｒ＿ｍａｘから、設定速度でのオーバシュート補正距離Ｄｏｖｒと時間Ｔｏｖｒを下式で求める。
Tovr = Tovr_max {( Z_SPEED - Z_SPEED_min) / (Z_SPEED_max - Z_SPEED_min)}（式2）
Dovr = Dovr_max {( Z_SPEED - Z_SPEED_min) / (Z_SPEED_max - Z_SPEED_min)}（式3）
処理ステップＳ２１０でズーム速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤとＺ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍｉｎで比較を行い、Ｚ＿ＳＰＥＥＤの値が小さい場合は処理ステップ２０７へ進む。

処理ステップＳ２１０でＺ＿ＳＰＥＥＤの値が大きい場合は処理ステップ２１１へ進む。

処理ステップＳ２１１でＳ２０９で演算した時間Ｔｏｖｒでタイマカウントを開始し、処理ステップＳ２１２でＳ２０９のタイマカウント監視を行う。カウントが終了していない場合は処理ステップＳ２１３へ進み、ズームレンズ位置指令値加算を下式により演算する。

Z_CTRL = Z_CTRL_-1 + {(Dovr/Tovr)×t} （式4）
式４により、オーバシュート補正距離Ｄｏｖｒと時間Ｔｏｖｒで求められる設定速度での単位時間ｔ当たりの駆動量を、補正値として前回のズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬ＿−１に加算する。

図４の時間ｔ４のようにズーム位置Ｚ＿ＰＯＳがズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬの定常偏差範囲内に入るよう設定する。これによりオーバーシュートがないレンズの停止が出来る。さらに流れ現象も起きない。

そして処理ステップＳ２１４で補正値が加算されたズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬをレンズシステム１へ出力し、ズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬへズーム駆動手段１０３がズームレンズ１０２を駆動させる。

処理ステップＳ２１２でカウントが終了した場合、処理ステップＳ２０７へ進み、ズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬをレンズシステムへ出力する。

処理ステップＳ２０４へ戻すことで一連の処理を実施し続ける。

以上説明したように、本実施例を実施することでオーバシュートも流れ現象も無いスムーズで高速応答可能な操作手段を実現することができる。また、デマンドコントローラ側に補正値演算機能を持たせることにより、複数種のレンズシステムに対して共通のデマンドコントローラで対応可能である。

なお、本実施例ではズームを例にとり説明したが、フォーカスデマンドコントローラでも利用できる技術である。また、デマンド制御マイコン２０２にテーブルデータベースを持たせて、位置や時間を演算していたが、レンズ制御マイコン１０１から量や時間の情報を受け取っても良い。また、演算式は一例を示したもので、例えば駆動レンズの質量や負荷抵抗から補正量を演算しても良い。

今回、各レンズに応じた特性値をズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬ＿−１に加算することで、制御を示したが、ズーム位置Ｚ＿ＰＯＳに応じて各レンズ特性値を加算するよう構成しても抑制制御は可能である。

また、システムにチルト角を検出する手段を構成することで、撮影角度によらない抑制制御も可能となる。つまり、レンズの自重によって撮影角度毎にオーバシュート特性が変化するため、処理ステップＳ２１３の演算式に角度情報を追加することで対応することが可能である。

［実施例２］
以下、図面を参照しながら、本発明の第２の実施例によるシステムについて説明する。

本実施例の特徴は測定モード設け、レンズを駆動してオーバシュート特性を取得することにより、レンズ個体差によるオーバシュート特性の違いに対応し、オーバシュートと流れ現象の抑制制御をすることができる点である。

図５に本実施例の特徴を顕すシステム構成図を示す。図１と同一構成部分については同一の符号をつけ説明を省略する。２０３は撮影者がオーバシュート特性を測定するモードに切り替えるための測定モード切替手段である。

図６はズームデマンドコントローラ２の動作フローである。ズームデマンドコントローラ２の処理について同図を用いて説明する。なお、実施例１の図２と構成が重複する部分は同符号をあたえ説明を省略する。

処理ステップ２０１で処理を開始した後、処理ステップＳ２０３でレンズ制御マイコン１０１からズーム検出手段１０４で検出した現在のズーム位置Ｚ＿ＰＯＳを取得し、ズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬとする。

処理ステップＳ２１５で補正値測定モードであることを判断する。補正値測定モードの場合、処理ステップＳ２１６へ進む。補正値測定モードの判断は測定モード切替手段２０３の状態により行う。また、図５では測定モード切替手段２０３はズームデマンドコントローラ２に構成されているが、レンズシステムに構成されていても良い。

処理ステップＳ２１６以降では図７に示す位置にズームレンズ１０２を駆動させて、最高速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍａｘと、その時のオーバシュート特性を測定する。

処理ステップＳ２１６でＷｉｄｅ端近傍の位置Ｚ＿ＰＯＳ＿ＳＴＡＲＴにズーム位置を駆動させる。次に、処理ステップＳ２１７でズームレンズ１０２を最高速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍａｘでＺ＿ＰＯＳ＿ＴＡＲＧ位置まで駆動させる。

処理ステップＳ２１８で指令値が目標に達した時間ｔ５から、ズーム位置指令値Ｚ＿ＰＯＳと時間ｔの監視を開始し、オーバシュート最大量Ｚ＿ＰＯＳ＿ｍａｘとオーバシュート量が最大になるまでの時間ｔ６を測定する。

処理ステップＳ２１９で、時間ｔ５と時間ｔ６からサムリング変化量が止まり際状態から、レンズがハンチングせずに停止できるまでの時間Ｔｏｖｒ＿ｍａｘを演算する。また、オーバシュート最大量Ｚ＿ＰＯＳ＿ｍａｘがズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬの定常偏差範囲内に入るようにＤｏｖｒ＿ｍａｘを設定する。同様に速度を低速側に変化させレンズを駆動し、オーバシュートの起きない最高速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍｉｎを求める。

処理ステップＳ２１９で測定が終了した場合、処理ステップＳ２１５へ進む。その際、オーバシュート特性の測定が終了したことを通知しても良いし、測定モードを抜けても良い。

処理ステップＳ２１５で補正値測定モードではない場合、通常動作フローである処理ステップＳ２０４へ進む。

以降、実施例１と同様な処理を行い、オーバシュートとハンチングの抑制制御を行う。

本実施例を実施することで経時劣化などでレンズ名称によらないレンズ固有のオーバシュート特性を持っている場合にも抑制制御することが可能である。
また、測定したオーバシュート特性を保持する記憶手段と、例えばレンズ名称などで固有のレンズを特定できる識別手段を設ける。これにより、一度オーバシュート特性を測定したことがあるレンズと判断できれば、再度測定を行わずに保持したデータで抑制制御を行うことも可能である。

［実施例３］
以下、図面を参照しながら、本発明の第３の実施例によるシステムについて説明する。

本実施例の特徴は実操作中にレンズ駆動のオーバシュートを常に監視してオーバシュート特性を学習し、オーバシュートとハンチングの抑制制御をすることができる点である。

システム構成は実施例１と同様であるので説明は省略する。

図８はズームデマンドコントローラ２の動作フローである。ズームデマンドコントローラ２の処理について同図を用いて説明する。なお、本実施例は実施例１の図２、実施例２の図６と構成が重複する部分は同一符号を与え説明を省略する。

処理ステップ２０１で処理を開始した後、処理ステップＳ２０３でレンズ制御マイコン１０１からズーム検出手段１０４で検出した現在のズーム位置Ｚ＿ＰＯＳを取得し、ズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬとする。

処理ステップＳ２２０でズーム位置Ｚ＿ＰＯＳを監視し、図９で示すようにズーム位置Ｚ＿ＰＯＳの最大値Ｚ＿ＰＯＳ＿ｍａｘ、タイマがスタートしてからズーム位置がＺ＿ＰＯＳ＿ｍａｘになるまでの時間Ｔｏｖｒ＿ｓｅｔを測定する。また、補正値加算を行う前のズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬ＿ｉｎｉｔを保持しておく。

処理ステップＳ２２１で処理ステップＳ２２０で測定したズーム位置Ｚ＿ＰＯＳ＿ｍａｘとズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬ＿ｉｎｉｔとを比較し、オーバシュートが発生したか否か判断する。ズーム位置Ｚ＿ＰＯＳ＿ｍａｘがズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬ＿ｉｎｉｔより大きい場合にはオーバシュートが発生したと判断し、処理ステップＳ２２２へ進む。

処理ステップＳ２２２でオーバシュートが発生する最高速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍａｘとＳ２０８で測定したズーム速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤを比較する。

Ｚ＿ＳＰＥＥＤの値が大きい、もしくはＺ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍａｘが未取得の場合には、処理ステップＳ２２３に進み、Ｚ＿ＳＰＥＥＤで最高速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍａｘを更新する。また、測定したズーム位置Ｚ＿ＰＯＳ＿ｍａｘがズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬの定常偏差範囲内に入るようにＤｏｖｒ＿ｍａｘを設定し、時間Ｔｏｖｒ＿ｓｅｔでＴｏｖｒ＿ｍａｘを更新する。

処理ステップＳ２２２でＺ＿ＳＰＥＥＤの値が小さい場合には、処理ステップＳ２０７へ進む。

処理ステップＳ２２１で処理ステップＳ２２４で測定したズーム位置Ｚ＿ＰＯＳ＿ｍａｘがズーム位置指令値Ｚ＿ＣＴＲＬ＿ｉｎｉｔより小さい場合にはオーバシュートが発生しなかったと判断し、処理ステップＳ２２４へ進む。

処理ステップＳ２２４でオーバシュートが発生しない最高速度Ｚ＿ＳＰＥＥＤ＿ｍｉｎをＺ＿ＳＰＥＥＤで更新する。

この実施例では常にオーバシュート特性を監視することでレンズの経時変化によってオーバシュート特性が変化しても自動でオーバシュートと流れ現象の抑制制御が出来る。

１：レンズシステム
２：ズームデマンドコントローラ
１０１：レンズ制御マイコン
１０２：ズームレンズ
１０３：ズーム駆動手段
１０４：ズーム検出手段
２０１：サムリング操作手段
２０２：デマンド制御マイコン
２０３：測定モード切替手段

Claims (6)

1. 位置指令によりレンズ装置のレンズ駆動を行うレンズ操作装置において、
   前記レンズ操作装置の指令操作の減速状態を検出する検出手段と、
   操作対象の前記レンズ装置に関する情報について識別する識別手段と、
   前記検出手段が減速状態であった時、位置指令値に前記識別手段の識別情報に基づき特定の演算を行う演算手段と、
   前記演算手段の結果を前記レンズの位置指令として出力するための出力手段と、
   を有することを特徴とするレンズ操作装置。
2. 前記識別手段は、レンズ種類に関する情報について識別することを特徴とする請求項１に記載のレンズ操作装置。
3. 前記識別手段は、レンズ速度に関する情報について識別することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ操作装置。
4. 位置指令によりレンズ装置内のレンズの操作を行うためのレンズ操作装置において、
   前記レンズ操作装置の指令操作の減速状態を検出する検出手段と、
   前記レンズ装置の駆動停止時の状態を取得する取得手段と、
   前記検出手段が減速状態であった時、位置指令値に前記取得手段の結果に基づき特定の演算を行う演算手段と、
   前記演算手段の結果を前記レンズの操作指令信号として出力するための出力手段と、
   を有することを特徴とするレンズ操作装置。
5. 前記取得手段は、前記レンズへの位置指令に対して、オーバシュートした前記レンズ位置の最大値を取得すること及びオーバシュートした前記レンズ位置が最大値になるまでの時間を取得することを特徴とする請求項４に記載のレンズ操作装置。
6. 操作対象の前記レンズ装置を識別する識別手段と、
   前記識別手段により識別された結果と前記取得手段の結果を記憶する記憶手段と、
   前記識別手段の結果と一致する記憶情報が前記記憶手段に記憶されている場合に、記憶された前記取得手段の結果に基づき、特定の演算を行うことを特徴とする請求項４に記載のレンズ操作装置。