JP2017083491A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】パン・チルト動作によって被写体が変化したときでも、被写体への素早い合焦とフォーカスの微調整を可能にした撮像装置を提供する。【解決手段】フォーカスレンズ１の位置を検出するフォーカス位置検出部２と、フォーカスレンズ１の第１のフォーカス位置と第２のフォーカス位置を記憶するフォーカス位置記憶部６と、フォーカスレンズ１を含む撮像装置のパン・チルト角度を検出するパン・チルト位置検出部２０と、フォーカス駆動範囲記憶部に記憶された情報とパン・チルト位置検出部２０からフォーカス駆動範囲を決定するフォーカス駆動範囲決定部と、フォーカス駆動範囲決定部で決定したフォーカス駆動範囲に従って、フォーカスレンズ１を駆動制御するフォーカス駆動制御部を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、光学機器におけるフォーカス制御に関する。

従来、動画を撮影する光学機器において被写体にピントを合わせる操作としては、オートフォーカス機能によって常時自動的にピントを合わせる場合と、撮影者がマニュアル操作によってピントを合わせる場合がある。オートフォーカスの場合は被写体が変化した際に意図しない被写体に合焦動作をさせてしまい、本来ピントを合わせたい被写体への合焦動作が遅くなってしまう場合があった。

特許文献１では、予めパン・チルト位置に対して、オートフォーカスによって合焦位置を記憶させて、パン・チルト動作をしたときに記憶させた合焦位置へ制御する技術が開示されている。

特開平１１−３５５６３９号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、パン・チルト動作中には決められた１点のフォーカス位置に自動的に制御されてしまい、被写体が変化した時などにフォーカスの微調整をしてピントを合わせ続ける事が困難である。

そこで、本発明の目的は、パン・チルト動作によって被写体が変化したときでも、被写体への素早い合焦とフォーカスの微調整を可能にした光学機器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る光学機器は、
フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
前記フォーカスレンズの第１のフォーカス位置と第２のフォーカス位置を記憶するフォーカス位置記憶手段と、
前記フォーカスレンズを含む撮像装置のパン・チルト角度を検出するパン・チルト角検出手段と、
前記フォーカス駆動範囲記憶手段に記憶された情報と、前記パン・チルト角度検出手段の情報とからフォーカス駆動範囲を決定するフォーカス駆動範囲決定手段と、
前記フォーカス駆動範囲決定手段で決定したフォーカス駆動範囲に従って、前記フォーカスレンズを駆動制御するフォーカス駆動制御手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、パン・チルト動作によって被写体が変化したときでも、被写体への素早い合焦とフォーカスの微調整を可能にした光学機器を提供することができる。

本発明の構成を示した機能ブロック図 パン・チルト−フォーカス位置テーブル フォーカス位置記憶処理フローチャート 実施例１のフォーカス駆動制御フローチャート 実施例１のフォーカス駆動可能範囲説明図 実施例２のフォーカス駆動制御フローチャート 実施例２のフォーカス駆動禁止範囲説明図 実施例３のフォーカス指令位置説明図 実施例３のフォーカスフォーカス駆動制御フローチャート 実施例３のフォーカス駆動可能範囲説明図 実施例４のフォーカス駆動可能範囲説明図 実施例４のフォーカス駆動禁止範囲説明図

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
［実施例１］
本発明の第１の実施例による、立体撮影装置の処理について説明する。

（システムの機能ブロック説明）
図１は実施例１における光学機器の構成を示している。フォーカスレンズ１は光学機器の焦点調節を行うための光学部材である。フォーカス位置検出部２はロータリーエンコーダーまたはポテンショメータ等の位置センサであり、フォーカスレンズ１の位置を検出し、その結果はＣＰＵ３へ送られる。ＣＰＵ３はフォーカスレンズ１を駆動制御するためのフォーカス駆動信号をフォーカス駆動部４へ送信する。フォーカス駆動部４は、ＣＰＵ３から送られたフォーカス駆動信号に従いフォーカスレンズ１を駆動させる。

パン・チルト位置入力部５は外部のパン・チルト位置検出部２０から送られるパン・チルト位置の情報を、ＣＰＵ３へ送信する。フォーカス位置記憶部６は不揮発性のメモリであり、ＣＰＵ３からの指令に従ってデータを記憶させる。設定入力部７は、ユーザーによって各種設定を入力するためのユーザインターフェースであり、入力された情報はＣＰＵ３へ送られる。フォーカスコントローラ１０はフォーカスレンズ１を駆動させる位置を指示するためのコントローラである。

（フォーカステーブルの設定、記憶の説明）
図２は本実施例におけるフォーカス位置記憶部６に記憶されているフォーカス位置情報テーブルを示している。横方向はパンの角度、縦方向はチルトの角度としたテーブルであり、各テーブルのポイントには２点のフォーカス位置が定義されている。

次に図２に示したテーブルデータの記憶方法の一例について説明する。図３はＣＰＵ３におけるテーブルデータの記憶処理のフォローチャートである。設定入力部７で記憶操作が実行されると、記憶処理が実行される。ステップＳ１０１で、パン・チルト位置入力部５からパン・チルト位置を読込む。ステップＳ１０２では読みこんだパン・チルトデータから記憶させるテーブル位置を特定する。図２のテーブルの例ではテーブルが４５°単位となっているので、読みこんだデータがパン４０°、チルトが１０°の時は、パン：４５°、チルト：０°のテーブル位置が記憶対象となる。

ステップ１０３では、フォーカス位置検出部２からフォーカスレンズ１の位置を読み込む。次にステップＳ１０４で設定入力部７での記憶操作の種類をチェックし、無限側記憶操作の場合はステップＳ１０５へ、至近側記憶操作の場合はステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０５ではステップ１０３で読みこんだフォーカス位置データを無限側データ（Ｆ＊＊_inf）へ設定、ステップＳ１０６では至近側データ（Ｆ＊＊_mod）へ設定し、フォーカス位置記憶部６へ記憶させておく。

（フォーカスリミット処理の説明）
図４はＣＰＵ３におけるフォーカス駆動制御処理のフローチャートである。ステップＳ２０１でフォーカスコントローラ１０からのフォーカス指令位置を読み込む。次にステップ２０２で設定入力部７における不図示のフォーカスリミットスイッチがＯＮされているか確認し、ＯＮの時はステップＳ２０３へ、ＯＦＦの時はステップＳ２０９へ進む。ステップＳ２０３ではパン・チルト位置入力部５から、パン・チルト位置を読み込む。ステップＳ２０４では、フォーカス位置記憶部６に記憶されているテーブルデータを読み込む。

ステップＳ２０５では、読み込んだパン・チルト位置とテーブルデータから、２点のフォーカス位置データを決定する。本実施例のテーブルデータは４５°単位でしか用意していないため、テーブルデータ間は直線近似等の方法によって補間して、２点のフォーカス位置を算出する。算出された２点のフォーカス位置の間をフォーカス駆動可能範囲として決定する。

次にステップＳ２０６でフォーカス位置検出部２からフォーカスレンズ１の位置を読み込む。ステップＳ２０７では、ステップＳ２０５で決定したフォーカス駆動可能範囲と現在のフォーカス位置を比較する。現在のフォーカス位置が、フォーカス駆動可能範囲の外側の場合はステップＳ２０８へ、駆動範囲内の場合はステップＳ２０９へ進む。ステップＳ２０８ではフォーカス指令位置をフォーカス駆動可能範囲端の位置へ変更する。

変更される指令位置は、現在のフォーカス位置がフォーカス駆動可能範囲より無限側の場合は無限側のフォーカス駆動端位置とし、至近側の場合は至近側フォーカス駆動端位置とする。ステップＳ２０９ではフォーカス指令位置へ移動するように、フォーカスレンズ１を駆動制御する。

図５は本実施例のフォーカス駆動可能範囲を説明した図である。パン・チルトの変化によって現在のフォーカス位置がフォーカス駆動可能範囲の外側に外れると、フォーカスレンズ１が駆動端の位置へ駆動制御される。

（まとめ）
以上のように、パン・チルトの位置に対するフォーカスの駆動範囲を設定して、フォーカスを制御することで、被写体が存在しない領域への不要なフォーカス駆動を防止して素早く被写体に合焦させることができる。また、パン・チルト操作中も設定されたフォーカス駆動範囲内でのフォーカス調整が可能で、被写体が変化した時にも微調整を行うことが可能となる。

［実施例２］
（２点間は駆動禁止範囲）
実施例１における図４のフローチャートのステップＳ２０５では、算出された２点のフォーカス位置の間をフォーカス駆動可能範囲とした。本実施例では算出された２点のフォーカス位置の間をフォーカス駆動禁止範囲とし、フォーカス駆動禁止範囲外の領域をフォーカス駆動範囲とする。

図６は、ＣＰＵ３におけるフォーカス駆動制御処理のフローチャートである。ステップＳ３０１〜３０４は図４におけるステップＳ２０１〜２０４と同じ処理のため、説明を省略する。ステップＳ３０５ではステップＳ２０５と同様に２点のフォーカス位置データを算出し、算出された２点のフォーカス位置の間をフォーカス駆動禁止範囲として決定する。

ステップＳ３０６でフォーカス位置検出部２からフォーカスレンズ１の位置を読み込む。ステップＳ３０７では、ステップＳ３０５で決定したフォーカス駆動禁止範囲と現在のフォーカス位置を比較する。現在のフォーカス位置が、フォーカス駆動禁止範囲内の場合はステップＳ３０８へ、駆動禁止範囲外の場合はステップＳ３０９へ進む。ステップＳ３０８ではフォーカス指令位置をフォーカス駆動禁止範囲端の位置へ変更する。変更される指令位置は、現在のフォーカス位置がフォーカス駆動禁止範囲の中間位置より無限側の場合は無限側のフォーカス駆動禁止端位置とし、至近側の場合は至近側フォーカス駆動禁止端位置とする。ステップＳ３０９ではフォーカス指令位置へ移動するように、フォーカスレンズ１を駆動制御する。

図７は本実施例のフォーカス駆動可能範囲を説明した図である。パン・チルトの変化によって現在のフォーカス位置がフォーカス駆動禁止範囲の内側に入ると、フォーカスレンズ１の現在位置によって至近側駆動端または無限側駆動端の位置へ駆動制御される。

［実施例３］
（コントローラの相対位置をキープする）
本実施例では、フォーカス位置記憶部６に記憶されたフォーカス位置データと、フォーカスコントローラ１０からの指令値に基づいてフォーカスレンズ１の駆動制御位置を決定する場合について説明する。

図８はフォーカスコントローラ１０のフォーカス指令位置についての説明図である。フォーカスコントローラ１０は、不図示の回転操作部材となっており、操作部材の操作角度に対してフォーカスレンズ１の駆動範囲を０〜１００の値で正規化した指令位置をＣＰＵ３に送信する。フォーカス駆動範囲が至近端から無限端までの場合は、指令値０で至近端、指令値１００で無限端の指令値に対応する。

次に、本実施例においてパン・チルト動作によってフォーカス駆動範囲が変化した時のフォーカス位置の制御について説明する。パン・チルト動作によるフォーカス駆動範囲は、実施例１と同じ方法によって算出する。

図９は本実施例におけるフォーカス駆動制御処理のフローチャートである。ステップＳ４０１〜Ｓ４０５はステップＳ２０１〜２０５と同じ処理のため、説明を省略する。ステップＳ４０６では、フォーカスコントローラ１０から受信したフォーカス指令位置を、ステップＳ４０５で算出したフォーカス駆動範囲で正規化する。

図１０はステップＳ４０５において、フォーカス指令位置をフォーカス駆動範囲で正規化した時の具体例を示した図である。パンの角度が＋４５°の時のフォーカス駆動範囲は至近端から無限端であり、コントローラを全域操作した時は、至近端から無限端まで動作する。パンの角度が０°の時は、フォーカス駆動範囲がＦｍｏｄ（０）からＦｉｎｆ（０）の範囲となっている。従って、フォーカス指令位置をＦｍｏｄ（０）〜Ｆｉｎｆ（０）の範囲で０〜１００となるように正規化する。

ステップＳ４０７では、ステップＳ４０６で正規化したフォーカス指令位置に従って、フォーカスレンズ１を駆動制御する。

以上のように、フォーカス指令位置をフォーカス駆動範囲で正規化することで、フォーカスコントローラを全域操作した時に、必要なフォーカス領域のみ駆動する。従って、被写体が存在しない領域への不要なフォーカス駆動を防止して素早く被写体に合焦させることができる。

［実施例４］
（基準パン、チルト角での距離範囲を設定）
本実施例では、フォーカス駆動範囲の設定を基準とするパン・チルト位置における距離範囲を指定して算出する場合について説明する。

図１１は本実施例のフォーカス駆動可能範囲の算出方法説明図であり、撮像装置がパンの角度θ０を基準とした時に、θＡからθＢまでの範囲をパンニングした時のフォーカス駆動可能範囲を表している。基準位置となるθ０におけるフォーカス駆動可能範囲を決める２つのフォーカス位置Ｆθ０ｉｎｆとＦθ０ｍｏｄを、設定入力部７から設定する。パン・チルト位置検出部２０で検出されたパン角をθとすると、この時のフォーカス駆動範囲を決める２つのフォーカス位置ＦθｉｎｆとＦθｍｏｄはそれぞれ以下の（１）、（２）式で求めることができる。

Ｆθｍｏｄ＝Ｆθ０ｍｏｄ／ｃｏｓθ ・・・ （１）
Ｆθｉｎｆ＝Ｆθ０ｉｎｆ／ｃｏｓθ ・・・ （２）
（１）、（２）式で求めたＦθｍｏｄとＦθｉｎｆの間をフォーカス駆動可能範囲として、フォーカスレンズ１の駆動制御を行うことで、パンニング操作時に予め設定した特定距離範囲にある被写体に対して素早く合焦させることができる。

また、（１）、（２）式で求めたＦθｍｏｄとＦθｉｎｆの間をフォーカス駆動禁止範囲として、フォーカスレンズ１の駆動制御を行うことで、パンニング操作時に予め設定した特定距離範囲にある合焦させたくない被写体に対して誤った合焦を防ぐことができる（図１２）。

ここまでの説明では、設定入力部７における不図示のフォーカスリミットスイッチがＯＮの時にＣＰＵ３で決定されたフォーカス駆動範囲に基づいてフォーカスレンズ１を制御したが、フォーカスリミットリミットスイッチの状態以外の条件によって変更してもよい。例えば、オートフォーカスモードの時はＣＰＵ３で決定されたフォーカス駆動範囲、マニュアルフォーカスモードの時は至近端から無限端までを駆動範囲としてもよい。また、パン・チルト操作の速度がある閾値以上となった時はＣＰＵ３で決定されたフォーカス駆動範囲、閾値以下の時は至近端から無限端までを駆動範囲としてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ フォーカスレンズ、２ フォーカス位置検出部、３ ＣＰＵ、
４ フォーカス駆動部、５ パン・チルト位置入力部、６ フォーカス位置記憶部、
１０ フォーカスコントローラ

Claims (12)

1. フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
   フォーカスレンズの駆動位置を指示するフォーカス駆動位置指令手段と、
   前記フォーカスレンズの第１のフォーカス位置と第２のフォーカス位置を記憶するフォーカス位置記憶手段と、
   前記フォーカスレンズを含む撮像装置のパン・チルト角度を検出するパン・チルト角検出手段と、
   前記フォーカス駆動範囲記憶手段に記憶された情報と、前記パン・チルト角度検出手段の情報とからフォーカス駆動範囲を決定するフォーカス駆動範囲決定手段と、
   前記フォーカス駆動範囲決定手段で決定したフォーカス駆動範囲に従って、前記フォーカスレンズを駆動制御するフォーカス駆動制御手段を有することを特徴とする光学機器。
2. 前記フォーカス駆動範囲決定手段は、第１のフォーカス位置と第２のフォーカス位置の間をフォーカス駆動可能範囲として決定することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記フォーカス駆動範囲決定手段は、第１のフォーカス位置と第２のフォーカス位置の間をフォーカス駆動禁止範囲として決定することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
4. 前記フォーカス駆動制御手段は、前記フォーカス位置検出手段で検出した位置が、前記フォーカス駆動範囲決定手段によって決定されたフォーカス駆動可能範囲外の時はフォーカスレンズを前記フォーカス駆動範囲内に駆動制御し、フォーカス駆動範囲内の時は前記フォーカス駆動位置指令手段からの指令位置に駆動制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光学機器。
5. 前記フォーカス駆動制御手段は、前記フォーカス位置検出手段で検出したフォーカス位置が、前記フォーカス駆動禁止範囲であり、前記フォーカス位置が前記第１のフォーカス位置と前記第２のフォーカス位置の中間位置よりも前記第１のフォーカス位置に近い場合は前記第１のフォーカス位置に、前記フォーカス位置が前記第２のフォーカス位置に近い場合は前記第２のフォーカス位置に駆動制御することを特徴とする請求項３に記載の光学機器。
6. 前記フォーカス駆動制御手段は、前記フォーカス駆動位置指令手段からの指令位置を前記フォーカス駆動範囲決定手段で決定されたフォーカス駆動範囲で正規化することを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
7. 前記フォーカス位置記憶手段は、パンまたはチルトの基準位置に対する第１のフォーカス位置と第２のフォーカス位置を記憶し、前記フォーカス駆動範囲決定手段は、前記パン・チルト角度検出手段からの情報と前記パン・チルト基準位置と前記パンまたはチルトの基準位置に対する第１のフォーカス位置と第２のフォーカス位置とからフォーカス駆動可能範囲として決定することを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載の光学機器。
8. 前記フォーカス位置記憶手段は、パンまたはチルトの基準位置に対する第１のフォーカス位置と第２のフォーカス位置を記憶し、前記フォーカス駆動範囲決定手段は、前記パン・チルト角度検出手段からの情報と前記パン・チルト基準位置と前記パンまたはチルトの基準位置に対する第１のフォーカス位置と第２のフォーカス位置とからフォーカス駆動禁止範囲として決定することを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の光学機器。
9. 前記フォーカス駆動制御手段がフォーカス駆動範囲を前記フォーカス駆動範囲決定手段で決定されたフォーカス駆動範囲、または至近端から無限端までとするかを決定するフォーカス駆動モード決定手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の光学機器。
10. 前記フォーカス駆動モード決定手段はスイッチであることを特徴とする請求項９に記載の光学機器。
11. 前記フォーカス駆動モード決定手段は、オートフォーカスモードまたはマニュアルフォーカスモードの状態によってフォーカス駆動モード決定することを特徴とする請求項１０に記載の光学機器。
12. 前記パン・チルト角検出手段の情報からパン・チルトの速度を算出するパン・チルト速度算出手段を有し、前記フォーカス駆動モード決定手段は、前記パン・チルト速度算出手段の算出結果によってフォーカス駆動モードを決定することを特徴とする請求項１０に記載の光学機器。