JP2756339B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ビデオカメラ等の撮像装置に係り、特に制
御系と制御対象との間において制御情報の通信を行なう
通信手段を備えたビデオカメラ等に用いて好適なもので
ある。

（従来の技術） 近年、ビデオカメラ等の映像機器の発展は目覚まし
く、その普及にしたがって高画質化、多機能化、小型計
量化、操作性の改善がはかられている。

そしてその光学系について見ると、映像信号の情報に
基づいてレンズ光学系の絞り，焦点調節等、各種制御が
行なわれている。

絞り制御を例にとれば、映像信号の輝度レベルが常に
一定となるように絞り機構を制御する自動絞り制御機構
（以下AE制御と称する）が知られている。そして通常こ
の種の制御は、フィードバックループを形成し、リアル
タイムで行なわれるようになつている。

ところで、最近、半導体技術の進歩により画像メモリ
の価格が低下し、また画像信号のデジタル処理化技術も
向上してきている。

このため、光学系を通して得られた画像情報を光電変
換して撮像信号に変換し、それを画像メモリに一旦記憶
し、デジタル処理を行なった後に映像信号に再度変換
し、各種の画像処理効果を実現するような手法を用いる
ことが考えられる。

このようなシステムにおいては、AE制御においても、
このデジタル処理の手法を用い、たとえば画面の特定の
部分の情報に基づいて制御を行なったり（中央重点測光
方式）、画面の複数の部分の平均値を演算し、その結果
に基づいて制御手段としたり（平均測光方式）する手法
も可能となると予想され、その場合、当然その処理を行
なうための時間を要する。

（発明の解決しようとする問題点） ところで、通常のカメラ、レンズ一体型システムにお
いて、たとえば処理時間の遅いAE制御系を見ると、AE制
御情報に基づきアナログ的にフィードバックループを組
み、独立してレンズの絞り機構を制御するような構成で
あるため、デジタル処理を始めとする各種制御等に基づ
く時間的な遅れは問題にならない。

しかしながら、近年、ビデオカメラの多機能化、操作
性及び性能の向上の一環として、ビデオカメラにおいて
も、交換レンズシステム化がはかられるに至っており、
これらの交換レンズシステムにおいては、レンズとカメ
ラとが着脱自在となるため、カメラ側の制御手段とレン
ズ側の駆動手段との間で通信による各種制御情報及び検
出情報の送受信が必要となる。

すなわち、各種レンズがカメラに対して着脱されるよ
うな交換レンズシステムにおいては、AE制御の他にフォ
ーカス制御（以下AF制御と称す）、ズーム制御等も同時
に行なわれる場合があるため、カメラ、レンズ間で受渡
が行なわれる情報が多く、且つ多様化される。

またカメラ、レンズ間における制御情報の通信は、接
点、バスの数を極力減らすため、シリアル通信が行なわ
れており、このようなシリアル通信では、通信及びその
処理にある程度の時間が必要とされているため、リアル
タイム性は一体型の場合に対して遅れる傾向にある。

またAF制御においては映像信号情報を基に制御を行な
う所謂TV-AF方式が最近広く用いられてきているので、
カメラ，レンズ間のシリアル通信は通常垂直同期信号に
同期して行なわれる場合多い。

また上記の様なシステムにおいて、最も重視されるの
は、AF制御であり、通信のタイミングは、主にAF制御に
関する演算タイミングに支配されている。

一般に、AF制御とAE制御はタイミング的に見て広い意
味では同期しているが、通信タイミングという点で見る
と、必ずしも同期しているとは言い切れない。

すなわち、AF制御については正確にタイミングをとつ
ていても、AE制御における演算を終了した時点が通信を
開始するタイミングの前にある場合と後になつてしまう
場合が生じることが十分考えられる。

この場合、AE制御に関しては、ある垂直同期信号のタ
イミングにおいては、演算が終了しているため、その直
前のメモリされた映像信号の情報に基づいた演算情報に
て制御され、また別の垂直同期信号のタイミングにおい
ては、演算が終了していないため、もう１つ前にメモリ
された映像信号情報に基づいた演算情報にて制御されて
しまうという結果になる。

またその組み合わせの場合においては、ある映像信号
に関する制御情報の信号が無視されてしまうという結果
になる。このような問題は、AE制御のみならず、処理時
間の異なる複数の処理及び通信を行なう場合には、十分
起こり得る問題である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述した問題点を解決することを目的とし
てなされたもので、その特徴とするところは、光学系を
駆動する駆動手段と、前記光学系により結像面に結像さ
れた映像信号を電気信号に変換させるための光電変換手
段と、前記光学系を制御するための制御情報を演算する
演算手段と、該演算手段の演算結果の情報を前記駆動手
段へと所定の通信タイミングで通信する通信手段と、該
演算手段の演算結果の情報を前記演算の終了時の次の通
信タイミングに同期させて前記駆動手段へと送信し、こ
れを制御する制御手段とを備えたレンズ駆動装置にあ
る。

また本発明の特徴は、光学系を駆動する駆動手段と、
前記光学系により結像面に結像された映像信号を電気信
号に変換させるための光電変換手段と、該光電変換手段
の出力信号の少なくとも一部を記憶させるための記憶手
段と、該記憶手段に記憶されたデジタル信号を用いて前
記光学系を制御するための制御情報を演算する演算手段
と、該演算手段の演算結果の情報を前記駆動手段へと垂
直同期信号に同期して通信する通信手段と、前記通信手
段を制御し前記演算結果の情報を前記演算の終了時の次
の垂直同期信号に同期させて前記駆動手段へと送信し、
これを制御する制御手段とを備えたレンズ駆動装置にあ
る。

（作用） これによつて、AE制御等の各種制御情報の演算に要す
る時間にばらつきがあつても、制御対象となるレンズ側
に対しては、常に演算情報と送信情報との対応関係を一
定に保つことができ、情報の欠落、２重送信等の誤動作
を生じることなく、且つ制御動作を混乱させることのな
い信頼性の高い制御を行なうことができる。

（実施例） 以下本発明におけるレンズ制御装置を、着脱自在のレ
ンズユニツトとカメラユニツトとからなる交換レンズ式
カメラシステムに適用した一実施例について、各図を参
照しながら詳細に説明する。

第１図は本発明におけるレンズ制御装置を適用したレ
ンズ交換可能なカメラシステムの構成を示すブロック図
である。

同図において、１はレンズユニツト、２はカメラユニ
ツト（VTR一体型のものも含む）である。

レンズユニツト１内において、10は焦点調節用のフォ
ーカシングレンズを含む撮影レンズ系（以下単にフォー
カシングレンズと称す）、11は合焦制御の為にフォーカ
シングレンズを駆動するためのフォーカスモータ、12は
その駆動回路である。また13はレンズユニツトの入射光
量を制御するための絞りと、該絞りを制御して絞り状態
を変化させるためのIGメータ等のアクチュエータからな
る絞り駆動機構、14はその駆動回路である。

また15はフォーカシングレンズの移動位置を検出して
フォーカス位置情報を出力するフォーカスエンコーダ、
16は絞り機構13の絞り量（絞り位置）を検出して絞り位
置情報を出力する絞りエンコーダとしてのホール素子16
である。

17はカメラユニツトから送信されてくる制御情報に従
ってレンズユニツト１内の各種制御を統括して行なう制
御用マイクロコンピュータ（以下レンズマイコンと称
す）であり、フォーカシングレンズ10を駆動するための
フォーカス駆動信号101を駆動回路12へと出力するとと
もに、絞り機構13を駆動するための絞り駆動信号103を
絞り駆動回路14へとそれぞれ出力する。また変化したフ
ォーカシングレンズ位置，絞り位置は、それぞれフォー
カスエンコーダ15,ホール素子16によつて検出され、フ
ォーカス位置情報と102,絞り位置情報104としてそれぞ
れレンズマイコン17へと供給される。

これによつて、フォーカシングレンズ及び絞りの制御
がカメラ側からの指令にしたがって行なわれる。

カメラユニツト２内において、20はレンズユニツト１
によつてその撮像面に結像された20は光学的信号108を
光電変換して電気的な撮像信号201に変換するためのCCD
等の撮像素子、21は撮像素子20により出力された撮像信
号201（アナログ信号）をデジタル信号202に変換するA/
D変換器、22はA/D変換器21より出力されたデジタル信号
202を取り込んで記憶する画像メモリ22である。また、
画像メモリ22に信号を取り込む際のタイミング制御は、
メモリコントローラ27によるメモリ書き込み制御207W
（Write制御）により行なわれるが、メモリコントロー
ラ27は最終的に出力されるビデオ信号23より垂直同期分
離回路24によつて分離された垂直同期信号205、もしく
はカメラユニツト内部に持つ発振回路25により発生され
た内部同期信号206に基づいてタイミング発生回路26に
より形成されたタイミングに基づいて制御される。

画像メモリ22に記憶された画像メモリ信号は、上述の
書き込み時と同様な手段によつて発生されるタイミング
信号を基に、またVTR側の制御用マイクロコンピュータ
（以下レコーダマイコンと称す）28及びカメラ制御用マ
イクロコンピュータ（以下カメラマイコンと称す）29を
介して形成されるメモリ制御信号208に基づいて、メモ
リコントローラ27を読み出し制御207R（Read制御）する
ことによりデジタル信号203として読み出される。この
ときメモリからの読み出し方法により、各種の画像処理
上の効果が実現される。

画像メモリ22より取り出されたデジタル信号203はD/A
変換器30によりアナログ信号204に戻され、信号処理回
路31によつて所定の信号処理を行なって通常のビデオ信
号23に変換され、図示しないレコーダブロツクの信号系
に供給される。

一方、32はこのビデオ信号23より自動合焦制御（以下
AF制御と称す）のためのフォーカス制御用信号（合焦度
に応じて変化する例えば高周波成分，エッジ幅等の信
号）209を形成して出力するAF用制御信号作成回路、33
は同じくビデオ信号23より自動絞り制御（以下AE制御と
称す）のための絞り制御用信号210を形成して出力するA
E用制御信号作成回路である。これらのAF制御用信号20
9、AE用制御信号210は、それぞれカメラユニツト２内の
各種制御を統括して行なうカメラマイコン29へと供給さ
れる。カメラマイコン29は、これらの情報及びレコーダ
の電気的制御を総合的に行なうレコーダマイコン28から
送られてくるキー情報やモード情報を基にレンズ側駆動
系においてのAF制御、AE制御を行なうために必要な駆動
制御信号を作成する。

またこの制御情報を作成する場合に、画面上の位置を
特定するために、すなわち画面上においてこれらの検出
を行なうための領域を設定するために、垂直同期信号分
離回路24で分離された垂直同期信号205が使用される。

次にカメラユニツトとレンズユニツト間における各種
情報の授受について説明する。

カメラマイコン29とレンズマイコン17とは、双方向シ
リアル通信ライン105により接続されており、垂直同期
信号分離回路24で分離された垂直同期信号205により決
定されるあるタイミングに応じて、双方向にシリアル通
信が行なわれる。

すなわちカメラマイコン29よりレンズマイコン17へ
は、AF,AEを含む各種制御駆動情報106が送信され、レン
ズマイコン17よりカメラマイコン29へは、レンズ，絞り
等のの各種の位置情報107が送られている。

第２図は、カメラユニツト内のカメラマイコン29によ
る処理動作の概略を表わしたフローチャートである。こ
こでは、内部RAMのクリア、各種レジスタの設定等の初
期化作業が終了した後の通常の制御中の状態を表わして
いる。

カメラマイコン29の各種制御動作は、垂直同期信号信
号205のタイミングに同期して行なわれる。このメイン
ルーチン（50）において、まず垂直同期信号205を待
ち、垂直同期信号205がカメラマイコン29に入力される
と処理を開始し（51）、まず通信開始時点を定めるタイ
マーを設定する（52）。そしてタイマー割り込みを許可
し（53）、通信制御をタイマー割り込みルーチン70に移
す。

メインルーチン50側は次にAF制御用信号作成回路32よ
りAF制御用信号209を取り込み（54）、そのデータと前
回までに得ているレンズの各種位置情報、レコーダマイ
コン28より供給されるのキー情報、モード情報に基づき
AF用の演算を行なう（55）。

次にAE制御用信号作成回路33よりAE制御用信号を取り
込み（56）、そのデータと前回までに得ているレンズの
各種位置情報、レコーダマイコン28よりのキー情報、モ
ード情報に基づきAE用の演算を行なう（57）。

次にレンズユニツト１内の各種制御を行なうための制
御情報を通信するためのタイマー割り込み側の処理（7
0）の終了を確認した後に（58）、今回の通信によるレ
ンズの各種位置情報の取り込みを行ない（59）、その後
レコーダとの通信、撮像素子20より出力された撮像信号
のメモリへの書き込み、読み出しを制御するためのメモ
リコントローラへの制御信号の作成、及びそのメモリ出
力信号208の出力、その他各種の処理を行ない（60）、
再度垂直同期信号入力を待つ垂直同期信号待機状態へ戻
る（51）。

一方、タイマー割り込みルーチン（70）で示されるタ
イマー割り込み側の処理は、メインルーチン（50）にて
垂直同期信号入力により作成されるタイミング後に割り
込みをかけることによつて実行されるため、すぐにレン
ズユニツトとの通信が開始される（71）。

この中で、AF制御信号の出力（72）、AE制御信号の出
力（73）、フォーカスエンコーダ15,ホール素子16の検
出情報に基づくレンズの位置情報の取り込み（74）等を
行ない、割り込み終了フラグをセットして（75）割り込
みを終了するものである。

ところでこのように、各種制御情報の通信をメインル
ーチンに対する割り込みによつて行なうようなシステム
においては、タイマ割り込みルーチンとメインルーチン
が独立に動作するため、メインルーチンの内部処理時間
によつては、そのタイミングの制御上の注意が必要であ
る。

第３図はシステムの通信のタイミングを説明するため
のタイミングチャートである。

同図において、（ａ）は垂直同期信号、（ｂ）は垂直
同期信号のタイミングで行なわれる通信のタイミング、
（ｃ）はAF用データ取り込み及び演算処理,AE用データ
取り込み及び演算処理のタイミングをそれぞれ示すもの
である。

同図において、割り込みが入るタイミングを検討する
と、各種演算に要する時間が必ずしも決まっていないた
め、AFの演算処理終了以前（ア）、AFの演算処理終了以
降でAEの演算処理終了以前（イ）、AEの演算処理終了以
降（ウ）の様なパターンが存在する。

したがつて、最悪の場合毎回の通信ごとにタイミング
がばらばらになつてしまうおそれがある。そしてタイミ
ングがばらつくと、あるデータが２回送信されたり、あ
るデータがレンズに送られずに欠落されてしまうことが
ある。

すなわち同図に示すように、（ア）のパターンでは、
AF,AEの演算処理終了以前に通信タイミングが来るの
で、今演算中のデータを送ることは出来ず、通信の内容
はAF,AEとも前回の演算データとなる。

また（イ）のパターンでは、AFの演算処理後でAEの演
算終了前に通信タイミングが来るので、通信の内容は、
AFデータはこの垂直同期期間に演算した新しいデータと
なるが、AEデータは演算が終了していないため、前回の
データとなる。

また（ウ）のパターンでは、通信タイミングがAF,AE
両方の演算処理とも終了した後に来るので、通信の内容
は、AF,AEいずれも今回の演算による最新のデータとな
る。

このようにデータの通信が乱れ、正確な制御を行なう
ことが出来なくなるおそれがある。

一般にAF制御は、緊急性が高く、最新の映像信号を基
に演算した結果をすみやかにレンズに送る必要がある。
これはとくにビデオカメラのように、動きのある被写体
を撮影するものにおいては必要不可欠の要件である。

これに対してAE制御は１垂直同期信号期間程度のずれ
ではあまり支障がない。

このような性質を鑑み、第４図のフローチャートに示
すような処理を行なうこととする。

第４図のフローチャートにおいて、第２図のフローチ
ャートと同じ処理を行なうステツプについては、同じ符
合にて示し、以下の説明は、メインルーチン（50）及び
タイマー割り込みルーチン（70）において第２図との相
違点を中心に説明を行なう。メインルーチン（50）側で
は、AF演算（55）終了後、AF演算完了フラグを設定する
（61）。

またAE制御用データ取り込み（56）及びAE演算処理
（57）については、通信終了確認（58）後に行なう。

またタイマー割り込みルーチン（70）側では、割り込
みに入った場合、まずAF演算終了フラグを確認（76）
し、AF演算処理が終了していない場合には、通信処理を
行なわずにタイマーを再スタートさせる（77）。再度こ
のタイマーによるタイマー割り込みが入った場合、この
間にAF演算処理が終了していなかつた場合には、やはり
このタイマを再起動する。

そしてAF演算終了後にタイマ割り込みが入った場合に
始めてレンズとの通信を開始するようにする。すなわ
ち、各種演算処理が終了した次の通信タイミングで制御
情報の通信を行なうようにする。

これによつて、AE制御に関する演算処理が通信タイミ
ングの前で終了するか、後で終了するかにかかわらず、
その通信タイミングでは制御情報を送信せず、演算終了
後の次の垂直同期信号により発生する通信タイミングで
制御情報を送出するようにし、確実に制御情報の授受を
行なうことができる。

上述のような手段をとれば、前述した同一情報の２度
送り、情報の欠落を確実に避けることができ、常に正確
で信頼性の高い通信を行なうことができる。

そしてAE制御情報としては、必ず１垂直同期信号期間
遅れるが、制御情報の通信タイミング毎の時間的ずれ、
及び制御情報の連続性の欠落を防ぐことが可能となる。

なお、以上の説明においては、説明の簡略化のため
に、ビデオ信号からのAF用制御信号、AE用制御信号の取
り込みを１垂直同期信号期間に１回としたが、ｎ回取り
込みを行ない、その平均値等、ある種の重み付け演算を
行なう場合においても同様な処理にて対応することがで
きることは明らかである。

また上述の実施例は、AE情報の演算が通信タイミング
に対してばらつく場合を例にして説明したが、これに限
定されるものではなく、複数の制御通信を行なうシステ
ムにおいて、その通信タイミングと制御データの演算時
間との間にタイミングのばらつきを生じる可能性のある
場合には、本発明を有効に適用することができる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、制御対象として
のレンズユニツトをカメラ側よりの通信によつて制御す
るようなシステムにおいて、たとえばAE制御等の各種制
御情報の演算に要する時間が通信タイミングに対してば
らつきを有するような場合でも、通信タイミングと、送
信されるデータとの関係を一定の関係に保ち、制御制御
対象となるレンズ側に対して、通信タイミングと演算終
了タイミングのずれによるデータの欠落,2重送信等によ
る誤動作、制御の連続性の欠落等の混乱を生じることな
く、信頼性の高い制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるレンズ制御装置をビデオカメラ
に適用した一実施例を示すブロツク図、 第２図は通常のカメラマイコンの処理動作を説明するた
めのフローチャート、 第３図は、上記フローチャートの割り込みの発生するタ
イミングを表わしたタイミングチャート、 第４図は本発明におけるカメラマイコン内の処理を表わ
したフローチャートを示すものである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学系を駆動する駆動手段と、 前記光学系により結像面に結像された映像信号を電気信
   号に変換させるための光電変換手段と、 前記光学系を制御するための制御情報を演算する演算手
   段と、 該演算手段の演算結果の情報を前記駆動手段へと所定の
   通信タイミングで通信する通信手段と、 該演算手段の演算結果の情報を前記演算の終了時の次の
   通信タイミングに同期させて前記駆動手段へと送信し、
   これを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするレ
   ンズ駆動装置。
2. 【請求項２】光学系を駆動する駆動手段と、 前記光学系により結像面に結像された映像信号を電気信
   号に変換させるための光電変換手段と、 該光電変換手段の出力信号の少なくとも一部を記憶させ
   るための記憶手段と、 該記憶手段に記憶されたデジタル信号を用いて前記光学
   系を制御するための制御情報を演算する演算手段と、 該演算手段の演算結果の情報を前記駆動手段へと垂直同
   期信号に同期して通信する通信手段と、 前記通信手段を制御し前記演算結果の情報を前記演算の
   終了時の次の垂直同期信号に同期させて前記駆動手段へ
   と送信し、これを制御する制御手段とを備えたことを特
   徴とするレンズ駆動装置。