JP3459669B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理装置に関し、
特にコンピュータ用に好適なビデオカメラ等の画像処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ用の画像処理装置と
してビデオカメラが広く利用され、特にそれらを組み合
わせたシステムとして、画像の電子メールやテレビ会議
システム等が利用されつつある。

【０００３】このような用途の画像処理装置として従
来、ビデオカメラ部と、雲台駆動装置の動作を制御する
と共に外部と通信可能な制御装置とを具備し、これらビ
デオカメラ部と制御装置とを一体化してなる画像処理装
置が公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の画
像処理装置にあっては、雲台駆動装置としてステッピン
グモータを採用できるが、該モータに固定の駆動電圧を
与えて、その回転速度を変えた場合には、低速回転で大
電流が流れるために必要以上に大きなトルクが発生し、
大きな騒音を発生すると言う問題があった。

【０００５】また、駆動するビデオカメラ部の重量が必
ずしも一定ではなく、例えばビデオカメラ部にワイドコ
ンバージェンスレンズを装備した場合を考慮すると、予
めトルクを大きめに設定しておかないと、前記ビデオカ
メラ部を駆動できなくなり、常にオーバートルクに設定
しなければならないという門題があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、モータの回転速度が低い場合の無駄な
電流の消費及び騒音の発生を低減し得る画像処理装置を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の画像処理装置は、被写体からの光を電
気信号に変換する撮像手段と、モータを駆動させること
によって前記撮像手段の撮像光軸の方向を変化させる可
変手段と、前記モータの回転トルクを可変制御する回転
トルク制御手段とを具備し、前記回転トルク制御手段
は、前記モータの互いに異なる複数の回転速度において
前記モータの回転動作が開始したときのそれぞれのトル
クレベルに基づいて、前記モータを駆動すべき回転トル
クを自己校正するためのトルク校正曲線を決定する自己
校正モードを有することを特徴とする。また、上記目的
を達成するために請求項２記載の画像処理装置は、請求
項１記載の画像処理装置において、外部からの通信制御
により前記自己校正モードを動作させることを特徴とす
る。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００１２】（一実施例）まず、本発明の一実施例を図
１乃至図５に基づき説明する。図１は、本発明の一実施
例に係わる画像処理装置の構成を示すブロック図であ
り、同図中、１は画像処理装置で、レンズ（光学的撮像
手段）２と、撮像素子（電気的撮像手段）３と、信号処
理回路（信号処理手段）４と、カメラ制御装置５と、フ
ォーカス制御装置６と、ズーム制御装置７と、光軸制御
装置（光軸可変手段）８と、Ｉ／Ｆ（インターフェー
ス）制御装置９とからなる。

【００１３】レンズ２は、図示しない被写体からの光を
撮像素子３へ導くものであり、該撮像素子３は、レンズ
２により導かれた被写体からの光を光電変換して電気信
号として出力し、信号処理回路４へ送出するものであ
る。信号処理回路４は、撮像素子３から入力された電気
信号に対して必要な処理を施すことにより、ビデオ信号
を生成して外部へ送出するものである。信号処理回路４
により生成されたビデオ信号は、例えばモニタや、画像
を合成するためのメモリ回路（いずれも図示省略）へ送
出される。

【００１４】カメラ制御装置５は、例えばマイクロコン
ピュータによって構成されていて、フォーカス制御装置
６及びズーム制御装置７に制御信号を出力し、これらの
各装置６，７を制御することにより、レンズ２のフォー
カス量及びズーム量を制御するものである。該レンズ２
のフォーカス量及びズーム量の制御は、Ｉ／Ｆ制御装置
９からの情報に基づいて制御し得るように構成されてい
る。また、カメラ制御装置５からの制御信号により、撮
像素子３及び信号処理回路４に必要な処理パラメータを
制御し得るように構成されている。Ｉ／Ｆ制御装置９
は、図示しない外部機器（例えば、パーソナルコンピュ
ータやワークステーション等）と接続されており、該外
部機器との間で、例えばシリアル通信を行なえるように
構成されている。

【００１５】光軸制御装置８は、水平方向制御装置１０
と、垂直方向制御装置１１と、水平位置検出装置１２
と、垂直位置検出装置１３とを有している。これら水平
位置検出装置１２及び垂直位置検出装置１３により検出
された位置情報は、Ｉ／Ｆ制御装置９へ送られる。そし
て、Ｉ／Ｆ制御装置９は、水平位置検出装置１２及び垂
直位置検出装置１３から送られた位置情報に基づいて水
平方向制御装置１０及び垂直方向制御装置１１を制御す
ることにより、撮像方向（光軸方向）を変えることがで
きるように構成されている。

【００１６】図２は、光軸制御装置８及びＩ／Ｆ制御装
置９の構成を示すブロック図である。同図に示すよう
に、水平方向制御装置１０及び垂直方向制御装置１１
は、ステッピングモータ１０ａ，１１ａと、これらステ
ッピングモータ１０ａ，１１ａを駆動制御するドライバ
（モータドライバ）１０ｂ，１１ｂとを有している。ま
た、Ｉ／Ｆ制御装置９は、該Ｉ／Ｆ制御装置９全体を制
御するＣＰＵ（中央演算処理装置）９ａと、メモリルッ
クアップテーブルが格納されるＲＯＭ（リードオンリメ
モリ）からなるメモリ９ｂと、ディジタル信号（Ｄ）を
アナログ信号（Ａ）に変換するＤ／Ａ変換器９ｃと、電
圧を制御する電圧制御回路９ｄとを有している。該電圧
制御回路９ｄは、第１及び第２のトランジスタＱ１，Ｑ
２と、抵抗Ｒとを有している。

【００１７】そして、外部からＣＰＵ９ａに入力された
制御信号による回転速度設定に応じて該ＣＰＵ９ａは、
メモリ９ｂに格納されているメモリルックアップテーブ
ルを参照し、Ｄ／Ａ変換器９ｃにディジタル値Ｄ３信号
を出力する。該ディジタル値Ｄ３に対応するアナログ電
圧信号が、Ｄ／Ａ変換器９ｃから電圧制御回路９ｄの第
１のトランジスタＱ１へ送られ、第２のトランジスタＱ
２から前記ディジタル値Ｄ３に応じた電圧が水平方向制
御装置１０及び垂直方向制御装置１１のドライバ１０
ｂ，１１ｂに印加される。該印加された電圧によりステ
ッピングモータ１０ａ，１１ａの回転トルクが変わり、
例えば印加電圧が高いほど回転トルクが大きくなる。

【００１８】また、ＣＰＵ９ａから出力されるディジタ
ル値Ｄ１信号及びディジタル値Ｄ２信号は、そのままド
ライバ１０ｂ，１１ｂへ送られ、ステッピングモータ１
０ａ，１１ａを２相または１−２相駆動制御するように
構成されている。。

【００１９】図３は、Ｉ／Ｆ制御装置９において実行さ
れる処理であるところの、ステッピングモータ１０ａ，
１１ａの回転トルクを最適状態に自己校正する処理の制
御手順を示すフローチャートある。まず、ステップＳ３
−１で、回転速度ＳＰをＳＰＬ（最低値）に初期設定
し、次のステップＳ３−２で、印加電圧ＶをＶＬ（最低
値）に初期設定した後、次のステップＳ３−３で、前記
ステップＳ３−２において設定した印加電圧ＶＬをドラ
イバ１０ｂ，１１ｂに印加することにより、ステッピン
グモータ１０ａ，１１ａに駆動トルクを与えてｎパルス
回転させる。

【００２０】次いで、ステップＳ３−４へ進み、ステッ
ピングモータ１０ａ，１１ａが回転したか否かを判別す
る。前記印加電圧Ｖが、その時点の機械的な負荷を駆動
できなければ前記駆動トルクを与えてもステッピングモ
ータ１０ａ，１１ａは回転せず、ステップＳ３−４にお
ける判別結果は否定（ＮＯ）となって、いわゆる脱調状
態になっていることがわかる。

【００２１】前記ステップＳ３−４における判別結果が
否定の場合は、ステップＳ３−７へ進んで、前記印加電
圧Ｖを変更する。即ち、前記ステップＳ３−４における
判別結果が肯定（ＹＥＳ）になるまで（ステッピングモ
ータ１０ａ，１１ａが回転するまで）ステップＳ３−７
においてドライバ１０ｂ，１１ｂに印加する印加電圧Ｖ
をΔＶずつ増加する。これにより、ステッピングモータ
１０ａ，１１ａに与える駆動トルクを徐々に増加させ、
前記ステップＳ３−３、ステップＳ３−４及びステップ
Ｓ３−７のループを繰り返して実行する。

【００２２】図４は、ドライバ１０ｂ，１１ｂに印加す
る印加電圧Ｖと、モータ回転速度ＰＰＳ（ＰＰＳ：１秒
間のパルス数）との関係を示すグラフであり、縦軸は印
加電圧Ｖを、横軸は回転速度ＰＰＳをそれぞれ示す。

【００２３】前記ステップＳ３−７においてドライバ１
０ｂ，１１ｂに印加する印加電圧Ｖを、例えば図４中、
ａ，ｂ，ｃ，ｄと増加していった時、ｄ点でステッピン
グモータ１０ａ，１１ａが回転動作を開始したとする。
すると、前記ステップＳ３−４における判別結果が肯定
（ＹＥＳ）となり、次のステップＳ３−５へ進み、前記
ｄ点を回転動作限界点とし、ｄ＋α（αをマージンとす
る）をトルク校正データとしてメモリ９ｂに格納する。

【００２４】次いで、ステップＳ３−６で、ステッピン
グモータ１０ａ，１１ａの回転速度ＳＰがＳＰＨ（最大
値）より大きいか否かを判別し、大きければ本処理動作
を終了し、大きくなければステップＳ３−８へ進んで回
転速度を変更する。即ち、前記ステップＳ３−６におけ
る判別結果が肯定（ＹＥＳ）になるまで（最大回転速度
になるまで）ステップＳ３−８において回転速度ＳＰを
ΔＳＰずつ増加する。これにより、ステッピングモータ
１０ａ，１１ａの回転速度を徐々に増加させ、前記ステ
ップＳ３−２乃至ステップＳ３−７のループを繰り返し
て実行し、図４に示すようになトルク校正曲線Ｖｃを求
める。この場合、ΔＶ及びΔＳＰは、できる限り少ない
値が望ましいが、処理速度との関係で、適当な値に設定
するものである。また、前記各校正点相互間のデータが
必要な場合には、直線補間してもよい。

【００２５】このようにして求められたトルク校正曲線
Ｖｃをメモリルックアップテーブルとして用いて、ステ
ッピングモータ１０ａ，１１ａを駆動制御することによ
り、外部から指定された回転速度に対応した最適トルク
を発生させることができるものである。また、可動部
（カメラ駆動部）に別部品を装備すること等による該可
動部の重量変化により、必要とするトルク値が変わった
場合にも、上記と同様にしてトルク校正曲線Ｖｃを求め
直すことにより、最適なトルクに校正することができ
る。

【００２６】図５に自己校正モードにおけるトルク校正
曲線を示し、図５（ａ）は、ドライバ１０ａ，１０Ｂに
印加する印加電圧Ｖを一定にした場合の電圧Ｖ、トルク
Ｔ及び電流Ｉと、モータ回転速度ＰＰＳとの関係を示す
グラフである。同図に示すように、ステッピングモータ
を用いた場合は、低速回転でのトルクＴ値と、電流Ｉ値
とが必要以上に大きくなるため、大容量の電源が必要と
なり、無駄な電流が消費されると共に、可動時の過大ト
ルクによる騒音が大きくなる。この特性は、ステッピン
グモータ固有の特性となるため、トルク特性をフラット
にするためには、使用するモータに適応した電圧カーブ
が必要になる。そこで、本発明では、回転速度に対して
電圧を変化させた最適化されたメモリルックアップテー
ブルを備えて、トルクが平坦になるように制御する。

【００２７】図５（ｂ）は、図５（ｃ）に示す１つのメ
モリルックアップテーブル（トルク校正曲線）を用いた
場合の電圧Ｖ、トルクＴ及び電流Ｉと、モータ回転速度
ＰＰＳとの関係を示すグラフである。同図に示すよう
に、最適トルクに制御されるため低速回転から高速回転
にかけてトルクＴ値と電流Ｉ値とがほぼ一定となり、消
費電力の低減が図られ、且つ低速回転時のトルクＴ値も
低下するため、可動時の騒音が小さくなる。

【００２８】図５（ｃ）は、１つのトルク校正曲線を備
えたメモリルックアップテーブルを示す図であり、図５
（ｄ）は、３つのトルク校正曲線を備えたメモリルック
アップテーブルを示す図である。図５（ｄ）において、
通常は第２のトルク校正曲線Ｌ２となり、また、カメラ
駆動部にワイドコンバージェンスレンズを装備した場合
には該カメラ駆動部の重量が増すので、トルクが大きく
なる第１のトルク校正曲線Ｌ１となり、更に、機械的な
バラツキ等により駆動負荷が小さい場合には第３のトル
ク校正曲線Ｌ３となるのである。

【００２９】このように機械的な負荷に対応した最適な
トルク校正曲線となることで、スムーズな光軸制御が行
なえる。また、駆動しようとする機械的な負荷は、駆動
方向により異なる場合がある。例えば機械的なガタツキ
を無くすために一方向に付勢するバネを設けた場合や、
装置の取り付け方向等により、駆動しようとする機械的
な負荷は異なるものである。このような場合、駆動する
方向のそれぞれについてトルク校正曲線を求め、その駆
動方向に対応するトルク校正曲線を選択して使用するこ
とで、モータを常に最適なトルクで制御することができ
る。

【００３０】尚、図５（ｄ）に示す複数のトルク校正曲
線を予め備えておき、外部からの通信制御により必要に
応じて最適なトルク校正曲線を選択して使用するように
してもよい。

【００３１】（他の実施例）上記実施例においては、図
５（ｃ），（ｄ）に示すメモリルックアップテーブルを
用いて電圧を制御するようにしたが、これに限られるも
のではなく、予め用意された関数を用いて図５（ｃ），
（ｄ）に示すトルク校正曲線を求めてもよい。また、上
記実施例においては、ＲＯＭからなるメモリ９ａに格納
したメモリルックアップテーブルを用いて電圧を制御し
たが、これに限られるものではなく、ＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）、或はＥＥＰＲＯＭ（電気的消去型メ
モリ）を用いて、外部からの通信制御によりメモリルッ
クアップテーブルデータを前記ＲＡＭ、或はＥＥＰＲＯ
Ｍに書き込むようにしてもよい。更に、バッテリーバッ
クアップされた不揮発性メモリに格納したメモリルック
アップテーブルを用いてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
に記載の画像処理装置によれば、仮に撮像手段にワイド
コンバージョンレンズが装着されることにより 、 その重
量が増加したとしても 、 自己校正モードによって予め適
切なトルク校正曲線を求めることにより 、 始めから最適
なトルクで撮像光軸の方向の動作を行うことができると
いう効果を奏する。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる画像処理装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】同画像処理装置における光軸制御装置とＩ／Ｆ
制御装置の構成を示すブロック図である。

【図３】同画像処理装置において実行される自己校正処
理の制御手順を示すフローチャートである。

【図４】同画像処理装置におけるモータドライバに印加
する印加電圧Ｖと、モータ回転速度ＰＰＳとの関係を示
すグラフである。

【図５】同画像処理装置の自己校正モードにおけるトル
ク校正曲線を示す図である。

【符号の説明】

１ 画像処理装置 ２ レンズ（光学的撮像手段） ３ 撮像素子（電気的撮像手段） ４ 信号処理装置（信号処理手段） ８ 光軸制御装置（光軸可変手段） ９ Ｉ／Ｆ制御装置（制御手段） ９ａ ＣＰＵ（回転トルク可変手段、回転検出手段、回
転速度検出手段、回転トルク自己校正手段） ９ｂ メモリ（記憶手段） ９ｄ 電圧制御手段（駆動電圧可変手段） １０ａ ステッピングモータ（モータ） １１ａ ステッピングモータ（モータ）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体からの光を電気信号に変換する撮
   像手段と、 モータを駆動させることによって前記撮像手段の撮像光
   軸の方向を変化させる 可変手段と、 前記 モータの回転トルクを可変制御する回転トルク制御
   手段とを具備し、前記回転トルク制御手段は、前記モータの互いに異なる
   複数の回転速度において 前記モータの回転動作が開始し
   たときのそれぞれのトルクレベルに基づいて、前記モー
   タを駆動すべき回転トルクを自己校正するためのトルク
   校正曲線を決定する自己校正モードを有することを特徴
   とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 外部からの通信制御により前記自己校正
   モードを動作させることを特徴とする請求項１記載の画
   像処理装置。