JP3915104B2

JP3915104B2 - レンズの制御方法

Info

Publication number: JP3915104B2
Application number: JP31563497A
Authority: JP
Inventors: 信哉矢島
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2017-11-17
Also published as: JPH11149102A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズの制御方法に係り、特にフォーカスレンズとズームレンズを含むテレビカメラ用レンズ等のレンズの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のレンズを用いて撮影を行う際に、ズームレンズを駆動して画角（撮影範囲）を決定し、その後、被写体にピントを合わせるためにフォーカスレンズを駆動すると、画角が変化する。
即ち、ズームレンズを駆動して画角を決定した後、例えばフォーカスレンズのフォーカス位置を至近側に移動させると、画角が小さくなるように変化し、逆にフォーカスレンズのフォーカス位置を無限遠側に移動させると、画角が大きくなるように変化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにズームレンズを駆動して画角を決定した後、フォーカスレンズを駆動すると画角が変化し、所望の画角が得られなくなるという問題がある。また、画角の変化を修正する場合には、再度ズームレンズを駆動しなければならず、操作が煩雑になる。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ズームレンズを駆動して画角が決定した後、フォーカスレンズを駆動しても画角が変化しないようにすることができるレンズの制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、少なくともフォーカスレンズと、ズームカムによって光軸上を一定の関係をもって移動する変倍系レンズと補正系レンズとからなるズームレンズとを含むレンズであって、前記レンズのうちの前記ズームレンズのみを駆動して画角を決定し、その後、前記フォーカスレンズを駆動して焦点合わせを行うレンズの制御方法において、前記ズームレンズのズーム動作が停止すると、その停止時のズームレンズのズーム位置及び前記フォーカスレンズのフォーカス位置を読み取り、その後、前記フォーカスレンズが駆動されると、現在のフォーカス位置と前記読み取ったズーム位置及びフォーカス位置とに基づいて、前記ズームレンズのズーム動作の停止時の画角を変化させないための前記ズームレンズのズーム位置の補正値を求め、前記補正値に基づいて前記ズームレンズを駆動し、前記フォーカスレンズの駆動時に画角が変化しないようにしたことを特徴としている。
【０００６】
即ち、ズームレンズのズーム動作が停止し、これにより画角が決定されると、この画角を保持するための処理が開始される。まず、ズームレンズの停止時のズーム位置及びフォーカス位置を読み取る。その後、フォーカスレンズが駆動されると、現在のフォーカス位置と予め読み取ったズーム位置及びフォーカス位置とに基づいて、ズームレンズのズーム動作の停止時の画角を変化させないためのズーム位置の補正値を求める。尚、予め読み取ったズーム位置及びフォーカス位置は、補正値を求めるためのデータテーブル又は計算式を特定するために用いられる。このようにして求めた補正値に基づいてズームレンズを駆動することにより、フォーカスレンズの駆動時に画角が変化しないようにしている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るレンズの制御方法の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明が適用されるテレビカメラ用レンズを示すブロック図である。
このテレビカメラ用レンズのレンズ本体１０には、フォーカスレンズ１２、変倍系レンズ１４Ａと補正系レンズ１４Ｂとからなるズームレンズ１４、絞り１６、２倍用のエクステンダーレンズ１８及びマスターレンズ２０等の光学部材と、各レンズや絞り１６をそれぞれ駆動するための駆動回路３２〜４０及び駆動モータ４２〜５０と、各レンズや絞り１６の位置を検出する検出器５２〜６０及びＡ／Ｄ変換器６２〜６８と、各光学部材を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）２６とが設けられている。尚、２２は撮像素子、２４は信号処理回路であり、このテレビカメラ用レンズが取り付けられるカメラ本体側に設けられている。
【０００８】
周知のように、ズームレンズ１４を構成する変倍系レンズ１４Ａは、焦点距離を変化させ、補正系レンズ１４Ｂは焦点位置が変動しないように補正するもので、変倍系レンズ１４Ａ及び補正系レンズ１４Ｂはそれぞれズームカム筒を回転させることによって光軸上を一定の関係をもって移動できるように構成されている。
【０００９】
また、エクステンダーレンズ１８はターレット板（図示せず）に配設され、ターレット板を回転させることによってエクステンダーレンズ１８が光軸上に配置される。このエクステンダーレンズ１８の切換えによって撮影倍率が切り換えられる。
一方、マスターレンズ２０は光軸上に沿って移動自在に配設されており、このマスターレンズ２０を光軸上に沿って移動させることにより、後述するように焦点の補正が行われる。また、マスターレンズ２０は、レンズ結像位置の微調整（トラッキング）や、マクロ撮影時にも移動制御される。
【００１０】
上記撮像素子２２はレンズ本体１０の各光学部材を介して受光面上に結像した被写体像を電気信号に変換し、これを信号処理回路２４に出力し、信号処理回路２４は撮像素子２２から入力する信号をサンプリング処理し、ホワイトバランス調整、γ補正等の信号処理を施してテレビ信号を生成する。このテレビ信号は、ビューファインダーＶＦに出力されて再生されるとともに出力端子に出力される。ＣＰＵ２６には、それぞれ手動で操作されるフォーカス操作部７０、ズーム操作部７２、及びエクステンダー操作部７４、図示しない絞りツマミ、フランジバック調整ツマミ等から指令信号が加えられるようになっている。
【００１１】
フォーカス操作部７０は、例えばフォーカスデマンドであり、至近から無限遠までの撮影距離に対応するフォーカス位置を示すフォーカス位置指令信号を出力し、ズーム操作部７２は、例えばズームレートデマンドであり、テレ方向、ワイド方向のズーム速度を指令するズーム速度指令信号を出力する。また、エクステンダー操作部７４は、エクステンダー切替えスイッチであり、１倍又は２倍を指令するエクステンダー切替え信号を出力する。
【００１２】
ＣＰＵ２６は、フォーカス操作部７０からフォーカス位置指令信号を入力すると、そのフォーカス位置指令信号と、ポテンショメータ５２からＡ／Ｄ変換器６２を介して入力する現在のフォーカス位置を示すフォーカス位置信号とに基づいてフォーカス駆動信号を生成し、これを駆動回路３２を介してフォーカスモータ４２に出力する。これにより、フォーカスレンズ１２は、フォーカス位置指令信号によって指令されたフォーカス位置（即ち、ピントが合う位置）になるように駆動される。
【００１３】
また、ＣＰＵ２６は、ズーム操作部７２からズーム速度指令信号を入力すると、そのズーム速度指令信号を積分してズーム位置を示すズーム位置指令信号を生成する。そして、このズーム位置指令信号と、ポテンショメータ５４からＡ／Ｄ変換器６４を介して入力する現在のズーム位置を示すズーム位置信号とに基づいてズーム駆動信号を生成し、これを駆動回路３４を介してズームモータ４４に出力する。これにより、ズームレンズ１４は、ズーム位置指令信号によって指令されたズーム位置になるように駆動される。
【００１４】
更に、ＣＰＵ２６は、エクステンダー操作部７４から１倍を示すエクステンダー切替え信号を入力すると、エクステンダーレンズ１８が退避位置（図１上の実線で示す位置）に移動するように駆動回路３８を介してエクステンダーモータ４８を駆動し、２倍を示すエクステンダー切替え信号を入力すると、エクステンダーレンズ１８が使用位置（図１上の点線で示す位置）に移動するように駆動回路３８を介してエクステンダーモータ４８を駆動する。尚、エクステンダーレンズ１８が退避位置から使用位置に挿入されると、倍率は挿入前の２倍になる。
【００１５】
また、ＣＰＵ２６には、画角補正データ部７６が接続されている。この画角補正データ部７６は、フォーカスレンズ１２のフォーカス位置及びズームレンズ１４のズーム位置によって決定される補正データ（例えば、補正係数）を有しており、ＣＰＵ２６は、本発明に係るレンズの制御を行う際に画角補正データ部７６から補正データを読み込む。
【００１６】
次に、図２に示すフローチャートを参照しながら本発明に係るレンズの制御方法について説明する。
図２のフローチャートに示す処理は、ズーム操作部７２での操作が停止し、ズームレンズ１４のズーム動作が停止すると、スタートする。即ち、ズームレンズ１４のズーム動作が停止すると、画角（撮影範囲）が決定されるが、その後、フォーカスレンズ１２を駆動しても画角が変化しないようにする処理がスタートする。
【００１７】
ＣＰＵ２６は、ズームレンズ１４のズーム動作が停止すると、その停止時のズームレンズ１４のズーム位置及びフォーカスレンズ１２のフォーカス位置を読み込む（ステップＳ１０）。尚、フォーカス位置及びズーム位置は、それぞれポテンショメータ５２、５４からＡ／Ｄ変換器６２、６４を介して入力する位置を読み込んでもよいし、フォーカス操作部７０、ズーム操作部７２から入力するフォーカス位置及びズーム位置の指令値を読み込んでもよい。
【００１８】
続いて、読み込んだフォーカス位置及びズーム位置に基づいて画角補正データ部７６から補正データを読み込む（ステップＳ１２）。尚、この補正データの詳細については後述する。
次に、所定時間内にフォーカス位置が変化したか否かを判別する（ステップＳ１４）。所定時間内にフォーカス位置が変化しない場合には、画角が決定されてから、被写体にピントを合わせるフォーカス動作を行わないもの（既に、ピントが合っているもの）と判断し、この処理を終了させる。
【００１９】
一方、所定時間内にフォーカス位置が変化した場合には、ステップＳ１６に進み、ここでズーム位置指令信号を補正するための補正演算を行う。即ち、ステップＳ１６では、フォーカス位置の変化量と、ステップＳ１２で読み込んだ補正データとに基づいて、フォーカスレンズ１２のフォーカス位置の変化に対して変化する画角を補正するためのズームレンズ１４のズーム位置を求める。
【００２０】
例えば、フォーカス位置の変化量をｘとし、この変化量ｘに対して画角が変化しないように移動させるためのズームレンズ１４の補正値をｙとし、補正値ｙが、変化量ｘを変数とする二次関数、
【００２１】
【数１】
ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ …（１）
として表せる場合には、フォーカス位置の変化量ｘから上記（１）式に基づいて補正値ｙを演算し、この補正値ｙを停止時のズーム位置に加算してズーム位置指令信号を補正する。尚、上記（１）式で補正値を求める場合には、ステップＳ１２で読み込んだ補正データは、（１）式の係数ａ，ｂに相当する。
【００２２】
次に、上記のようにして求めたズームレンズ１４の補正されたズーム位置指令信号と現在のズーム位置信号とに基づいて、その差を０にするためのズーム駆動信号を生成し、これを駆動回路３４を介してズームモータ４４に出力する（ステップＳ１８）。これにより、ズームレンズ１４は、ズーム位置指令信号によって指令されたズーム位置になるように駆動される。
【００２３】
続いて、ステップＳ１６での補正演算後、フォーカス位置が変化したか否かを判断し（ステップＳ２０）、フォーカス位置が変化した場合にはステップＳ１６に戻り、再度ステップＳ１６及びＳ１８の処理を実行する。
一方、フォーカス位置が変化しない場合には、最後にフォーカス位置が変化してから所定時間経過したか否かを判別する（ステップＳ２２）。所定時間経過していない場合にはステップＳ２０に戻り、所定時間経過した場合には、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズ１２の動作が終了したものと判断し、この処理を終了させる。ステップＳ２２において、所定時間経過前であっても、フォーカス操作部７０での操作が終了したことが検知された場合（例えば、フォーカス操作部７０から手を離した場合）には、直ちに処理を終了させるようにしてもよい。
【００２４】
尚、この実施の形態では、ズーム停止時に読み取ったフォーカス位置及びズーム位置によって、補正値を求めるための計算式を特定し、その後のフォーカス位置の変化量に基づいて補正値を求めるようにしているが、これに限らず、データテーブルを特定し、その後のフォーカス位置の変化量に基づいてそのデータテーブルに記録された補正値を読み出すようにしてもよい。また、エクステンダーレンズを有するレンズの場合には、エクステンダーレンズの切替えに応じて前記補正値を変える必要がある。更に、リニアに移動するエクステンダーレンズを有する場合には、ズームレンズを移動させる代わりにエクステンダーレンズを移動させ、これにより画角を変えないようにしてもよい。
【００２５】
また、ズームレンズがワイド端やテレ端に位置していても本発明に係るレンズ制御（ズームレンズの移動）が可能なように、フォーカスレンズのフォーカス位置に応じてズーム範囲を制限するようにしてもよい。例えば、図３に示すようにフォーカスレンズのフォーカス位置が至近（Ｎ）に対応する位置の場合には、ズームレンズは、ズーム動作時に図３に示したリミット位置よりもワイド側に移動できないようにする。これは、その後、フォーカスレンズを無限遠側に移動させた場合に、画角を変えないためのズームレンズのワイド方向への移動を可能にするためである。尚、フォーカスレンズのフォーカス位置が無限遠側にある程、前記リミット位置はワイド端に近づき、フォーカス位置が無限遠（∞）に対応する位置の場合には、リミット位置はワイド端と一致する。また、テレ端についても上記と同様にリミットを設けるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るレンズの制御方法によれば、ズームレンズを駆動して画角を決定した後、フォーカスレンズを駆動する際に、フォーカスレンズの移動に伴って画角が変化しないようにズームレンズのズーム位置を補正するようにしたため、画角の変化を修正するためのズーム操作が不要になり、使い勝手が良くなるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明が適用されるテレビカメラ用レンズを示すブロック図である。
【図２】図２は本発明に係るレンズの制御方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図３】図３はズームレンズのズーム動作時に移動可能なズーム範囲を説明するために用いた図である。
【符号の説明】
１０…レンズ本体
１２…フォーカスレンズ
１４…ズームレンズ
１８…エクステンダーレンズ
２０…マスターレンズ
２２…撮像素子
２４…信号処理回路
２６…中央処理装置（ＣＰＵ）
７０…フォーカス操作部
７２…ズーム操作部
７４…エクステンダー操作部
７６…画角補正データ部

Claims

少なくともフォーカスレンズと、ズームカムによって光軸上を一定の関係をもって移動する変倍系レンズと補正系レンズとからなるズームレンズとを含むレンズであって、前記レンズのうちの前記ズームレンズのみを駆動して画角を決定し、その後、前記フォーカスレンズを駆動して焦点合わせを行うレンズの制御方法において、
前記ズームレンズのズーム動作が停止すると、その停止時のズームレンズのズーム位置及び前記フォーカスレンズのフォーカス位置を読み取り、
その後、前記フォーカスレンズが駆動されると、現在のフォーカス位置と前記読み取ったズーム位置及びフォーカス位置とに基づいて、前記ズームレンズのズーム動作の停止時の画角を変化させないための前記ズームレンズのズーム位置の補正値を求め、
前記補正値に基づいて前記ズームレンズを駆動し、前記フォーカスレンズの駆動時に画角が変化しないようにしたことを特徴とするレンズの制御方法。
前記レンズはエクステンダーレンズを有し、該エクステンダーレンズの切替えに基づいて前記補正値を変えることを特徴とする請求項１のレンズの制御方法。
前記ズームレンズのズーム動作時に移動可能なズーム範囲を、前記フォーカスレンズのフォーカス位置に応じて設定し、前記ズームレンズが前記ズーム範囲の一端で停止していても、前記フォーカスレンズの駆動時における前記ズームレンズのズーム位置の補正動作を可能にしたことを特徴とする請求項１又は２のレンズの制御方法。