JP3925751B2

JP3925751B2 - 撮影レンズの画角補正装置

Info

Publication number: JP3925751B2
Application number: JP17474097A
Authority: JP
Inventors: 信哉矢島
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2017-06-30
Also published as: JPH1123949A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮影レンズの画角補正装置に係り、特にテレビカメラのフォーカスレンズの移動に伴う画角変動を補正する撮影レンズの画角補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、テレビカメラ等においてズームレンズをワイド側に設定した状態でフォーカスレンズを移動させてフォーカス操作を行うと、ＣＣＤ等の撮像手段の結像面に結像される被写体像の画角が変化し、あたかもズーム操作を行ったように見える現象（ポンピング）があった。
【０００３】
このため従来は、フォーカスレンズを移動させても光学設計上で画角が変化しないようにしたり、特開平６−２５００７１号公報に記載のようにフォーカスレンズが移動した場合にはズームレンズを自動で動かすことにより画角が変化しないように補正していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、補正の精度が悪く、補正を迅速に行うことが出来なかった。また、特開平６−２５００７１号公報に記載のように画角の補正のためにズームレンズを動かす場合には、ズームレンズの動かすモータを駆動する必要があるため、モータの音が発生したり、モータを駆動するための消費電力がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、フォーカスレンズの移動に伴う画角の変動を高精度、且つ迅速に補正することができる撮影レンズの画角補正装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、フォーカスレンズを移動させてフォーカス調整を行い、ズームレンズを移動させて撮影倍率調整を行うと共に、撮像手段によって画像信号を得るカメラにおいて、前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレンズ位置検出手段と、前記ズームレンズの位置が一定のときに前記フォーカスレンズの移動に伴って変動する画角を一定にする為の補正データと、前記フォーカスレンズ位置検出手段によって前記フォーカスレンズの移動を検出した場合に、前記ズームレンズの位置が一定のときの前記フォーカスレンズの移動に伴う画角の変動を、前記補正データに基づいて前記画像信号の拡大処理による電子ズームによって前記画角が一定となるように補正する画角補正手段と、からなることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、フォーカスレンズの移動に伴う画角の変動をレンズ系で補正するのではなく、撮像手段によって得られた画像信号の所定倍率の拡大処理によって、即ち、電子ズームによって補正する。これにより、レンズ系によって画角を補正する場合に比べて、補正の精度や処理速度が高く、また、補正のためにモータを駆動する必要がないため、モータ音の発生がなく静かで、かつ消費電力を少なくすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る撮影レンズの画角補正装置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の概略構成図である。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、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａ、２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂ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３２〜３８及び駆動モータ４２〜４８と、各レンズや絞り１６の位置を検出する検出器５２〜５８及びＡ／Ｄ変換器６２〜６６と、各光学部材を制御する制御回路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。
【０００９】
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。
【００１０】
また、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａと２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂとはそれぞれターレット板（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何れか一方のエクステンダーレンズが光軸上に配置される。このエクステンダーレンズの切換えによって撮影倍率が切り換えられる。
上記制御回路２６には、図示しないフォーカスデマンド（フォーカスリング）、ズームリング、絞りツマミ、エクステンダー切換えスイッチ等の操作手段から指令信号が加えられるようになっており、制御回路２６は入力する指令信号に基づいて各レンズを制御する。
【００１１】
また、制御回路２６には、メモリ（ＲＯＭ、メモリカード等）７０が読み出し可能に接続される。このメモリ７０には、フォーカシング（フォーカスレンズ１２の移動）に伴う画角変動を補正するための補正データが記録されている。尚、画角変動の補正については後述する。
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に出力する。
【００１２】
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、画像拡大（電子ズーム）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。尚、信号処理回路２４における電子ズーム処理の拡大・縮小倍率は、上記制御回路２６からの入力信号によって設定されるようになっている。
【００１３】
次にフォーカシングに伴う画角変動の補正について説明する。図２は、フォーカシングによる画角の変化を示した図である。尚、縦軸はフォーカス位置（フォーカスレンズ１２の位置）、横軸は撮像手段２２の結像面に結像される被写体像の画角（レンズ画角）を示す。ズームレンズ１４、絞り１６、エクステンダーレンズを所定位置に設定して、フォーカスレンズ１２を移動させた場合、同図Ａ又はＢの直線に示すように、フォーカスレンズ１２の移動に伴ってレンズ画角が変動する。ここで、直線ＡやＢで示すフォーカス位置とレンズ画角の関係は、ズームレンズ１４、絞り１６、エクステンダーレンズの設定位置によって決まり、ここでは簡単の為に直線で示したが直線に限らず、また、これらの関係を示す直線或いは曲線はズームレンズ１４、絞り１６、エクステンダーレンズが各設定位置に対応して存在する。また、このレンズ画角の変動は、ワイド側で特に顕著に現れる。
【００１４】
仮に、フォーカスレンズ１２の移動に伴う画角変動が上記直線Ａで示されるような位置にズームレンズ１４、絞り１６、エクステンダーレンズが設定された場合に、フォーカスレンズ１２が同図ｃ点の位置に設定されたとすると、レンズ画角は同図ｃ' 点の位置となる。今、このｃ点とｃ' 点を基準位置（基準フォーカス位置、基準画角）とした場合、フォーカスレンズ１２が基準フォーカス位置ｃ点から至近側のｄ点に移動したとすると、レンズ画角は、基準画角ｃ' 点から同図のｄ’点で示す位置に移動する。従って、レンズ画角は同図ｌ₁で示す画角分だけ基準画角より拡大されることになる。
【００１５】
逆に、フォーカスレンズ１２が基準フォーカス位置ｃ点から無限遠側のｅ点に移動したとすると、レンズ画角は、基準画角ｃ' 点から同図のｅ’で示す位置に移動する。従って、レンズ画角は同図ｌ₂で示す画角分だけ基準画角より縮小されることになる。
このようにレンズ画角は、フォーカスレンズ１２の移動に伴って変動するため、上記信号処理回路２４は、このフォーカスレンズ１２の移動に伴うレンズ画角の変動を電子ズームにより補正する。即ち、上記信号処理回路２４は、撮像素子２２から入力した画像信号から基準画角の範囲の画像信号を抽出し、その範囲の画像が画面サイズとなるように所定の拡大倍率により拡大してテレビ信号として出力する。これにより、テレビ信号として出力される画像の画角は、フォーカスレンズ１２の移動にかかわらず一定となる。
【００１６】
このように信号処理回路２４によって処理される電子ズームの拡大倍率は、制御回路２６からの指示によって設定される。制御回路２６は、フォーカスレンズ１２、ズームレンズ１４、絞り１６、エクステンダーレンズの位置を検出すると、このときの画角の補正データ、即ち、画角を基準画角に補正するための上記拡大倍率をメモリ７０から読みだす。メモリ７０には、フォーカスレンズ１２、ズームレンズ１４、絞り１６、エクステンダーレンズの位置に対して、予め電子ズームの拡大倍率が記録されており、制御回路２６は、このメモリ７０から補正データを読みだすことによって電子ズームの拡大倍率を検出し、上記信号処理回路２４に入力する。
【００１７】
尚、ズームレンズ１４、絞り１６、エクステンダーレンズの各設定位置に対する基準画角は、フォーカスレンズ１２の初期位置に応じて設定することもできるが、フォーカスレンズ１２の移動によってレンズ画角が基準画角より小さくなるような場合には、レンズ画角より広い範囲の画角の画像を得る必要がある。しかし、実際には、レンズ画角より広い画角の画像を得ることはできないため、基準画角は、フォーカスレンズ１２の任意位置におけるレンズ画角より狭い画角に設定することが望ましい。例えば、図２に示したようにフォーカス位置とレンズ画角の関係が直線Ａ又はＢで示されるような場合には、フォーカスレンズ１２の位置が無限遠端にあるときのレンズ画角ａ、ｂに設定するのが望ましい。これにより、レンズ画角が基準画角より広くなることはない。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フォーカスレンズの移動に伴う画角の変動を、撮像手段によって得られた画像信号の拡大処理によって、即ち、電子ズームによって撮影画角を補正する。これにより、レンズ系によって画角を補正する場合に比べて、補正の精度や処理速度が高く、また、補正のためにモータを駆動する必要がないため、モータ音の発生がなく静かで、かつ消費電力を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が適用されたテレビカメラ用レンズの概略構成図である。
【図２】図２は、フォーカシングに伴う画角変動の様子を示した図である。
【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
１６…絞り
１８Ａ…１倍用のエクステンダーレンズ
１８Ｂ…２倍用の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…制御回路
４２、４４、４６、４８…駆動モータ
５２、５４、５６、５８…位置検出器
７０…メモリ

Claims

フォーカスレンズを移動させてフォーカス調整を行い、ズームレンズを移動させて撮影倍率調整を行うと共に、撮像手段によって画像信号を得るカメラにおいて、
前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレンズ位置検出手段と、
前記ズームレンズの位置が一定のときに前記フォーカスレンズの移動に伴って変動する画角を一定にする為の補正データと、
前記フォーカスレンズ位置検出手段によって前記フォーカスレンズの移動を検出した場合に、前記ズームレンズの位置が一定のときの前記フォーカスレンズの移動に伴う画角の変動を、前記補正データに基づいて前記画像信号の拡大処理による電子ズームによって前記画角が一定となるように補正する画角補正手段と、
からなることを特徴とする撮影レンズの画角補正装置。