JP4478246B2 - ズームレンズ装置、ズームレンズシステムおよびカメラシステム - Google Patents
ズームレンズ装置、ズームレンズシステムおよびカメラシステム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビカメラ等に使用されるズームレンズ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ズームレンズ装置のズーム部を制御してレンズ位置を移動させることにより撮影画角を増減させることができるが、フォーカス部が制御されたときも、同様にレンズ位置が移動することにより画角が変化してしまう。つまり、ズーム部により所望の画角を設定しても、フォーカス部の制御によってその設定画角が変動してしまう。このため、フォーカス部が制御されたときに、画角変動が生じないようにズーム部を制御する、いわゆる画角変動補正機能を有するズームレンズ装置が提案されている。
【０００３】
図３には、レンズの位置を制御する方式のズームレンズ装置における画角補正動作を含むズーム動作のフローチャートを示している。このズームレンズ装置では、ズームデマンドやフォーカスデマンドからデータを入力し（ステップ５３，５４）、フォーカスデマンドからのデータ入力があった場合には、画角変動補正のためのズーム指令位置を演算する（ステップ５８，６１）。そして、この演算結果に基づいてズーム部を駆動するモータを駆動する（ステップ６２）。
【０００４】
ところで、ズームレンズ装置には、ズーム部の駆動により画面の明るさが低下するいわゆるＦドロップ現象を避けるため、ズーム部の駆動範囲を制限する機能（いわゆるＦ値優先機能）を有するものがある。ズームレンズ装置は、年々ワイド化と高倍率化が進んでいるが、レンズの大きさや重量の関係で、ズームレンズ装置の前部に配置されるレンズの大きさが制限される。
【０００５】
このため、ズーム全域においてワイド側と同等の明るさを保つことができず、ズーム部をある位置よりテレ側に駆動すると、光量設定装置（絞り）の設定値が一定になっているにもかかわらず、画面の明るさが暗くなるＦドロップ現象が発生する。このような場合に、絞りの値からＦドロップ現象が発生するズーム位置を演算し、テレ側の駆動範囲を求めたズーム位置で制限することで、ズームの駆動範囲内でＦドロップ現象の発生を防止する機能がＦ値優先機能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＦ値優先機能が働き、かつ画角変動補正機能が働くように設定されている場合において、ズーム部がＦ値優先機能で制限された駆動範囲の端点付近にあってフォーカスデマンドが操作されると、フォーカス部およびズーム部の駆動位置から演算、補正されたズーム位置指令が、制限された駆動範囲を越える場合が生じる。
【０００７】
そして、このような場合に、制限された駆動範囲の端点で画角変動補正のためのズーム駆動がリミットされてしまうと、突然画角が変化することになる。このようにＦ値優先機能と画角変動補正機能を併せ持つズームレンズ装置において、これら２つの機能が同時に働いている場合、２つの機能が相手の効果を打ち消し合う状態が生じ、レンズが操作者の意図しない動作をすることがある。
【０００８】
そこで、本発明は、Ｆ値優先機能によるズームの駆動許容範囲（光量維持範囲）の端点でフォーカス制御されても、画角を一定に保つことを可能にしたズームレンズ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願第１の発明では、ズーム部およびフォーカス部を含む光学系の通過光量を可変設定する光量設定手段と、前記ズーム部の駆動制御を行う制御手段とを有するズームレンズ装置において、前記制御手段は、前記ズーム部の駆動範囲をこのズーム部の駆動によって前記光学系の実通過光量が前記光量設定手段による設定通過光量より減少しない光量維持範囲に制限可能であるとともに、前記ズーム部のズーミングのための駆動範囲を前記光量維持範囲に制限した状態で、前記ズーム部の前記フォーカス部の駆動に伴う画角変動を補正するための駆動制御を前記光量維持範囲にかかわらず行う第１のモードと、前記ズーム部の前記画角変動補正のための駆動範囲も前記光量維持範囲に制限する第２のモードとで選択的に動作できるようにしている。
【００１０】
また、本願第２の発明では、ズーム部およびフォーカス部を含む光学系の通過光量を可変設定する光量設定手段と、前記ズーム部の駆動制御を行う制御手段とを有するズームレンズ装置において、前記制御手段は、前記ズーム部の駆動端としてこのズーム部の駆動によって前記光学系の実通過光量が前記光量設定手段による設定通過光量より減少しない光量維持端を設定可能であるとともに、前記ズーム部のズーミングのための駆動端を前記光量維持端に設定した状態で、前記ズーム部の前記フォーカス部の駆動に伴う画角変動を補正するための駆動制御を前記光量維持端にかかわらず行う第１のモードと、前記ズーム部の前記画角変動補正のための駆動端も前記光量維持端に設定する第２のモードとで選択的に動作できるようにしている。
【００１２】
このように、本願第１および第２の発明では、画角変動補正機能よりもＦ値優先機能を優先させる（光量維持を優先させる）必要が生ずる場合を考慮して、ズーム部の画角変動補正のための駆動制御を光量維持範囲又は光量維持端にかかわらず行う第１のモードと、ズーム部の画角変動補正のための駆動範囲も光量維持範囲内又は光量維持端以内に制限する第２のモードとで選択的に動作できるようにしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施形態であるズームレンズ装置１０１の構成を示している。４はＣＰＵ（制御手段）であり、このＣＰＵ４には、ズームデマンド１およびフォーカスデマンド２が接続されている。ズームデマンド１からは、その操作速度に対応するズーム速度データ（ズーム操作情報）がＣＰＵ４に入力される。また、フォーカスデマンド２からは、その操作量に対応するフォーカス制御データ（フォーカス操作情報）が入力される。また、ＣＰＵ４には、画角補正優先モード設定スイッチ３が接続されている。この画角補正優先モード設定スイッチ３がＯＮのときは、Ｆ値優先機能よりも画角変動補正機能を優先し（第１のモード、画角保持モード）、これがＯＦＦのときは画角変動補正機能よりもＦ値優先機能を優先する（第２のモード）。
【００１５】
ＣＰＵ４の出力の１つは、増幅器５を介してズーム部Ｚを構成するレンズを駆動するモータ７に接続されている。ズーム部Ｚには、レンズの絶対位置を検出する位置検出器８が設けられている。この位置検出器８の内部カウンタはＣＰＵ４に接続されている。
【００１６】
ＣＰＵ４の他の出力は、増幅器６を介してフォーカス部Ｆを構成するレンズを駆動するモータ１２に接続されている。フォーカス部Ｆには、レンズの絶対位置を検出する位置検出器１３が設けられている。この位置検出器１３の内部カウンタはＣＰＵ４に接続されている。
【００１７】
さらに、１９はズーム部Ｚおよびフォーカス部Ｆを含む光学系を通過する光量を設定（なしい調節）するための絞り（光量設定手段）である。この絞り１９は、光の通過面積を可変設定する遮光部材を有しており、この遮光部材の位置（つまりは、光の通過面積に対応する絞り値）はポテンショメータ２０により検出される。ポテンショメータ２０は、Ａ／Ｄ変換器２１を介してＣＰＵ４に接続されている。
【００１８】
また、ＣＰＵ４の他の出力は、Ｄ／Ａ変換器１７を介してテレビカメラ１０３に接続されている。これにより、ズーム部Ｚのレンズ位置を示すズームフォローデータや、絞り１９の絞り値を示すアイリスフォローデータ等、ズームレンズ装置１０１の各種状態を示すフォロー信号がカメラ１０３に通信される。
【００１９】
また、ＣＰＵ４には、画角補正演算のためのデータと、後述するアイリスデータに対応し、光学系を通過する光量が絞り１９による設定値より低下しないズーム部Ｚのテレ側の駆動許容位置を示すＦ値リミットデータとを記憶している不揮発性メモリ１８が接続されている。ここで、画角補正演算のためのデータについて簡単に説明する。
【００２０】
予めズーム部Ｚのレンズの駆動範囲を任意の数ｎに分割するとともに、フォーカス部Ｆのレンズの駆動範囲も同様に任意の数ｍに分割して、位置検出器８，１３内のカウンタの出力データをそれぞれ演算しておく。また、ズームｉ番目の分割点とフォーカスｊ番目の分割点における画角を光学的な演算により求めておくとともに、同様にズームのｉ、フォーカスのｊ＋１番目の分割点、ズームのｉ＋１、フォーカスのｊ番目の分割点、ズームのｉ＋１、フォーカスのｊ＋１番目の分割点での画角を光学的な演算により求めておき、この４点で囲まれる領域におけるズーム部Ｚのレンズ位置（以下、ズーム位置という）、フォーカス部Ｆのレンズ位置（以下、フォーカス位置という）および画角の関係を４点のうちの３点を含む平面の方程式で近似する。この近似平面の方程式を応用して、画角をズーム位置およびフォーカス位置を変数とする関数（１）式で示すことができる。
【００２１】
ω＝Ｃｚ×Ｐｚ＋Ｃｆ×Ｐｆ＋Ｄ …（１）
ここで、ωは画角の大きさを表し、Ｃｚは近似平面のズーム位置に対する係数、Ｐｚはズーム位置、Ｃｆは近似平面のフォーカス位置に対する係数、Ｐｆはフォーカス位置、Ｄは近似平面の定数項を表す。
【００２２】
このようにしてズーム位置、フォーカス位置および画角の関係を求めた近似平面方程式の係数Ｃｚ，Ｃｆ，Ｄをマップ化してメモリ１８に記憶させる。
【００２３】
図２のフローチャートには、上記ズームレンズ装置における一連の動作を示している。ＣＰＵ４は電源投入の直後に、ステップ１に進み、ＣＰＵ４の内部を初期化する。また、位置検出器８からのカウンタ出力を用いてズーム部Ｚを構成するレンズの初期化を行うとともに、位置検出器１３からのカウンタ出力を用いてフォーカス部Ｆを構成するレンズの初期化を行う。
【００２４】
次に、ステップ２で、ズームデマンド１およびフォーカスデマンド２との通信の初期化を行う。ここで初期化動作を終了し、ズームデマンド１およびフォーカスデマンド２からの出力に応じてズーム部Ｚおよびフォーカス部Ｆを制御する通常動作に移る。
【００２５】
まず、ステップ３でズームデマンド１から正規化されたズーム速度データＺｓｐｅｅｄを入力し、さらにステップ４でフォーカスデマンド２から正規化されたフォーカス制御データＦｄａｔａを入力する。
【００２６】
次に、ステップ５でポテンショメータ２０の電圧をＡ／Ｄ変換器２１を介してアイリスデータとして入力する。
【００２７】
次に、ステップ６で、ズームデマンド１から入力したズーム速度データを（２）式を用いて積分し、正規化されたズーム位置データＺｄａｔａを演算する。
【００２８】
Ｚｄａｔａ＝Ｚｂｕｆ＋Ｋ×Ｚｓｐｅｅｄ …（２）
Ｚｂｕｆ：前サンプリング時のズーム位置データ
Ｋ：任意の積分定数
また、ステップ７で、ステップ５で入力したアイリスデータに対応したＦ値リミットデータをメモリ１８から入力する。
【００２９】
次に、ステップ８で、画角補正優先モード設定スイッチ３からの出力を取り込み、ステップ９で画角補正優先モード設定スイッチ３の状態を判断する。画角補正優先モード設定スイッチ３がＯＮの場合は、ステップ１０Ａで画角補正優先フラグをセットし、ステップ１１に進む。一方、ステップ９において画角補正優先モード設定スイッチ３がＯＦＦの場合は、ステップ１０Ｂで画角補正優先フラグをクリアし、ステップ１１に進む。
【００３０】
ステップ１１では、画角補正フラグを判断する。画角補正フラグがセットされている場合は、Ｆ値優先機能よりも画角変動補正機能を優先するモードに入る。
【００３１】
この画角補正優先モードでは、ステップ１２Ａで、ズーム位置データＺｄａｔａとフォーカスデマンド２から入力したフォーカス制御データＦｄａｔａとを用いて画角補正演算を行い、ズーム位置指令を演算する。
【００３２】
ここで、画角補正演算について簡単に説明する。まず、（３）式を用いて、正規化されたフォーカス位置データＦｄａｔａを位置検出器１３のカウンタ出力に相当するフォーカス位置指令Ｆｏｃｕｓに変換する。
【００３３】
Ｆｏｃｕｓ＝Ｆａｒ＋Ｆｄａｔａ／ＮＯＭ×（Ｎｅａｒ−Ｆａｒ）…（３）
Ｆａｒ：無限端フォーカス指令
Ｎｅａｒ：至近端フォーカス位置指令
ＮＯＭ：正規化されたフォーカス位置データの最大値
次に、位置検出器８，１３のカウンタ値を含む領域に対応した近似平面方程式の係数をメモリ１８から入力する。そして、入力した係数を（１）式のＣｚ，Ｃｆ，Ｄに、位置検出器８のカウンタ値をＰｚに、位置検出器１３のカウンタ値をＰｆにそれぞれ代入して基準画角ωｏｒｇを演算する。
【００３４】
次に、位置検出器８のカウンタ値およびフォーカス位置指令Ｆｏｃｕｓを含む領域に対応した近似平面方程式の係数をメモリ１８から入力する。そして、入力した係数Ｃｚ’，Ｃｆ’，Ｄ’と基準画角ωｏｒｇ、フォーカス位置指令Ｆｏｃｕｓを（４）式に代入して、位置検出器８のカウンタ出力に相当するズーム位置指令Ｚｏｏｍを演算する。
【００３５】
Ｚｏｏｍ＝（ωｏｒｇ−Ｃｆ’×Ｆｏｃｕｓ−Ｄ’）／Ｃｚ’…（４）
こうして画角補正演算を行った後、ステップ１５に進み、補正演算後のズーム位置指令Ｚｏｏｍと位置検出器８のカウンタ値とを用いてズームの位置制御演算を行い、ステップ１６に進んで、ステップ１５の演算結果を増幅器５に出力し、モータ７を駆動する。
【００３６】
これにより、例えば画角変動補正のためのズーム位置指令がＦ値リミットデータを超えてテレ側にあるような場合でも、Ｆ値リミットデータによりズーム位置指令がリミットされることなく、ズーム位置が画角変動補正のためのズーム位置指令に対応する位置に達するまでズーム部Ｚが駆動され、画角が一定に保たれる。したがって、Ｆ値リミット点で画角補正機能が働かなくなり、突然、画角が変動してしまうことを防止することができる。
【００３７】
一方、ステップ１１で画角補正フラグがクリアされている場合は、画角変動補正機能よりもＦ値優先機能を優先するモードに入る。
【００３８】
このＦ値リミット優先モードでは、ステップ１２Ｂで、ズーム位置データＺｄａｔａとフォーカスデマンド２から入力したフォーカス制御データＦｄａｔａとを用いて画角補正演算を行い、ズーム位置指令を演算する。ここでの画角補正演算は、ステップ１２Ａでの画角補正演算と同じである。
【００３９】
そして、次にステップ１３で、補正演算後のズーム位置指令がＦ値リミットデータを超えてテレ側か、Ｆ値リミットデータよりもワイド側かを判断する。
【００４０】
ここで、Ｆ値リミットデータを超えてテレ側である場合には、ステップ１４に進んで、ズーム位置指令をＦ値リミットデータでリミットし、ステップ１５に進む。また、Ｆ値リミットデータよりもワイド側である場合には、そのままステップ１５に進む。
【００４１】
そして、ステップ１４でリミットされたズーム位置指令又はＦ値リミットデータよりもワイド側であるためにそのまま有効とされたズーム位置指令と位置検出器８のカウンタ値とを用いてズームの位置制御演算を行い、ステップ１６に進んで、ステップ１５の演算結果を増幅器５に出力し、モータ７を駆動する。
【００４２】
このように、Ｆ値リミット優先モードでは、画角変動補正のためのズーム位置指令がＦ値リミットデータを超えてテレ側にある場合には、Ｆ値リミットデータによりズーム位置指令がリミットされ、画角変動補正のためのズーム駆動範囲がＦ値リミット範囲（光量維持範囲）内に制限される。したがって、画角よりも撮影光量を一定に保つことを優先したい場合には、画角変動補正のためにズーム部ＺがＦ値リミット位置を超えてさらにテレ側に駆動されることによる撮影光量の低下を防止することができる。
【００４３】
なお、ステップ１６によるモータ駆動の以後、電源が切られるまでステップ３からステップ１６までを繰り返し実行する。
【００４４】
上記実施形態では、ズーム位置指令がＦ値リミットデータ、すなわちズーム部の光量維持端を超えているか否かを判断してズーム部の画角変動補正制御を行う場合について説明したが、本発明は、ズーム位置指令が所定の光量維持範囲外か否かを判別してズーム部の画角変動補正制御を行う場合にも適用することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、テレビカメラに装着されるズームレンズ装置について説明したが、本発明は、銀塩カメラやビデオカメラ等、種々のカメラに装着されるズームレンズ装置にも適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第１および第２の発明によれば、ズーム部の画角変動補正のための駆動制御を光量維持範囲又は光量維持端にかかわらず行う第１のモードと、ズーム部の画角変動補正のための駆動範囲も光量維持範囲内又は光量維持端以内に制限する第２のモードとで選択的に動作できるようにしているので、撮影等の条件に応じた適切な使い方を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるズームレンズ装置の構成図である。
【図２】上記ズームレンズ装置の動作フローチャートである。
【図３】従来のズームレンズ装置の動作フローチャートである。
【符号の説明】
１ ズームデマンド
２ フォーカスデマンド
３ 画角補正優先スイッチ
４ ＣＰＵ
５，６ 増幅器
７，１２ モータ
８，１３ 位置検出器
１８ 不揮発性メモリ
１９ 絞り
２０ ポテンショメータ
２１ Ａ／Ｄ変換器
Ｚ ズーム部
Ｆ フォーカス部
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビカメラ等に使用されるズームレンズ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ズームレンズ装置のズーム部を制御してレンズ位置を移動させることにより撮影画角を増減させることができるが、フォーカス部が制御されたときも、同様にレンズ位置が移動することにより画角が変化してしまう。つまり、ズーム部により所望の画角を設定しても、フォーカス部の制御によってその設定画角が変動してしまう。このため、フォーカス部が制御されたときに、画角変動が生じないようにズーム部を制御する、いわゆる画角変動補正機能を有するズームレンズ装置が提案されている。
【０００３】
図３には、レンズの位置を制御する方式のズームレンズ装置における画角補正動作を含むズーム動作のフローチャートを示している。このズームレンズ装置では、ズームデマンドやフォーカスデマンドからデータを入力し（ステップ５３，５４）、フォーカスデマンドからのデータ入力があった場合には、画角変動補正のためのズーム指令位置を演算する（ステップ５８，６１）。そして、この演算結果に基づいてズーム部を駆動するモータを駆動する（ステップ６２）。
【０００４】
ところで、ズームレンズ装置には、ズーム部の駆動により画面の明るさが低下するいわゆるＦドロップ現象を避けるため、ズーム部の駆動範囲を制限する機能（いわゆるＦ値優先機能）を有するものがある。ズームレンズ装置は、年々ワイド化と高倍率化が進んでいるが、レンズの大きさや重量の関係で、ズームレンズ装置の前部に配置されるレンズの大きさが制限される。
【０００５】
このため、ズーム全域においてワイド側と同等の明るさを保つことができず、ズーム部をある位置よりテレ側に駆動すると、光量設定装置（絞り）の設定値が一定になっているにもかかわらず、画面の明るさが暗くなるＦドロップ現象が発生する。このような場合に、絞りの値からＦドロップ現象が発生するズーム位置を演算し、テレ側の駆動範囲を求めたズーム位置で制限することで、ズームの駆動範囲内でＦドロップ現象の発生を防止する機能がＦ値優先機能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＦ値優先機能が働き、かつ画角変動補正機能が働くように設定されている場合において、ズーム部がＦ値優先機能で制限された駆動範囲の端点付近にあってフォーカスデマンドが操作されると、フォーカス部およびズーム部の駆動位置から演算、補正されたズーム位置指令が、制限された駆動範囲を越える場合が生じる。
【０００７】
そして、このような場合に、制限された駆動範囲の端点で画角変動補正のためのズーム駆動がリミットされてしまうと、突然画角が変化することになる。このようにＦ値優先機能と画角変動補正機能を併せ持つズームレンズ装置において、これら２つの機能が同時に働いている場合、２つの機能が相手の効果を打ち消し合う状態が生じ、レンズが操作者の意図しない動作をすることがある。
【０００８】
そこで、本発明は、Ｆ値優先機能によるズームの駆動許容範囲（光量維持範囲）の端点でフォーカス制御されても、画角を一定に保つことを可能にしたズームレンズ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願第１の発明では、ズーム部およびフォーカス部を含む光学系の通過光量を可変設定する光量設定手段と、前記ズーム部の駆動制御を行う制御手段とを有するズームレンズ装置において、前記制御手段は、前記ズーム部の駆動範囲をこのズーム部の駆動によって前記光学系の実通過光量が前記光量設定手段による設定通過光量より減少しない光量維持範囲に制限可能であるとともに、前記ズーム部のズーミングのための駆動範囲を前記光量維持範囲に制限した状態で、前記ズーム部の前記フォーカス部の駆動に伴う画角変動を補正するための駆動制御を前記光量維持範囲にかかわらず行う第１のモードと、前記ズーム部の前記画角変動補正のための駆動範囲も前記光量維持範囲に制限する第２のモードとで選択的に動作できるようにしている。
【００１０】
また、本願第２の発明では、ズーム部およびフォーカス部を含む光学系の通過光量を可変設定する光量設定手段と、前記ズーム部の駆動制御を行う制御手段とを有するズームレンズ装置において、前記制御手段は、前記ズーム部の駆動端としてこのズーム部の駆動によって前記光学系の実通過光量が前記光量設定手段による設定通過光量より減少しない光量維持端を設定可能であるとともに、前記ズーム部のズーミングのための駆動端を前記光量維持端に設定した状態で、前記ズーム部の前記フォーカス部の駆動に伴う画角変動を補正するための駆動制御を前記光量維持端にかかわらず行う第１のモードと、前記ズーム部の前記画角変動補正のための駆動端も前記光量維持端に設定する第２のモードとで選択的に動作できるようにしている。
【００１２】
このように、本願第１および第２の発明では、画角変動補正機能よりもＦ値優先機能を優先させる（光量維持を優先させる）必要が生ずる場合を考慮して、ズーム部の画角変動補正のための駆動制御を光量維持範囲又は光量維持端にかかわらず行う第１のモードと、ズーム部の画角変動補正のための駆動範囲も光量維持範囲内又は光量維持端以内に制限する第２のモードとで選択的に動作できるようにしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施形態であるズームレンズ装置１０１の構成を示している。４はＣＰＵ（制御手段）であり、このＣＰＵ４には、ズームデマンド１およびフォーカスデマンド２が接続されている。ズームデマンド１からは、その操作速度に対応するズーム速度データ（ズーム操作情報）がＣＰＵ４に入力される。また、フォーカスデマンド２からは、その操作量に対応するフォーカス制御データ（フォーカス操作情報）が入力される。また、ＣＰＵ４には、画角補正優先モード設定スイッチ３が接続されている。この画角補正優先モード設定スイッチ３がＯＮのときは、Ｆ値優先機能よりも画角変動補正機能を優先し（第１のモード、画角保持モード）、これがＯＦＦのときは画角変動補正機能よりもＦ値優先機能を優先する（第２のモード）。
【００１５】
ＣＰＵ４の出力の１つは、増幅器５を介してズーム部Ｚを構成するレンズを駆動するモータ７に接続されている。ズーム部Ｚには、レンズの絶対位置を検出する位置検出器８が設けられている。この位置検出器８の内部カウンタはＣＰＵ４に接続されている。
【００１６】
ＣＰＵ４の他の出力は、増幅器６を介してフォーカス部Ｆを構成するレンズを駆動するモータ１２に接続されている。フォーカス部Ｆには、レンズの絶対位置を検出する位置検出器１３が設けられている。この位置検出器１３の内部カウンタはＣＰＵ４に接続されている。
【００１７】
さらに、１９はズーム部Ｚおよびフォーカス部Ｆを含む光学系を通過する光量を設定（なしい調節）するための絞り（光量設定手段）である。この絞り１９は、光の通過面積を可変設定する遮光部材を有しており、この遮光部材の位置（つまりは、光の通過面積に対応する絞り値）はポテンショメータ２０により検出される。ポテンショメータ２０は、Ａ／Ｄ変換器２１を介してＣＰＵ４に接続されている。
【００１８】
また、ＣＰＵ４の他の出力は、Ｄ／Ａ変換器１７を介してテレビカメラ１０３に接続されている。これにより、ズーム部Ｚのレンズ位置を示すズームフォローデータや、絞り１９の絞り値を示すアイリスフォローデータ等、ズームレンズ装置１０１の各種状態を示すフォロー信号がカメラ１０３に通信される。
【００１９】
また、ＣＰＵ４には、画角補正演算のためのデータと、後述するアイリスデータに対応し、光学系を通過する光量が絞り１９による設定値より低下しないズーム部Ｚのテレ側の駆動許容位置を示すＦ値リミットデータとを記憶している不揮発性メモリ１８が接続されている。ここで、画角補正演算のためのデータについて簡単に説明する。
【００２０】
予めズーム部Ｚのレンズの駆動範囲を任意の数ｎに分割するとともに、フォーカス部Ｆのレンズの駆動範囲も同様に任意の数ｍに分割して、位置検出器８，１３内のカウンタの出力データをそれぞれ演算しておく。また、ズームｉ番目の分割点とフォーカスｊ番目の分割点における画角を光学的な演算により求めておくとともに、同様にズームのｉ、フォーカスのｊ＋１番目の分割点、ズームのｉ＋１、フォーカスのｊ番目の分割点、ズームのｉ＋１、フォーカスのｊ＋１番目の分割点での画角を光学的な演算により求めておき、この４点で囲まれる領域におけるズーム部Ｚのレンズ位置（以下、ズーム位置という）、フォーカス部Ｆのレンズ位置（以下、フォーカス位置という）および画角の関係を４点のうちの３点を含む平面の方程式で近似する。この近似平面の方程式を応用して、画角をズーム位置およびフォーカス位置を変数とする関数（１）式で示すことができる。
【００２１】
ω＝Ｃｚ×Ｐｚ＋Ｃｆ×Ｐｆ＋Ｄ …（１）
ここで、ωは画角の大きさを表し、Ｃｚは近似平面のズーム位置に対する係数、Ｐｚはズーム位置、Ｃｆは近似平面のフォーカス位置に対する係数、Ｐｆはフォーカス位置、Ｄは近似平面の定数項を表す。
【００２２】
このようにしてズーム位置、フォーカス位置および画角の関係を求めた近似平面方程式の係数Ｃｚ，Ｃｆ，Ｄをマップ化してメモリ１８に記憶させる。
【００２３】
図２のフローチャートには、上記ズームレンズ装置における一連の動作を示している。ＣＰＵ４は電源投入の直後に、ステップ１に進み、ＣＰＵ４の内部を初期化する。また、位置検出器８からのカウンタ出力を用いてズーム部Ｚを構成するレンズの初期化を行うとともに、位置検出器１３からのカウンタ出力を用いてフォーカス部Ｆを構成するレンズの初期化を行う。
【００２４】
次に、ステップ２で、ズームデマンド１およびフォーカスデマンド２との通信の初期化を行う。ここで初期化動作を終了し、ズームデマンド１およびフォーカスデマンド２からの出力に応じてズーム部Ｚおよびフォーカス部Ｆを制御する通常動作に移る。
【００２５】
まず、ステップ３でズームデマンド１から正規化されたズーム速度データＺｓｐｅｅｄを入力し、さらにステップ４でフォーカスデマンド２から正規化されたフォーカス制御データＦｄａｔａを入力する。
【００２６】
次に、ステップ５でポテンショメータ２０の電圧をＡ／Ｄ変換器２１を介してアイリスデータとして入力する。
【００２７】
次に、ステップ６で、ズームデマンド１から入力したズーム速度データを（２）式を用いて積分し、正規化されたズーム位置データＺｄａｔａを演算する。
【００２８】
Ｚｄａｔａ＝Ｚｂｕｆ＋Ｋ×Ｚｓｐｅｅｄ …（２）
Ｚｂｕｆ：前サンプリング時のズーム位置データ
Ｋ：任意の積分定数
また、ステップ７で、ステップ５で入力したアイリスデータに対応したＦ値リミットデータをメモリ１８から入力する。
【００２９】
次に、ステップ８で、画角補正優先モード設定スイッチ３からの出力を取り込み、ステップ９で画角補正優先モード設定スイッチ３の状態を判断する。画角補正優先モード設定スイッチ３がＯＮの場合は、ステップ１０Ａで画角補正優先フラグをセットし、ステップ１１に進む。一方、ステップ９において画角補正優先モード設定スイッチ３がＯＦＦの場合は、ステップ１０Ｂで画角補正優先フラグをクリアし、ステップ１１に進む。
【００３０】
ステップ１１では、画角補正フラグを判断する。画角補正フラグがセットされている場合は、Ｆ値優先機能よりも画角変動補正機能を優先するモードに入る。
【００３１】
この画角補正優先モードでは、ステップ１２Ａで、ズーム位置データＺｄａｔａとフォーカスデマンド２から入力したフォーカス制御データＦｄａｔａとを用いて画角補正演算を行い、ズーム位置指令を演算する。
【００３２】
ここで、画角補正演算について簡単に説明する。まず、（３）式を用いて、正規化されたフォーカス位置データＦｄａｔａを位置検出器１３のカウンタ出力に相当するフォーカス位置指令Ｆｏｃｕｓに変換する。
【００３３】
Ｆｏｃｕｓ＝Ｆａｒ＋Ｆｄａｔａ／ＮＯＭ×（Ｎｅａｒ−Ｆａｒ）…（３）
Ｆａｒ：無限端フォーカス指令
Ｎｅａｒ：至近端フォーカス位置指令
ＮＯＭ：正規化されたフォーカス位置データの最大値
次に、位置検出器８，１３のカウンタ値を含む領域に対応した近似平面方程式の係数をメモリ１８から入力する。そして、入力した係数を（１）式のＣｚ，Ｃｆ，Ｄに、位置検出器８のカウンタ値をＰｚに、位置検出器１３のカウンタ値をＰｆにそれぞれ代入して基準画角ωｏｒｇを演算する。
【００３４】
次に、位置検出器８のカウンタ値およびフォーカス位置指令Ｆｏｃｕｓを含む領域に対応した近似平面方程式の係数をメモリ１８から入力する。そして、入力した係数Ｃｚ’，Ｃｆ’，Ｄ’と基準画角ωｏｒｇ、フォーカス位置指令Ｆｏｃｕｓを（４）式に代入して、位置検出器８のカウンタ出力に相当するズーム位置指令Ｚｏｏｍを演算する。
【００３５】
Ｚｏｏｍ＝（ωｏｒｇ−Ｃｆ’×Ｆｏｃｕｓ−Ｄ’）／Ｃｚ’…（４）
こうして画角補正演算を行った後、ステップ１５に進み、補正演算後のズーム位置指令Ｚｏｏｍと位置検出器８のカウンタ値とを用いてズームの位置制御演算を行い、ステップ１６に進んで、ステップ１５の演算結果を増幅器５に出力し、モータ７を駆動する。
【００３６】
これにより、例えば画角変動補正のためのズーム位置指令がＦ値リミットデータを超えてテレ側にあるような場合でも、Ｆ値リミットデータによりズーム位置指令がリミットされることなく、ズーム位置が画角変動補正のためのズーム位置指令に対応する位置に達するまでズーム部Ｚが駆動され、画角が一定に保たれる。したがって、Ｆ値リミット点で画角補正機能が働かなくなり、突然、画角が変動してしまうことを防止することができる。
【００３７】
一方、ステップ１１で画角補正フラグがクリアされている場合は、画角変動補正機能よりもＦ値優先機能を優先するモードに入る。
【００３８】
このＦ値リミット優先モードでは、ステップ１２Ｂで、ズーム位置データＺｄａｔａとフォーカスデマンド２から入力したフォーカス制御データＦｄａｔａとを用いて画角補正演算を行い、ズーム位置指令を演算する。ここでの画角補正演算は、ステップ１２Ａでの画角補正演算と同じである。
【００３９】
そして、次にステップ１３で、補正演算後のズーム位置指令がＦ値リミットデータを超えてテレ側か、Ｆ値リミットデータよりもワイド側かを判断する。
【００４０】
ここで、Ｆ値リミットデータを超えてテレ側である場合には、ステップ１４に進んで、ズーム位置指令をＦ値リミットデータでリミットし、ステップ１５に進む。また、Ｆ値リミットデータよりもワイド側である場合には、そのままステップ１５に進む。
【００４１】
そして、ステップ１４でリミットされたズーム位置指令又はＦ値リミットデータよりもワイド側であるためにそのまま有効とされたズーム位置指令と位置検出器８のカウンタ値とを用いてズームの位置制御演算を行い、ステップ１６に進んで、ステップ１５の演算結果を増幅器５に出力し、モータ７を駆動する。
【００４２】
このように、Ｆ値リミット優先モードでは、画角変動補正のためのズーム位置指令がＦ値リミットデータを超えてテレ側にある場合には、Ｆ値リミットデータによりズーム位置指令がリミットされ、画角変動補正のためのズーム駆動範囲がＦ値リミット範囲（光量維持範囲）内に制限される。したがって、画角よりも撮影光量を一定に保つことを優先したい場合には、画角変動補正のためにズーム部ＺがＦ値リミット位置を超えてさらにテレ側に駆動されることによる撮影光量の低下を防止することができる。
【００４３】
なお、ステップ１６によるモータ駆動の以後、電源が切られるまでステップ３からステップ１６までを繰り返し実行する。
【００４４】
上記実施形態では、ズーム位置指令がＦ値リミットデータ、すなわちズーム部の光量維持端を超えているか否かを判断してズーム部の画角変動補正制御を行う場合について説明したが、本発明は、ズーム位置指令が所定の光量維持範囲外か否かを判別してズーム部の画角変動補正制御を行う場合にも適用することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、テレビカメラに装着されるズームレンズ装置について説明したが、本発明は、銀塩カメラやビデオカメラ等、種々のカメラに装着されるズームレンズ装置にも適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第１および第２の発明によれば、ズーム部の画角変動補正のための駆動制御を光量維持範囲又は光量維持端にかかわらず行う第１のモードと、ズーム部の画角変動補正のための駆動範囲も光量維持範囲内又は光量維持端以内に制限する第２のモードとで選択的に動作できるようにしているので、撮影等の条件に応じた適切な使い方を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるズームレンズ装置の構成図である。
【図２】上記ズームレンズ装置の動作フローチャートである。
【図３】従来のズームレンズ装置の動作フローチャートである。
【符号の説明】
１ ズームデマンド
２ フォーカスデマンド
３ 画角補正優先スイッチ
４ ＣＰＵ
５，６ 増幅器
７，１２ モータ
８，１３ 位置検出器
１８ 不揮発性メモリ
１９ 絞り
２０ ポテンショメータ
２１ Ａ／Ｄ変換器
Ｚ ズーム部
Ｆ フォーカス部
Claims (5)
- ズーム部およびフォーカス部を含む光学系の通過光量を可変設定する光量設定手段と、前記ズーム部の駆動制御を行う制御手段とを有するズームレンズ装置において、
前記制御手段は、前記ズーム部の駆動範囲をこのズーム部の駆動によって前記光学系の実通過光量が前記光量設定手段による設定通過光量より減少しない光量維持範囲に制限可能であるとともに、
前記ズーム部のズーミングのための駆動範囲を前記光量維持範囲に制限した状態で、前記ズーム部の前記フォーカス部の駆動に伴う画角変動を補正するための駆動制御を前記光量維持範囲にかかわらず行う第１のモードと、前記ズーム部の前記画角変動補正のための駆動範囲も前記光量維持範囲に制限する第２のモードとで選択的に動作することを特徴とするズームレンズ装置。 - ズーム部およびフォーカス部を含む光学系の通過光量を可変設定する光量設定手段と、前記ズーム部の駆動制御を行う制御手段とを有するズームレンズ装置において、
前記制御手段は、前記ズーム部の駆動端としてこのズーム部の駆動によって前記光学系の実通過光量が前記光量設定手段による設定通過光量より減少しない光量維持端を設定可能であるとともに、
前記ズーム部のズーミングのための駆動端を前記光量維持端に設定した状態で、前記ズーム部の前記フォーカス部の駆動に伴う画角変動を補正するための駆動制御を前記光量維持端にかかわらず行う第１のモードと、前記ズーム部の前記画角変動補正のための駆動端も前記光量維持端に設定する第２のモードとで選択的に動作することを特徴とするズームレンズ装置。 - 請求項１又は２に記載のズームレンズ装置と、使用者操作に応じて前記フォーカス部を駆動制御するためのフォーカス制御指令情報を演算するのに必要なフォーカス操作情報を出力する操作装置とを有することを特徴とするズームレンズシステム。
- 請求項１又は２に記載のズームレンズ装置と、使用者操作に応じて前記ズーム部をズーミングのために駆動制御するためのズーム制御指令情報を演算するのに必要なズーム操作情報を出力する操作装置とを有することを特徴とするズームレンズシステム。
- 請求項３又は４に記載のズームレンズシステムと、前記ズームレンズ装置が装着されるカメラとを有することを特徴とするカメラシステム。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP18140999A JP4478246B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | ズームレンズ装置、ズームレンズシステムおよびカメラシステム |
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