JP4532929B2 - 撮像装置、その制御方法、制御プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、ズームレンズによる変倍機構及びフォーカスレンズによるピント合わせ機構を有する撮像装置、その制御方法、制御プログラム及び記憶媒体に関する。

従来、ＣＣＤ等の撮像素子を備え、ズームレンズにより被写体倍率を変更し、フォーカスレンズでピントを合わせるようにした撮像装置が広く知られている（例えば、特許文献１乃至４参照）。

また、多くの撮像装置の場合、ズームレンズ及びフォーカスレンズをモータにより駆動している。

一般的にズームレンズをモータで駆動する場合は、モータとズームレンズをギアにより接続して駆動している。しかし、モータとズームレンズをギアで接続した場合、ギアのガタがレンズ位置の精度に影響する場合がある。

そのため、ギアのガタの影響を受けずにレンズを位置決めするために、常に一方向から停止する片寄せ動作を行っている。

例えば、片寄せ動作では、ズームレンズの停止進行方向を望遠側に固定した場合、ズームレンズが広角側から望遠側に進行して停止する場合には、そのまま停止動作を行い、ズームレンズが望遠側から広角側に進行して停止する場合には、必ず反転駆動して停止前の進行方向を広角側から望遠側に切り替える動作を行う。
特開昭６１−２５９２１０号公報 特開昭６１−２５９２３７号公報 特開昭６１−２８６８２５号公報 特開昭６１−２８６８２６号公報

上記従来例では、停止前の片寄せ動作の時にズームレンズの反転動作が行われるため、画角の不自然な変動を生じ、特に、動画を撮影する撮像装置では、不自然な変動が記録されてしまうという問題があった。

本発明は、上述した従来技術の有する問題点に鑑みてなされたもので、画角の不自然な変動を無くすことが可能な撮像装置、その制御方法、制御プログラム及び記憶媒体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の撮像装置は、被写体を変倍するズーム機構と前記被写体にピントを合わせるフォーカス機構とを備え、鏡筒内で前記ズーム機構を構成するズームレンズと前記フォーカス機構を構成するフォーカスレンズとが独立で動作する撮像装置において、前記ズームレンズの位置を検出する検出手段と、前記ズームレンズの初期位置を検出するリセット検出手段と、前記リセット検出手段で検出した位置と所望のリセット位置とのずれ量である第１のオフセット量を記憶する第１のオフセット量記憶手段と、前記ズームレンズの進行方向によるずれ量である第２のオフセット量を記憶する第２のオフセット量記憶手段と、初期化処理の際には前記リセット検出手段の出力に応じて、前記ズームレンズ検出手段のカウンタを所定の値に設定するとともに、前記ズームレンズが停止した位置を算出する際には、当該算出の度に、前記第１のオフセット量と前記第２のオフセット量を前記ズームレンズ検出手段により検出したカウンタ情報に加算または減算することにより、前記ズームレンズの位置を確定する制御手段と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本発明の撮像装置の制御方法は、被写体を変倍するズーム機構と被写体にピントを合わせるフォーカス機構とを備え、鏡筒内で前記ズーム機構を構成するズームレンズと前記フォーカス機構を構成するフォーカスレンズとが独立で動作する撮像装置を制御する撮像装置の制御方法において、前記ズームレンズの位置を検出する検出工程と、前記ズームレンズの初期位置を検出するリセット検出工程と、前記リセット検出工程で検出した位置と所望のリセット位置のずれ量である第１のオフセット量を記憶する第１のオフセット量記憶工程と、前記ズームレンズの進行方向によるずれ量である第２のオフセット量を記憶する第２のオフセット量記憶工程と、初期化処理の際には前記リセット検出手段の出力に応じて、前記ズームレンズ検出手段のカウンタを所定の値に設定するとともに、前記ズームレンズが停止した位置を算出する際には、当該算出の度に、前記第１のオフセット量と前記第２のオフセット量を前記ズームレンズ検出手段により検出したカウンタ情報に加算または減算することにより、前記ズームレンズの位置を確定する制御工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、画角の不自然な変動を無くすことができる。

以下、本発明の撮像装置、その制御方法、制御プログラム及び記憶媒体の各実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態を、図１乃至図５に基づき説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置（カメラ）の電気的な構成を示すブロック図である。

図１において、１０１は鏡筒で、その内部には、ズーム駆動モータ１０２、エンコーダ（検出手段）１０３、ズーム用フォトインタラプタ１０４、絞りユニット１０５、フォーカス駆動モータ１０６、フォーカス用フォトインタラプタ１０７及び撮像素子１０８が設けられている。

ズーム駆動モータ１０２は、後述するズーム機構を構成するレンズ（以下、ズームレンズと記述する）の駆動に使用するものである。ズームレンズの駆動には、駆動仕様を満たせばＤＣモータやステップモータや超音波モータ等の他のモータを使用することができる。エンコーダ１０３は、ズームレンズの位置検出に使用するものである。ズームレンズの位置検出には、エンコーダ以外にもリニアセンサや他の検出手段を用いても良い。ズーム用フォトインタラプタ１０４は、前記ズームレンズの位置の初期化に使用するものである。絞りユニット１０５は、後述する制御部１１１の指示により撮像素子１０８に入る光量を調整することができる。この絞りユニット１０５の光量調整により、撮影する画像を適正露出に保つことができる。フォーカス駆動モータ１０６は、不図示のフォーカスを合わせるためのレンズ（以下、フォーカスレンズと記述する）の駆動に使用するものである。フォーカスレンズは、前記ズームレンズとは独立したモータで駆動するため、前記ズームレンズと干渉しない範囲で自由な位置に駆動することができる。フォーカス用フォトインタラプタ１０７は、前記フォーカスレンズの位置の初期化に使用するものである。撮像素子１０８は、光信号を電気信号に変換（光電変換）するものである。前記ズームレンズを通過した被写体画像は、前記フォーカスレンズで撮像素子１０８に合焦させる。

１０９は信号処理回路で、色変換、ガンマ処理等の信号処理を行なうものである。１１０はカード媒体等のメモリである。撮像素子１０８が光電変換を行い、その光電変換された画像信号は、信号処理回路１０９で色変換、ガンマ処理等の所定の処理が行われた後、メモリ１１０に記録される。１１１は制御部で、本撮像装置全体の制御を行うものであり、鏡筒内部のエンコーダ１０３、ズーム用フォトインタラプタ１０４等の出力を監視しながら、ズーム駆動モータ１０２、フォーカス駆動モータ１０６及び絞りユニット１０５を制御し、また、信号処理回路１０９及びメモリ１１０の制御をも行う。

１１２はレリーズスイッチで、撮影の開始を指示するためのスイッチである。１１３はモードダイアルスイッチで、電源オフ、撮影モード、再生モード及びＰＣ(Personal Computer)接続モード等の各機能モードを切り替え設定することができる。１１４は電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリで、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。このメモリ１１４には、制御部１１１のプログラムや本撮像装置を制御するためのパラメータを記憶することができる。１１５はズームスイッチで、撮影者がワイド／テレを切り替える場合に使用するものである。

図２は、本実施の形態に係る撮像装置における鏡筒１０１に保持されるズーム機構の構成を示す側面図である。

図２において、図１と同一部分には同一符号が付してある。

図２において、２０１はズームレンズの１群を構成するレンズ群である。図２では便宜上省略してあるが、複数枚のレンズで構成されている。２０２は１群レンズを支えるステーである。２０３はズームレンズの２群を構成するレンズ群である。図２は便宜上省略してあるが、複数枚のレンズで構成されている。２０４は２群レンズを支えるステーである。２０５はフラグ板で、２群レンズ支持用のステー２０４に取り付けられている。２０６はスクリュー、２０７はギア、２０８はスリット板、２０９はズーム駆動モータ１０２のモータ軸である。

モータ軸２０９には、ギア２０７とスリット板２０８が取り付けられている。ズーム駆動モータ１０２が回転するとモータ軸２０９と共にスリット板２０８とギア２０７が回転する。更に、ギア２０７はスクリュー２０６と噛合しており、ズーム駆動モータ１０２の回転がスクリュー２０６に伝達される。更に、スクリュー２０６は、２群レンズ支持用のステー２０４とナット（不図示）で接続されており、ズーム駆動モータ１０２が回転することにより、２群レンズ支持用のステー２０４とそれに支持されている２群レンズ２０３がWide若しくはTele方向に移動する。２群レンズ２０３が移動することにより、撮像素子１０８に結像する被写体像の大きさ（画角）を変えることができる。

スリット板２０８は等間隔でスリットが刻まれている。エンコーダ１０３は、発光部と受光部とで構成されており、発光部と受光部との間にスリット板２０８が取り付けられている。このスリット板２０８のスリット部では、エンコーダ１０３の発光部から出た光は受光部に到達し、電気信号に変換される。スリット板２０８のスリット部以外では、エンコーダ１０３の発光部から出た光は受光部に到達することができない。制御部１１１（図１参照）では、エンコーダ１０３からの電気信号をカウントすることにより、ズーム駆動モータ１０２の回転角度を検出することが可能である。

ズーム用フォトインタラプタ１０４は、発光部と受光部で構成されており、発光部から出た光が受光部に到達すると電気信号に変換される。２群レンズ支持用のステー２０４が移動して所定位置に到達すると、ズーム用フォトインタラプタ１０４の発光部と受光部との間にフラグ板２０５が入り、発光部から出た光が受光部に届かないように遮ることができる。更に、フラグ板２０５は、初期化時の進行方向判別のために、ズーム用フォトインタラプタ１０４を中心として、片側は常にズーム用フォトインタラプタ１０４を遮るように取り付けてある。図２の例では、２群レンズ支持用のステー２０４がズーム用フォトインタラプタ１０４よりWide側にある場合は、フラグ板２０５は常にズーム用フォトインタラプタ１０４を遮ることになる。

次に、本実施の形態に係る撮像装置におけるズームレンズの初期化動作を、図３に基づき説明する。

図３は、本実施の形態に係る撮像装置におけるズームレンズの初期化動作の流れを示すフローチャートである。

撮像装置の電源を立ち上げた場合、ズームレンズの位置は不定となるため、位置の初期化が必要になる。この位置の初期化は、ズーム用フォトインタラプタ１０４の切り替わりを使用する。

まず、ステップＳ３００で、ズーム用フォトインタラプタ１０４がフラグ板２０５に遮蔽されているか否かを判断する。そして、ズーム用フォトインタラプタ１０４がフラグ板２０５に遮蔽されていると判断された場合はステップＳ３０６に進み、フラグ板２０５がズーム用フォトインタラプタ１０４を遮らない方向へズーム駆動モータ１０２を駆動した後、ステップＳ１０２へ進む。

一方、前記ステップＳ３００において、ズーム用フォトインタラプタ１０４がフラグ板２０５に遮蔽されていないと判断された場合はステップＳ３０１へ進み、フラグ板２０５がズーム用フォトインタラプタ１０４を遮蔽する方向にズーム駆動モータ１０２を駆動した後、ステップＳ３０２へ進む。

ステップＳ３０２では、ズーム用フォトインタラプタ１０４の信号が切り替わったか否かを、切り替わるまで判断する。前記ステップＳ３０１及びステップＳ３０６のいずれの場合も、フラグ板２０５の端部がズーム用フォトインタラプタ１０４の受光部に来た時点で、ズーム用フォトインタラプタ１０４の信号が切り替わる。

前記ステップＳ３０２において、ズーム用フォトインタラプタ１０４の信号の切り替わりを検出した場合は、ステップＳ３０３でズーム駆動モータ１０２を停止する。ズーム駆動モータ１０２が停止したならば、ステップＳ３０４で停止直前のズームレンズの進行方向を判断する。

ズームレンズの位置検出用エンコーダ１０３の値を所定の値に設定することにより、ズームレンズの位置の初期化は完了するが、２群レンズ支持用のステー２０４とスクリュー２０６、スクリュー２０６とギア２０７は、噛合により接合するため、ズーム駆動モータ１０２の回転方向により、噛合のガタ分の誤差が生じる。このガタを除去するためには、停止直前のズームレンズの進行方向を同一にすることにより行なうことができる。

前記ステップＳ３０４において、ズームレンズの進行方向がガタ方向の場合は、前記ステップＳ３００へ戻って、再度初期化処理をやり直す。また、前記ステップＳ３０４において、ズームレンズの進行方向が非ガタ方向の場合は、ステップＳ３０５へ進んでズームレンズ位置を検出するエンコーダ１０３のカウンタを所定の値に設定し、その後、本初期化処理動作を終了する。

次に、本実施の形態に係る撮像装置における初期化後のズーム位置算出処理動作について、図４及び図５を用いて説明する。

初期化後には、エンコーダ１０３の位置を使用してズームレンズを駆動することが可能であるが、この場合、ズーム用フォトインタラプタ１０４の取り付けガタと２群レンズ支持用のステー２０４とスクリュー２０６、スクリュー２０６とギア２０７は、その噛合によるガタを考慮しなければならない。

例えば、図４は、画角とズームレンズ位置との関係を示す図であり、同図において、４００ａは設計上の理想位置に対しズーム用フォトインタラプタ１０４が手前にあり、スクリュー２０６とギア２０７による噛合のガタが０の曲線である。また、４００ｂは設計上の理想位置にズーム用フォトインタラプタ１０４があり、スクリュー２０６とギア２０７による噛合のガタが０の曲線である。また、４００ｃは設計上の理想位置に対しズーム用フォトインタラプタ１０４が奥側にあり、スクリュー２０６とギア２０７による噛合のガタが０の曲線である。

エンコーダ１０３のカウンタ値が図４の４０２であったとしても、ズーム用フォトインタラプタ１０４の取り付けガタにより、画角が４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃに変化してしまう。

前記事項は、スクリュー２０６とギア２０７による噛合のガタを０にした例である。噛合ガタを０にするには、ズームレンズの初期化動作でも説明したが、ズーム駆動モータ１０２の停止直前の駆動方向を同一にすることにより行なうことができる。しかし、この動作は行き戻り動作を伴うため、ファインダ画像が行き戻りするため、ユーザにとっては違和感を生じる。

そこで、本実施の形態に係る撮像装置においては、ズームレンズ位置を算出するものである。

以下、本実施の形態に係る撮像装置におけるズームレンズ位置を算出するための処理動作を、図５に基づき説明する。

図５は、本実施の形態に係る撮像装置におけるズームレンズ位置を算出するための処理動作の流れを示すフローチャートである。

ズームレンズが停止した位置を算出する場合、まず、ステップＳ５００でエンコーダ１０３のカウンタを読み込む。この位置は、前記したようにズーム用フォトインタラプタ１０４の取り付けガタとスクリュー２０６とギア２０７による噛合のガタを含んでいる。次に、ステップＳ５０１で噛合ガタを求めるためズームレンズの進行方向を判定する。

そして、前記ステップＳ５０１で噛合のガタを考慮する方向の場合はステップＳ５０２へ進み、ガタのオフセット量を不揮発性メモリ１１４より読み込んだ後、ステップＳ５０４へ進む。噛合のガタ量は、撮像装置の製造工程においてレーザを使用した測定装置等により測定することが可能であるので、予め、撮像装置の製造工程において噛合のガタ量の測定を行い、その測定結果を不揮発性メモリ１１４に書き込んでおく。

一方、前記ステップＳ５０２において、噛合のガタを考慮する必要の無い方向の場合はステップＳ５０３へ進み、ガタオフセット量量を０にセットした後、ステップＳ５０４へ進む。

ステップＳ５０４では、ズーム用フォトインタラプタ１０４の取り付けガタを不揮発性メモリ１１４より読み込む。ズーム用フォトインタラプタ１０４の取り付けガタも、撮像装置の製造工程においてレーザを使用した測定装置等により測定することが可能であるので、予め撮像装置の製造工程においてズーム用フォトインタラプタ１０４の取り付けガタの測定を行い、その測定結果を不揮発性メモリ１１４に書き込んでおく。

次に、ステップＳ５０５で最終的にズームレンズ位置を求める。即ち、エンコーダ１０３のカウンタ値に前記ステップＳ５０２またはステップＳ５０３において求めたオフセット量と前記ステップＳ５０５において求めたオフセット量とを加算することにより求まる。

上記例は、ズームレンズが停止後の位置算出を示したが、ズームレンズ駆動前のターゲット位置も同様に算出できることは言うまでもない。

（その他の実施の形態）
本発明は、上述した実施の形態の装置に限定されず、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用しても良い。前述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体をシステムあるいは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、実現できることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によって、前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の電気的な構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置におけるズーム機構の構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置におけるズームレンズ位置の初期化処理動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置におけるズームレンズ位置と画角との関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置におけるズームレンズ位置の算出処理動作の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０２ ズーム駆動モータ
１０３ エンコーダ
１０４ ズーム用フォトインタラプタ
１０８ 撮像素子
１１１ 制御部
１１４ 不揮発性メモリ
２０１ １群レンズ
２０３ ２群レンズ
２０４ ステー
２０５ フラグ板
２０６ スクリュー
２０７ ギア
２０８ スリット板

Claims (6)

1. 被写体を変倍するズーム機構と前記被写体にピントを合わせるフォーカス機構とを備え、鏡筒内で前記ズーム機構を構成するズームレンズと前記フォーカス機構を構成するフォーカスレンズとが独立で動作する撮像装置において、
   前記ズームレンズの位置を検出する検出手段と、
   前記ズームレンズの初期位置を検出するリセット検出手段と、
   前記リセット検出手段で検出した位置と所望のリセット位置とのずれ量である第１のオフセット量を記憶する第１のオフセット量記憶手段と、
   前記ズームレンズの進行方向によるずれ量である第２のオフセット量を記憶する第２のオフセット量記憶手段と、
   初期化処理の際には前記リセット検出手段の出力に応じて、前記ズームレンズ検出手段のカウンタを所定の値に設定するとともに、
   前記ズームレンズが停止した位置を算出する際には、当該算出の度に、前記第１のオフセット量と前記第２のオフセット量を前記ズームレンズ検出手段により検出したカウンタ情報に加算または減算することにより、前記ズームレンズの位置を確定する制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１のオフセット量と前記第２のオフセット量は、撮像装置の製造工程で決定し、その決定した値をメモリに記憶し、撮影動作を行う際には、前記メモリに記憶した値を使用することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 被写体を変倍するズーム機構と被写体にピントを合わせるフォーカス機構とを備え、鏡筒内で前記ズーム機構を構成するズームレンズと前記フォーカス機構を構成するフォーカスレンズとが独立で動作する撮像装置を制御する撮像装置の制御方法において、
   前記ズームレンズの位置を検出する検出工程と、
   前記ズームレンズの初期位置を検出するリセット検出工程と、
   前記リセット検出工程で検出した位置と所望のリセット位置のずれ量である第１のオフセット量を記憶する第１のオフセット量記憶工程と、
   前記ズームレンズの進行方向によるずれ量である第２のオフセット量を記憶する第２のオフセット量記憶工程と、
   初期化処理の際には前記リセット検出手段の出力に応じて、前記ズームレンズ検出手段のカウンタを所定の値に設定するとともに、
   前記ズームレンズが停止した位置を算出する際には、当該算出の度に、前記第１のオフセット量と前記第２のオフセット量を前記ズームレンズ検出手段により検出したカウンタ情報に加算または減算することにより、前記ズームレンズの位置を確定する制御工程とを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
4. 前記第１のオフセット量と前記第２のオフセット量は、撮像装置の製造工程で決定し、その決定した値をメモリに記憶し、撮影動作を行う際には、前記メモリに記憶した値を使用することを特徴とする請求項３記載の撮像装置の制御方法。
5. 請求項３または４記載の撮像装置の制御方法を実現するためのプログラムコードを有することを特徴とする撮像装置の制御プログラム。
6. 請求項５記載の撮像装置の制御プログラムを格納することを特徴とする記憶媒体。

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