JPH10274737A - レンズシステム - Google Patents

レンズシステム

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JPH10274737A
JPH10274737A JP9098406A JP9840697A JPH10274737A JP H10274737 A JPH10274737 A JP H10274737A JP 9098406 A JP9098406 A JP 9098406A JP 9840697 A JP9840697 A JP 9840697A JP H10274737 A JPH10274737 A JP H10274737A
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    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】 レンズ操作部材１１の出力信号はレンズ
駆動指令値を演算する演算装置１２に接続されている。
演算装置１２の出力はレンズ１４を駆動するモータ１５
に接続され、モータ１５にはレンズ１４の絶対位置を検
出する絶対位置検出手段１６、レンズの相対位置を検出
する相対位置検出手段１７が連結されている。 演算装
置１２には、記憶装置１８、ＡＤ変換器１９、デジタル
信号を加算又は減算するカウンタ２０、望遠側端点検出
手段２１、広角側端点検出手段２２が接続されており、
絶対位置検出手段１６の出力は端点検出手段２１、２２
に接続され、相対位置検出手段１７の出力はカウンタ２
０に接続されている。相対位置検出手段１７を用いて位
置制御を行う場合に、電源投入時には、必ず決まった方
向から駆動範囲の端点を検出することにより、機構的な
バックラッシュなどの影響を受けずに、基準位置を検出
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、テレビカメラに使
用されるズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来のレンズにおけるズーム駆動
部の構成である。ズームデマンド１から出力される信号
は、リミット回路２を介して減算器３のプラス端子、増
幅器４に順次に接続されており、増幅器４の出力はズー
ムレンズ５を駆動するモータ６に接続されている。モー
タ６には、タコジェネレータなどのモータの角速度を検
出するための速度検出手段７が連結されており、その出
力信号は減算器３のマイナス端子に帰還されている。こ
のため、減算器３、増幅器４、モータ６及び速度検出手
段７により、所謂速度フィードバックと呼ばれる制御系
が構成され、レンズを駆動制御している。
【０００３】同時に、レンズの絶対位置を検出するため
にポテンショメータなどの絶対位置検出手段８がモータ
６と連結されており、この絶対位置検出手段８の出力は
リミット回路２に接続されている。
【０００４】このような構成においては、レンズの位置
と位置検出手段の出力とが一意的に決定されているの
で、予め決められた減速カーブに従って、ズームレンズ
駆動機構の機構的な端点位置で減算器３のプラス端子の
入力が０になるようにして、リミット回路２を構成する
ことが可能である。
【０００５】従って、ズームレンズに電源が供給される
と同時に、ズームデマンド１を任意に操作することで、
ズームレンズ５を所望の位置に駆動させることが可能と
なる。また、リミット回路２の働きにより、レンズが駆
動機構の機構的な端点付近に移動すると、操作者の意志
に拘わりなく速度指令信号が０になるため、操作者は端
点にズームレンズが衝突することを意識せずに、レンズ
を操作することが可能になっている。
【０００６】一方、近年においてはレンズシステムに対
して、より高度な制御が要求されている。例えば、画角
を一定に保ちながらのズーミングが簡単に行えるような
操作性の要求、或いはフォーカシングによる画角の変化
をズーミングを行うことで補正して画角の変化をなくす
ことを可能とするような機能の要求、或いは実際の映像
をコンピュータグラフィックと合成して放送を行うヴァ
ーチャルスタジオ等ではレンズの焦点距離に対して厳格
な要求を求められているなど、何れも従来に比べてより
高度な位置制御を行うことが必要となってきている。こ
のような要求に応えるために、マイクロコンピュータな
どの演算装置を組み込み、レンズの位置を制御する方式
のレンズが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、このような方式のレンズではより高精
度な位置制御を行うためや、マイクロコンピュータを使
った場合の処理の容易さを考慮して、位置検出器として
従来のレンズにおける主な位置検出器であるポテンショ
メータに変えて、エンコーダを使う場合が多い。
【０００８】しかし、使用するエンコーダが絶対位置を
出力する方式、所謂アブソリュートタイブである場合に
は、形状が大きく高価である上に、インクリメンタルの
タイプに比べて分解能が低いという問題がある。インク
リメンタルタイブと呼ばれている相対位置を出力する方
式のエンコーダを使用すると、小型で高分解能が得られ
る反面、電源の投入時にレンズの絶対位置を決定できな
いため、電源投入と同時に基準となる位置までレンズを
駆動し、絶対位置を決定した後に操作を可能とする必要
がある。この方法では、位置が判らず基準位置まで駆動
するために、基準位置に達するまでに時間が掛かる。ま
た、バックラッシュなどの要因により基準位置が変化す
るという問題がある。
【０００９】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
小型で安価なインクリメンタルタイブのエンコーダを使
用して、短時間でバックラッシュ等の影響を受けずに基
準位置を検知し、高精度のレンズ制御を可能としたレン
ズシステムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るレンズシステムは、レンズ位置を基に指
令信号を演算する演算手段と、該演算手段で使用するデ
ータを記憶するための記憶手段と、レンズの絶対位置を
検出するレンズ絶対位置検出手段と、前記レンズの相対
位置を検出する相対位置検出手段と、前記レンズを駆動
するための駆動手段と、前記レンズの駆動範囲端点検出
手段とを備え、前記レンズに電源が供給されると同時
に、前記絶対位置検出手段からの信号を用いて前記駆動
手段により駆動範囲の第１の端点よりも内側の予め定め
られた位置に前記レンズを移動した後に、前記相対位置
検出手段を用いて前記駆動手段により前記駆動範囲端点
検出手段から得られる位置まで前記レンズを移動した後
に、前記記憶手段により前記レンズの位置を記憶し、予
め理論的に定めた前記レンズの駆動範囲の値と前記相対
位置検出手段からの信号を用いて前記駆動手段により他
方の駆動範囲の内側の予め定めた位置まで移動し、更に
前記相対位置検出手段からの信号を用いて前記駆動手段
により前記駆動範囲端点検出手段から得られる第２の端
点位置まで前記レンズを移動し、前記レンズの位置を前
記記憶手段に記憶することによりレンズ駆動範囲を認知
し、操作手段によるレンズ駆動の際には、前記相対位置
検出手段からの信号と前記記憶手段に記憶したレンズ駆
動範囲を用いて前記駆動手段により前記レンズを駆動さ
せることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明を図１、図２に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。ズームデマンド又はフォ
ーカスデマンドなどのレンズ操作部材１１の出力信号
は、信号線を介してマイクロコンピュータなどのレンズ
駆動指令値を演算する演算装置１２に接続されている。
この演算装置１２では、予め決められたサンプリング時
間毎に駆動させるレンズの位置指令値と相対位置検出手
段、或いは絶対位置検出手段から得られた実際のレンズ
位置の信号を用いて位置制御を行い、レンズを駆動して
いる。
【００１２】演算装置１２の出力は増幅器１３を介し
て、レンズ１４を駆動するモータ１５に接続されてい
る。そしてモータ１５には、レンズ１４の絶対位置を検
出するポテンショメータなどの絶対位置検出手段１６、
レンズの相対位置を検出しこの相対位置に応じたパルス
列を出力するインクリメンタルタイプのロータリエンコ
ーダなどの相対位置検出手段１７が連結されている。
【００１３】演算装置１２には、演算をする上で必要な
情報を記憶する記憶装置１８、ＡＤ変換器１９、パルス
列として得られるデジタル信号を加算又は減算するカウ
ンタ２０、駆動範囲の端点を検知するための望遠側端点
検出手段２１、広角側端点検出手段２２が接続されてお
り、絶対位置検出手段１６の出力はＡＤ変換器１９、端
点検出手段２１、２２に接続され、相対位置検出手段１
７の出力はカウンタ２０に接続されている。
【００１４】図２はこの実施例における電源投入直後か
らレンズ１４の端点位置を検出するまでの一連の作用を
示すフローチャート図である。演算装置１２は電源の投
入と共にステップ２０の状態へ進む。高精度の制御を行
うためには、ロータリエンコーダを使った位置制御を行
う必要があるため、相対位置検出手段１７による広角側
の駆動端点位置、望遠側の駆動端点位置の検知の初期化
が必要になる。
【００１５】ステップ２０では、この初期化が終了して
いるか否かを判断する。電源を投入した直後は初期化は
終了していないので、ステップ２１に進む。ステップ２
１ではズーム駆動範囲における端点検出手段２１による
望遠側の端点の検出の終了を判断している。これも終了
していないので、次のステップ２２に進む。
【００１６】ステップ２２では、駆動範囲の望遠側の端
点よりも内側の予め決められた望遠側目標位置の検出の
終了を判断し、終了していない場合はステップ２３に進
む。ステップ２３では端点検出手段２２による広角側の
端点検出の終了を判断し、終了していない場合はステッ
プ２４に進む。
【００１７】ステップ２４では、駆動範囲の広角側の端
点よりも内側の予め決められた広角側目標位置の検出の
終了を判断し、終了していない場合はステップ２５に進
む。ステップ２５では、絶対位置検出手段１６から出力
される信号における広角側目標位置を目標への指令信
号、絶対位置検出手段１６から出力される信号を実際位
置のフォロー信号として、位置制御によりレンズを広角
側目標位置まで駆動させ、レンズ位置が広角側目標位置
に達した場合は演算装置１２はステップ２０に戻る。
【００１８】次に、演算装置１２はステップ２０からス
テップ２１、ステップ２２、ステップ２３、ステップ２
４に進み、先に広角側の目標位置への移動は終了してい
るのでステップ２６に進む。ステップ２６では、相対位
置検出手段１７から出力される信号を用いて、サンプリ
ング時間毎に前回の位置指令値に一定の値を加えて、今
回の指令値としてレンズ１４を駆動し、広角側の端点へ
移動する。広角側端点位置検出手段２２からの出力され
る端点位置信号を検出した位置で、カウンタ２０の値を
広角側の端点を示す任意の値にセットし、このカウンタ
２０の値を記憶装置１８に記憶し、相対位置検出手段１
７における広角側の端点位置の検出が終了する。
【００１９】次に、演算装置１２はステップ２０、ステ
ップ２１、ステップ２２、ステップ２３の順序に進む。
ステップ２３では、先に広角側の端点を検出したのでス
テップ２７に進む。ステップ２７では、望遠側目標位置
を指令し、相対位置検出手段１７により出力される実際
のレンズ位置をフォロー信号として位置制御を行い、レ
ンズ１４を望遠側目標位置に駆動する。レンズ位置が望
遠側目標位置に達すると、演算装置１２は再びステップ
２０に戻り、更にステップ２１、ステップ２２に進む。
ステップ２２では望遠側の目標位置は先に検出済みなの
で、ステップ２８に進む。ステップ２８ではステップ２
６と同様に、相対位置検出手段１７から出力される信号
を用いてレンズ駆動を行い、望遠側端点にレンズ１４を
移動する。望遠側端点位置検出手段２１から出力される
端点位置信号を検出した位置でのカウンタ２０の値を記
憶装置１８に記憶させ、この値を相対位置検出手段１７
における望遠側の端点位置とする。
【００２０】ここまでの処理で、演算装置１２は相対位
置検出手段１７における広角側端点と望遠側端点を認識
できる。これにより、相対位置検出手段１７での駆動範
囲が決定されるので、相対位置検出手段１７を用いて駆
動範囲内でのレンズ位置の制御が可能になる。
【００２１】演算装置１２は再びステップ２０、ステッ
プ２１に戻り、ステップ２１では先に望遠側端点の検出
を済ませているのでステップ２９に進む。ステップ２９
では、先に記憶装置１８に記憶させた広角側端点の値を
指令値とし、相対位置検出手段１７から出力される実際
のレンズ位置をフォロー信号として位置制御を行い、レ
ンズを広角側の端点位置まで移動させ、移動終了と同時
に演算装置では初期化動作の完了を検出する。
【００２２】レンズ１４が広角側に移動したことで、操
作者は画角の広い範囲を見ることが可能となり、操作を
行う上で好都合になる。レンズ１４が広角側の端点に移
動すると、演算装置１２は再びステップ２０に進み、ス
テップ２０では先に初期化を完了しているのでステップ
３０に進む。ステップ３０では、レンズ操作部材１１か
らの信号を指令信号として、相対位置検出手段１７から
出力されるフォロー信号を用いた高精度のレンズ位置制
御が可能になる。
【００２３】以後、演算装置１２は電源の供給が断たれ
るまで、ステップ２０〜ステップ３０の過程を繰り返す
ことにより、レンズ操作部材１１からのレンズ操作可能
になる。
【００２４】以上説明したように、相対位置検出手段１
７を用いて位置制御を行う場合に、電源投入時には、必
ず決まった方向から駆動範囲の端点を検出することによ
り、機構的なバックラッシュなどの影響を受けずに、基
準位置を検出することができる。
【００２５】この実施例ではズームレンズの場合につい
て述べているが、相対位置検出手段１７を用いてフォー
カスレンズを駆動させる場合についても、駆動範囲がズ
ームレンズの場合は広角端と望遠端の間であるのに対し
て、フォーカスレンズの場合は無限端から至近端である
以外は、同様の方法で基準位置を検出することによっ
て、高精度な位置制御を行うことができる。
【００２６】また、本実施例では絶対位置検出手段１６
を用いて、必ず広角側目標位置への移動を行っている
が、広角側目標位置或いは望遠側目標位置の何れかの電
源投入時のレンズ位置から近い目標位置に移動し、駆動
端点を検知することで、より短い時間で同様の効果を得
ることができる。
【００２７】更に、本実施例における記憶装置１８を、
電源が供給されない状態でも記憶された内容を保持可能
に構成すれば、一旦、本実施例で記した方法で駆動端点
を検出し、駆動端点から端点までの長さを決定、記憶す
ることにより、２度目以降の電源投入時では、何れかの
端点位置のみを検出し、記憶されている駆動端点から端
点までの長さを用いることにより、今回説明した事例の
半分の時間で、同様の高精度な位置制御を行うことが可
能になる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るレンズ
システムは、必ず決まった方向から駆動範囲の端点を検
出することにより、機構的なバックラッシュなどの影響
をなくすことができ、かつ電源投入時に絶対位置検出手
段の出力を使った位置制御により、迅速に概略位置への
レンズの移動が可能になるため、短時間のうちに高精度
の相対位置検出手段を用いた高精度の位置制御を行う状
態に移行できる。
【００２９】更に、この高精度な位置制御が可能となれ
ば、画角を一定に保ちながらのズーミングが簡単に行え
るような操作性を持つことができ、或いはフォーカシン
グによる画角の変化をズーミングを行うことで補正し
て、画角の変化をなくすことを可能とするような機能が
得られ、ヴァーチャルスタジオ等で使用するシステムと
の融合が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の構成図である。
【図２】フローチャート図である。
【図３】従来のレンズシステムの構成図である。
【符号の説明】
１１ レンズ操作部材 １２ 演算装置 １３ 増幅器 １４ レンズ １５ モータ １６ 絶対位置検出手段 １７ 相対位置検出手段。 １８ 記憶装置 １９ ＡＤ変換器 ２０ カウンタ ２１、２２端点検出手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レンズ位置を基に指令信号を演算する演
    算手段と、該演算手段で使用するデータを記憶するため
    の記憶手段と、レンズの絶対位置を検出するレンズ絶対
    位置検出手段と、前記レンズの相対位置を検出する相対
    位置検出手段と、前記レンズを駆動するための駆動手段
    と、前記レンズの駆動範囲端点検出手段とを備え、前記
    レンズに電源が供給されると同時に、前記絶対位置検出
    手段からの信号を用いて前記駆動手段により駆動範囲の
    第１の端点よりも内側の予め定められた位置に前記レン
    ズを移動した後に、前記相対位置検出手段を用いて前記
    駆動手段により前記駆動範囲端点検出手段から得られる
    位置まで前記レンズを移動した後に、前記記憶手段によ
    り前記レンズの位置を記憶し、予め理論的に定めた前記
    レンズの駆動範囲の値と前記相対位置検出手段からの信
    号を用いて前記駆動手段により他方の駆動範囲の内側の
    予め定めた位置まで移動し、更に前記相対位置検出手段
    からの信号を用いて前記駆動手段により前記駆動範囲端
    点検出手段から得られる第２の端点位置まで前記レンズ
    を移動し、前記レンズの位置を前記記憶手段に記憶する
    ことによりレンズ駆動範囲を認知し、操作手段によるレ
    ンズ駆動の際には、前記相対位置検出手段からの信号と
    前記記憶手段に記憶したレンズ駆動範囲を用いて前記駆
    動手段により前記レンズを駆動させることを特徴とする
    レンズシステム。
  2. 【請求項２】 前記記憶手段は電源を断にしている状態
    においても記憶したデータを保持可能とし、前記レンズ
    に電源が供給されると同時に、前記絶対位置検出手段か
    らの信号を用いて前記駆動手段により駆動範囲の前記第
    １の端点よりも内側の予め定められた位置に前記レンズ
    を移動した後に、前記相対位置検出手段を用いて前記駆
    動手段により前記駆動範囲端点検出手段から得られる位
    置まで前記レンズを移動し、前記記憶部材に予め記憶し
    た駆動範囲のデータを用いることで駆動範囲を認知する
    請求項１に記載のレンズシステム。
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