(57)【要約】【課題】光学可動部材の位置指定制御においてたとえ速度パラメータの無い電文フォーマットでも、位置指定の制御コマンド受信前後の光学可動部材の変位速度の変化が小さく、動作ムラが少ない滑らかな動作が可能なレンズ装置などを提供すること。【解決手段】光学可動部材１０の指定位置の情報を含む指令信号により、光学可動部材の駆動を行うレンズ装置は、指令信号の受信部１５、光学可動部材を変位させる駆動部１３、指令信号の解析及び前記駆動部の制御指令を行う制御部１４を有する。制御部１４は、指令信号の受信間隔及び指定位置の情報より、光学可動部材の変位速度の情報を求め、変位速度の情報に基づき生成される制御信号を駆動部１３に送信し、駆動部は、制御信号に従って光学可動部材１０を変位速度で今回の指定位置に向かって変位させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学可動部材の指定位置の情報を含む指令信号により、前記光学可動部材の駆動制御を行うレンズ装置であって、
前記指令信号を受信する受信部と、
前記光学可動部材を変位させる駆動部と、
前記受信部で受信した前記指令信号の解析及び前記駆動部に対する制御指令を行う制御部と、を有し、
前記制御部は、予め設定された前記指令信号の受信間隔及び前記指定位置の情報を用いて前記光学可動部材の変位速度の情報を求め、前記変位速度の情報に基づき生成される制御信号を前記駆動部に送信し、
前記駆動部は、前記制御信号に従って前記光学可動部材を前記変位速度で今回の前記指令信号による指定位置に向かって変位させることを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記指定位置と前記受信間隔との情報を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前回の前記指令信号による指定位置と今回の前記指令信号による指定位置との差及び前記受信間隔の情報を用いて前記光学可動部材の変位速度の情報を求めることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
光学可動部材の速度情報が無く前記光学可動部材の指定位置の情報を含む指令信号により、前記光学可動部材の駆動制御を行うレンズ装置であって、
前記指令信号を受信する受信部と、
前記光学可動部材を変位させる駆動部と、
前記受信部で受信した前記指令信号の解析及び前記駆動部に対する制御指令を行う制御部と、を有し、
前記制御部は、前記指令信号の受信時間及び前記指定位置の情報を用いて前記光学可動部材の変位速度の情報を求め、前記変位速度の情報に基づき生成される制御信号を前記駆動部に送信し、
前記駆動部は、前記制御信号に従って前記光学可動部材を前記変位速度で今回の前記指令信号による指定位置に向かって変位させることを特徴とするレンズ装置。
【請求項４】
前記指定位置と前記受信時間との情報を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前回の前記指令信号による指定位置と今回の前記指令信号による指定位置との差及び前記受信時間の情報を用いて前記光学可動部材の変位速度の情報を求めることを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前回の前記指令信号による指定位置と前回の前記受信時間と今回の前記指令信号による指定位置と今回の前記受信時間を用いて前記光学可動部材の変位速度の情報を求めることを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記制御部は、過去の少なくとも１回前の前記受信時間と今回の前記受信時間とを用いて、前記受信間隔を求めることを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記記憶部に記憶されたＮ（Ｎは２以上）回前の受信時間と今回の前記受信時間とより求められる、前記指令信号のＮ回受信時の受信間隔の平均値として前記受信間隔を求めることを特徴とする、請求項２記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記受信間隔は、タイマーのカウンタを使用して２つの前記受信時間の間隔を計測して求めることを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記変位速度は、前回の前記指令信号による指定位置と今回の前記指令信号による指定位置との差を前記指令信号の受信間隔で割って求めることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載のレンズ装置。
【請求項１０】
前記駆動部は、アクチュエータを介して前記光学可動部材を変位させることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載のレンズ装置。
【請求項１１】
前記光学可動部材はレンズであり、前記駆動部は、前記レンズを光軸方向に変位させることを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載のレンズ装置。
【請求項１２】
光学可動部材の指定位置の情報を含む指令信号により、レンズ装置における前記光学可動部材を駆動制御する方法であって、
受信した前記指令信号の解析を行って前記指定位置の情報を取得する第１のステップと、
前記指令信号の受信間隔の情報を取得する第２のステップと、
前記指定位置の情報と前記受信間隔の情報を用いて、今回の前記指令信号による指定位置に向かって変位させるべき前記光学可動部材の変位速度の情報を求める第３のステップと、
前記変位速度の情報に基づき生成される制御信号を前記光学可動部材の駆動部に送信する第４のステップと、
前記制御信号に従って前記駆動部により前記光学可動部材を前記変位速度で今回の前記指令信号による指定位置に向かって変位させる第５のステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記受信間隔は、予め設定されており、
前記第３のステップでは、前記第１のステップで取得された前回の前記指令信号による指定位置と今回の前記指令信号による指定位置との差及び前記受信間隔の情報を用いて、前記光学可動部材の変位速度の情報を求めることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第３のステップでは、前記第１のステップで取得された前回の前記指令信号による指定位置と今回の前記指令信号による指定位置との差及び前記指令信号の受信時間の情報を用いて、前記光学可動部材の変位速度の情報を求めることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第３のステップでは、前記第１のステップで取得された前回の前記指令信号による指定位置と今回の前記指令信号による指定位置、及び前記第２のステップで取得された前回の前記受信時間と今回の前記受信時間より求められた前記受信間隔を用いて、前記光学可動部材の変位速度の情報を求めることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のステップでは、過去の少なくとも１回前の前記受信時間と今回の前記受信時間とを用いて、前記受信間隔を求めることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のステップでは、Ｎ（Ｎは２以上）回前の前記受信時間と今回の前記受信時間とより求められる、前記指令信号のＮ回受信時の受信間隔の平均値として前記受信間隔を求めることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２のステップでは、前記受信間隔を、タイマーのカウンタを使用して２つの前記受信時間の間隔を計測して求めることを特徴とする請求項１４から１７の何れか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第３のステップでは、前記変位速度を、前回の前記指令信号による指定位置と今回の前記指令信号による指定位置との差を前記指令信号の受信間隔で割って求めることを特徴とする請求項１２から１８の何れか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第５のステップでは、前記駆動部は、アクチュエータを介して前記光学可動部材を変位させることを特徴とする請求項１２から１９の何れか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記光学可動部材はレンズであり、前記第５のステップでは、前記レンズは光軸方向に変位させられることを特徴とする請求項１２から２０の何れか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のステップでは、操作部から前記指令信号を受信することを特徴とする請求項１２から２１の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビレンズ、ビデオレンズ等に用いられ動画撮影を可能とするレンズシステムなどのレンズ装置、レンズ装置における光学可動部材の駆動方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビレンズ、ビデオレンズなどに用いられ動画撮影を可能とするレンズ装置において、ズーミング機能を司るズームレンズ群や、フォーカシング機能を司るフォーカスレンズ群、等の駆動は、モータを使用した電動駆動で行うことが多い。それは、撮影時における操作が容易であり、オートフォーカス機能等の付加されている機能との親和性が良いからである。
【０００３】
特許文献１には、従来のテレビレンズにおけるズーム、フォーカス等のための可動光学部材の制御システムが示されている。このシステム構成では、レンズ本体に対して、ズーム駆動やフォーカス駆動のための指令信号を出力する操作部が接続されている。また、操作部の指令信号としてはアナログ信号やシリアル通信が用いられ、シリアル通信においては一定の間隔で指令信号が出力されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２８４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の如きレンズ装置においては、操作部からの指令に対して高い応答性能が求められる。そのため、シリアル通信コマンドの通信フォーマットとして、最小限のパラメータで構成される短い電文フォーマットが使用されることがある。レンズ位置指定制御を例にあげると、レンズ位置指定であることを示すヘッダと指定位置のパラメータとの組み合わせが最小の電文フォーマットとなる。
【０００６】
この電文フォーマットを使用した場合、速度パラメータが無いため、指定位置まで固定速度で動作させることになる。よって、図８に示すように、レンズ位置指定コマンドを受信する毎にレンズ駆動速度が大きく変化し、動作ムラが発生してしまうことがある。特にレンズ位置指定コマンドの送信間隔が大きい場合、レンズの動作はステップ状となり、操作者の意図した映像とならなくなってしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の一側面によるレンズ装置は、光学可動部材の指定位置の情報を含む指令信号により、前記光学可動部材の駆動制御を行うレンズ装置であって、前記指令信号を受信する受信部と、前記光学可動部材を変位させる駆動部と、前記受信部で受信した前記指令信号の解析及び前記駆動部に対する制御指令を行う制御部と、を有する。前記制御部は、予め設定された前記指令信号の受信間隔及び前記指定位置の情報を用いて前記光学可動部材の変位速度の情報を求め、前記変位速度の情報に基づき生成される制御信号を前記駆動部に送信する。前記駆動部は、前記制御信号に従って前記光学可動部材を前記変位速度で今回の指令信号による前記指定位置に向かって変位させる。
【０００８】
また上記課題に鑑み、本発明の他の側面によるレンズ装置は、光学可動部材の指定位置の情報を含む指令信号により、前記光学可動部材の駆動制御を行うレンズ装置であって、前記指令信号を受信する受信部と、前記光学可動部材を変位させる駆動部と、前記受信部で受信した前記指令信号の解析及び前記駆動部に対する制御指令を行う制御部と、を有する。前記制御部は、前記指令信号の受信時間及び前記指定位置の情報を用いて前記光学可動部材の変位速度の情報を求め、前記変位速度の情報に基づき生成される制御信号を前記駆動部に送信する。前記駆動部は、前記制御信号に従って前記光学可動部材を前記変位速度で今回の指令信号による前記指定位置に向かって変位させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一側面によれば、レンズなどの光学可動部材の位置指定制御においてたとえ速度パラメータ（速度情報）の無い電文フォーマットでも、光学可動部材の位置指定制御コマンド（指令信号）の受信前後の光学可動部材の変位速度の変化を小さくすることができる。こうして、動作ムラが少ない、滑らかな動作が可能なレンズ装置などを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のレンズ装置の一構成のブロック図。
【図２】実施形態１の制御部のレンズ制御処理のフローチャート。
【図３】実施形態１におけるレンズ群の位置と時間変化を示す図。
【図４】実施形態２の制御部のレンズ制御処理のフローチャート。
【図５】実施形態２におけるレンズ群の位置と時間変化を示す図。
【図６】実施形態３の制御部のレンズ制御処理のフローチャート。
【図７】実施形態３におけるレンズ群の位置と時間変化を示す図。
【図８】先行技術例のレンズ群の位置と時間変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明では、レンズなどの光学可動部材の指定位置の情報を含む指令信号により、レンズ装置における光学可動部材を駆動制御する際に、操作部などから受信した指令信号の解析を行って指定位置の情報を取得する。そして、指定位置の情報と指令信号の受信間隔の情報より光学可動部材の変位速度の情報を求め、変位速度の情報に基づき生成される制御信号を光学可動部材の駆動部に送信する。駆動部は、制御信号に従って光学可動部材を前記変位速度で今回の指令信号による指定位置に向かって変位させる。今回の指令信号から次の指令信号までの受信間隔の情報は、予め設定されていたり、今回と過去に受信した複数の指令信号のうちの２つの指令信号の受信時間より推定して求められたりする。記憶部を設けて、各回の指令信号の指定位置の情報を記憶したり、各回の指令信号の指定位置の情報と予め設定された受信間隔を記憶したり、各回の指令信号の指定位置と受信時間の情報を記憶したりしてもよい。
【００１２】
光学可動部材は、後述の実施形態におけるレンズ（フォーカスレンズないしズームレンズ）の他に、アイリス、エクステンダーなどでもあり得る。
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわるレンズ装置の一構成のブロック図である。
【００１４】
（実施形態１）
以下、図１を参照して、本発明の実施形態１によるレンズ装置について説明する。図１において、レンズ装置１には、外部から操作するための操作部２が接続されている。操作部２より、一定間隔で、レンズの位置を指定するレンズ位置指定の制御コマンド（指令信号）を送信することによって、ズームやフォーカスといった操作が可能となっている。レンズ装置１の内部には、ズームやフォーカスを変化させるためのレンズ群１０が設けられ、アクチュエータであるモータ１１によってレンズ群１０は光軸方向に駆動ないし変位される。また、レンズ群１０には、レンズの光軸方向の位置を検出するための位置検出器１２が接続されている。
【００１５】
操作部２からのレンズ位置指定の制御コマンドは、コマンドを受信する通信部である受信部１５を介して制御部１４に入力される。制御部１４には、位置検出部１２及び駆動部１３が電気的に接続されている。制御部１４は、駆動部１３を介して、操作部２で指定された位置に向かってレンズを変位させるべくモータ１１を駆動させるため、モータのフィードバック制御を行っている。また、制御部１４には記憶部１６が電気的に接続され、本実施形態では、記憶部１６には、操作部２からのレンズ位置指定の制御コマンドの一定の受信間隔が予め記憶されている。
【００１６】
以下、各ステップを示す図２のフローチャートと、レンズ群１１の位置と時間変化を示した図３と、を参照しながら、レンズ制御時の制御部１４の処理動作を説明する。図３において、横軸は、レンズ位置指定の制御コマンドである指令信号が一定の受信間隔（Ｔ）で受信されることを示し、縦軸は、制御コマンドである各指令信号により指定されたレンズ位置Ｐｎを示す。
【００１７】
Ｓ１０１では、操作部２から受信したレンズ位置指定の制御コマンドを、制御部１４は受信部１５を介して取得して解析し、その指定位置の情報を記憶部１６に記憶する。次にＳ１０２では、記憶部１６に予め記憶されている操作部２からのレンズ位置指定の制御コマンドの受信間隔（Ｔ）を取得する。
【００１８】
Ｓ１０３では、今回の指令信号により取得したレンズの指定位置情報（Ｐｎ）と、記憶部１６に記憶された一つ前の回（前回）の指令信号により取得したレンズの指定位置情報（Ｐｎ−１）と、の差分（Ｐｄｎ＝Ｐｎ−Ｐｎ−１）を算出する。そして、これと、記憶部６に予め記憶されているレンズ位置指定の制御コマンドの受信間隔（Ｔ）とを用いて、下記演算式（１）より、駆動部１３に出力する制御信号に含ませる変位速度ないし駆動速度（Ｖｎ）の情報を算出する。すなわち、変位速度を、前回の指令信号による指定位置と今回の指令信号による指定位置との差を指令信号の受信間隔で割って求める。
Ｖｎ＝Ｐｄｎ／Ｔ    ・・・・・（１）
【００１９】
Ｓ１０４では、位置検出部１２の出力が、操作部１４で指定された位置（Ｐｃｎ）にレンズが到達したことを示すまで、または、次のレンズ位置指定の制御コマンドを受信するまで、モータ１１を駆動させる。すなわち、制御部１４は、Ｓ１０３で得られた駆動速度（Ｖｎ）でレンズ群１０が変位するよう、駆動部１３に制御信号を出力し、制御信号を受けた駆動部１３の駆動信号でモータ１１を駆動させる。
【００２０】
上述のように、レンズ位置指定の制御コマンドを受信する毎に制御部４は上記演算を繰り返す。そして、制御部４は駆動部１３に対する制御指令を行ってレンズを動作させることにより、図３に示すように、レンズ位置指定の制御コマンド受信前後でのレンズ変位速度の変化が小さく、動作ムラが少ない滑らかな動作が可能となる。
【００２１】
（実施形態２）
次に、図４のフローチャートと、レンズ群１０の位置と時間変化を示した図５と、を参照しながら、本発明の実施形態２による、レンズ制御時の制御部１４の処理動作を説明する。
【００２２】
Ｓ２０１では、操作部２から受信したレンズ位置指定の制御コマンドを、制御部１４は受信部１５を介して取得し、その位置指定情報と受信時間とを記憶部１６に記憶する。次にＳ２０２では、操作部２からのレンズ位置指定の制御コマンドの前回の受信時間（Ｔｍ−１）を記憶部１６から取得する。そして、前回の受信時間（Ｔｍ−１）と、今回受信したレンズ位置指定の制御コマンドの受信時間（Ｔｍ）と、の差分を用いて、レンズ位置指定の制御コマンドの受信間隔（Ｔｄｍ＝Ｔｍ−Ｔｍ−１）を求める。
【００２３】
Ｓ２０３では、駆動部１３に出力する駆動速度（Ｖｍ）を算出する。即ち、取得したレンズ位置指定情報（Ｐｍ）と、記憶部１６に記憶の、一つ前に取得したレンズ位置指定情報（Ｐｍ−１）と、の差分、及びＳ２０２で算出のレンズ位置指定制御コマンドの受信間隔を用いて、演算式（２）で駆動速度（Ｖｍ）を算出する。Ｐｄｍ＝Ｐｍ−Ｐｍ−１は前記差分、Ｔｄｍは前記受信間隔である。
Ｖｍ＝Ｐｄｍ／Ｔｄｍ  ・・・・・（２）
【００２４】
Ｓ２０４では、位置検出部１２の出力が、レンズが操作部１４で指定された位置（Ｐｍ）に到達したことを示すまで、または次のレンズ位置指定の制御コマンドを受信するまで、Ｓ２０３で得られた駆動速度（Ｖｍ）でレンズ群１０を動作させる。すなわち、制御部１４は、駆動速度（Ｖｍ）でレンズ群１０が動作するよう駆動部１３に制御信号を出力しモータ１１を駆動させる。
【００２５】
上述のように、レンズ位置指定の制御コマンドを受信する毎に上記演算を繰り返し、動作させることにより、受信間隔（Ｔｄｍ）が一定の場合は実施形態１と同一の動作となる。本実施形態では、予め、操作部２からのレンズ位置指定の制御コマンドの受信間隔を記憶しておく必要が無いため、操作部２からのレンズ位置指定の制御コマンドの送信間隔の仕様が変更となっても、レンズ装置１の制御部１４の処理を変更する必要がない。また、動作ムラが少ない滑らかな動作が可能で、汎用性の高いレンズ装置を構築することが可能となる。
【００２６】
なお、実施形態２においてはレンズ位置指定の制御コマンドの受信時間を記憶し、受信間隔を算出したが、制御部１４の内部のタイマーのカウンタを使用し、受信間隔の計測を行っても良い。
【００２７】
（実施形態３）
次に、図６のフローチャートと、レンズ群１０の位置と時間変化を示した図７を参照しながら、本発明の実施形態３による、レンズ制御時の制御部１４の処理動作を説明する。
【００２８】
Ｓ３０１では、操作部２から受信したレンズ位置指定の制御コマンドを、制御部１４は受信部１５を介して取得し、その位置指定情報と受信時間とを記憶部１６に記憶する。次にＳ３０２では、操作部２からのレンズ位置指定の制御コマンドの前々回の受信時間（Ｔｌ−２）を記憶部１６から取得する。そして、前々回の受信時間（Ｔｌ−２）と、今回受信したレンズ位置指定の制御コマンドの受信時間（Ｔｌ）と、の差分（Ｔｄｌ＝Ｔｌ−Ｔｌ−２）を用いて、レンズ位置指定の制御コマンドの受信間隔の平均値を（Ｔａｖｅ＝Ｔｄｌ／２）を求める。
【００２９】
Ｓ３０３では、制御部１４は、下記演算式（３）より駆動部１３に出力する駆動速度（Ｖｌ）を算出する。即ち、取得したレンズ位置指定情報（Ｐｃ）と記憶部１６に記憶に一つ前に取得したレンズ位置指定情報（Ｐｃ−１）との差分（Ｐｄｌ＝Ｐｃ−Ｐｃ−１）と、Ｓ３０２で算出のレンズ位置指定の制御コマンドの受信間隔の平均値（Ｔａｖｅ）とを用いて、演算式（３）で駆動速度（Ｖｌ）を算出する。
Ｖｌ＝Ｐｄｌ／Ｔａｖｅ  ・・・・・（３）
【００３０】
Ｓ３０４では、位置検出部１２の出力が、操作部１４で指定された位置（Ｐｃ）に到達したことを示すまで、または次のレンズ位置指定の制御コマンドを受信するまで、Ｓ２０３で得られた駆動速度（Ｖｌ）でレンズ群１０を動作させる。即ち、制御部１４は、駆動速度（Ｖｌ）でレンズ群１０が動作するよう、駆動部１３に制御信号を出力しモータ１１を駆動させる。
【００３１】
上述のように、レンズ位置指定の制御コマンドを受信する毎に上記演算を繰り返し、動作させることにより、次の効果が得られる。すなわち、例えば、操作部２内部の処理負荷によって、一時的にレンズ位置指定の制御コマンドの送信間隔が変動しても、動作ムラが少ない滑らかな動作が可能なレンズ装置を構築することが可能となる。
【００３２】
なお、実施形態３において、レンズ位置指定の制御コマンドの受信間隔の平均処理を２サンプルで行ったが、任意のサンプル数で平均処理を行ってもよい。すなわち、過去の少なくとも１回前の指令信号の受信時間と今回の指令信号の受信時間より、１回前の指令信号の受信時間の場合はそのまま、２回以上前の指令信号の受信時間の場合は平均処理で受信間隔を求める。つまり後者の場合は、Ｎ（Ｎは２以上）回前の受信時間と今回の受信時間とより求められる、指令信号のＮ回受信時の受信間隔の平均値として受信間隔を求める。また、実施形態３においてもレンズ位置指定の制御コマンドの受信時間を記憶し、受信間隔を算出したが、制御部１４の内部のタイマーのカウンタを使用し、受信時間の計測を行っても良い。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１：レンズ装置
２：操作部
１０：レンズ群（光学可動部材）
１３：駆動部
１４：制御部
１５：通信部（受信部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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