(57)【要約】      （修正有）【課題】フォーカシング及びズーミング等の可動レンズ群の移動時に光軸上にある被写体が移動しないようにしたレンズシステム及びカメラシステムを提供する。【解決手段】レンズＣＰＵ１６は、フォーカシングやズーミング時に、ポテンショメータＦＰ、ＺＰによって検出されたフォーカス位置及びズーム位置に基づいて、画像の中心移動を補正するための補正データをＥＥＰＲＯＭ１８から取得し、カメラＣＰＵ２８に送信する。カメラＣＰＵ２８は、受信した補正データに基づいて画像の読み出し開始位置を補正するＣＣＤ読み出し開始位置補正信号を出力し、フォーカシング及びズーミングの開始前に光軸上にあった被写体（画像中心）がＣＣＤから読み出された画面内において動かないように、フォーカスレンズＦＬ及びズームレンズＺＬのレンズ位置の変位に合わせて、ＣＣＤ上における画像の読み出し開始位置を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ装置と、カメラ本体とを備えるカメラシステムにおいて、
前記レンズ装置は、
可動レンズ群を含み、画像を結像する撮影光学系と、
前記可動レンズ群を駆動する駆動手段と、
前記可動レンズ群のレンズ位置の移動時に、前記結像した画像の中心が移動する中心移動を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶手段と、
前記可動レンズ群のレンズ位置を取得するレンズ位置取得手段と、
前記取得したレンズ位置に対応する補正データを取得して前記カメラ本体に送信するデータ送信手段とを備え、
前記カメラ本体は、
前記撮影光学系によって画像が結像される撮像素子と、
前記データ送信手段から送信された補正データを受信するデータ受信手段と、
前記受信した補正データに基づいて、前記撮像素子における画像の読み出し開始位置を調整する読み出し開始位置調整手段と、
を備えることを特徴とするカメラシステム。
【請求項２】
前記補正データは、前記撮影光学系のフォーカス位置、ズーム位置又はエクステンダレンズの倍率のうち少なくとも一方に対応した前記画像の中心の移動量を含むことを特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラシステムに係り、特にズーミングやフォーカシングを行いつつ撮影を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオカメラ装置において、光学レンズを取り付けた際に発生する光学中心位置と撮像素子の走査中心位置のズレ量（光軸ズレ）を電気的に補正する技術が開示されている（特許文献１）。また、撮像素子の取り付け誤差によって生じる広角端と望遠端での撮影像の位置ズレを、像ブレ補正レンズを移動させて補正する技術について開示されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平６−２９６２５２号公報
【特許文献２】特開２０００−２２１５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、撮影光学系を構成するレンズ群は、互いの光学的中心が共通の光軸（設計上の光軸）上に並ぶように配置される。ズームレンズは、撮影光学系の光軸に沿って駆動されるため、撮影光学系の光軸上にある被写体は、望遠又は広角にズーミングを行った場合に画面上を移動しない点（以下、画像中心と記載する）となるはずである。ところが、実際には、撮影レンズの形状や取り付けの精度、ズームレンズを駆動する駆動機構の精度等により、ズーミングの最中に上記移動しないはずの点（画像中心）が移動して、視覚的に違和感のある映像になるという問題があった。また、フォーカスレンズを駆動してフォーカシングを行う際にも、画面上において上記移動しないはずの点（画像中心）が移動する場合がある。以下の説明では、この現象を「中心移動」と記載する。
【０００４】
さらに、複数のレンズ装置を使用して視差映像を撮影する立体カメラでは、左右のレンズ装置においてバラバラに中心移動が生じる。このため、左右のレンズ装置により取得される映像において、光軸上にある被写体の動きに差異が生じてしまう。特にズーミング時には、視覚的に違和感のある映像になってしまう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、フォーカシング及びズーミング等の可動レンズ群の移動時に光軸上にある被写体が移動しないようにしたカメラシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に係るカメラシステムは、レンズ装置と、カメラ本体とを備えるカメラシステムにおいて、前記レンズ装置は、可動レンズ群を含み、画像を結像する撮影光学系と、前記可動レンズ群を駆動する駆動手段と、前記可動レンズ群のレンズ位置の移動時に、前記結像した画像の中心が移動する中心移動を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶手段と、前記可動レンズ群のレンズ位置を取得するレンズ位置取得手段と、前記取得したレンズ位置に対応する補正データを取得して前記カメラ本体に送信するデータ送信手段とを備え、前記カメラ本体は、前記撮影光学系によって画像が結像される撮像素子と、前記データ送信手段から送信された補正データを受信するデータ受信手段と、前記受信した補正データに基づいて、前記撮像素子における画像の読み出し開始位置を調整する読み出し開始位置調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係るカメラシステムによれば、フォーカスレンズ及びズームレンズの移動に合わせて撮像素子上の画像の読み出し位置を調整することにより画像の中心移動の補正を行うことができる。
【０００８】
請求項２に係るカメラシステムは、請求項１において、前記補正データは、前記撮影光学系のフォーカス位置、ズーム位置又はエクステンダレンズの倍率のうち少なくとも一方に対応した前記画像の中心の移動量を含むことを特徴とする。請求項２は、フォーカス位置又はズーム位置のうち少なくとも一方に起因する画像の中心移動を補正するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フォーカスレンズやズームレンズ等可動レンズ群の移動に合わせて、光軸上にある被写体（画像中心）が画面内で移動するのを補正することができる。これにより、フォーカシング及びズーミング時にも視覚的に違和感のない画像を撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面に従って本発明に係るカメラシステムの好ましい実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るカメラシステムの主要構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のカメラシステム１０は、レンズ装置１２及びカメラ本体１４を備える。レンズ装置１２は、例えば、放送用又はバーチャルスタジオ用等に使用されるＥＦＰレンズ又はＥＮＧレンズ等のレンズ装置であり、カメラ本体１４（カメラヘッド）にマウントによって装着される撮影レンズ（撮影光学系）と、撮影レンズを制御する制御系とを備える。
【００１２】
撮影レンズは、被写体の像をカメラ本体１４の撮像素子の撮像面に結ぶ撮影光学系であり、撮影レンズには各種固定のレンズ群の他に、光軸方向に移動可能なレンズ群として図１に示すフォーカスレンズ（群）ＦＬやズームレンズ（群）ＺＬが配置されている。フォーカスレンズＦＬが移動すると、ピント位置（被写体距離）が変わり、ズームレンズＺＬが移動すると、像倍率（焦点距離）が変わる。また、撮影レンズには、絞り値を変更するために開閉駆動される絞りＩも配置されている。
【００１３】
レンズ装置１２の制御系は、レンズＣＰＵ１６、ＥＥＰＲＯＭ１８、アンプＩＡ、ＦＡ、ＺＡ、モータＩＭ、ＦＭ、ＺＭ、ポテンショメータＩＰ、ＦＰ、ＺＰを備える。また、レンズ装置１２に外部機器として接続されるフォーカスデマンドＦＤ、ズームデマンドＺＤ、カメラ本体１４、図示しないバーチャルスタジオ用機器等もレンズシステム全体として制御系を構成する。
【００１４】
レンズＣＰＵ１６は、フォーカスレンズＦＬやズームレンズＺＬ等のレンズ制御を統括的に行う統括制御部である。ＥＥＰＲＯＭ１８には、レンズ装置１２の動作に関する各種定数／情報等が格納される。
【００１５】
レンズＣＰＵ１６は、Ｄ／Ａ変換器２０を介して各アンプＦＡ、ＺＡに駆動信号を出力する。これにより、各アンプＦＡ、ＺＡに接続された各モータＦＭ、ＺＭがその駆動信号の値（電圧）に応じた回転速度で駆動される。各モータＦＭ、ＺＭは、上記撮影レンズのフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬに連結しており、各モータＦＭ、ＺＭの駆動と共に、フォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬが駆動される。
【００１６】
フォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬの各々には、それらの位置を検出するための位置センサとしてポテンショメータＦＰ、ＺＰが連結されている。なお、ポテンショメータＦＰ、ＺＰは、各モータＦＭ、ＺＭの出力軸等にフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬと連動するように設けられていればよい。
【００１７】
各ポテンショメータＦＰ、ＺＰは、絶対型位置センサとして設置されたもので、ポテンショメータＦＰからは、フォーカスレンズＦＬの位置に対応した値（絶対位置を示す値）の電圧信号が、ポテンショメータＺＰからは、ズームレンズＺＬの位置に対応した値（絶対位置を示す値）の電圧信号がそれぞれ出力され、Ａ／Ｄ変換器２２を介してレンズＣＰＵ１６に与えられる。
【００１８】
そして、レンズＣＰＵ１６は、ポテンショメータＦＰ、ＺＰによって検出されたフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬの位置を参照しながら各アンプＦＡ、ＺＡに出力する駆動信号の値を変更することによってフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬの位置又は動作速度を所望の状態に制御する。
【００１９】
フォーカスデマンドＦＤやズームデマンドＺＤは、撮影レンズのフォーカス（フォーカスレンズＦＬ）やズーム（ズームレンズＺＬ）の目標となる位置や移動速度をマニュアル操作で指定するマニュアル操作部材を備えたコントローラである。フォーカスデマンドＦＤやズームデマンドＺＤは、Ａ／Ｄ変換器２２を介してレンズＣＰＵ１６と接続される。
【００２０】
フォーカスデマンドＦＤのマニュアル操作部材を操作すると、例えば、その操作部材の位置に対応したフォーカスの目標位置を指定するフォーカス指令信号がレンズＣＰＵ１６に与えられる。レンズＣＰＵ１６は、ポテンショメータＦＰにより検出されるフォーカスレンズＦＬの位置がそのフォーカス指令信号により指定された目標位置となるように、アンプＦＡに出力する駆動信号によりモータＦＭを制御してフォーカスレンズＦＬの位置を制御する。なお、一般に、マニュアルフォーカスではフォーカスデマンドＦＤから与えられる目標位置に従ってフォーカスレンズＦＬの位置制御が行われるが、フォーカスデマンドＦＤから目標の移動速度が与えられ、それに従ってフォーカスレンズＦＬの速度制御を行うことも可能である。
【００２１】
ズームデマンドＺＤのマニュアル操作部材を操作した場合には、例えば、その操作部材の位置に対応したズームの目標の移動速度を指定するズーム指令信号がレンズＣＰＵ１６に与えられる。レンズＣＰＵ１６は、ズームレンズＺＬの移動速度がそのズーム指令信号により指定された目標の移動速度となるように、アンプＺＡに出力する駆動信号によりモータＺＭを制御してズームレンズＺＬの移動速度を制御する。なお、速度制御において、ポテンショメータＺＰから得られたズームレンズＺＬの位置の情報は端近傍での減速制御等に使用される。また、ズーム制御ではズームデマンドＺＤから与えられる目標の移動速度に従ってズームレンズＺＬの速度制御が行われるが、ズームデマンドＺＤから目標位置が与えられ、それに従ってズームレンズＺＬの位置制御を行うことも可能である。
【００２２】
また、レンズＣＰＵ１６は、外部機器との通信制御を行う。レンズＣＰＵ１６は、シリアルコミュニケーションインターフェース（ＳＣＩ）２４、２６を通じてカメラ本体１４のカメラＣＰＵ２８とシリアル通信を行い、又は、カメラ本体１４とパラレル通信を行えるようになっている。レンズＣＰＵ１６は、例えば、上記ポテンショメータＦＰ、ＺＰによって検出されたズーム位置やフォーカス位置等のレンズ情報をカメラ本体１４のカメラＣＰＵ２８に送信する。カメラＣＰＵ２８は、レンズＣＰＵ１６に絞りの目標位置を指定するアイリス指令信号等を与える。レンズＣＰＵ１６は、ポテンショメータＩＰにより検出される絞りＩの絞り位置（開閉度）がカメラＣＰＵ２８により与えられたアイリス指令信号により指定された目標位置となるように、アンプＩＡに出力する駆動信号によりモータＩＭを制御して絞りＩの絞り位置を制御する。
【００２３】
また、レンズＣＰＵ１６は、フォーカシングやズーミング時に、上記ポテンショメータＦＰ、ＺＰによって検出されたフォーカス位置及びズーム位置に基づいて、画像の中心移動を補正するための補正データをＥＥＰＲＯＭ１８から取得し、カメラＣＰＵ２８に送信する。カメラＣＰＵ２８は、受信した補正データに基づいて画像の読み出し開始位置を補正するＣＣＤ読み出し開始位置補正信号を出力し、フォーカシング及びズーミングの開始前に光軸上にあった被写体（画像中心）がＣＣＤから読み出された画面内において動かないように、フォーカスレンズＦＬ及びズームレンズＺＬのレンズ位置の変位に合わせて、ＣＣＤ上における画像の読み出し開始位置を補正する。なお、補正データの送信と、画像の読み出し開始位置の補正は、例えば、１フィールドの撮影ごとに行う。
【００２４】
図２及び図３は、それぞれフォーカシング時及びズーミング時に用いる補正データが格納されたテーブルである。図２に示すテーブルには、フォーカスレンズＦＬのレンズ位置（FOCUS位置）と、ＣＣＤ読み出し開始位置のＶ方向及びＨ方向の補正量（補正データ）との関係が格納されている。また、図３に示すテーブルには、ズームレンズＺＬのレンズ位置（ZOOM位置）と、ＣＣＤ読み出し開始位置のＶ方向及びＨ方向の補正量（補正データ）との関係が格納されている。このＶ補正量及びＨ補正量は、レンズ装置１２のフォーカスレンズＦＬ及びズームレンズＺＬの移動による光軸上にある被写体（画像中心）の位置のＣＣＤ上におけるズレ量に基づいて設定される。画像の中心移動は、フォーカスレンズＦＬ及びズームレンズＺＬのレンズ位置ごとに再現性を伴って発生することが多いため、図２及び図３に示すようなレンズ位置ごとの補正データをあらかじめ採取しておくことにより、画像の中心移動を補正することができる。なお、補正データは、FOCUS位置とZOOM位置との組み合わせごとに採取するようにしてもよい。また、レンズ装置１２内にエクステンダレンズが設けられている場合には、補正データは、エクステンダレンズの倍率ごとに採取するようにするとよい。
【００２５】
図４は、画像の読み出し開始位置を模式的に示す平面図である。図４に示すように、カメラＣＰＵ２８は、ＣＣＤ３０上において画像の読み出し開始位置Ｐ１０を指定し、画像読み出し領域Ａ１０を確定する。ＣＣＤ３０上に結像された画像は、画像読み出し領域Ａ１０内の画像が切り出されて、不図示の画像処理回路等によって処理されてカメラ本体１４の記録手段等に保存される。
【００２６】
フォーカスレンズＦＬのレンズ位置（FOCUS位置）が、例えば、０から３に移動したとすると、レンズＣＰＵ１６は、図２に示す補正データからFOCUS位置＝３の補正データを取得して、カメラＣＰＵ２８に送信する。カメラＣＰＵ２８は、図２に示す補正データに基づいて読み出し開始位置を−Ｖ方向に３μｍ、＋Ｈ方向に３μｍずれた点Ｐ１０′に移動するとともに、画像読み出し領域がＡ１０′に移動する。これにより、光軸上にある被写体（画像中心）が画面内で移動しないようにすることができる。
【００２７】
次に、本実施形態のカメラシステム１０において画像の中心移動を補正する処理の流れについて、図５及び図６を参照して説明する。図５は、レンズＣＰＵ１６における画像の中心移動の補正処理の流れを示すフローチャートである。まず、カメラシステム１０の電源が投入されると、レンズＣＰＵ１６は、制御用のパラメータの初期化や絞り位置、レンズ位置の初期化等の所要の初期設定を行って（ステップＳ１０）、中心補正以外の処理を行う（ステップＳ１２）。次に、フォーカスデマンドＦＤ又はズームデマンドＺＤからの操作入力（フォーカス指令信号又はズーム指令信号）を検出すると、レンズＣＰＵ１６は、フォーカスレンズＦＬ及びズームレンズＺＬを駆動する駆動信号を出力するとともに、ポテンショメータＦＰ及びＺＰからフォーカスレンズＦＬ及びズームレンズＺＬのレンズ位置を読み込む（ステップＳ１４）。そして、レンズＣＰＵ１６は、ステップＳ１４において読み込まれたレンズ位置に対応する補正データをＥＥＰＲＯＭ１８から取得して（ステップＳ１６）、カメラＣＰＵ２８に送信し（ステップＳ１８）、ステップＳ１２の中心補正以外の処理に戻る。
【００２８】
図６は、カメラＣＰＵ２８における画像の中心移動の補正処理の流れを示すフローチャートである。まず、カメラシステム１０の電源が投入されると、カメラＣＰＵ２８は、制御用のパラメータの初期化等の所要の初期設定を行って（ステップＳ２０）、中心補正以外の処理を行う（ステップＳ２２）。次に、上記図５のステップＳ１８においてレンズＣＰＵ１６から送信された補正データを受信すると（ステップＳ２４）、カメラＣＰＵ２８は、受信した補正データに基づいてＣＣＤ３０の中心を設定する（ステップＳ２６）。そして、カメラＣＰＵ２８は、受信した補正データに基づいて、ＣＣＤ上における画像の読み出し開始位置のＶ座標及びＨ座標を算出し、画像の読み出し開始位置を指示するＣＣＤ読み出し開始位置補正信号をＣＣＤ３０の駆動回路に出力して（ステップＳ２８及びＳ３０）、ステップＳ２２の中心補正以外の処理に戻る。
【００２９】
本実施形態によれば、光軸上にある被写体（画像中心）が画面内で動かないように、フォーカスレンズＦＬ及びズームレンズＺＬの移動に合わせて、ＣＣＤ３０の画像の読み出し領域を補正することができる。これにより、フォーカシング及びズーミング時にも視覚的に違和感のない画像を撮影することができる。
【００３０】
なお、本発明のレンズシステム及びカメラシステムを複数のレンズ装置を使用して視差映像を撮影する立体カメラに適用することにより、画像の中心移動の補正に加えて、複数台のレンズ装置の光軸を相互に一致させたり、カメラの撮像素子の中心を精度良く一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るカメラシステムの主要構成を示すブロック図
【図２】フォーカシング時に用いる補正データが格納されたテーブル
【図３】ズーミング時に用いる補正データが格納されたテーブル
【図４】画像の読み出し開始位置を模式的に示す平面図
【図５】レンズＣＰＵ１６における画像の中心移動の補正処理の流れを示すフローチャート
【図６】カメラＣＰＵ２８における画像の中心移動の補正処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
【００３２】
１０…カメラシステム、１２…レンズ装置、１４…カメラ本体、１６…レンズＣＰＵ、１８…ＥＥＰＲＯＭ、２０…Ｄ／Ａ変換器、２２…Ａ／Ｄ変換器、ＦＬ…フォーカスレンズ（群）、ＺＬ…ズームレンズ（群）、Ｉ…絞り、ＩＡ、ＦＡ、ＺＡ…アンプ、ＩＭ、ＦＭ、ＺＭ…モータ、ＩＰ、ＦＰ、ＺＰ…ポテンショメータ、ＦＤ…フォーカスデマンド、ＺＤ…ズームデマンド、２４、２６…シリアルコミュニケーションインターフェース（ＳＣＩ）、２８…カメラＣＰＵ、３０…撮像素子（ＣＣＤ）
【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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