(57)【要約】【課題】  レンズの光学防振機能を有効にした場合でもバーチャル映像合成装置にてＣＧ映像を合成した時に実写映像とＣＧ映像の動きを一致させ、違和感のない映像を出力することを可能にしたレンズ装置を提供する。【解決手段】  防振機能を有する撮影装置によって撮影された映像とその他の映像を合成するバーチャル映像システムに適用される、防振機能を有するレンズ装置であって、前記レンズ装置に生じた振動に起因する像振れを補正する像振れ補正手段と、前記像振れ補正手段の位置を検出する防振位置検出手段と、前記レンズ装置の振動を検出する振動検出手段と、検出された振動に基づいて、前記像振れ補正手段を制御する制御手段と、前記像振れ補正手段の位置、前記振動検出手段で検出された振動、の情報を外部に出力する出力手段と、を備える。【選択図】  図１
2017207650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
防振機能を有する撮影装置によって撮影された映像とその他の映像を合成するバーチャル映像システムに適用される、防振機能を有するレンズ装置であって、
前記レンズ装置に生じた振動に起因する像振れを補正する像振れ補正手段と、
前記像振れ補正手段の位置を検出する防振位置検出手段と、
前記レンズ装置の振動を検出する振動検出手段と、
検出された振動に基づいて、前記像振れ補正手段を制御する制御手段と、
前記像振れ補正手段の位置、前記振動検出手段で検出された振動、の情報を外部に出力する出力手段と、
を備える
ことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
ズームレンズと、該ズームレンズの位置を検出するズーム位置検出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ズームレンズの位置と検出された振動とに基づいて、前記像振れ補正手段を制御し、
前記出力手段は、前記像振れ補正手段の位置、前記振動検出手段で検出された振動、前記ズームレンズの位置の情報を外部に出力する、
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】
フォーカスレンズと、該フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ズームレンズの位置と前記フォーカスレンズの位置と検出された振動とに基づいて、前記像振れ補正手段を制御し、
前記出力手段は、前記像振れ補正手段の位置、前記振動検出手段で検出された振動、前記ズームレンズの位置、前記フォーカスレンズの位置の情報を外部に出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
開口絞りと、該開口絞りの位置を検出する絞り位置検出手段と、を有し、
前記出力手段は、前記像振れ補正手段の位置、前記振動検出手段で検出された振動、前記ズームレンズの位置、前記フォーカスレンズの位置、前記開口絞りの位置の情報を外部に出力する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ装置。
【請求項５】
防振機能を有する撮影装置によって撮影された映像とその他の映像を合成するバーチャル映像システムに適用される、防振機能を有するレンズ装置であって、
前記レンズ装置に生じた振動に起因する像振れを補正する像振れ補正手段と、
前記像振れ補正手段の位置を検出する防振位置検出手段と、
前記レンズ装置の振動を検出する振動検出手段と、
検出された振動に基づいて、前記像振れ補正手段を制御する制御手段と、
前記像振れ補正手段の位置と検出された振動とに基づいて、前記像振れ補正手段で補正しきれなかった残振を演算する残振演算手段と、
前記残振演算手段で演算された振動、の情報を外部に出力する出力手段と、
を備えること
を特徴とするレンズ装置。
【請求項６】
ズームレンズと、該ズームレンズの位置を検出するズーム位置検出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ズームレンズの位置と検出された振動とに基づいて、前記像振れ補正手段を制御し、
前記残振演算手段は、前記ズームレンズの位置と、前記像振れ補正手段の位置と、検出された振動とに基づいて、前記像振れ補正手段で補正しきれなかった残振を演算する、
ことを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
【請求項７】
フォーカスレンズと、該フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ズームレンズの位置と前記フォーカスレンズの位置と検出された振動とに基づいて、前記像振れ補正手段を制御し、
前記残振演算手段は、前記ズームレンズの位置と、前記フォーカスレンズの位置と、前記像振れ補正手段の位置と、検出された振動とに基づいて、前記像振れ補正手段で補正しきれなかった残振を演算する、
ことを特徴とする請求項６に記載のレンズ装置。
【請求項８】
開口絞りと、該開口絞りの位置を検出する絞り位置検出手段と、を有し、
前記出力手段は、前記光学系の位置、前記残振演算手段で演算された振動、前記開口絞りの位置の情報を外部に出力する、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記レンズ装置は前記出力手段が前記情報を出力するタイミングを決定するトリガ信号を入力する入力手段を備え、
前記出力手段は、前記入力手段からの前記トリガ信号に基づいて、前記情報を外部に出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１０】
前記像振れ補正手段は、光軸に対して垂直の成分を有する方向に移動する補正レンズを有する補正手段であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置によって形成される光学像を撮像するカメラ装置と、
前記レンズ装置の前記出力手段から出力された前記情報に基づき、前記レンズ装置の前記像振れ補正手段による像振れ補正がなされている場合でも、振動に起因するズレが生じないように前記カメラ装置で撮影された映像とその他の画像を合成する映像合成装置と、
を有するバーチャル映像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学防振機能を備えたレンズ装置に関し、特に放送用又は業務用のテレビカメラのレンズ交換式のカメラ本体に装着され、レンズに掛かる振動や手ぶれ等による像振れを補正する光学防振機能を備えたレンズ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、番組制作においてカメラで撮影した映像にコンピュータグラフィックで製作した映像（以下ＣＧ映像と記載する）を合成するバーチャル映像システムが導入されている。
バーチャル映像システムではカメラで撮影した映像以外にレンズのズーム、フォーカス、開口絞り等の位置データが出力され、その位置情報を基にＣＧ映像が撮影した映像に合成される。
【０００３】
また、レンズに掛かる振動や手ぶれによる像振れを補正する光学防振機構を備えた放送用又は業務用のテレビカメラのレンズ装置があり、振動に起因する像振れを打ち消すように像振れ補正光学系をアクチュエータで駆動させ像振れを補正する。例えば、特許文献１では防振用シフトレンズの移動によって生じる収差や周辺光量落ちの変動を補正するため、ズーム、フォーカス、アイリス等の位置データと、防振用シフトレンズの位置に対応したアナログ信号をカメラに出力するレンズ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２４１０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、レンズに掛かる振動や手ぶれによる像振れを補正する光学防振機構において、像振れを補正するモータ（アクチュエータ）の応答遅延や制御特性により、像振れを完全に補正できない場合がある。そのような場合、レンズそのものが静止状態であっても、光学防振機構において像振れが補正しきれずに残った残振分だけ上下左右方向に動いたような映像がカメラより出力される。その映像とＣＧ映像とバーチャル映像システムにて合成した時、実写映像とＣＧ映像の位置が一致せず、違和感のある合成映像となってしまう。また、レンズの設置状況によって残振分が多い場合はバーチャル映像システムを使用する場合はレンズの光学防振機能を一時的に無効にしなくてはならない。
【０００６】
本発明は、レンズの光学防振機能を有効にしてもバーチャル映像合成装置でＣＧ映像を合成した時、実写映像とＣＧ映像の動きを一致させ、振動に起因するズレがないように実写映像とＣＧ映像を合成し、違和感のない映像を出力可能にしたレンズ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、防振機能を有する撮影装置によって撮影された映像とその他の映像を合成するバーチャル映像システムに適用される、防振機能を有するレンズ装置であって、前記レンズ装置に生じた振動に起因する像振れを補正する像振れ補正手段と、前記像振れ補正手段の位置を検出する防振位置検出手段と、前記レンズ装置の振動を検出する振動検出手段と、検出された振動に基づいて、前記像振れ補正手段を制御する制御手段と、前記像振れ補正手段の位置、前記振動検出手段で検出された振動、の情報を外部に出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の別の態様のレンズ装置は、防振機能を有する撮影装置によって撮影された映像とその他の映像を合成するバーチャル映像システムに適用される、防振機能を有するレンズ装置であって、前記レンズ装置に生じた振動に起因する像振れを補正する像振れ補正手段と、前記像振れ補正手段の位置を検出する防振位置検出手段と、前記レンズ装置の振動を検出する振動検出手段と、検出された振動に基づいて、前記像振れ補正手段を制御する制御手段と、前記像振れ補正手段の位置と検出された振動とに基づいて、前記像振れ補正手段で補正しきれなかった残振を演算する残振演算手段と、前記残振演算手段で演算された振動、の情報を外部に出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によればレンズの光学防振機能を有効にしてもバーチャル映像合成装置でのＣＧ映像の合成で実写映像とＣＧ映像の動きを一致させ、振動に起因するズレがないよう実写映像とＣＧ映像を合成し、違和感のない映像を出力できるレンズ装置を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１におけるレンズ装置の構成図である。
【図２】実施例１の実写映像の例である。
【図３】実施例１のＣＧ映像の例である。
【図４】実施例１の合成映像の例である。
【図５】実施例２におけるレンズ装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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光学防振機能を備えたレンズ装置の構成図である。
【実施例１】
【００１２】
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、防振機能を有する撮影装置によって撮影された映像とその他の映像を合成するバーチャル映像システムに適用される、防振機能を有するレンズ装置、の構成について説明する。
【００１３】
レンズ装置１には撮像部であるカメラ（カメラ装置）３が接続されており、カメラ３で撮像された映像はカメラ３の映像出力部３１を介して、バーチャル映像合成装置４に接続されている。レンズ装置１、カメラ３、バーチャル映像合成装置４で、バーチャル映像システムが構成される。
【００１４】
また、レンズ装置１には被写体の光学像を形成する光学系と、光学系の駆動及び制御を行う制御部が構成されている。光学系はフォーカス調整のために光軸方向に移動可能に配置されたフォーカスレンズ１１、ズーム調整のために光軸方向に移動可能に配置されたズームレンズ１２、明るさ調整のために開閉動作可能な開口絞り１３と防振（像振れ補正）のための光学防振用レンズ（像振れ補正手段、補正レンズ）１７及びその他の図示しない固定レンズを備えている。
【００１５】
フォーカスレンズ１１には前記フォーカスレンズ１１を駆動するための駆動機構（図示なし）と現在の位置を検出するフォーカス位置検出器（フォーカス位置検出手段）１４を備えている。ズームレンズ１２には前記ズームレンズ１２を駆動するための駆動機構（図示なし）と現在の位置を検出するズーム位置検出器（ズーム位置検出手段）１５を備えている。開口絞り１３には前記開口絞り１３を駆動するための駆動機構（図示なし）と現在の位置を検出する開口絞り位置検出器（絞り位置検出手段）１６を備えている。
【００１６】
光学防振用レンズ１７は前記光学防振用レンズ１７をピッチ（上下）方向に駆動するピッチ駆動モータ１８ａとヨー（左右）方向に駆動するヨー駆動モータ１８ｂが構成され、現在のピッチ位置を検出するピッチ検出器（防振位置検出手段）１９ａと現在のヨー位置を検出するヨー検出器（防振位置検出手段）１９ｂを備えている。
【００１７】
また、レンズ装置１に生じた振動を検出するためのピッチ方向の振動検出センサ（振動検出手段）（ジャイロセンサ等）２０ａとヨー方向の振動検出センサ（振動検出手段）２０ｂが構成され、その出力は制御部であるＣＰＵ（制御手段）２１に入力される。また、各光学部材の位置検出器１４、１５、１６、１９ａ、１９ｂの出力はＣＰＵ２１に入力される。各光学部材の位置検出器１４、１５、１６、１９ａ、１９ｂ及び振動検出センサ２０ａ、２０ｂの検出値は、ＣＰＵ２１から出力部（出力手段）２３を介してバーチャル映像合成装置４に出力される。
また、ＣＰＵ２１へは、図示しない操作部材からの各光学系の設定位置や移動速度等の指令値が入力部２２から入力される。
【００１８】
ＣＰＵ２１では前記操作部材からの制御信号に従って、フォーカスレンズ１１、ズームレンズ１２、開口絞り１３を所望の速度で各光学部材の駆動機構を制御ができるようになっている。各位置検出器１４、１５、１６から出力される位置信号はＣＰＵ２１に入力され、これによって各光学部材１１〜１３の現在位置を検出することができ、各光学部材１１〜１３の各々を駆動することによって所望の位置に制御することができるようになっている。
【００１９】
また、光学防振用レンズ１７を光軸に対して垂直の成分を有する方向に駆動制御するための駆動モータ１８ａ、１８ｂはＣＰＵ２１からの駆動信号に従って所望の速度で駆動することができるようになっている。一方、光学防振用レンズ１７の位置（ピッチとヨー方向）を検出する検出器１９ａ、１９ｂから出力される位置信号はＣＰＵ２１に入力され、これによって光学防振用レンズ１７の現在位置を検出し、所望の位置に制御することができるようになっている。
【００２０】
ＣＰＵ２１には振動検出センサ２０ａ、２０ｂからレンズ装置１に生じたピッチ方向とヨー方向の各々の方向の振動を示す振れ信号が入力されるようになっており、光学防振用レンズ１７は、その振れ信号に基づいて制御されるようになっている。ピッチ方向とヨー方向の各々に関して、レンズ装置１に生じた振動に起因する像振れを打ち消すような補正量をＣＰＵ２１にて算出する。その補正量に基づいて光学防振用レンズ１７の制御位置を算出し、光学防振用レンズ１７を駆動する。これによってレンズ装置１に生じた振動に起因する像振れが補正されるようになっている。光学防振用レンズ１７の駆動制御においては、防振レンズの駆動量と画像の移動量はズーム位置に依存するため、ズーム位置検出器１５からの位置信号も考慮される。さらに、フォーカスレンズの位置が画角に影響を及ぼす場合には、フォーカス位置検出器１４からの位置信号も考慮して、光学防振用レンズ７の駆動制御が行われる。
レンズ装置１と、該レンズ装置によって形成される被写体像を撮像するカメラ装置３とにより、防振機能を有する撮影装置を構成している。
【００２１】
一方、バーチャル映像合成装置４は、レンズ装置１の出力部２３から受信した検出値をもとに、カメラ３の映像出力部３１から取得した実写映像とバーチャル映像合成装置４のＣＧ映像を合成することによって合成映像を作り出す。例えば、カメラから図２のような映像を取得したとする。レンズ装置１から取得される位置情報をもとに、あらかじめバーチャル映像合成装置４に作成・保存しておいたＣＧ映像（図３）と実写映像（図２）を合成することで、図４のような合成映像を作成する。作成された合成映像をモニタに表示することによって、実写映像の中のＣＧ映像で作成した物体があたかも存在するような映像を見ることができる。
【００２２】
像振れ補正機能を有効にした時、カメラ３からバーチャル映像合成装置４に出力される実写映像は光学防振用レンズ１７を駆動制御するための駆動モータ１８ａ、１８ｂの応答遅延や制御特性により、レンズ装置１に掛かる像振れを完全に補正できないことがある。その場合、像振れ補正の未補正分だけレンズ装置１をピッチ（上下）方向及びヨー（左右）方向に動いたような映像が出力される。
【００２３】
バーチャル映像合成装置４は、各光学部材の検出器１４、１５、１６、１９ａ、１９ｂで検出された位置情報に加え、振動検出センサ２０ａ、２０ｂで検出された振動情報をレンズ装置１から受信する。それに基づき、レンズ装置１の像振れが補正機能にて補正しきれない未補正分を演算し、ＣＧ映像をその未補正分だけ位置を補正して映像を合成する。
【００２４】
以上のように、レンズ装置１にて像振れが補正機能にて補正しきれない未補正分があっても、レンズ装置１より出力される各光学部材の位置及び振動検出センサの検出値より像振れの補正機能の未補正分に応じてＣＧ映像の位置を補正し合成する。その結果、実写映像とＣＧ映像の動きが一致し、振動に起因するズレが生じないように撮影された映像とその他の画像を合成し、違和感のない映像を出力することが可能となる。また、補正量は外部のバーチャル映像合成装置４で演算可能なため、レンズ装置１のＣＰＵ２１の処理負荷が小さくて済み、安価な部品を使用する事が可能である。
【００２５】
本実施例において、各光学部材の位置検出器１４、１５、１６、１９ａ、１９ｂ及び振動検出センサ２０ａ、２０ｂの検出値がレンズ装置１からバーチャル映像合成装置４に出力されている。しかし、単焦点レンズにおいては、光学防振用レンズ１７の位置を出力することで本発明の効果を得ることができる。また、ズームレンズにおいては、光学防振用レンズ１７の位置とズームレンズの位置を出力することによって本発明の効果を得ることができる。また、フォーカスレンズの位置を出力することにより、フォーカス位置の変動に起因する焦点距離（画角）への影響も考慮したより精密なバーチャル映像の合成を実現することができる。さらに、フォーカスレンズ、開口絞り、ズームレンズの位置を出力することにより、撮影映像とバーチャル映像との間の位置ずれだけでなく、被写界深度を考慮したボケ味をも調整されたより好ましいバーチャル映像合成を実現することもできる。
【実施例２】
【００２６】
以下、図５を参照して、本発明の第２の実施例による、レンズ装置の構成について説明する。
図５は図１と比較して異なる点はレンズ装置１の内部に像振れ補正機能の未補正分を演算する残振演算部（残振演算手段）２４を設けた点である。図１と異なる構成について以下に詳細に説明する。
【００２７】
ＣＰＵ２１には振動検出センサ２０ａ、２０ｂからレンズ装置１に生じたピッチ方向とヨー方向の各々の方向の振動を示す検出信号が入力されるようになっている。その検出信号に基づいて、像振れを打ち消すように光学防振用レンズ１７は制御されるようになっている。この時、振動検出センサ２０ａ、２０ｂで検出された振動情報及び光学防振用レンズ１７の位置検出器１９ａ、１９ｂの検出値で検出された位置情報に基づき像振れ補正機能の未補正分を残振演算部２４で演算する。残振演算部２４での像振れ補正機能の未補正分の演算において、防振レンズの駆動量と画像の移動量はズーム位置に依存するため、ズーム位置検出器１５からの位置信号も考慮される。さらに、フォーカスレンズの位置が画角に影響を及ぼす場合には、フォーカス位置検出器１４からの位置信号も考慮される。その演算結果として、各光学部材の検出器１４、１５、１６で検出された位置情報に加え残振演算部２４で得られたピッチ（上下）及びヨー（左右）の像振れ補正機能の未補正分が出力部２３を介してバーチャル映像合成装置４に出力される。バーチャル映像合成装置４ではレンズ装置１から受信した各光学部材の検出器１４、１５、１６の位置情報に加え像振れ補正機能の上下左右方向の未補正分より、ＣＧ映像の合成位置を決定し合成映像を作成する。
【００２８】
画角がフォーカスレンズの位置に影響を受けるシステムにおいては、フォーカスレンズの位置を出力することにより、フォーカス位置の変動に起因する焦点距離（画角）への影響も考慮したより精密なバーチャル映像の合成を実現することができる。さらに、フォーカスレンズ、開口絞り、ズームレンズの位置を出力することにより、撮影映像とバーチャル映像との間の位置ずれだけでなく、被写界深度を考慮したボケ味をも調整されたより好ましいバーチャル映像合成を実現することもできる。
【００２９】
以上のように、レンズ装置１にて像振れが補正機能にて補正しきれない未補正分が残っても、レンズ装置１より出力される各光学部材の位置及び像振れ補正機能の未補正分よりＣＧ映像の合成位置を変更する。この処理によってバーチャル映像合成装置４にてＣＧ映像を合成した時に実写映像とＣＧ映像の動きが一致し、振動に起因するズレが生じないように撮影された映像とその他の画像を合成し、違和感のない映像を出力することが可能となる。また、レンズ装置１内部で演算された像振れ補正機能の未補正分と各光学部材の位置を出力しバーチャル映像合成装置４で合成するため、バーチャル映像合成装置４との通信を頻繁に行う必要がないため、通信遅延処理を少なくすることが可能である。
【００３０】
例示した実施例においては、像振れ補正機能が、光軸に対して垂直方向の成分を有して移動する像振れ補正レンズで実現される場合を例示したが、本発明はこの構成に限定されることはない。可変頂角プリズムによって光軸方向を変更する機構によっても本発明を実現することができる。また、レンズ系に像振れ補正機能を持たず、撮像素子の位置を光軸と垂直の成分を有する方向に移動させる構成の像振れ補正機能であってもよい。その場合には、撮像素子の位置も制御にフィードバックすることになる。さらに、像振れ補正機能を光学的構成部材の移動ではなく、画像処理によって実現する像振れ補正機能に対しても適用可能である。その場合には、像振れ補正レンズや撮像素子の位置に代えて、画像処理によって画像をシフトする方向と量を使用することになる。
【００３１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、レンズ装置１からバーチャル映像合成装置４に対して一方的にデータを送信する構成としてもよい。あるいは、バーチャル映像合成装置４から、出力部２３がバーチャル映像の合成に必要な上述した情報を出力するタイミングを決定するトリガ信号が入力部（入力手段）２２を介して入力されることによって各検出値又は演算結果を出力するようにしてもよい。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】
【００３２】
１：レンズ装置
３：カメラ（カメラ装置）
４：バーチャル映像合成装置
１７：光学防振用レンズ（像振れ補正手段）
２０ａ、２０ｂ：振動検出部（振動検出手段）
２１：ＣＰＵ（制御手段）
２３：出力部（出力手段）
【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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