(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズの絶対位置を検出する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、前記レンズの駆動端を検出する駆動端検出手段と、前記レンズを駆動する駆動手段と、該駆動手段の制御を行う制御手段とを有するレンズ装置において、前記制御手段は、前記レンズ装置への電源投入により、前記絶対位置検出手段の検出位置に基づいて前記レンズの駆動範囲内の第１の位置に前記レンズを駆動した後に、前記相対位置検出手段及び前記駆動端検出手段の出力に基づいて前記レンズを第１の駆動端に駆動して、該第１の駆動端における前記相対位置検出手段による検出位置を記憶手段に記憶し、前記相対位置検出手段による検出位置に基づいて前記レンズを前記レンズの駆動範囲内の第２の位置に駆動した後に、前記相対位置検出手段及び前記駆動端検出手段の出力に基づいて前記レンズを第２の駆動端に駆動して、該第２の駆動端における前記相対位置検出手段による検出位置を前記記憶手段に記憶することを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記記憶手段は前記第１の駆動端と前記第２の駆動端の距離を記憶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】
前記第１の駆動端における前記相対位置検出手段の検出位置と前記記憶手段に記憶した前記第１の駆動端と前記第２の駆動端の距離とに基づいて、前記第２の駆動端における前記相対位置検出手段による検出位置を前記記憶手段に記憶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】
前記レンズはフォーカスレンズであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記レンズはズームレンズであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のレンズ装置。
【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レンズ装置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プ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、構成のレンズ制御を可能としたレンズ装置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装置は、レンズの絶対位置を検出する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、前記レンズの駆動端を検出する駆動端検出手段と、前記レンズを駆動する駆動手段と、該駆動手段の制御を行う制御手段とを有するレンズ装置において、前記制御手段は、前記レンズ装置への電源投入により、前記絶対位置検出手段の検出位置に基づいて前記レンズの駆動範囲内の第１の位置に前記レンズを駆動した後に、前記相対位置検出手段及び前記駆動端検出手段の出力に基づいて前記レンズを第１の駆動端に駆動して、該第１の駆動端における前記相対位置検出手段による検出位置を記憶手段に記憶し、前記相対位置検出手段による検出位置に基づいて前記レンズを前記レンズの駆動範囲内の第２の位置に駆動した後に、前記相対位置検出手段及び前記駆動端検出手段の出力に基づいて前記レンズを第２の駆動端に駆動して、該第２の駆動端における前記相対位置検出手段による検出位置を前記記憶手段に記憶す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１７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２１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２４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１７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２６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。
【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装置は、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となるため、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
【図１】
0003805057.tif 000002
【図２】
0003805057.tif 000003
【図３】
0003805057.tif 000004