JP4836320B2

JP4836320B2 - 撮影レンズの画角補正装置

Info

Publication number: JP4836320B2
Application number: JP2000378881A
Authority: JP
Inventors: 正佐々木
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2020-12-13
Also published as: JP2002182302A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮影レンズの画角補正装置に係り、特にテレビカメラのフォーカス操作に伴う画角変動を電子ズームにより補正する撮影レンズの画角補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、テレビカメラ等に使用される撮影レンズにおいて、ズームを固定した状態であってもフォーカスを操作すると、あたかもズームの操作を行ったかのように撮影画角が変動する現象が知られている。
【０００３】
このようなフォーカス操作に伴う画角変動を防止するため、従来、フォーカスが操作されると、自動的にズームを変化させて、画角変動を補正（防止）するようにした画角補正装置が提案されている（特開平６−２５００７１号公報等）。また、画角変動を補正するためのズームとして、従来、撮影レンズのズームレンズを駆動して光学的に行う光学ズームでなく、撮像装置（カメラ）において撮像面から有効な画像データを取り出す範囲を変更することによって電子的な処理によって像倍率を変更する電子ズームを採用するものが提案されている（特開平１１−２３９４９号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フォーカス操作に伴う画角変動を電子ズームにより補正するようにした場合、フォーカス操作を行うと、電子ズームの倍率が自動的に変更されるため、撮影レンズにおける光学ズームによって調整できる撮影画角の範囲が変動するという問題があった。即ち、撮影画角は光学ズームと電子ズームの重畳的な作用で決まるため、電子ズームを基準の状態（所定の基準倍率の状態）としたときに光学ズームで調整できる撮影画角の範囲に対して、画角補正動作後に光学ズームで調整できる撮影画角の最大画角又は最小画角が変動するという問題がある。また、画角補正による電子ズームの変化が一方向（例えば、倍率を上げる方向）に累積すると、画角補正が不可能な状態に陥ったり、また、電子ズームによる画質劣化がひどくなるなどの不具合があった。一方、このような不具合を防止するため、電子ズームを瞬時に基準の状態に復帰させると、撮影画角が瞬時に切り替わるため、操作者及び撮影映像に違和感が生じるという問題が生じる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、フォーカス操作に伴う画角変動を電子ズームによって補正する場合において、電子ズームの制御、特に画角補正後の電子ズームの制御を操作者又は撮影映像に違和感を生じさせることなく好適に行い、画角補正を行う際にはできるだけ電子ズームを所定の基準の状態から変更できるようにした撮影レンズの画角補正装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、撮影レンズのフォーカス操作に伴う画角変動を電子的なズームの処理によって補正する撮影レンズの画角補正装置において、前記撮影レンズにおける光学的なズームの操作が行われると、該ズームの操作と共に前記電子的なズームを予め設定されている基準の倍率に、前記光学的なズームによる撮影画角の変化量に対する前記電子的なズームによる撮影画角の変化量を小さくすることによって、前記電子的なズームが前記基準の倍率に達した点におけるズームの速度変化を目立たなくするようにして近づけることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、フォーカス操作に伴う画角変動を電子的なズーム（電子ズーム）により補正した場合において、光学的なズーム（光学ズーム）が操作されている際に電子ズームを基準の倍率に徐々（段階的）に近づけ、基準の倍率に復帰させるようにしたため、撮影画角が瞬時に切り替わるような違和感を生じさせることなく、光学ズームによる撮影画角の変更と共に電子ズームが自然に基準の状態に復帰するようになると共に、光学ズームによる撮影画角の変更範囲が変動したり、画角補正が不能な状態に陥るなどの不具合が低減される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る撮影レンズの画角補正装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【０００９】
図１は本発明が適用されるテレビカメラ用の撮影レンズ（レンズ装置）におけるズーム、フォーカス制御に関する構成を示したブロック図である。レンズ装置１０はカメラ（撮像装置）１２に装着され、レンズ装置１０の光学系は、カメラ１２に搭載された撮像素子の撮像面に被写体像を結像する。同図に示すズームレンズ群Ｚやフォーカスレンズ群Ｆは、そのレンズ装置の光学系に配置され、ズームレンズ群Ｚが後述のようにモータ３２によって駆動されて光軸方向に移動すると、撮影倍率（焦点距離）、即ち、撮影画角が変更される。同様に、フォーカスレンズ群Ｆがモータ３８によって駆動されて光軸方向に移動すると、合焦位置が変更される。また、レンズ装置１０には、ＣＰＵ１４が内蔵されており、このＣＰＵ１４は、シリアルコミュニケーションインターフェース（ＳＣＩ）１６を介してカメラ１２（カメラ１２の制御部）と接続され、ＣＰＵ１４とカメラ１２との間で各種信号のやり取りが行われるようになっている。後述のようにＣＰＵ１４は、カメラ１２における電子ズームの倍率を指示する画角補正信号をカメラ１２に与える。
【００１０】
また、レンズ装置１０には、各種コントローラ（レンズ付属品）が接続可能となっており、例えば、レンズ装置１０に接続されたズームコントローラ１８からは、ズーム操作部材の操作に基づくズーム制御信号がＡ／Ｄ変換器２２を介してＣＰＵ１４に与えられ、レンズ装置１０に接続されたフォーカスコントローラ２０からは、フォーカス操作部材の操作に基づくフォーカス制御信号がＡ／Ｄ変換器２２を介してＣＰＵ１４に与えられる。尚、以下において、ズーム制御信号は、ズームの移動速度を指令する信号とし、フォーカス制御信号は、フォーカスの目標位置を指令する信号とする。
【００１１】
ＣＰＵ１４は、ズーム操作が行われると、即ち、上述のようにズームコントローラ１８から与えられるズーム制御信号によって停止ではない所定速度でのズームの移動が指令されると、位置センサー２４によって得られるズーム位置、即ち、光学ズームの倍率を参照しながら、ズームがズーム制御信号によって指令された移動速度となるようにモータ３２を駆動する駆動信号をＤ／Ａ変換器２８を介してズームアンプ３０に出力する。ＣＰＵ１４からズームアンプ３０に駆動信号が与えられると、モータ３２がズームアンプ３０により駆動され、ギア等によって構成された動力伝達機構３４を介してズームレンズ群Ｚが駆動される。これによって、ズームがズーム制御信号によって指令された移動速度で移動する。尚、単にズームという場合には光学的なズーム、即ち、光学ズームをいい、以下において、特に電子ズームと区別する場合以外は、光学ズームを単にズームという。
【００１２】
同様に、ＣＰＵ１４は、フォーカス操作が行われると、即ち、フォーカスコントローラ２０から与えられるフォーカス制御信号によって現在位置とは異なる所定の目標位置へのフォーカスの移動が指令されると、位置センサー２６によって得られるフォーカス位置を参照しながら、フォーカスがフォーカス制御信号によって指令された目標位置となるようにモータ３８を駆動する駆動信号をＤ／Ａ変換器２８を介してフォーカスアンプ３６に出力する。ＣＰＵ１４からフォーカスアンプ３６に駆動信号が与えられると、モータ３８がフォーカスアンプ３６により駆動され、ギア等によって構成された動力伝達機構４０を介してフォーカスレンズ群Ｆが駆動される。これによって、フォーカスがフォーカス制御信号によって指令された目標位置に移動する。
【００１３】
尚、ズーム操作、フォーカス操作という場合、ズームコントローラ１８のズーム操作部材やフォーカスコントローラ２０のフォーカス操作部材をユーザが操作する場合に限らず、何らかの手段（例えば、カメラ１２におけるオートフォーカス手段）によって与えられるズーム制御信号やフォーカス制御信号に基づいてズームレンズ群Ｚやフォーカスレンズ群Ｆを動かすことをいうものとする。
【００１４】
また、ＣＰＵ１４は、以下のような画角補正処理によってカメラ１２における電子ズームの制御を行う。画角補正処理は、ズーム操作がなく、フォーカス操作のみが行われた場合において、レンズ装置における光学特性（レンズ特性）に起因して生じるフォーカス操作に伴う画角変動をカメラ１２における電子ズームの処理によって補正（防止）する処理である。尚、電子ズームは、周知のように、例えば、撮像素子の受光面のうち、画像信号を取り出す範囲を変更し、撮像素子によって撮像した画像を電子的に処理して像倍率を変更する処理である。ＣＰＵ１４は、ズーム操作なしにフォーカス操作のみが行われた場合に、そのフォーカス操作前のズーム操作が停止した時点、又は、そのフォーカス操作が開始された時点を補正動作開始時として、そのときのフォーカス位置及びズーム位置を記憶し、その後、フォーカス操作が行われている各時点におけるフォーカス操作量、即ち、フォーカス位置の補正動作開始時からの変位量を検出する。尚、フォーカス操作量は、位置センサー２６によって各時点でのフォーカス位置を検出し、補正動作開始時におけるフォーカス位置との差から求められるが、フォーカスコントローラ２０から与えられるフォーカス制御信号が指令するフォーカス目標位置が補正動作開始時から変化した量をそのフォーカス操作量として検出することもできる。
【００１５】
そして、ＣＰＵ１４は、以上のようにして得た補正動作開始時におけるフォーカス位置及びズーム位置、補正動作中におけるフォーカス操作量に基づいて、ＲＯＭ４２に予め記憶されているレンズ特性に基づく画角補正データからフォーカス操作に伴う画角変動を補正する電子ズームの倍率、又は、この倍率を再現するための所定の値を補正値として読み出し、その補正値を画角補正信号としてカメラ１２に出力する。これによって、カメラ１２の電子ズームの倍率がフォーカス操作に伴う画角変動を補正する倍率に制御される。尚、補正動作開始後の一連の補正動作は、ズーム操作が行われると終了する。図２のグラフで以上の補正動作の様子を説明すると、同図に示す特性線Ｌは、光学ズーム（ズームレンズ群Ｚ）がある位置で固定され、また、電子ズームが所定の基準の状態（基準の倍率）に固定されている場合において、フォーカス位置の変化に対する撮影画角の変化を示している。今、例えば、ズーム操作が行われて設定点が同図に示す特性線Ｌ上の点Ａになったとする。この状態からフォーカスが無限遠側に操作されたとすると、設定点は特性線Ｌに沿って移動する。そして、例えば設定点が点Ｂに変更されたとすると、点Ｂにおける撮影画角は、点Ａの撮影画角よりも小さくなる。即ち、あたかもテレ側にズーム操作が行われた状態となる。これに対して、上述の補正動作における電子ズームの処理によって、その点Ａと点Ｂの撮影画角の差分ΔＰが補われ、点Ｂにおける撮影画角は点Ａと一致するように補正される。
【００１６】
一方、ＣＰＵ１４は、以上のようにしてフォーカス操作に伴う画角変動を電子ズームによって補正した後、ズーム操作が開始されると（同時にフォーカス操作が行われる場合も含む）、補正動作を一旦中止し、ズーム操作と共に、電子ズームを基準の状態に徐々に近づける電子ズーム復帰処理を行う。尚、電子ズームの倍率には、変更可能な範囲として一定の制限があり、電子ズームの基準倍率は、例えば、その基準倍率に対して電子ズームの倍率が小さくなる方向と大きくなる方向の両方向に所定の範囲で可変できるような倍率に設定される。
【００１７】
電子ズーム復帰処理において、例えば、ＣＰＵ１４は、ズーム制御信号に基づいてズーム操作を開始すると、ズーム操作と共に、電子ズームが徐々に基準倍率に近づくように画角補正信号をカメラ１２に与え、最終的には、電子ズームを基準倍率に復帰させる。電子ズームが基準倍率に復帰した後は、フォーカスのみの操作が開始されるまでは、電子ズームを基準倍率で固定しておく。電子ズームが基準倍率に復帰する前に、フォーカスのみの操作が開始された場合には、その状態で電子ズーム復帰処理を停止する。このような電子ズーム復帰処理における電子ズームの制御に関しては、例えば、光学ズームによる撮影画角の変化量と電子ズームによる撮影画角の変化量が一定の割合となるようにズーム制御信号によって指令された移動速度（速度制御量）に応じて電子ズームの倍率を基準倍率に近づけると違和感なく電子ズームが基準倍率に復帰するので好適である。
【００１８】
図３のグラフで以上の電子ズーム復帰処理の様子を説明すると、同図に示す特性線Ｌは、フォーカス位置がある位置に固定され、また、電子ズームが基準倍率に固定されている場合において、ズーム位置（光学ズームの位置）の変化に対する撮影画角の変化を示している。今、例えば、上記補正動作処理が行われ、電子ズームが基準倍率以外の所定の倍率に設定されているとし、また、光学ズームが特性線Ｌ上の点Ａに設定されているとする。このとき、撮影画角は、光学ズームと電子ズームの倍率から、例えば、特性線Ｌ上以外の設定点Ａ′に設定されている状態となる。この状態からズームが例えばワイド側に操作されたとすると、設定点は、撮影画角について特性線Ｌとの差が徐々に小さくなるように同図の直線Ｌ′に沿って変化し、ある時点における設定点Ｂで特性線Ｌに到達する。即ち、電子ズームが設定点Ｂで基準倍率に復帰する。電子ズームが基準倍率に復帰するとその後において電子ズームは基準倍率に固定され、光学ズームの変化に伴い特性線Ｌに沿って撮影画角が変化する。
【００１９】
尚、図３の点Ａ′から点Ｂまでの間における電子ズーム復帰処理において、光学ズームによる撮影画角の変化量と電子ズームによる撮影画角の変化量が一定の割合となるように、即ち、点Ａ′と点Ｂとを結ぶ直線Ｌ′に沿うように、電子ズームの倍率を基準倍率に近づけるようにしたため、点Ｂにおける直線Ｌ′と特性線Ｌとの傾きの違いから点Ｂにおいてズームの速度変化が生じる。そこで、図４に示すように例えば点Ａ′と点Ｂとを曲線Ｌ″で結び、電子ズームが基準倍率に近づくに伴い、光学ズームによる撮影画角の変化量に対する電子ズームによる撮影画角の変化量を小さくすることによって、徐々にズームの速度を変化させるようにし、電子ズームが基準倍率に達した点Ｂにおけるズームの速度変化を目立たなくするようにしてもよい。
【００２０】
図５は、上記ＣＰＵ１４の画角補正処理の手順を示したフローチャートである。まず、ＣＰＵ１４は、ズーム操作が有るか否かを判定する（ステップＳ１０）。即ち、ズーム制御信号によってズームの移動が指令されているか否かを判定する。ＮＯと判定した場合には、続いて画角補正フラグがオンか否かを判定する（ステップＳ１２）。ズーム操作が停止した直後においては、この判定処理でＮＯと判定されることになり、その場合、ＣＰＵ１４は、補正動作処理の初期設定として位置センサー２６の信号により補正動作開始時のフォーカス位置を記憶する（ステップＳ１４）。そして、画角補正フラグをオンにし（ステップＳ１６）、位置センサー２４の信号によりズームの現在位置を記憶する（ステップＳ１８）。
【００２１】
一方、ステップＳ１２において、ＹＥＳと判定した場合には、即ち、補正動作処理の初期設定を既に行っている場合には、位置センサー２６からフォーカス位置を読み込み、ステップＳ１４において記憶した補正動作開始時のフォーカス位置に対するフォーカスの操作量、即ち、フォーカス位置の変化量を求める（ステップＳ２０）。尚、フォーカスコントローラ２０から与えられたフォーカス制御信号に基づくフォーカス（フォーカスレンズ群Ｆ）の制御は、図示しない処理によって行われている。次に、補正動作開始時におけるズーム位置及び上記ステップＳ２０で求めたフォーカスの操作量に基づいて、ＲＯＭ４２の画角補正データから、フォーカス操作に伴う画角変動を補正するための補正値を読み取る（ステップＳ２２）。そして、その補正値を画角補正信号としてカメラ１２に出力する（ステップＳ２４）。
【００２２】
上記ステップＳ１０において、ＹＥＳ、即ち、ズーム操作有りと判定した場合には、まず、画角補正フラグをオフにし（ステップＳ２６）、補正動作処理を終了させてズームの制御と共に電子ズーム復帰処理を開始する。そこで、ＣＰＵ１４は、ズームコントローラ１８から与えられたズーム制御信号の値を読み込み（ステップＳ２８）、ズーム制御値によりズームを速度制御する（ステップＳ３０）。また、これと同時にズームの速度制御量に応じて補正動作処理において生じた補正値を減少させる（ステップＳ３２）。そして、補正値をカメラ１２に出力する（ステップＳ２４）。このステップＳ３２とステップＳ２４の処理の繰り返しによって、上述のように電子ズームが基準の状態に徐々に近づく。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る撮影レンズの画角補正装置によれば、フォーカス操作に伴う画角変動を電子的なズーム（電子ズーム）により補正した場合において、光学的なズーム（光学ズーム）が操作されている際に電子ズームを基準の倍率に徐々（段階的）に近づけ、基準の倍率に復帰させるようにしたため、撮影画角が瞬時に切り替わるような違和感を生じさせることなく、光学ズームによる撮影画角の変更と共に電子ズームが自然に基準の状態に復帰するようになると共に、光学ズームによる撮影画角の変更範囲が変動したり、画角補正が不能な状態に陥るなどの不具合が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が適用されるテレビカメラ用の撮影レンズ（レンズ装置）におけるズーム、フォーカス制御に関する構成を示したブロック図である。
【図２】図２は、フォーカス操作に伴う画角変動を補正する補正動作の様子を示した説明図である。
【図３】図３は、電子ズームを基準の状態に復帰させる電子ズーム復帰処理の様子を示した説明図である。
【図４】図４は、電子ズームを基準の状態に復帰させる電子ズーム復帰処理の他の様子を示した説明図である。
【図５】図５は、画角補正処理の手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…レンズ装置（撮影レンズ）、１２…カメラ、１４…ＣＰＵ、１８…ズームコントローラ、２０…フォーカスコントローラ、２４、２６…位置センサー、Ｚ…ズームレンズ群、Ｆ…フォーカスレンズ群

Claims

撮影レンズのフォーカス操作に伴う画角変動を電子的なズームの処理によって補正する撮影レンズの画角補正装置において、
前記撮影レンズにおける光学的なズームの操作が行われると、該ズームの操作と共に前記電子的なズームを予め設定されている基準の倍率に、前記光学的なズームによる撮影画角の変化量に対する前記電子的なズームによる撮影画角の変化量を小さくすることによって、前記電子的なズームが前記基準の倍率に達した点におけるズームの速度変化を目立たなくするようにして近づけることを特徴とする撮影レンズの画角補正装置。