特許 5893746 ＣＣＴＶレンズ及びＣＣＴＶレンズの補正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5893746

(24)【登録日】2016年3月4日

(45)【発行日】2016年3月23日

(54)【発明の名称】ＣＣＴＶレンズ及びＣＣＴＶレンズの補正方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/10 20060101AFI20160310BHJP

   G02B 7/04 20060101ALI20160310BHJP

   G02B 7/08 20060101ALI20160310BHJP

   G02B 7/02 20060101ALI20160310BHJP

   G03B 9/02 20060101ALI20160310BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20160310BHJP

   H04N 5/243 20060101ALI20160310BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/10 C

   G02B7/04 E

   G02B7/08 B

   G02B7/02 E

   G02B7/10 E

   G03B9/02 B

   H04N5/232 Z

   H04N5/243

【請求項の数】4

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-538002(P2014-538002)

(86)(22)【出願日】2013年1月24日

(86)【国際出願番号】JP2013051382

(87)【国際公開番号】WO2014115274

(87)【国際公開日】20140731

【審査請求日】2014年8月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】599048638

【氏名又は名称】ＣＢＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081318

【弁理士】

【氏名又は名称】羽切 正治

(74)【代理人】

【識別番号】100122541

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 友彰

(74)【代理人】

【識別番号】100132458

【弁理士】

【氏名又は名称】仲村 圭代

(72)【発明者】

【氏名】賀来 立奇

(72)【発明者】

【氏名】冨島 隆之

【審査官】 居島 一仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１５１９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２９８６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８３５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５７８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０２２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１６５７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７０９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２６１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０７５１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５４６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５２１３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ７／０２−７／１６

Ｈ０４Ｎ５／２２２−５／２５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

全体が円環状のズームレンズ群、ズーム保持枠、ズーム回転リングを有し、該ズーム回転リングとズームギアユニットとを連結させ、該ズームギアユニットに内蔵されたパルスモータの駆動力によって光軸方向に移動させて変倍の調整を行うズーム調整部と、
全体が円環状のフォーカス回転リング、フォーカスレンズ群、フォーカス保持枠を有し、該フォーカス回転リングとフォーカスギアユニットとを連結させ、該フォーカスギアユニットに内蔵されたパルスモータの駆動力によって光軸方向に移動させてフォーカスの調整を行うフォーカス調整部と、を有して変倍光学系であるバリフォーカルレンズであるレンズ本体と、
前記レンズ本体のズーム調整部とフォーカス調整部間に介装固定され、光路を形成する開口部を有する基板上に直線スライドが可能な絞り羽根のスライド量をパルスモータと直流モータとを駆動制御して光量の調整を行うアイリス調整部と、
全体が薄く長手状で可撓性部材からなるフレキシブル基板、
該フレキシブル基板上の長手方向の端部に外部から供給される電源、通信回路用の送受信信号接続用の端子が設けられた入出力端子、
該入出力端子の長手方向に離間して、前記ズーム調整部のパルスモータ、前記フォーカス調整部のパルスモータ、前記アイリス調整部のパルスモータ及び直流モータとそれぞれ接続されて電源、送受信信号の入出力を行うランド、
ＣＰＵ、メモリを有する、マイクロコンピュータ、
前記ズーム調整部のパルスモータ、前記フォーカス調整部のパルスモータ、前記アイリス調整部のパルスモータ及び直流モータのそれぞれに駆動電圧を出力するモータドライバ回路、
を有して各パルスモータ及び直流モータの駆動制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記マイクロコンピュータ、ＩＣチップ、部品が設けられているエリア以外は、湾曲若しくは折り曲げ可能であり、前記レンズ本体の光軸方向と交叉する方向に該レンズ本体の外縁の周囲に沿って装着してなり、前記各パルスモータの駆動制御を行うことによってズーム調整後にフォーカス調整を行うようにしたこと
を特徴とするＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズ。

【請求項2】

請求項１記載のＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズであって、
前記制御部のマイクロコンピュータは、前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数毎に、像高に対するレンズの周辺明るさの補正用の関係を示す多項式の係数のデータを記憶し、前記ＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズからの画像データに対応して、前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に応じた像高に対するレンズの周辺明るさの関係を示す多項式の係数のデータを前記制御部のマイクロコンピュータからシリアル通信ラインを介して取得し、この取得された多項式の係数のデータに基づいて、前記ＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズからの画像データの明るさを補正処理することを特徴とするＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズ。

【請求項3】

請求項１記載のＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズであって、
前記制御部のマイクロコンピュータは、前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数毎に、像高に対するレンズの歪曲収差の関係を示す多項式の係数のデータを記憶し、前記ＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズからの画像データに対応し、前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に応じた像高に対するレンズの歪曲収差の関係を示す多項式の係数のデータを前記制御部のマイクロコンピュータから前記シリアル通信ラインを介して取得し、この取得された多項式の係数のデータに基づいて、前記ＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズからの画像データの歪曲収差を補正処理することを特徴とするＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズ。

【請求項4】

請求項１記載のＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズであって、
前記制御部のマイクロコンピュータは、前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に応じたレンズのＦナンバーに対するレンズの解像度のデータ及び前記アイリス調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に対応したＦｎｏのデータを記憶し、前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に対する最大解像度のＦナンバーのデータを選択し、この選択された最大解像度のＦナンバーから絞り位置のデータを読み出して、前記アイリス調整部のパルスモータを駆動して絞りを最適絞り位置に設定することを特徴とするＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、監視用テレビカメラなどに用いるＣＣＴＶ（Cｌｏｓｅｄ−Cｉｒｃｕｉｔ Tｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）レンズ及びＣＣＴＶレンズの周辺光量補正、ＣＣＴＶレンズの歪曲収差補正等のＣＣＴＶレンズの補正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＣＴＶカメラのレンズとしては、ズームレンズ（Ｚｏｏｍ Ｌｅｎｓ）やバリフォーカルレンズ（Ｖａｒｉｆｏｃａｌ Ｌｅｎｓ）が用いられている。ズームレンズはズーム（変倍）操作を行ってもフォーカス（結像）位置が移動しないものであり、バリフォーカルレンズは、ズームレンズとは異なり、ズーム群とフォーカス群の調整を個別に行うものである。すなわち、バリフォーカルレンズは、まずズーム調整用レンズを光軸方向に移動することにより変倍比を調整して、いわゆる画角を設定する。次に、フォーカス調整用レンズを移動することによりズーム調整用レンズの移動によるフォーカス位置のずれ（いわゆるピンボケ）を修正する。このように、バリフォーカルレンズは、ズーム群で変倍比を調整後に、フォーカス群にてずれを修正するレンズである。

【0003】

特許文献１は、従来手動で行っていたズーム調整、フォーカス調整をモータによって行うバリフォーカル交換レンズが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−２１７８５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、特許文献１は、バリフォーカル交換レンズのズーム調整、フォーカス調整での各モータを制御するために、モータの駆動用のリード線、位置検出器の信号線を制御部との間に接続する必要がある。このため、各モータの駆動用のリード線、位置検出器の信号線と制御部とを接続するため、配線数が増大し、回路の構成も複雑化してしまう。

【0006】

また、特許文献１におけるバリフォーカル交換レンズに搭載されたモータを駆動する制御部は、バリフォーカル交換レンズに設けられていないため、モータ毎に制御部への配線が必要となる。また、バリフォーカル交換レンズ付近に制御部を設置するスペースも必要となる。また、モータと制御部との接続は、コネクターを介して行われるため、コネクター端子での接触不良等が発生する恐れもある。

【0007】

そこで、本発明は、バリフォーカルレンズに制御部を組み込み、制御部への電源供給及び通信用のシリアル信号線のみでバリフォーカル交換レンズの各モータを制御し、レンズ駆動用の各モータへの配線及びレンズ制御の簡素化を図ることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によるＣＣＴＶカメラ用ＣＣＴＶレンズは、全体が円環状のズームレンズ群、ズーム保持枠、ズーム回転リングを有し、該ズーム回転リングとズームギアユニットとを連結させ、該ズームギアユニットに内蔵されたパルスモータの駆動力によって光軸方向に移動させて変倍の調整を行うズーム調整部と、全体が円環状のフォーカス回転リング、フォーカスレンズ群、フォーカス保持枠を有し、該フォーカス回転リングとフォーカスギアユニットとを連結させ、該フォーカスギアユニットに内蔵されたパルスモータの駆動力によって光軸方向に移動させてフォーカスの調整を行うフォーカス調整部と、を有して変倍光学系であるバリフォーカルレンズであるレンズ本体と、前記レンズ本体のズーム調整部とフォーカス調整部間に介装固定され、光路を形成する開口部を有する基板上に直線スライドが可能な絞り羽根のスライド量をパルスモータと直流モータとを駆動制御して光量の調整を行うアイリス調整部と、全体が薄く長手状で可撓性部材からなるフレキシブル基板、該フレキシブル基板上の長手方向の端部に外部から供給される電源、通信回路用の送受信信号接続用の端子が設けられた入出力端子、該入出力端子の長手方向に離間して、前記ズーム調整部のパルスモータ、前記フォーカス調整部のパルスモータ、前記アイリス調整部のパルスモータ及び直流モータとそれぞれ接続されて電源、送受信信号の入出力を行うランド、ＣＰＵ、メモリを有する、マイクロコンピュータ、前記ズーム調整部のパルスモータ、前記フォーカス調整部のパルスモータ、前記アイリス調整部のパルスモータ及び直流モータのそれぞれに駆動電圧を出力するモータドライバ回路、を有して各パルスモータ及び直流モータの駆動制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記マイクロコンピュータ、ＩＣチップ、部品が設けられているエリア以外は、湾曲若しくは折り曲げ可能であり、前記レンズ本体の光軸方向と交叉する方向に該レンズ本体の外縁の周囲に沿って装着してなり、前記各パルスモータの駆動制御を行うことによってズーム調整後にフォーカス調整を行うようにしたことを特徴とする。

【0009】

本発明によるＣＣＴＶレンズの前記制御部の前記フレキシブル回路は、回路上にマイクロコンピュータを設けていることを特徴とする。

【0010】

本発明によるＣＣＴＶレンズの前記制御部の前記マイクロコンピュータは、外部の制御装置とシリアル通信ラインで接続され、前記外部の制御装置からのコマンドに基づいて、前記各モータを制御することを特徴とする。

【0011】

本発明によるＣＣＴＶレンズの前記マイクロコンピュータは、前記レンズ本体の識別番号を記憶し、前記シリアル通信ラインによる前記外部の制御装置から送信された前記識別番号が一致するかをチェックし、前記識別番号が一致したときに、前記外部の制御装置からの前記コマンドを受け付けるようにしたことを特徴とする。

【0012】

本発明によるＣＣＴＶレンズの前記マイクロコンピュータは、前記フォーカス調整部及び前記ズーム調整部の各レンズの位置データとしての各モータの基準位置からのステップ数の記憶及び読み出しが可能に構成されていることを特徴とする。

【0013】

本発明によるＣＣＴＶレンズの前記マイクロコンピュータは、前記各モータの動作履歴を記憶し、前記シリアル通信ラインにより前記各モータの動作履歴を外部の制御装置に出力するようにしたことを特徴とする。

【0014】

本発明によるＣＣＴＶレンズの前記マイクロコンピュータは、外部の制御装置からのズーム切り替え指令に基づいて、ズームレンズ群及びフォーカスレンズ群を所定の位置に移動させるように制御するようにしたことを特徴とする。

【0015】

本発明によるＣＣＴＶレンズの前記マイクロコンピュータは、外部から電源が供給され、電源入力時に前記ズームレンズ群及び前記フォーカスレンズ群を予め設定されている位置に移動するように、前記モータを制御することを特徴とする。

【0016】

本発明によるＣＣＴＶレンズの前記モータは、パルスモータであり、前記フレキシブル回路から直接前記パルスモータの入力端子に駆動電圧を印加するように構成したことを特徴とする。

【0018】

本発明によるＣＣＴＶレンズの補正方法は、ＣＣＴＶカメラのレンズとして設けられたＣＣＴＶレンズの補正方法であって、前記ＣＣＴＶレンズは、レンズ本体と、前記レンズ本体に内蔵されたフォーカスレンズ群をパルスモータによって光軸に沿って移動させるフォーカス調整部と、前記レンズ本体に内蔵されたズームレンズ群をパルスモータによって光軸に沿って移動させるズーム調整部と、前記パルスモータを制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記ズームレンズ群の位置データとしての前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数毎に、像高に対するレンズの周辺明るさの補正用の関係を示す多項式の係数のデータを記憶し、前記ＣＣＴＶカメラの画像データを取得するステップと、前記ＣＣＴＶカメラの画像データに対応し、前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に応じた像高に対するレンズの周辺明るさの関係を示す多項式の係数のデータを前記制御部から取得するステップと、取得した多項式の係数のデータに基づいて、前記ＣＣＴＶカメラの画像データの明るさを補正処理するステップと、を有することを特徴とする。

【0019】

本発明によるＣＣＴＶレンズの補正方法は、ＣＣＴＶカメラのレンズとして設けられたＣＣＴＶレンズの補正方法であって、前記ＣＣＴＶレンズは、レンズ本体と、前記レンズ本体に内蔵されたフォーカスレンズ群をパルスモータによって光軸に沿って移動させるフォーカス調整部と、前記レンズ本体に内蔵されたズームレンズ群をパルスモータによって光軸に沿って移動させるズーム調整部と、前記各パルスモータを制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記ズームレンズ群の位置データとしての前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数毎に、像高に対するレンズの歪曲収差の関係を示す多項式の係数のデータを記憶し、前記ＣＣＴＶカメラの画像データを取得するステップと、前記ＣＣＴＶカメラの画像データに対応し、前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に応じた像高に対するレンズの歪曲収差の関係を示す多項式の係数のデータを前記制御部から取得するステップと、取得した多項式の係数のデータに基づいて、前記ＣＣＴＶカメラの画像データの歪曲収差を補正処理するステップと、を有することを特徴とする。

【0020】

本発明によるＣＣＴＶレンズの補正方法は、ＣＣＴＶカメラのレンズとして設けられたＣＣＴＶレンズの補正方法であって、前記ＣＣＴＶレンズは、レンズ本体と、前記レンズ本体に内蔵されたフォーカスレンズ群をパルスモータによって光軸に沿って移動させるフォーカス調整部と、前記レンズ本体に内蔵されたズームレンズ群をパルスモータによって光軸に沿って移動させるズーム調整部と、前記レンズ本体内部の絞りをパルスモータによってレンズのＦナンバー（Ｆｎｏ）を調整して前記レンズ本体内部の光量を増減するアイリス調整部と、前記各パルスモータを制御する制御部とを有し、前記制御部は、ズームレンズ群の位置データとしての前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に応じたレンズのＦナンバー（Ｆｎｏ）に対するレンズの解像度のデータ及びアイリス調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に対応したＦｎｏのデータを記憶し、前記ズーム調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に対する最大解像度のＦナンバー（Ｆｎｏ）のデータを選択するステップと、選択した最大解像度のＦナンバーから前記絞り位置のデータを読み出すステップと、前記アイリス調整部のパルスモータを駆動して絞りを最適絞り位置に設定するステップと、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、通信機能を有するマイクロコンピュータ及びモータ駆動回路を搭載したフレキシブル回路からなる制御部が、ＣＣＴＶレンズ（バリフォーカルレンズ）に設けられているため、フレキシブル回路に電源及び外部から通信を介してコマンドを入力することにより、ＣＣＴＶレンズを容易に制御することができる。

【0022】

また、フレキシブル回路からレンズ駆動用の各モータへ直接配線することが可能であり、これにより、配線数を抑制することができ、モータ配線を簡素化することができる。また、外部の制御装置との通信は、シリアル通信方式であるため、外部の制御装置との信号線の本数を減らすことができる。

【0023】

また、マイクロコンピュータによりレンズの位置を管理することができるため、焦点距離を可変して変倍するワイド、標準、望遠等の画角設定が容易に行うことができる。

【0024】

また、従来は、モータの位置検出をポテンショメータの抵抗値から行っており、これらはアナログ値であるため、デジタル値に変換して位置検出を算出していた。本発明は、モータにパルスモータを使用したことにより、オープンループの制御が可能であり、位置検出器を必要としないため、レンズ本体回りを小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】バリフォーカルレンズの外観を示す図である。

【図2】バリフォーカルレンズ本体及び各ユニットの分解斜視図である。

【図3】バリフォーカルレンズ本体の分解斜視図である。

【図4】バリフォーカルレンズの外縁に沿って設けられるフレキシブル回路の外観を示す図である。

【図5】フレキシブル回路により構成された制御部を示すブロック図である。

【図6】（ａ）は、制御部及び外部の制御装置との通信におけるバイト単位のデータの構成を示す図、（ｂ）は、通信パケットフォーマットの構成を示す図である。

【図7】（ａ）は、外部の制御装置から制御部に対して、レンズ位置としてのパルスモータの基準位置からのステップ数のデータを要求する通信形態を示す図、（ｂ）は、制御部からの応答の通信形態を示す図である。

【図8】バリフォーカルレンズのズームレンズ群及びフォーカスレンズ群とＣＣＴＶカメラの撮像面との距離を示す図である。

【図9】ズーム動作である広角から望遠間の視野の切り替えにおける制御部による「ズーム」、「フォーカス」の順で制御するモータ制御のフローチャートを示す図である。

【図10】像高に対するレンズの周辺での明るさの変化を示す図である。

【図11】周辺光量補正に関する処理を示すフローチャートである。

【図12】バリフォーカルレンズの広角、標準又は望遠における理想像高に対する歪曲収差Ｄ（％）の一例を示す図である。

【図13】歪曲収差補正に関する処理を示すフローチャートである。

【図14】バリフォーカルレンズの広角におけるＦｎｏとＭＴＦ解像度との関係の一例を示す図である。

【図15】バリフォーカルレンズのアイリス調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に対するＦｎｏの変化を示す図である。

【図16】解像度アップ補正に関する処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照して、本発明によるＣＣＴＶレンズ及びＣＣＴＶレンズの補正方法を実施するための形態について説明する。なお、本発明によるＣＣＴＶレンズは、ズーム調整部、フォーカス調整部を有するバリフォーカルレンズについて説明する。

【0027】

［バリフォーカルレンズの構成］
図１は、バリフォーカルレンズの外観を示す図、図２は、バリフォーカルレンズ本体及び各ユニットの分解斜視図、図３は、バリフォーカルレンズ本体の分解斜視図、図４は、バリフォーカルレンズ本体の外縁に沿って設けられるフレキシブル回路の外観を示す図、図５は、フレキシブル回路により構成された制御部を示すブロック図である。

【0028】

図１、図２及び図４に示すように、本発明に係るＣＣＴＶレンズの一例としてのバリフォーカルレンズ１は、フレキシブル回路４１からなる制御部４０と、レンズ本体２と、フォーカスギアユニット３０、ズームギアユニット３１及びアイリスユニット２３とを有しており、レンズ本体２の外縁に沿って、フレキシブル回路４１が設けられている。

【0029】

レンズ本体２は、図３に示すように、フォーカス調整部５及びズーム調整部１５からなる。最初に、レンズ本体２のフォーカス調整部５について説明する。

【0030】

［フォーカス調整部の構成］
図３に示すようにフォーカス調整部５は、フォーカスの調整を行うものであり、被写体側に位置し、レンズ枠にフォーカス用のレンズを取り付けたフォーカスレンズ群６と、フォーカスレンズ群６を移動するための駆動力を発生するフォーカス回転リング７と、フォーカスレンズ群６を収納し、フォーカスレンズ群６の光軸方向への移動を案内するフォーカス保持枠８とを有する。

【0031】

フォーカス調整部５は、最外部にフォーカス回転リング７が位置し、フォーカス回転リング７の内部にフォーカス保持枠８が内蔵されている。また、フォーカス保持枠８の内部には、フォーカスレンズ群６が組み込まれている。図３に、点線で示す矢印でフォーカスレンズ群６、フォーカス保持枠８及びフォーカス回転リング７の結合の順序を示している。矢印Ａは、フォーカスレンズ群６がフォーカス保持枠８と結合する状態を示し、フォーカスレンズ群６を内蔵したフォーカス保持枠８は、矢印Ｂで示すようにフォーカス回転リング７と結合する。

【0032】

フォーカスレンズ群６は、レンズを取り付ける円環状のレンズ枠を有し、レンズ枠の外周に移動ピン６ａが突設されている。なお、フォーカスレンズ群６は複数のレンズから構成されているが、複数のレンズに代えて１枚のレンズで構成してもよい。

【0033】

フォーカス回転リング７は、円環状の形状を成し、外周後部にギア部７ａを有し、内周部に凹部７ｂが螺旋状に形成されている。フォーカス回転リング７は、後述するフォーカスギアユニット３０と連結して、フォーカスレンズ群６を移動させるための駆動力を伝達する部材として作用する。

【0034】

フォーカス保持枠８は、円筒形状で成り、円筒外周面上には光軸と平行に形成されたスリット状の移動ピン案内溝８ａがフォーカス保持枠８の円筒の内壁を切り欠いて設けられている。フォーカス保持枠８の他端には、図２に示すアイリスユニット２３を取り付けるための金具８ｂを有している。フォーカス保持枠８の移動ピン案内溝８ａの両端は、フォーカスレンズ群６の移動ピン６ａが係合して移動するストロークのストッパーとして作用する。なお、フォーカス保持枠８の移動ピン案内溝８ａの定義した端部（例えば、フォーカス保持枠８の金具８ｂ側に位置する端部）を、フォーカスギアユニット３０に内蔵されたパルスモータ３０ａ（図２に図示）のステップ数を計数するための基準位置としている。なお、ステップ数とは、基準位置でのパルスモータのステップ数を０とし、パルスモータの正転又は逆転用の入力端子に入力されるパルス数である。例えば、パルスモータの正転方向に入力したパルス数をカウンタで増加するようにカウントし、パルスモータの逆転方向に入力したパルス数をカウンタで減少するようにカウントしたときの、カウンタのカウント値に相当するものである。

【0035】

このフォーカス調整部５は、フォーカスレンズ群６の移動ピン６ａがフォーカス保持枠８の移動ピン案内溝８ａに挿通されている。また、フォーカス保持枠８の外周に回転可能に取り付けられたフォーカス回転リング７の内周部に設けられた凹部７ｂに、フォーカスレンズ群６の移動ピン６ａの先端部が係合している。したがって、フォーカス回転リング７が回転すると、フォーカスレンズ群６の移動ピン６ａがフォーカス回転リング７の凹部７ｂに沿って移動し、フォーカス保持枠８の移動ピン案内溝８ａによってフォーカスレンズ群６が光軸方向に移動する。

【0036】

［ズーム調整部の構成］
一方、ズーム調整部１５は変倍の調整を行うものであり、レンズ枠にズーム用のレンズを取りつけたズームレンズ群１６と、ズームレンズ群１６を収納しズームレンズ群１６の光軸方向への移動を案内するズーム保持枠１７と、ズームレンズ群１６を移動するための駆動力を発生するズーム回転リング１８とからなる。

【0037】

ズーム調整部１５は、最外部にズーム回転リング１８が位置し、ズーム回転リング１８の内部にズーム保持枠１７が内蔵されている。また、ズーム保持枠１７の内部には、ズームレンズ群１６が組み込まれている。図３に、点線で示す矢印でズームレンズ群１６、ズーム保持枠１７及びズーム回転リング１８の結合の順序を示している。矢印Ｃは、ズームレンズ群１６がズーム保持枠１７と結合する状態を示し、ズームレンズ群１６を内蔵したズーム保持枠１７は、矢印Ｄで示すようにズーム回転リング１８と結合する。

【0038】

ズームレンズ群１６は、レンズを取り付ける円環状のレンズ枠を有し、レンズ枠の外周に移動ピン１６ａが突設されている。なお、ズームレンズ群１６は複数のレンズから構成されているが、複数のレンズに代えて１枚のレンズで構成してもよい。

【0039】

ズーム保持枠１７は、円筒状の形状を成し、円筒上には光軸と平行に形成されたスリット状の移動ピン案内溝１７ａがズーム保持枠１７の円筒の内壁を切り欠いて設けられている。ズーム保持枠１７のフォーカス調整部５と結合する側の端部には、フォーカス調整部５と結合するための金具１７ｂを有している。また、ズーム保持枠１７の他端には、ＣＣＴＶカメラ（図示せず）と結合するためのマウント部１７ｃが設けられている。ズーム保持枠１７の移動ピン案内溝１７ａの両端は、ズームレンズ群１６の移動ピン１６ａのストッパーとして作用するようになっている。なお、ズーム保持枠１７の移動ピン案内溝１７ａの定義した端部（例えば、ズーム保持枠１７のマウント部１７ｃ側に位置する端部）を、ズームギアユニット３１に内蔵されたパルスモータ３１ａ（図２に図示）のステップ数を計数するための基準位置とする。

【0040】

ズーム回転リング１８は、円環状の形状を成し、外周面の一部にギア部１８ａを有し、内周部に凹部１８ｂが形成されている。ズーム回転リング１８は、後述するズームギアユニット３１と連結して、ズームレンズ群１６を移動させるための駆動力を伝達する部材として作用する。

【0041】

このズーム調整部１５は、ズームレンズ群１６の移動ピン１６ａが、ズーム保持枠１７の移動ピン案内溝１７ａを挿通し、移動ピン１６ａの先端がズーム回転リング１８の内周部の凹部１８ｂと係合している。したがって、外周のズーム回転リング１８が回転すると、ズームレンズ群１６の移動ピン１６ａがズーム回転リング１８の凹部１８ｂに沿って移動し、ズーム保持枠１７の移動ピン案内溝１７ａによってズームレンズ群１６が光軸方向に移動する。

【0042】

フォーカス調整部５とズーム調整部１５とは、フォーカス調整部５に設けられたネジ穴（図示せず）と金具１７ｂの孔をネジ止めすることによって固定される。

【0043】

［フォーカスギアユニットの動作］
フォーカス回転リング７のギア部７ａは、フォーカスギアユニット３０と係合している。図２に示すフォーカスギアユニット３０には、パルスモータ３０ａとギアが内蔵されており、パルスモータ３０ａの回転軸に取り付けたギアを含むギア列（図示せず）を有している。フォーカスギアユニット３０のパルスモータ３０ａの回転が、ギア列を介してフォーカス調整部５のフォーカス回転リング７のギア部７ａに伝達されて、フォーカス回転リング７が回転する。

【0044】

フォーカス回転リング７が回転することにより、フォーカスレンズ群６の移動ピン６ａがフォーカス回転リング７の凹部７ｂに沿って移動し、フォーカス保持枠８の移動ピン案内溝８ａによってフォーカスレンズ群６が光軸方向に移動する。パルスモータ３０ａの回転方向によって、フォーカスレンズ群６の移動方向が決定される。パルスモータ３０ａは、１パルスに対する回転軸のステップ角が決まっているため、パルス数により回転軸が回転する角度が決定し、フォーカスギアユニット３０のギア列のギア比及びフォーカス回転リング７のギア部７ａのギア比により、パルスモータ３０ａのパルス数に対するフォーカスレンズ群６の移動量が決まる。また、パルスモータ３０ａのパルス数を基準位置からの計数値とすることにより、フォーカスレンズ群６の位置は、パルスモータ３０ａの基準位置からのステップ数で決定される。

【0045】

［ズームギアユニットの動作］
また、ズーム回転リング１８のギア部１８ａは、ズームギアユニット３１と係合している。図２に示すズームギアユニット３１には、パルスモータ３１ａとギアが内蔵されており、パルスモータ３１ａの回転軸に取り付けたギアを含むギア列３２を有している。ズームギアユニット３１のモータの回転が、ギア列３２を介してズーム調整部１５のズーム回転リング１８のギア部１８ａに伝達されて、図３に示すズーム回転リング１８が回転する。ズーム回転リング１８が回転することにより、ズームレンズ群１６の移動ピン１６ａがズーム回転リング１８の凹部１８ｂに沿って移動し、ズーム保持枠１７の移動ピン案内溝１７ａによってズームレンズ群１６が光軸方向に移動する。

【0046】

パルスモータ３１ａの回転方向によって、ズームレンズ群１６の移動方向が決定される。パルスモータ３１ａは、１パルスに対する回転軸のステップ角が決まっているため、パルス数により回転軸が回転する角度が決定し、ズームギアユニット３１のギア列のギア比及びズーム回転リング１８のギア部１８ａのギア比により、パルスモータ３１ａのパルス数に対するズームレンズ群１６の移動量が決まる。また、パルスモータ３１ａのパルス数を基準位置からの計数値とすることにより、ズームレンズ群１６の位置は、パルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数で決定される。

【0047】

フォーカスギアユニット３０及びズームギアユニット３１のモータにステップ角の制御が可能なパルスモータを使用したことにより、オープンループの制御が可能であり、位置検出器を必要としないため、レンズ回りを小型化することができる。

【0048】

［アイリスユニットの構成］
図２に示すアイリスユニット２３は、対物レンズとしてのフォーカスレンズ群６からの光量を調整するアイリス調整部２４を有している。アイリス調整部２４は、パルスモータ２４ａと絞り羽根２４ｂとを有している。アイリス調整部２４は、光路を形成する開口部を有した基板上に直線スライド可能に構成された２枚の絞り羽根２４ｂのスライド量をパルスモータ２４ａにより制御することにより、光量の調整を行うようにしている。

【0049】

また、アイリスユニット２３には、光路上に光学フィルタ（ＮＤフィルタ）を挿入する光学フィルタ部２５を備えている。光学フィルタは、波長に応じた透過特性を有するもので、ここでは赤外線領域の光を遮断する赤外カットフィルタが使用されている。光学フィルタの光路上への挿入及び光路上からの取り出し動作は、光学フィルタ駆動用のアクチュエータとしての直流モータ２５ａによって行われる。なお、光路上に光学フィルタ（ＮＤフィルタ）を挿入する光学フィルタ部２５は、バリフォーカルレンズ１が使用される環境によっては設けなくてもよい。

【0050】

また、アイリス調整部２４及び光学フィルタ部２５は、図３に示す金具８ｂに取り付けられることで、レンズ本体２のフォーカス調整部５とズーム調整部１５との間に介装され、レンズ本体２に固定される。

【0051】

このように、バリフォーカルレンズ１は、フォーカス調整部５、ズーム調整部１５及びアイリス調整部２４の制御用に各々１個のパルスモータを有し、また、光学フィルタ部２５で直流モータ２５ａを１個有している。図１及び図４に示す、制御部４０は、フォーカス調整部５のフォーカスレンズ群６の光軸上での位置、ズーム調整部１５のズームレンズ群１６の光軸上での位置及びアイリス調整部２４での絞り羽根２４ｂの位置を管理するために、それぞれのパルスモータの基準位置からのステップ数を常時記憶しておくようにする。また、制御部４０は、アイリスユニット２３に内蔵されている光学フィルタ部２５の光学フィルタの光路上への出し入れ状態を直流モータ２５ａの駆動状態で管理し、直流モータ２５ａの直前の回転方向等の駆動状態を常時記憶しておくようにする。

【0052】

［バリフォーカルレンズの制御部の構成］
次に、フォーカス調整部５、ズーム調整部１５及びアイリス調整部２４の各調整部のパルスモータ及び光学フィルタ部２５の直流モータ２５ａを制御、管理する制御部について図４及び図５を用いて説明する。図４は、レンズ本体２の外縁に沿って設けられるフレキシブル回路の外観を示す図、図５は、フレキシブル回路により構成された制御部を示すブロック図である。

【0053】

図４に示すように、制御部４０は、フレキシブル基板４２上に、マイクロコンピュータ４３、モータドライバ回路４４等のＩＣチップ及び抵抗（図示せず）、コンデンサ（図示せず）等の部品が設けられたフレキシブル回路４１からなる。なお、フィルム等の可撓性部材からなり、部品を実装するための基板をフレキシブル基板４２と称し、フレキシブル基板４２に部品を実装し回路を成す基板（回路基板）をフレキシブル回路４１と称する。フレキシブル基板４２は、高い屈曲性を有するポリミドフィルム等からなるため、ＩＣチップ、部品が設けられているエリア以外は、湾曲させたり、折り曲げてレンズ本体２の表面に設けることができる。例えば、フレキシブル基板４２上に示す点線の箇所を折り曲げることにより、フレキシブル基板４２の一部の領域を約９０度に曲げた状態で制御部４０を構成することができる。

【0054】

図５に示すように、制御部４０のマイクロコンピュータ４３は、ＣＰＵ、メモリ４３ａ、入出力部を有し、メモリ４３ａには、外部との通信、モータの駆動制御、モータの管理等を行うためのプログラムが内蔵されている。マイクロコンピュータ４３のメモリ４３ａには書き込み、読み出しが可能な不揮発性メモリが用いられている。これにより、メモリ４３ａに書き込まれたデータ等は、電源がＯＦＦになっても記憶されている。また、入出力部は、外部との通信を行う通信回路、モータドライバ回路４４に出力する出力回路を有している。

【0055】

制御部４０と外部の制御装置６０（外部からズームレンズを制御するための装置）との通信は、シリアル通信により行われる。図５に示すように、制御部４０の入出力端子４７には、外部から供給される電源と、通信回路用の受信信号と送信信号の線が接続されている。なお、制御部４０の入出力端子４７は、図４に示すフレキシブル回路４１上の長手方向の端部に設けられている。

【0056】

図４に示すフレキシブル回路４１上には、各パルスモータに供給する電圧の配線パターンが形成されており、配線パターンの端部に設けられたランド４８にパルスモータの入力端子が半田等により接続されている。また、光学フィルタ部２５の直流モータ２５ａの入力端子は、電圧供給の配線パターンのランド４９と半田により接続されている。また、フレキシブル回路４１上には、フレキシブル回路４１をレンズ本体２に固定するためのランド５０が設けられている。

【0057】

これにより、図５に示すように、制御部４０のモータドライバ回路４４の各スイッチング回路４４ａから出力される駆動電圧は、パルスモータ３１ａ、３０ａ、２４ａ及び直流モータ２５ａに入力される。パルスモータ３１ａ、３０ａ、２４ａでは、Ａ相、Ｂ相用に各２コの入力端子を有し、合計４コの入力端子にモータドライバ回路４４から電圧が供給される。このように、各モータへの電圧供給は、フレキシブル回路４１のパターンから直接行われる。

【0058】

以上述べたように、制御部の回路基板をフレキシブル回路で構成し、レンズ本体に設けて、フレキシブル回路から直接パルスモータ等の入力端子に駆動電圧を印加するようにしたことにより、モータの電圧供給にコネクターを介する必要がないため、コネクターに起因する接触不良等を防止することができる。更に、従来は、３個のパルスモータの配線に１２本、直流モータに２本の合計１４本のモータの駆動用配線が必要であったが、コネクターによるモータの配線が不要となる。

【0059】

また、外部の制御装置との通信は、シリアル通信方式であるため、外部の制御装置との信号線の本数を減らすことができる。

【0060】

また、フレキシブル回路上には、表面実装用の電子部品以外の高さを有する突起物が設けられていないため、レンズ本体回りの小型化が可能となる。

【0061】

［制御部と外部の制御装置との通信形態］
次に、制御部４０及び外部の制御装置との通信形態について図６及び図７を用いて説明する。図６（ａ）は、制御部及び外部の制御装置との通信におけるバイト単位のデータの構成を示す図、図６（ｂ）は、通信パケットフォーマットの構成を示す図、図７（ａ）は、外部の制御装置から制御部に対して、レンズ位置としてのパルスモータの基準位置からのステップ数のデータを要求する通信形態を示す図、図７（ｂ）は、制御部からの応答の通信形態を示す図である。

【0062】

制御部４０及び外部の制御装置６０は、前もって同一の通信速度が設定されており、バイト単位のデータでシリアル通信が行われる。図６（ａ）に示すように、バイト単位のデータは、スタートビット（図６（ａ）にＳＴＡＲＴと図示）、データビット０（図６（ａ）にＢ０と図示）からデータビット７（図６（ａ）にＢ７と図示）までの８ビットのコマンド又はデータ及びストップビット（図６（ａ）にＳＴＯＰと図示）から構成される。また、制御コード、コマンド、データ等はＡＳＣＩＩコードが使用される。通信パケットフォーマットは、図６（ｂ）に示すように、テキスト部分の開始を表すＳＴＸ（Ｓｔａｒｔ ｏｆ Ｔｅｘｔ）、コマンド、モータ番号、データ部、テキスト部分の終了を表すＥＴＸ（Ｅｎｄ ｏｆ Ｔｅｘｔ）及びＳＴＸからＥＴＸまでのデータを加算した値を表すＢＣＣ（Ｂｌｏｃｋ Ｃｈｅｃｋｉｎｇ Ｃｏｄｅ）から構成される。

【0063】

ＳＴＸは、１バイトからなりＡＳＣＩＩコードの０２ｈが割り当てられている。なお、０２ｈのｈは、０２が１６進数であることを示す記号である。コマンドは、１バイトからなり各コマンド毎にＡＳＣＩＩコードが割り当てられている。モータ番号は、１バイトからなり各モータ毎にＡＳＣＩＩコードが割り当てられている。例えば、ズーム調整部１５のズームレンズ群１６を移動させるパルスモータ３１ａは、番号１を示す３１ｈが割り当てられており、フォーカ調整部のフォーカスレンズ群６を移動させるパルスモータ３０ａは、番号２を示す３２ｈが割り当てられている。

【0064】

また、アイリス調整部２４の絞り羽根２４ｂを制御するパルスモータ２４ａは、番号３を示す３３ｈが割り当てられ、光学フィルタ部２５を駆動する直流モータ２５ａは、番号４を示す３４ｈが割り当てられている。データ部は、可変長であり、ＡＳＣＩＩコードからなるデータが割り当てられる。ＥＴＸは、１バイトからなりＡＳＣＩＩコードの０３ｈが割り当てられている。ＢＣＣは、１バイトからなり、ＳＴＸからＥＴＸまでのデータを加算した値である。

【0065】

また、制御部４０は、外部の制御装置６０からコマンドを受信後、正常に通信が行われた場合には、ＡＣＫ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）又は応答データ等を返信する。また、受信で通信エラーが発生したときには、ＮＡＣＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）を出力して、送信元にコマンド等を再送信するよう要求する。また、送信元は、コマンド等を出力後、例えば、所定の時間に応答が確認できないときには、無応答として、再度コマンド等を出力するようになっている。

【0066】

通信形態の一例として、図７を用いて制御部４０が記憶しているパルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数のデータに関する外部の制御装置６０への送信について説明する。なお、パルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数のデータは、ズームレンズ群１６の位置を示すデータとして取り扱うようにする。

【0067】

図７（ａ）に示すように、外部の制御装置６０は、コマンド（５３ｈ）を、モータ番号である（３１ｈ）と共に制御部４０に出力する。制御部４０のマイクロコンピュータ４３は、外部の制御装置６０からのコマンドに対して、メモリ４３ａからズームレンズ群１６用のパルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数のデータを読み出して、コマンド（５２ｈ）、モータ番号（３１ｈ）及び読み出したデータをＡＳＣＩＩに変換した３バイトのデータを図７（ｂ）に示す通信フォーマットで外部の制御装置６０に返答する。これにより、外部の制御装置６０は、バリフォーカルレンズ１のパルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数によりズームレンズ群１６の位置を確認することができる。

【0068】

このように、制御部４０をバリフォーカルレンズ１に設けたことにより、レンズを駆動するモータの管理等が一元化され、また、制御部４０にそのレンズに関する情報を格納しておき、外部の制御装置６０からその情報を読み出すことにより、外部からの制御を容易に行うことができる。

【0069】

また、制御部４０は、バリフォーカルレンズ１の識別番号を記憶しておき、各モータの動作履歴の記憶することにより、外部の制御装置６０は、制御部４０からバリフォーカルレンズ１の各モータの動作履歴を読み出して、メンテナンス等の情報として活用することができる。

【0070】

また、バリフォーカルレンズ１を識別番号により管理することにより、例えば、通信パケットフォーマットにバリフォーカルレンズ１の識別番号を付加することにより、バリフォーカルレンズ毎に識別番号で管理することができる。これにより、他のバリフォーカルレンズ１と通信ラインを共用することが可能となるため、通信ラインを簡素化することができ、また、複数のバリフォーカルレンズを外部の制御装置６０で一括制御することができる。

【0071】

［ズーム（変倍）操作によるフォーカスの自動調整］
次に、バリフォーカルレンズのズーム（変倍）操作によるフォーカスの自動調整について述べる。バリフォーカルレンズ１は、ズームの大きさ及びフォーカス位置の調整を個別に調整する必要がある。すなわち、バリフォーカルレンズ１は、まずズームレンズ群１６を光軸方向に移動することによりズームの大きさを調整して、フォーカスレンズ群６を移動することによりズームレンズ群１６の移動によるフォーカス位置のずれ（いわゆるピンボケ）を修正する。このように、バリフォーカルレンズ１は、ズームの大きさを調整後に、フォーカス位置のずれを修正する必要がある。

【0072】

以下に、本発明のＣＣＴＶレンズにおけるズーム（変倍）操作によるフォーカスの自動調整について述べる。図８は、バリフォーカルレンズのズームレンズ群及びフォーカスレンズ群とＣＣＴＶカメラの撮像面との距離を示す図である。図８では、撮像面３６側の前面に厚さ３ｍｍのカバーガラス３５を配した構成であり、ズームレンズ群１６とＣＣＴＶカメラの撮像面３６との距離をＡとし、フォーカスレンズ群６とＣＣＴＶカメラの撮像面３６との距離をＢとした図を示す。なお、図８では、各レンズ群のＣＣＴＶカメラ側の端までの距離としたものである。

【0073】

本発明に係るＣＣＴＶレンズの一例としてのバリフォーカルレンズ１のズームレンズ群１６の位置は、ズームレンズ群１６用のパルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数を基に決定される。例えば、広角、標準、望遠におけるズームレンズ群１６の各位置（図８に図示する距離Ａに相当）は、パルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数により管理される。例えば、広角でのズームレンズ群１６とＣＣＴＶカメラの撮像面３６との距離Ａは、最小となり、望遠でのズームレンズ群１６とＣＣＴＶカメラの撮像面３６との距離Ａは、最大となる。

【0074】

また、ズームレンズ群１６の各位置での焦点（ピント）調整用のフォーカスレンズ群６の位置（図８に図示する距離Ｂに相当）は、フォーカス調整用のパルスモータ３０ａの基準位置からのステップ数により決定される。

【0075】

広角、標準、望遠におけるズームレンズ群１６のパルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数、これに対応するフォーカスを調整するフォーカスレンズ群６のパルスモータ３０ａの基準位置からのステップ数は、バリフォーカルレンズ１の制御部４０のメモリ４３ａに記憶している。このように、ズームレンズ群１６の各位置におけるフォーカスレンズ群６の位置が前もって記憶されている。

【0076】

以下に、外部からのバリフォーカルレンズのズーム動作について、図９を用いて説明する。図９は、ズーム動作である広角から望遠間の視野の切り替えにおける制御部による「ズーム」、「フォーカス」の順で制御するモータ制御のフローチャートを示す図である。

【0077】

図９に示すように、制御部４０は、最初に外部の制御装置６０からコマンドを受信したかをチェックし、コマンドの入力がないときには、コマンド受信可能状態で待機する（ステップＳ１）。制御部４０は、コマンドを受信したとき（ステップＳ１でＹｅｓ）には、エラーがなく正常に受信したかをチェックする（ステップＳ２）。

【0078】

ステップＳ２で通信エラーが発生したとき（ステップＳ２でＮｏ）には、外部の制御装置６０に「ＮＡＣＫ」を出力してエラー処理後にステップＳ１に移行する。

【0079】

ステップＳ２でコマンドを正常に受信したと判断した時（ステップＳ２でＹｅｓ）には、コマンドの分析を行う（ステップＳ４）。外部の制御装置６０からのコマンドが、ズームモードの指定、即ち、広角、標準又は望遠のいずれかの指定であるかをチェックする（ステップＳ５）。なお、ズームモードの指定とは、前もって制御部４０に広角、標準及び望遠でのズームレンズ群１６、フォーカスレンズ群６の位置データが記憶されており、記憶された位置データを基に、各パルスモータを制御するものである。

【0080】

一方、コマンドがズームモードの指定の場合（ステップＳ５でＹｅｓ）には、マイクロコンピュータ４３のメモリ４３ａに前もって記憶されているズームモードに対応したズームレンズ群１６の位置データを読み出して、指定位置データ（以下指定位置データをＭＳと図示）として設定する。なお、ズームレンズ群１６の指定位置データＭＳは、パルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数で規定されたものである（ステップＳ６）。

【0081】

一方、ステップＳ５でズームモードの指定でない（ステップＳ５でＮｏ）場合には、外部の制御装置６０からズームレンズ群１６の指定位置のデータであるパルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数が送信され、受信したデータをズームレンズ群１６の指定位置データＭＳとして設定する（ステップＳ７）。

【0082】

次に、ズームレンズ群１６の現在位置を示す現在位置データ（以下現在位置データをＭａと図示）としてパルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数をメモリ４３ａから読み出す（ステップＳ８）。現在位置データＭａをメモリ４３ａから読み出した後に、ズームレンズ群１６の移動量の算出を行う。移動量の算出は、指定位置データＭＳから現在位置データＭａを減算して行う。減算により、パルスモータ３１ａの回転方向（ズームレンズの移動方向）とパルスモータ３１ａのパルス数（ズームレンズ群１６の移動量）が決定する（ステップＳ９）。算出したズームレンズ群１６の移動量に基づきパルスモータ３１ａを駆動する（ステップＳ１０）。また、移動先のデータである指定位置データＭＳを現在位置データＭａとしてメモリ４３ａに記憶する。これにより、ズームレンズ群１６は、指定した位置に移動する。

【0083】

次に、ズームを調整後にフォーカスの制御を行う。フォーカスの制御は、メモリ４３ａから前もって設定されているズームレンズ群１６が移動した位置ＭＳに対応したフォーカスレンズ群６の指定位置データとしてのパルスモータ３０ａの基準位置からのステップ数を読み出す（ステップＳ１１）。即ち、ズームレンズ群６の移動によりフォーカスを調整するための、フォーカスレンズ群６が移動すべき位置データを設定するものである。

【0084】

フォーカスレンズ群６の現在位置データであるパルスモータ３０ａの基準位置からのステップ数をメモリ４３ａから読み出して、フォーカスレンズ群６の移動量の算出を行う。移動量の算出は、指定位置データから現在位置データを減算して行う。減算により、パルスモータ３０ａの回転方向（フォーカスレンズの移動方向）とパルスモータ３０ａのパルス数（フォーカスレンズの移動量）が決定する（ステップＳ１２）。算出したフォーカスレンズの移動量に基づきパルスモータを駆動する（ステップＳ１３）。その後、フォーカスレンズの移動先のデータである指定位置データを現在位置データとしてメモリ４３ａに記憶する（ステップＳ１４）。

【0085】

これにより、バリフォーカルレンズ１は、ズームレンズと同様にズーム（変倍）操作を行っても自動的にフォーカス（結像）調整が行われるため、取り扱いが容易となる。

【0086】

また、バリフォーカルレンズ１の制御部４０は、電源入力時にズームレンズ群及びフォーカスレンズ群を予め設定されている位置、例えば、広角、標準又は望遠のいずれかに相当する位置に、パルスモータを制御することも可能である。

【0087】

［レンズ周辺光量補正の処理］
次に、レンズ周辺光量補正、レンズの歪曲収差補正及びレンズの解像度アップ補正に関する処理について説明する。最初に、レンズ周辺光量補正について図１０、図１１を用いて説明する。図１０は、像高に対するレンズの周辺での明るさの変化を示す図、図１１は、周辺光量補正に関する処理を示すフローチャートである。

【0088】

レンズの周辺での明るさ（周辺光量）は、入射光の光軸に対する傾きが増加するにつれて減少する。レンズ周辺光量補正は、像の明るさが画面の周辺にいくほど低下するため、レンズの周辺での明るさの減少を補正するための処理である。図１０に示すように、像高が大きくなるにつれてレンズの周辺での明るさが減少する。レンズ周辺光量補正においては、前もって、像高に対するレンズの光量の値を求めておく。この光量の値は、ズームレンズの焦点距離毎、即ち、広角（図１０にＷＩＤＥと図示）焦点距離が３．４４ｍｍ、標準（図１０にＭＩＤＤＬＥと図示）焦点距離が５．３３ｍｍ及び望遠（図１０にＴＥＬＥと図示）焦点距離が１１．５６ｍｍのそれぞれについて求めておく。また、図１０に示すように、広角と標準の中間（図１０にＷ−Ｍと図示）、標準と望遠との中間（図１０にＭ−Ｔと図示）に関する光量の値を準備してもよい。

【0089】

なお、像高０即ちレンズの中心での光量を１とし、光量の値は、レンズの中心以外では、１未満の値となる。例えば、像高のある値に対して光量の値が０．８とは、レンズの中心と比較して８０％の明るさであり、補正として光量の値を１．２５倍することにより、レンズの中心と同等の明るさとなる。

【0090】

周辺光量補正は、像高とカメラの撮像エリアの大きさ及びカメラからの信号とにより、カメラから出力されて外部のメモリ等に記憶された画像データの明るさの補正を行う。補正処理は、撮像面の中心位置から像高に対応した撮像面での２次元のＸＹ座標毎に画像データの明るさの補正を行うようにする。これにより、モニター等に表示される画像が補正される。

【0091】

図１０に示す像高に対する光量の値の変化をズームモード毎に、多項式からなる式１で表し、式１の周辺光量係数Ａ、Ｂ、Ｃを前もって算出しておき、制御部４０のメモリ４３ａに記憶しておく。

【0092】

ｙ＝Ａ×ｘ^２＋Ｂ×ｘ＋Ｃ ・・（式１）
但し、ｙ：光量の値、ｘ：像高 Ａ、Ｂ、Ｃ：周辺光量係数
例えば、広角（ＷＩＤＥ）では、式１のＡ＝−０．０２４８、Ｂ＝−０．１３３４、Ｃ＝０．９９７９をメモリ４３ａに記憶しておく。

【0093】

周辺光量補正は、処理プログラムを内蔵したコンピュータ（ＰＣ）にカメラからの画像を転送して、ＰＣ上で行うようにする。以下に、周辺光量補正について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。

【0094】

最初に、ズームレンズ群１６用のパルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数のデータを読み出して、ズームレンズ群１６の位置を確認する（ステップＳ２０）。即ち、ワイド（ＷＩＤＥ）、標準（ＭＩＤＤＬＥ）又は望遠（ＴＥＬＥ）状態のいずれであるかを確認し（ステップＳ２１）、ワイド、標準又は望遠のいずれも該当しない（ステップＳ２１でＮｏ）ときには、周辺光量補正の処理を行わない。ワイド、標準又は望遠のいずれかの場合（ステップＳ２１でＹｅｓ）には、ズームレンズ群１６の位置に応じた周辺光量係数Ａ、Ｂ、Ｃのデータを制御部４０から読み出す（ステップＳ２２）。

【0095】

また、バリフォーカルレンズ１に結合されたカメラからの画像を取得し、画像データとして外部のメモリ等に一時格納する（ステップＳ２３）。画像データをＰＣに転送して、周辺光量係数に基づき周辺光量補正プログラムを実行する（ステップＳ２４）。補正処理した画像データをモニターに出力し、また、画像データとしてメモリに記憶する（ステップＳ２５）。これにより、レンズの周辺光量補正が行われて、画像全体が均一な明るさに補正される。

【0096】

［レンズの歪曲収差補正の処理］
レンズの歪曲収差補正は、レンズによる像の歪みを補正するための処理である。次に、レンズの歪曲収差補正について、図１２、図１３を用いて説明する。図１２は、バリフォーカルレンズ１の広角、標準又は望遠における理想像高に対する歪曲収差Ｄ（％）の一例を示す図、図１３は、歪曲収差補正に関する処理を示すフローチャートである。

【0097】

レンズの歪曲収差補正においては、前もって、図１２に示すように、レンズの焦点距離毎、即ち、ズームモードである広角、標準及び望遠のそれぞれの像高に対するレンズの歪曲収差を求めておく。また、図１２に示すように、広角（ＷＩＤＥ）と標準（ＭＩＤＤＬＥ）の中間（図１２にＷＩＤＥからＭＩＤＤＬＥにかけてＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４と図示）に関する歪曲収差を準備してもよい。

【0098】

レンズは、光軸に垂直な平面内の被写体と光軸に垂直な像面上でその像の相似性が成り立たない歪みである歪曲収差を有している。レンズは、ズームレンズの位置、即ち、広角、標準又は望遠によって、生じる歪曲収差の大きさが異なる。レンズの歪曲収差Ｄは、式２に示すようにズームモードの各焦点距離における像の大きさの変化（像高の変化）の理想像高に対する百分比で表される。
歪曲収差Ｄ（％）＝（ｙ−ｙ’）／ｙ’×１００（％） ・・（式２）
但し、ｙは実際の主光線像高、ｙ’は理想像高である。

【0099】

図１２に示すように、例えば、理想像高２．１ｍｍにおける広角での歪曲収差Ｄは、−２０．７％、標準での歪曲収差Ｄは、−３．１％、望遠での歪曲収差Ｄは、−１．１％である。図１２に示す歪曲収差は負の値であり、正方形の被写体では、タル型の歪みとなる。特に、広角での歪曲収差Ｄが大きく、画像として歪んでしまうため、補正が必要となる。

【0100】

なお、像高０、即ちレンズの中心での歪曲収差を１００％とし、歪曲収差の値は、レンズの中心以外では、１００％未満の値となる。例えば、理想像高のある値に対して歪曲収差が−２０％とは、実際の像高が、理想像高に対して２０％歪んでおり、即ち、理想像高よりも小さい値であるため、該当する位置に対して補正値として１．２５倍することにより、位置の歪みが補正される。

【0101】

図１２に示す像高に対する歪曲収差Ｄの値の変化をズームモード毎に、多項式からなる式３で表し、式３の係数Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉを前もって算出しておき、制御部４０のメモリ４３ａに記憶しておく。

【0102】

ｙ＝Ｅ×ｘ^４＋Ｆ×ｘ^３＋Ｇ×ｘ^２＋Ｈ×ｘ＋Ｉ ・・（式３）
但し、ｙ：歪曲収差の値（式２のＤ）、ｘ：像高、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ：係数
例えば、標準（ＭＩＤＤＬＥ）では、Ｅ＝−０．０１１９、Ｆ＝−０．０６８６、Ｇ＝−０．８４６１、Ｈ＝０．０２３、Ｉ＝−０．００１２をメモリ４３ａに記憶しておく。

【0103】

レンズの歪曲収差の補正処理は、カメラから出力されて外部のメモリ等に記憶された画像データを撮像面の中心位置から像高に対応した撮像面での２次元のＸＹ座標毎に水平、垂直位置の補正を行う。これにより、モニター等に表示される画像が補正される。レンズの歪曲収差の補正は、処理プログラムを内蔵したコンピュータ（ＰＣ）にカメラからの画像を転送して、ＰＣ上で行うようにする。

【0104】

以下に、歪曲収差補正について、図１３を用いて説明する。図１３は、歪曲収差補正に関する処理を示すフローチャートである。最初に、ズームレンズ群１６用パルスモータ３１ａの基準位置からのステップ数のデータを読み出して、ズームレンズ群１６の位置を確認する（ステップＳ３０）。即ち、ワイド（ＷＩＤＥ）、標準（ＭＩＤＤＬＥ）又は望遠（ＴＥＬＥ）状態のいずれであるかを確認し（ステップＳ３１）、ワイド、標準又は望遠のいずれも該当しない（ステップＳ３１でＮｏ）ときには、歪曲収差補正の処理を行わない。ワイド、標準又は望遠のいずれかの場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）には、ズームレンズ群１６の位置に応じた係数Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉのデータを制御部４０から読み出す（ステップＳ３２）。

【0105】

また、バリフォーカルレンズ１に結合されたカメラからの画像を取得し、画像データとして外部のメモリ等に一時格納する（ステップＳ３３）。画像データをＰＣに転送して、係数Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉのデータに基づき歪曲収差補正プログラムを実行する（ステップＳ３４）。補正処理した画像データをモニターに出力し、また、メモリに記憶する（ステップＳ３５）。これにより、レンズの歪曲収差補正が行われて、画像全体が歪みのない画像に補正される。

【0106】

［解像度アップ補正の処理］
次に、解像度アップ補正について、図１４乃至図１６を用いて説明する。図１４は、バリフォーカルレンズ１の広角におけるＦｎｏとＭＴＦ解像度との関係の一例を示す図、図１５は、バリフォーカルレンズ１のアイリス調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数に対するＦｎｏの変化を示す図、図１６は、解像度アップ補正に関する処理を示すフローチャートである。

【0107】

バリフォーカルレンズ１は、広角、標準又は望遠、即ち、焦点距離によって、Ｆナンバー（Ｆｎｏと図示）に対するレンズのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ コントラスト伝達関数）解像度が異なる。なお、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）とは、焦点距離とレンズに入射する有効光束の径との比で表され、レンズの明るさを示すものである。レンズのＭＴＦ解像度の最適化は、広角、標準又は望遠でのズームレンズの焦点距離で最もＭＴＦ解像度が最大解像度となるように、アイリス調整部２４の絞りの位置を調整するものである。アイリス調整部２４は、パルスモータ２４ａによって絞りが制御され、パルスモータ２４ａの基準位置からのステップ数に対するＦｎｏが規定されている。

【0108】

これにより、ズームレンズの各位置における最大のＭＴＦ解像度を示すＦｎｏが決定し、Ｆｎｏを設定するアイリス調整部２４の絞り位置を調整するパルスモータ２４ａの基準位置からのステップ数が決定する。

【0109】

図１４は、バリフォーカルレンズ１の広角におけるＦｎｏとＭＴＦ解像度との関係の一例を示す図である。図１４に示すように、バリフォーカルレンズ１の広角におけるＭＴＦ最大解像度（図１４に丸印で示す位置）は、Ｆｎｏが４のときである。同様に、標準、望遠でのＭＴＦ最大解像度におけるＦｎｏが決まっており、制御部４０に広角、標準、望遠のズームモード毎にＦｎｏが記憶されている。

【0110】

図１５は、バリフォーカルレンズ１のパルスモータ２４ａの基準位置からのステップ数に対するＦｎｏの変化を示す図である。アイリス調整部２４のパルスモータ２４ａを、前もって設定されている広角（図１５にＷＩＤＥと図示）におけるＦｎｏとパルスモータ２４ａの基準位置からのステップ数を基に、Ｆｎｏが４（図１５に丸印で示す位置）となるようにパルスモータ２４ａを駆動する。このときのパルスモータ２４ａの基準位置からのステップ数は５１である。なお、制御部４０は、ズームモード毎にＦｎｏに対するアイリス調整部のパルスモータの基準位置からのステップ数を記憶している。

【0111】

以下に、解像度アップ補正について、図１６を用いて説明する。図１６は、解像度アップ補正に関する処理を示すフローチャートである。

【0112】

最初に、ズームレンズ用パルスモータ２４ａの基準位置からのステップ数のデータを読み出して、ズームレンズ群１６の位置を確認する（ステップＳ４０）。即ち、ワイド（ＷＩＤＥ）、標準（ＭＩＤＤＬＥ）又は望遠（ＴＥＬＥ）状態のいずれであるかを確認し（ステップＳ４１）、ワイド、標準又は望遠のいずれも該当しない（ステップＳ４１でＮｏ）ときには、解像度アップの処理を行わない。ワイド、標準又は望遠のいずれかの場合（ステップＳ４１でＹｅｓ）には、ズームレンズ群１６の位置に応じた最大解像度のＦｎｏの選定を行う（ステップＳ４２）。

【0113】

次に、選定したＦｎｏに対応するズームレンズの位置に応じたパルスモータ２４ａの基準位置からのステップ数である絞り羽根２４ｂの位置データを読み出す（ステップＳ４３）。また、絞り羽根２４ｂの現在位置を示すパルスモータ２４ａの現在値のデータを読み出し（ステップＳ４４）、アイリス調整部のパルスモータ２４ａを駆動して絞り羽根２４ｂが所定の絞り位置になるように設定する（ステップＳ４５）。これにより、ズームレンズの位置に応じて、ＭＴＦ解像度が最高となり解像度アップが図られて、より鮮明な画像を得ることができる。

【0114】

このように、本発明のＣＣＴＶレンズは、レンズ周辺光量補正、レンズの歪曲収差補正及びレンズの解像度アップ補正を行うことにより、歪みが少なく、鮮明な画像を得ることができる。

【0115】

［その他の実施例］
また、本発明は、高い屈曲性を有するフレキシブル回路４１について説明したが、制御部４０は、フレキシブル基板４２に代えて、屈折率が低い硬質の材質からなる基板（図示せず）を、レンズ本体２の周囲に密着するような形状で成型し、前記基板上に、マイクロコンピュータ４３、モータドライバ回路４４等のＩＣチップ及び抵抗（図示せず）、コンデンサ（図示せず）等の部品が設け、レンズ本体２の周囲に装着するようにしても良い。

【0116】

以上述べたように、本発明のＣＣＴＶレンズは、従来と比べて小型化が可能であり、外部から容易に制御できるため、ネットワークカメラとしても使用することができる。

【0117】

また、本発明のＣＣＴＶレンズは、車載カメラ用のレンズとして使用することができる。例えば、車のフロントにカメラを搭載して、車速に応じて画角を切り替えることにより、状況に応じた的確な画像を得ることができる。また、車のリアに設けて、前もって設定した複数の視野から適切な視野を高速で選択することにより、運転者のサポートを行うことができる。

【0118】

以上述べたように、本発明によれば、通信機能を有するマイクロコンピュータ及びモータ駆動回路を搭載したフレキシブル回路からなる制御部が、ＣＣＴＶレンズに設けられているため、フレキシブル回路に電源及び外部から通信を介してコマンドを入力することにより、ＣＣＴＶレンズを容易に制御することができる。

【0119】

また、フレキシブル回路からレンズ駆動用の各モータへ直接配線することが可能であり、これにより、配線数を抑制することができ、モータ配線を簡素化することができる。

【0120】

また、外部の制御装置との通信は、シリアル通信方式であるため、外部の制御装置との信号線の本数を減らすことができる。

【0121】

また、マイクロコンピュータによりレンズの位置を管理することができるため、焦点距離を可変して変倍するワイド、標準、望遠等の画角設定が容易に行うことができため、マイクロコンピュータにより最適な画像を得ることができる。

【0122】

また、従来は、モータの位置検出をポテンショメータの抵抗値から行っており、これらはアナログ値であるため、デジタル値に変換して位置検出を算出していた。本発明は、モータにパルスモータを使用したことにより、オープンループの制御が可能であり、位置検出器を必要としないため、レンズ本体回りを小型化することができる。

【0123】

この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。

【符号の説明】

【0124】

１ ＣＣＴＶレンズ（バリフォーカルレンズ）
２ レンズ本体
５ フォーカス調整部
６ フォーカスレンズ群
６ａ 移動ピン
７ フォーカス回転リング
７ａ ギア部
７ｂ 凹部
８ フォーカス保持枠
８ａ 移動ピン案内溝
８ｂ 金具
１５ ズーム調整部
１６ ズームレンズ群
１６ａ 移動ピン
１７ ズーム保持枠
１７ａ 移動ピン案内溝
１７ｂ 金具
１７ｃ マウント部
１８ ズーム回転リング
１８ａ ギア部
１８ｂ 凹部
２３ アイリスユニット
２４ アイリス調整部
２４ａ パルスモータ（絞り用）
２４ｂ 絞り羽根
２５ 光学フィルタ部
２５ａ 直流モータ（アクチュエータ）
３０ フォーカスギアユニット
３０ａ パルスモータ（フォーカス用）
３１ ズームギアユニット
３１ａ パルスモータ（ズーム用）
３２ ギア列
３５ カバーガラス
３６ 撮像面
４０ 制御部
４１ フレキシブル回路
４２ フレキシブル基板
４３ マイクロコンピュータ
４３ａ メモリ
４４ モータドライバ回路
４４ａ スイッチング回路
４７ 入出力端子
４８ ランド（モータ端子接続用）
４９ ランド（直流モータ端子接続用）
５０ ランド（フレキシブル基板固定用）
６０ 外部の制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】