JPH10210327A - カメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ズーム調節中も正確なスケールを表示するカ
メラ装置を提供する。 【解決手段】 ズームレンズ１ａとフォーカスレンズ１
ｂとを含むレンズ部１が、撮像範囲の画像を取り込む。
所定のサイズの撮像部３ａを含む画像信号出力部３は、
画像信号を生成し、出力する。ズームレンズ位置測定部
２ａは、ズームレンズ１ａの位置を測定する。フォーカ
スレンズ位置測定部２ｂは、フォーカスレンズ１ｂの位
置を測定する。演算部５は、ズームレンズ位置とフォー
カスレンズ位置とから、被写体距離と焦点距離とを算出
する。範囲算出部８は、被写体距離と焦点距離とから撮
像範囲のサイズを算出する。スケール設定部９は、算出
された撮像範囲のサイズと撮像部３ａのサイズとに基づ
いてスケール設定を行う。表示部１２は、スケール設定
に基づいたスケールと、画像信号出力部３から出力され
た画像信号とを表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は取得画像とスケール
を表示するカメラ装置に関し、特にズーム機能を有する
カメラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、取得した画像をモニタ等に表示す
ることに主眼をおいたカメラ装置に、マイクロスコープ
や内視鏡カメラ等がある。

【０００３】極小パーツを有する電子部品半導体や動植
物、皮膚、毛髪等の検査の際に使用される単焦点のマイ
クロスコープの一般的な構成を、図を参照して説明す
る。図６は、単焦点のマイクロスコープの基本構成を示
す図である。

【０００４】マイクロスコープは、モニタ部１００と、
コントローラ部１１０と、プローブ部１２０とから構成
されている。プローブ部１２０は、マイクロリングライ
ト１２１を装着したＣＣＤ(Charge Coupled Device) カ
メラ１２２と、単焦点のレンズ１２３と、集光キャップ
１２４とから構成されている。

【０００５】ここで図に示したマイクロスコープは接触
型で、プローブ部１２０を被写体に接触させて使用す
る。レンズ１２３のピントは予め集光キャップ１２４の
先端に合わせてあり、別のレンズを使用する場合には、
やはりピント合わせの済んでいる別の集光キャップを使
用する。

【０００６】コントローラ部１１０から供給される光
は、マイクロリングライト１２１、集光キャップ１２４
を経て、プローブ部１２０の先端と接触している被写体
に照射される。レンズ１２３を経て取り込まれる画像
は、コントローラ部１１０にて明るさの調整等を受けた
後、モニタ部１００に表示される。

【０００７】ところで、このようなマイクロスコープ
に、画像と画像に対するスケールとを同時に表示する機
能があると、検査等の際に被写体の実際の大きさが判
り、大変便利である。

【０００８】画像に対するスケールを設定するには、撮
像範囲のサイズと、ＣＣＤカメラ１２２の撮像部のサイ
ズとが、明らかになっている必要がある。このうち、撮
像部のサイズは、マイクロスコープの仕様によって決ま
っている。

【０００９】また、マイクロスコープの撮像範囲のサイ
ズは、ＣＣＤカメラ１２２の撮像部のサイズと、被写体
とレンズ１２３との距離（被写体距離）と、レンズ１２
３の焦点距離とによって決定される。使用するレンズが
決定すれば集光キャップが決定するので、焦点距離と被
写体距離とが決定する。

【００１０】従って、使用するレンズが決定すれば、そ
の時点で撮像範囲が決定し、スケールを設定することが
可能となる。以上、接触型のマイクロスコープにスケー
ルを表示させる場合の説明を行ったが、非接触型であっ
ても、被写体およびマイクロスコープをスタンド等で固
定して被写体距離を一定にすれば、同様にスケールの設
定が可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
スケール設定を行うには、被写体距離や焦点距離が一定
でなければならない。そのため、ズームレンズのように
被写体距離や焦点距離が一定でないレンズを使用する場
合には、被写体距離および焦点距離を特定の位置に完全
に固定するか、外部からスケール設定を行うかしなけれ
ば、スケール表示は難しかった。

【００１２】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、取得画像とスケールとを表示するカメラ装置
において、ズーム調節中にも正確なスケール表示が可能
なカメラ装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、取得画像とスケールを表示するカメラ装
置において、ズームレンズとフォーカスレンズとを含
み、撮像範囲にある被写体の画像を取り込むレンズユニ
ットと、所定のサイズの撮像部を含み、前記画像から画
像信号を生成、出力する画像信号出力手段と、前記ズー
ムレンズの位置を測定するズームレンズ位置測定手段
と、前記フォーカスレンズの位置を測定するフォーカス
レンズ位置測定手段と、前記ズームレンズ位置と、前記
フォーカスレンズ位置とから、被写体距離と焦点距離と
を算出する演算手段と、前記被写体距離と前記焦点距離
とから、前記撮像範囲のサイズを算出する範囲算出手段
と、前記撮像範囲のサイズと前記撮像部のサイズとに基
づき、スケール設定を行うスケール設定手段と、前記ス
ケール設定に基づいたスケールと前記画像信号とを表示
する表示手段とを有することを特徴とするカメラ装置が
提供される。

【００１４】このような構成のカメラ装置で取得画像と
スケールを表示する際には、ズームレンズとフォーカス
レンズとを含むレンズユニットが、撮像範囲にある被写
体の画像を取り込む。そして、所定のサイズの撮像部を
含む画像信号出力手段が、画像から画像信号を生成、出
力する。ズームレンズ位置測定手段は、ズームレンズの
位置を測定する。フォーカスレンズ位置測定手段は、フ
ォーカスレンズの位置を測定する。演算手段は、ズーム
レンズ位置とフォーカスレンズ位置とから被写体距離と
焦点距離とを算出する。範囲算出手段は、被写体距離と
焦点距離とから撮像範囲のサイズを算出する。スケール
設定手段は、撮像範囲のサイズと撮像部のサイズとに基
づき、スケール設定を行う。表示手段は、スケール設定
に基づいたスケールと画像信号とを表示する。

【００１５】このようなカメラ装置では、画像取り込み
中のズームレンズおよびフォーカスレンズの位置から被
写体距離と焦点距離とを算出して撮像範囲のサイズを求
め、スケール設定を行う。従って、ズームレンズやフォ
ーカスレンズの特定位置での固定も外部からの設定も必
要とせずに、正確なスケール表示が可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明のカメラ装置の原
理構成を示す図である。

【００１７】本発明のカメラ装置は、まず、レンズ部１
と、ズームレンズ位置測定部２ａと、フォーカスレンズ
位置測定部２ｂと、画像信号出力部３とを有している。
レンズ部１は多数のレンズ群から構成されており、その
中にはズームレンズ１ａおよびフォーカスレンズ１ｂが
含まれている。図中左方に被写体（図示しない）が存在
した場合にレンズ部１はその被写体の画像を取り込む
が、この範囲は、主にズームレンズ１ａが図中左右に動
かされることで、縮小されたり、拡大されたりする。ま
た、この画像は、主にフォーカスレンズ１ｂが図中左右
に動かされることで、ピントが合うようになったり、ぼ
けるようになったりする。

【００１８】ズームレンズ位置測定部２ａは、ズームレ
ンズ１ａの位置を測定し、測定結果を演算部５に入力す
る。また、フォーカスレンズ位置測定部２ｂは、フォー
カスレンズ１ｂの位置を測定し、測定結果を演算部５に
入力する。

【００１９】画像信号出力部３は、ＣＣＤ(Charge Coup
led Device) 撮像部３ａと、サンプルホールド（Ｓ／
Ｈ）およびＡＧＣ(Automatic Gain Control)３ｂと、Ａ
／Ｄ(Analog Digital)変換器３ｃと、カメラプロセス３
ｄと、エンコーダ３ｅと、から構成されている。

【００２０】レンズ部１にて取り込まれた画像は、ＣＣ
Ｄ撮像部３ａにて電気信号に変換され、出力される。従
って、撮像範囲の形状およびサイズは、ＣＣＤ撮像部３
ａの撮像面の形状およびサイズと相似の関係になる。Ｓ
／ＨおよびＡＧＣ３ｂは、この電気信号を一定量の信号
にサンプリングし、出力する。Ａ／Ｄ変換器３ｃは、サ
ンプリング済の電気信号をディジタル信号に変換し、出
力する。

【００２１】なお、カメラプロセス３ｄは、取得画像の
色バランスを白色（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１）を基準に
補正するホワイトバランス(White Balance) 回路や、色
強度と信号出力の比を補正するガンマ補正回路等の、一
般的なカメラプロセス処理を意味している。エンコーダ
３ｅは、入力された電気信号を、ＮＴＳＣ(NationalTel
evision System Committee)信号等にエンコードして出
力する。

【００２２】本発明のカメラ装置はさらに、ＦＥ(Focus
Error) 生成部４と、演算部５と、距離対応データ記憶
部６と、ズームレンズ移動部７ａと、フォーカスレンズ
移動部７ｂとを有している。

【００２３】ＦＥ生成部４は、Ａ／Ｄ変換済の電気信号
を検波し、電気信号が焦点の合っていない状態であれ
ば、フォーカスエラー信号を生成する。生成したフォー
カスエラー信号は、演算部５に入力する。

【００２４】演算部５には、距離対応データ記憶部６が
接続されており、ズームレンズ１ａの位置とフォーカス
レンズ１ｂの位置とを、このデータに照らし合わせる。
そして被写体距離と焦点距離とを得ると、範囲算出部８
に入力する。演算部５は、ズームレンズ移動部７ａおよ
びフォーカスレンズ移動部７ｂの制御も行う。すなわ
ち、ＦＥ生成部４からフォーカスエラー信号が入力され
た場合、フォーカスレンズ移動部７ｂを制御して、フォ
ーカスレンズ１ｂを移動させる。

【００２５】距離対応データ記憶部６には、ズームレン
ズの位置と、フォーカスレンズの位置とに対応する、被
写体距離と焦点距離とが予め記憶されている。なお、こ
のデータに関しては後に図を示して説明する。

【００２６】ズームレンズ移動部７ａは、ズームレンズ
１ａを移動させる。また、フォーカスレンズ移動部７ｂ
は、フォーカスレンズ１ｂを移動させる。本発明のカメ
ラ装置はさらに、範囲算出部８と、スケール設定部９
と、スイッチ部１０と、加算器１１と、表示部１２とを
有している。

【００２７】範囲算出部８は、被写体距離と焦点距離と
から撮像範囲のサイズを算出し、スケール設定部９に入
力する。スケール設定部９は、入力された撮像範囲のサ
イズから適切なスケール値を算出して、スケール設定用
の信号を出力する。スイッチ部１０では、スケールを表
示させるか、させないかの切り替えが行われる。

【００２８】加算器１１は、スイッチ部１０でスケール
を表示させる選択がされている場合に、画像信号出力部
３のエンコーダ３ｅから出力された画像信号と、スケー
ル設定部９から出力されたスケール設定用の信号を加算
して表示部１２に出力する。スイッチ部１０でスケール
を表示させない選択がされている場合には、画像信号の
みを表示部１２に出力する。表示部１２は、加算器１１
からの入力信号に従って、画像を表示する。

【００２９】ここで、ズームレンズの位置とフォーカス
レンズの位置とから、撮像範囲のサイズを求める方法に
ついて説明する。図２は、撮像範囲のサイズの求め方を
説明するための図である。

【００３０】この図では、レンズ部１を模式的に凸レン
ズの形で示してある。レンズ部１は図中左右に移動する
ことで画角ｗを変化させ、ＣＣＤ撮像部３ａ上に画像を
得る。この時、撮像範囲のサイズＹは次式（１）で近似
される。

【００３１】

【数１】Ｙ＝ｙ×Ｉ／ｆ ……（１） ここでイメージサイズｙは、ＣＣＤ撮像部３ａのサイズ
に依存する値であり、一定の値である。また、図に示し
た物体距離が被写体距離Ｉの近似値として、像距離が焦
点距離ｆの近似値として使用される。従って、例えば１
／２”ＣＣＤ（縦６．４ｍｍ、横４．８ｍｍ）にて撮像
した場合に、被写体距離Ｉ≒１ｍ、焦点距離ｆ≒８ｍｍ
ならば、撮像範囲の実際のサイズは、縦Ｙ₁ が次式
（２）で、横Ｙ₂ が次式（３）で表わされる。

【００３２】

【数２】 Ｙ₂ ＝６．４×１０^-3×１／（８．０×１０^-3） ＝０．８（ｍ） ……（２）

【００３３】

【数３】 Ｙ₃ ＝４．８×１０^-3×１／（８．０×１０^-3） ＝０．６（ｍ） ……（３） 同様に、被写体距離Ｉ≒１ｍ、焦点距離ｆ≒４０ｍｍな
らば、撮像範囲の実際のサイズは、縦Ｙ₄ が次式（４）
で、横Ｙ₅ が次式（５）で表わされる。

【００３４】

【数４】 Ｙ₄ ＝６．８×１０^-3×１／（４０．０×１０^-3） ＝０．１６（ｍ） ……（４）

【００３５】

【数５】 Ｙ₅ ＝４．８×１０^-3×１／（４０．０×１０^-3） ＝０．１２（ｍ） ……（５） 次に、図１に示したレンズ部１と距離対応データとの対
応を、例を示して説明する。

【００３６】図３は、図１に示したレンズ部１の内部構
成の一例を示した図である。インナーフォーカスレンズ
２０は、レンズ部１として使用可能なレンズの一例であ
る。このレンズには内部に、第１群レンズ２１、第２群
レンズ２２、第３群レンズ２３、第４群レンズ２４が設
けられており、第１群レンズ２１および第３群レンズ２
３は、ここでは固定されている。

【００３７】第２群レンズ２２および第４群２４レンズ
は図中左右に移動可能である。第２群レンズ２２は、平
行に設けられたガイドピン２２ａとスクリュー軸２２ｂ
とに垂直に渡された支持具２２ｃによって保持されてい
る。スクリュー軸２２ｂはＤＣモータ２２ｄの回転軸で
もあり、ＤＣモータ２２ｄの回転を第２群レンズ２２に
伝えている。また、支持具２２ｃにはこの第２群レンズ
２２の位置を測定するポテンショメータ２２ｅが設けら
れている。

【００３８】インナーフォーカスレンズ２０を図１に示
したレンズ部１として適用した場合、第２群レンズ２２
が図１のズームレンズ１ａに、第４群レンズ２４が図１
のフォーカスレンズ１ｂに、対応する。またこの時、ポ
テンショメータ２２ｅが図１のズームレンズ位置測定部
２ａに、ＤＣモータ２２ｄが図１のズームレンズ移動部
７ａに、対応する。

【００３９】なお、ここでは図示しないが、図１に示し
たフォーカス位置測定部２ｂとしてはフォトインタラプ
タ等の物体検出手段を、図１に示したフォーカスレンズ
移動部７ｂとしてはステップモータ等の微小な制御を可
能とする駆動手段を、適用する。フォトインタラプタを
用いて原点検出をした後、ステップモータのパルス数を
カウントすることによって、位置検出が可能となる。こ
の他、レンズにマグネットスケールを一体化させ、フォ
ーカス位置測定部２ｂとしてＭＲセンサを設け、高分解
能で位置検出を行う方法等を採ってもよい。

【００４０】図４は、図３に示したインナーフォーカス
レンズ２０をレンズ部１に適用した場合の距離対応デー
タの一例を示したカムカーブグラフである。カムカーブ
グラフは、レンズ部１の構成と対応して距離対応データ
記憶部６に記憶されている。ここで，カムカーブグラフ
は、横軸にズームレンズの位置を、縦軸にフォーカスレ
ンズの位置をとり、両者との関係から被写体距離Ｉを示
すグラフである。

【００４１】図３に示した第２レンズ群２２が左方に動
かされることは、図４に示したカムカーブグラフが「Ｗ
ｉｄｅ端」に近付くことと対応し、取り込まれる画像は
ワイド（広角）となる。また逆に、図３に示した第２レ
ンズ群２２が右方に動かされることは、図４に示したカ
ムカーブグラフが「Ｔｅｌｅ端」に近付くことと対応
し、取り込まれる画像はズーム（拡大）となる。

【００４２】同様に、図３に示した第４レンズ群２４が
左方に動かされることは、図４に示したカムカーブグラ
フが「至近」に近付くことと対応し、取り込まれる画像
の焦点はカメラの近くになる。図３に示した第４レンズ
群２４が右方に動かされることは、図４に示したカムカ
ーブグラフが「遠方」に近付くことと対応し、取り込ま
れる画像の焦点はカメラの遠くになる。

【００４３】演算部５は、入力されたズームレンズの位
置とフォーカスレンズの位置とを、このカムカーブグラ
フに適用する。すなわち、ズームレンズがａの位置にあ
り、フォーカスレンズがｂの位置にある時、被写体距離
Ｉはａとｂとの交点Ｂ、すなわち５０ｍｍである。ま
た、ズームレンズがａの位置のままでフォーカスレンズ
がｃの位置に移動したとき、被写体距離Ｉはａとｃとの
交点Ｃ、すなわち２５０ｍｍということになる。

【００４４】なお、距離対応データ記憶部６には、同様
にして焦点距離ｆを示すようなグラフも記憶されてい
る。ここで、本発明のカメラ装置にてズームおよびフォ
ーカスの調節中にスケール表示を行う手順を示す。

【００４５】図５は、ズームおよびフォーカスの調整に
スケール表示を追従させる手順を示したフローチャート
である。演算部５はまず、フォーカスレンズを初期化す
る、つまり、フォーカスレンズの位置を測定し、その情
報を演算部５内のレジスタ等に保持しておく（ステップ
Ｓ１）。そして、ズーム調節が行われればズームレンズ
の位置情報を（ステップＳ２）、フォーカス調節が行わ
れればフォーカスレンズの位置情報を測定し、レジスタ
等に保持する（ステップＳ３）。次に演算部５は保持し
たズームレンズおよびフォーカスレンズの位置情報を距
離対応データに照らし合わせ、被写体距離Ｉおよび焦点
距離ｆを求める（ステップＳ４）。求めたＩ、ｆを範囲
算出部８に入力すると、範囲算出部８は撮像範囲ｙを算
出する（ステップＳ５）。算出したｙをスケール設定手
段９に入力すると、スケール設定手段９はスケールの適
正な１目盛の値と、表示幅とを決定し（ステップＳ
６）、表示手段１２はこの決定に基づいてスケールを表
示する（ステップＳ７）。

【００４６】この後、ズームの再調節が必要であれば
（ステップＳ８）、再度ステップＳ２へ進む。また、フ
ォーカスの再調節が必要であれば（ステップＳ９）、再
度ステップＳ３へ進む。電源がＯＦＦされるまで（ステ
ップＳ１０）このフローチャートの処理は続けられる。

【００４７】上記の説明ではレンズ部１として図３に示
すようなインナーフォーカスレンズを使用したが、前玉
でフォーカスをとるようなレンズを、レンズ部１として
使用してもよい。この場合、被写体距離Ｉはフォーカス
レンズの位置に、焦点距離ｆはズームレンズの位置に、
依存した値となる。

【００４８】また、上記の説明ではスケール表示に関し
てのみ説明したが、同様の手順にて表示される画像中の
２点をマウス等のポインティングデバイスにて指定し、
２点間の実際の長さを算出、表示することも可能であ
る。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のカメラ装置
では、ズームレンズおよびフォーカスレンズの位置を測
定し、両者の位置関係から被写体距離と焦点距離とを算
出して撮像範囲のサイズを求め、スケール設定を行うよ
うにしたので、ズーム調節中も正確にスケールを表示す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカメラ装置の原理構成を示す図であ
る。

【図２】撮像範囲のサイズの求め方を説明するための図
である。

【図３】図１に示したレンズ部の内部構成の一例を示し
た図である。

【図４】図３に示したインナーフォーカスレンズをレン
ズ部に適用した場合の距離対応データの一例を示したカ
ムカーブグラフである。

【図５】ズームおよびフォーカスの調整にスケール表示
を追従させる手順を示したフローチャートである。

【図６】単焦点のマイクロスコープの基本構成を示す図
である。

【符号の説明】

１……レンズ部、１ａ……ズームレンズ、１ｂ……フォ
ーカスレンズ、２ａ……ズームレンズ位置測定部、２ｂ
……フォーカスレンズ位置測定部、３……画像信号出力
部、３ａ……ＣＣＤ撮像部、３ｂ……Ｓ／ＨおよびＡＧ
Ｃ、３ｃ……Ａ／Ｄ変換器、３ｄ……カメラプロセス、
３ｅ……エンコーダ、４……ＦＥ生成部、５……演算
部、５……距離対応データ記憶部、７ａ……ズームレン
ズ移動部、７ｂ……フォーカスレンズ移動部、８……範
囲算出部、９……スケール設定部、１０……スイッチ
部、１１……加算器、１２……表示部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取得画像とスケールを表示するカメラ装
   置において、 ズームレンズとフォーカスレンズとを含み、撮像範囲に
   ある被写体の画像を取り込むレンズユニットと、 所定のサイズの撮像部を含み、前記画像から画像信号を
   生成、出力する画像信号出力手段と、 前記ズームレンズの位置を測定するズームレンズ位置測
   定手段と、 前記フォーカスレンズの位置を測定するフォーカスレン
   ズ位置測定手段と、 前記ズームレンズ位置と前記フォーカスレンズ位置とか
   ら、被写体距離と焦点距離とを算出する演算手段と、 前記被写体距離と前記焦点距離とから、前記撮像範囲の
   サイズを算出する範囲算出手段と、 前記撮像範囲のサイズと前記撮像部のサイズとに基づ
   き、スケール設定を行うスケール設定手段と、 前記スケール設定に基づいたスケールと前記画像信号と
   を表示する表示手段と、 を有することを特徴とするカメラ装置。
2. 【請求項２】 前記画像の焦点が合っていない場合にフ
   ォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生
   成手段をさらに有し、前記演算手段は、前記フォーカス
   エラー信号に基づいて前記フォーカスレンズ移動手段を
   制御することを特徴とする請求項１記載のカメラ装置。
3. 【請求項３】 前記演算手段には、前記ズームレンズ位
   置と前記フォーカスレンズ、および前記被写体距離と前
   記焦点距離、の対応関係を記憶する距離対応データ記憶
   手段が設けられることを特徴とする請求項１記載のカメ
   ラ装置。