(57)【要約】【課題】駆動機構のがた等により、変倍レンズとフォーカスレンズの位置関係がカムデータにより定められた位置関係から外れることを回避する。【解決手段】レンズ駆動装置は、ステッピングモータ１１０ａと、ステッピングモータの駆動力を変倍レンズ１０２に伝達してこれを移動させる駆動機構１０９，１０２ａと、フォーカスレンズ１０５を移動させるフォーカスアクチュエータ１１１と、変倍に伴う像面移動を補正するための変倍レンズの位置とフォーカスレンズの位置との関係を示すカムデータを記憶した記憶手段１１７と、変倍レンズの実位置を検出するズーム位置検出手段１１４ａとを有する。フォーカス制御手段は、変倍レンズが移動される際に、ズーム位置検出手段による変倍レンズの移動前の実位置の検出結果と、ステッピングモータの目標駆動量と、カムデータとを用いて、フォーカスアクチュエータの駆動を制御する。【選択図】図１
2010152219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍レンズを移動させるとともに、該変倍レンズの移動に伴う像面移動を補正するためにフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動装置であって、
前記変倍レンズを移動させるためにユーザが操作するズーム操作部と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの駆動を制御するズーム制御手段と、
前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、
該フォーカスアクチュエータの駆動を制御するフォーカス制御手段と、
前記像面移動を補正するための、前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係を示すカムデータを記憶した記憶手段と、
前記変倍レンズの実位置を検出するズーム位置検出手段とを有し、
変倍動作の際に、前記ズーム制御手段が前記ズーム操作部の操作量に基づいて前記ステッピングモータの駆動をオープンループ制御するとともに、前記フォーカス制御手段が前記ズーム位置検出手段による前記変倍レンズの実位置の検出結果と前記カムデータとに基づいて前記フォーカスアクチュエータの駆動を制御することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記変倍レンズを基準位置から移動端まで移動させる際に前記ステッピングモータに印加すべき駆動パルス数を記憶した記憶手段を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記像面移動を補正するための、前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係を示すカムデータを記憶した記憶手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】
ユーザが操作するズーム操作部に応じてステッピングモータの駆動力を駆動機構により変倍レンズに伝達して該変倍レンズを移動させるとともに、該変倍レンズの移動に伴う像面移動を補正するためにフォーカスアクチュエータによりフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動装置の制御方法であって、
前記変倍レンズの実位置を検出する検出ステップと、
前記フォーカスアクチュエータの駆動を制御する制御ステップとを有し、
前記制御ステップは、変倍動作の際に、前記ズーム操作部の操作量に基づいて前記ステッピングモータの駆動をオープンループ制御するとともに、前記検出ステップにおける前記変倍レンズの実位置の検出結果と前記像面移動を補正するための、前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係を示すカムデータとに基づいて前記フォーカスアクチュエータの駆動を制御することを特徴とするレンズ駆動装置の制御方法。
【請求項５】
変倍レンズを移動させるとともに、該変倍レンズの移動に伴う像面移動を補正するためにフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動装置であって、
ステッピングモータと、
該ステッピングモータの駆動力を前記変倍レンズに伝達し、該変倍レンズを移動させる駆動機構と、
前記ステッピングモータの駆動を制御するズーム制御手段と、
前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、
該フォーカスアクチュエータの駆動を制御するフォーカス制御手段と、
前記像面移動を補正するための、前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係を示すカムデータを記憶した記憶手段と、
前記変倍レンズの実位置を検出するズーム位置検出手段とを有し、
前記フォーカス制御手段は、前記ステッピングモータの駆動によって前記変倍レンズが移動される際に、前記ズーム位置検出手段による前記変倍レンズの移動前の実位置の検出結果と、前記ステッピングモータの目標駆動量と、前記カムデータとを用いて、前記フォーカスアクチュエータの駆動を制御することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項６】
前記フォーカス制御手段は、前記ステッピングモータの駆動方向が反転した場合に、前記ズーム位置検出手段による前記変倍レンズの移動前の実位置の検出結果と、前記ステッピングモータの目標駆動量と、前記反転により生ずる前記ステッピングモータの駆動量のずれ量と、前記カムデータとを用いて、前記フォーカスアクチュエータの駆動を制御することを特徴とする請求項５に記載のレンズ駆動装置。
【請求項７】
変倍レンズ及びフォーカスレンズを含む光学系と、
請求項５に記載のレンズ駆動装置とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項８】
ステッピングモータの駆動力を駆動機構により変倍レンズに伝達して該変倍レンズを移動させるとともに、該変倍レンズの移動に伴う像面移動を補正するためにフォーカスアクチュエータによりフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動装置の制御方法であって、
前記変倍レンズの実位置を検出する検出ステップと、
前記フォーカスアクチュエータの駆動を制御する制御ステップとを有し、
前記制御ステップは、前記ステッピングモータの駆動によって前記変倍レンズが移動される際に、前記変倍レンズの移動前の実位置の検出結果と、前記ステッピングモータの目標駆動量と、前記像面移動を補正するための、前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係を示すカムデータとを用いて、前記フォーカスアクチュエータの駆動を制御することを特徴とするレンズ駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ等の光学機器において、変倍レンズを移動させるとともに、該変倍レンズの移動に伴う像面移動を補正するためにフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学機器におけるレンズ駆動装置としては、駆動源としてのステッピングモータと、ステッピングモータにより回転される送りねじ及びレンズ保持部材に取り付けられて送りねじに噛み合うラックにより構成される駆動機構とを有するものがある。
【０００３】
光学機器の小型化のためには、ステッピングモータの回転数や出力トルクを低くして消費電力を低減し、これによりバッテリを小型化することが有効である。
【０００４】
ただし、ステッピングモータの出力トルクを低くすると、レンズ駆動負荷が増加した場合にステッピングモータの脱調が発生し易くなる。ステッピングモータの駆動量は、一般に、該ステッピングモータに印加された駆動パルス信号のパルス数に基づいて制御されるため、脱調が発生すると、ステッピングモータの駆動量とレンズ位置との対応関係が崩れ、レンズ位置を正確に制御できなくなる。また、レンズ駆動負荷を減少させるために、ラックの送りねじに対する噛み合い圧（がた取り圧）を低くすることも可能であるが、この場合、衝撃によってラックが送りねじのねじ山を飛び越す、いわゆる歯飛びが生じ易くなり、レンズ位置を正確に制御できなくなる。
【０００５】
特許文献１には、ステッピングモータにより移動されるレンズの位置を検出する位置センサを設けたレンズ駆動装置が開示されている。この装置では、ステッピングモータの脱調や駆動機構の歯飛びが発生した場合に、位置センサにより検出されたレンズ位置に応じてステッピングモータの制御を補正することで、正確なレンズ位置制御を可能としている。
【０００６】
また、特許文献２には、レンズ位置制御の精度を向上させるため、ステッピングモータにより移動されるレンズの位置を位置センサにより検出し、その検出結果を用いてステッピングモータのフィードバック制御を行うレンズ駆動装置が開示されている。
【特許文献１】特開平０５−２８１４４９号公報
【特許文献２】特開平１１−１１００４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光学機器には、撮影光学系としてズーミングが可能なズーム光学系を有するものがある。特にビデオカメラでは、リアフォーカスタイプと呼ばれるズーム光学系が用いられる場合が多い。リアフォーカスタイプのズーム光学系では、変倍レンズを移動させて変倍を行う際に像面移動（つまりはピントずれ）が生じるため、変倍レンズよりも像面側に配置されたフォーカスレンズを移動させて像面移動を補正し、合焦状態を維持する制御が行われる。フォーカスレンズを移動させる位置は、被写体距離ごとに、変倍レンズの位置に対するフォーカスレンズの位置を示す電子カムデータ（以下、単にカムデータという）によって予め決められている。
【０００８】
このようなズーム光学系において合焦状態を維持しつつ変倍を行うためには、変倍レンズの位置とフォーカスレンズの位置とがカムデータにより定められた関係を正確に保つ必要がある。変倍レンズの位置は、これを移動させるステッピングモータに印加された駆動パルス信号のパルス数を所定の基準位置からカウントすることにより得ることができる。このため、駆動パルス信号のパルス数（以下、駆動パルス数という）に応じてフォーカスレンズの位置を制御することで、カムデータにより定められた関係を保ちつつ変倍レンズとフォーカスレンズを移動させることができるとも考えられる。
【０００９】
しかしながら、ステッピングモータの駆動力を変倍レンズに伝達する駆動機構における送りねじとラックの噛み合い部や、変倍レンズを保持するレンズ保持部材とラックとの結合部等には、がたが存在する。また、送りねじやラックには、ねじピッチの誤差等の製造誤差が含まれる。さらに、ステッピングモータにも、駆動パルス信号のパルス数に対する実際の駆動量に個体差がある。このようながた、製造誤差及び個体差は、ステッピングモータに印加された駆動パルス数と実際の変倍レンズの位置とに不整合を生じさせ、この結果、変倍レンズの位置とフォーカスレンズの位置との関係がカムデータにより定められた関係から外れる。つまり、変倍に伴ってピントずれが発生する。
【００１０】
前述した特許文献１，２では、ステッピングモータにより移動される変倍レンズに対して位置センサを設けることで、変倍レンズ自体の位置制御の精度を向上させているに過ぎない。
【００１１】
本発明は、変倍レンズの駆動機構のがたや製造誤差又はステッピングモータの個体差に起因して、変倍レンズとフォーカスレンズの位置関係がカムデータにより定められた位置関係から外れることを回避できるレンズ駆動装置及び制御方法を提供する。また、本発明は、上記レンズ駆動装置を有する光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面としてのレンズ駆動装置は、変倍レンズを移動させるとともに、該変倍レンズの移動に伴う像面移動を補正するためにフォーカスレンズを移動させる。該レンズ駆動装置は、変倍レンズを移動させるためにユーザが操作するズーム操作部と、ステッピングモータと、該ステッピングモータの駆動を制御するズーム制御手段と、フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、該フォーカスアクチュエータの駆動を制御するフォーカス制御手段と、像面移動を補正するための、変倍レンズの位置とフォーカスレンズの位置との関係を示すカムデータを記憶した記憶手段と、変倍レンズの実位置を検出するズーム位置検出手段とを有する。そして、該レンズ駆動装置は、変倍動作の際に、ズーム制御手段がズーム操作部の操作量に基づいてステッピングモータの駆動をオープンループ制御するとともに、フォーカス制御手段がズーム位置検出手段による変倍レンズの実位置の検出結果とカムデータとに基づいてフォーカスアクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の一側面としてのレンズ駆動装置は、変倍レンズを移動させるとともに、該変倍レンズの移動に伴う像面移動を補正するためにフォーカスレンズを移動させる。該レンズ駆動装置は、ステッピングモータと、該ステッピングモータの駆動力を変倍レンズに伝達し、該変倍レンズを移動させる駆動機構と、ステッピングモータの駆動を制御するズーム制御手段と、フォーカスレンズを移動させるフォーカスアクチュエータと、該フォーカスアクチュエータの駆動を制御するフォーカス制御手段と、像面移動を補正するための、変倍レンズの位置とフォーカスレンズの位置との関係を示すカムデータを記憶した記憶手段と、変倍レンズの実位置を検出するズーム位置検出手段とを有する。そして、フォーカス制御手段は、ステッピングモータの駆動によって変倍レンズが移動される際に、ズーム位置検出手段による変倍レンズの移動前の実位置の検出結果と、ステッピングモータの目標駆動量と、カムデータとを用いて、フォーカスアクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
【００１４】
なお、変倍レンズ及びフォーカスレンズを含む光学系と、上記レンズ駆動装置とを有する光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。
【００１５】
また、本発明のさらに他の一側面としての制御方法は、ユーザが操作するズーム操作部に応じてステッピングモータの駆動力を駆動機構により変倍レンズに伝達して該変倍レンズを移動させるとともに、該変倍レンズの移動に伴う像面移動を補正するためにフォーカスアクチュエータによりフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動装置に適用される。該制御方法は、変倍レンズの実位置を検出する検出ステップと、フォーカスアクチュエータの駆動を制御する制御ステップとを有する。そして、制御ステップは、変倍動作の際に、ズーム操作部の操作量に基づいてステッピングモータの駆動をオープンループ制御するとともに、検出ステップにおける変倍レンズの実位置の検出結果と像面移動を補正するための、変倍レンズの位置とフォーカスレンズの位置との関係を示すカムデータとに基づいてフォーカスアクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のさらに他の一側面としての制御方法は、ステッピングモータの駆動力を駆動機構により変倍レンズに伝達して該変倍レンズを移動させるとともに、該変倍レンズの移動に伴う像面移動を補正するためにフォーカスアクチュエータによりフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動装置に適用される。該制御方法は、変倍レンズの実位置を検出する検出ステップと、フォーカスアクチュエータの駆動を制御する制御ステップとを有する。そして、制御ステップは、ステッピングモータの駆動によって変倍レンズが移動される際に、検出ステップによる変倍レンズの移動前の実位置の検出結果と、ステッピングモータの目標駆動量と、像面移動を補正するための、変倍レンズの位置とフォーカスレンズの位置との関係を示すカムデータとを用いて、フォーカスアクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、駆動機構にがたや製造誤差があったりステッピングモータに個体差があったりしても、変倍レンズとフォーカスレンズの位置関係をカムデータにより定められた位置関係に保つことができ、ピントずれを抑制しつつ変倍を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１には、本発明の実施例である撮像装置としてのビデオカメラ（光学機器）の構成を示している。なお、本実施例では、ビデオカメラについて説明するが、本発明は、デジタルスチルカメラや交換レンズ等の他の光学機器にも適用することができる。
【００２０】
図１において、被写体側（図の左側）から順に、１０１は第１固定レンズ、１０２は光軸方向に移動して変倍を行う変倍レンズ（以下、ズームレンズという）、１０３は絞りユニットである。また、１０４は第２固定レンズ、１０５は変倍に伴う像面移動を補正する機能とフォーカシング機能とを有するフォーカスコンペンセータレンズ（以下、フォーカスレンズという）である。第１固定レンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、第２固定レンズ１０４及びフォーカスレンズ１０５により撮影光学系が構成される。なお、ズームレンズ１０２とフォーカスレンズ１０５はそれぞれ、実際には、光軸方向に延びるガイドバーによって光軸方向にガイドされるレンズ保持部材によって保持されているが、図１ではレンズ保持部材及びガイドバーの図示を省略している。
【００２１】
１１０ａはズームレンズ１０２の駆動源であるステッピングモータである。１１０ｂはステッピングモータ駆動回路であり、ズーム制御手段としてのマイクロプロセッサ１１６からの制御信号に応じてステッピングモータ１１０ａを駆動する。
【００２２】
ステッピングモータ１１０ａの出力軸は、送りねじ１０９として形成されており、該送りねじ１０９には、ズームレンズ１０２（実際にはこれを保持するレンズ保持部材）に取り付けられたラック１０２ａが噛み合っている。送りねじ１０９とラック１０２ａにより駆動機構が構成される。
【００２３】
ステッピングモータ１１０ａが駆動されて送りねじ１０９が回転することにより、送りねじ１０９とラックと１０２ａとの噛み合い作用によって、ステッピングモータ１１０ａの駆動力がズームレンズ１０２に伝達される。これにより、ズームレンズ１０２は、光軸方向（図中の矢印方向）に移動される。
【００２４】
本実施例では、ステッピングモータ１１０ａをオープンループ制御方式によって制御する。具体的には、まずマイクロプロセッサ１１６は、ビデオカメラの電源投入時等において、ズームレンズ１０２を所定の基準位置に移動させるように、ステッピングモータ駆動回路１１０ｂを通じてステッピングモータ１１０ａを駆動する。この動作を、ズームリセット動作という。ズームレンズ１０２が基準位置に移動したことは、不図示の基準位置センサによって検出することができる。
【００２５】
基準位置センサは、例えばフォトインタラプタにより構成される。この場合、ズームレンズ１０２（実際にはこれを保持するレンズ保持部材）に設けられた遮光部が、フォトインタラプタの発光部と受光部との間に入り込み、フォトインタラプタが受光状態から遮光状態に切り替わる。これにより、ズームレンズ１０２が基準位置に移動したことが検出される。
【００２６】
ズームリセット動作の後、マイクロプロセッサ１１６は、ステッピングモータ１１０ａを駆動して、ズームレンズ１０２を撮影開始位置（移動端：ここでは、ワイド端とするが、テレ端であってもよい）に移動させる。これにより、ビデオカメラによる撮影を開始することが可能となる。ズームレンズ１０２を基準位置からワイド端まで移動させるのにステッピングモータ１１０ａに印加すべき駆動パルス数は予め、マイクロプロセッサ１１６内に設けられたメモリ１１７に記憶されている。
【００２７】
さらに、ユーザが、ズームレンズ１０２をワイド端から任意の位置に移動させるためにズーム操作部１１８を操作すると、マイクロプロセッサ１１６は、ステッピングモータ１１０ａに印加する駆動パルス信号のパルス数（以下、駆動パルス数という）を算出する。以下、この算出結果を、目標駆動パルス数（目標駆動量）という。そして、マイクロプロセッサ１１６は、実際の駆動パルス数（実駆動量）が目標駆動パルス数に一致するまで、ステッピングモータ駆動回路１１０ｂを通じてステッピングモータ１１０ａに駆動パルス信号を印加する。
【００２８】
このように、ズームレンズ１０２に対してオープンループ制御方式を採用することで、フィードバック制御方式を用いる場合に比べて、ズームレンズ１０２の駆動（変倍動作）の制御を簡単な構成で行うことができる。
【００２９】
ここで、ステッピングモータ１１０ａの駆動パルス数のカウント値を用いて、基準位置からのズームレンズ１０２の位置情報を得ることができる。ただし、ズームレンズ１０２の駆動機構を構成する送りねじ１０９とラック１０２ａとの間にはがたがある。また、送りねじ１０９やラック１０２ａに製造誤差があったり、ステッピングモータ１１０ａの駆動パルス数に対する駆動量に個体差があったりする。これらの場合、駆動パルス数のカウント値から得られたズームレンズ１０２の位置と実際のズームレンズ１０２の位置とに不一致が生じる。
【００３０】
本実施例では、ズームレンズ１０２の実際の位置（実位置）を検出するために、ズーム位置センサ（ズーム位置検出手段）１１４ａを設けている。ズームレンズ１０２（実際にはこれを保持するレンズ保持部材）には位置スケール１１４ｂが取り付けられており、該位置スケール１１４ｂに対向する位置に、ズーム位置センサ１１４ａが固定されている。
【００３１】
位置スケール１１４ｂには、光軸方向に変化する磁気パターンや光反射パターン等のスケールパターンが形成されている。ズーム位置センサ１１４ａが位置スケール１１４ｂ上のスケールパターンによって変化する磁気信号や光信号を読み取ることで、ズームレンズ１０２の光軸方向での実位置を検出することができる。ズーム位置センサ１１４ａの検出信号は、マイクロプロセッサ１１６に入力され、変倍時のフォーカスレンズ１０５の駆動の制御に用いられる。
【００３２】
１１１はフォーカスレンズ１０５の駆動源であるフォーカスモータ（フォーカスアクチュエータ）を含むフォーカス駆動回路であり、フォーカス制御手段としてのマイクロプロセッサ１１６からの制御信号に応じてフォーカスモータを駆動する。
【００３３】
１１５ａはフォーカスレンズ１０５の実位置を検出するためのフォーカス位置センサである。フォーカスレンズ１０５（実際にはこれを保持するレンズ保持部材）には位置スケール１１５ｂが取り付けられており、該位置スケール１１５ｂに対向する位置に、フォーカス位置センサ１１５ａが固定されている。
【００３４】
位置スケール１１５ｂには、光軸方向に変化する磁気パターンや光反射パターン等のスケールパターンが形成されている。フォーカス位置センサ１１５ａが位置スケール１１５ｂ上のスケールパターンによって変化する磁気信号や光信号を読み取ることで、フォーカスレンズ１０５の光軸方向での実位置を検出することができる。フォーカス位置センサ１１５ａの検出信号は、フォーカス制御手段としてのマイクロプロセッサ１１６に入力され、変倍に伴う像面移動を補正したりフォーカシングを行ったりする際のフォーカスレンズ１０５の位置のフィードバック制御に用いられる。
【００３５】
本実施例では、フォーカスモータとして、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）やＤＣモータを用いる。ただし、フォーカスモータとしてステッピングモータを用いて、フォーカス位置センサ１１５ａ及び位置スケール１１５ｂを省略してもよい。
【００３６】
マイクロプロセッサ１１６は、前述したようにズーム操作部１１８での操作に応じてステッピングモータ１１０ａやフォーカスモータの駆動を制御するほか、各種スイッチからの入力に応じてビデオカメラ全体の動作を制御する。また、マイクロプロセッサ１１６は、前述したステッピングモータ１１０ａの駆動パルス数をカウントするカウンタを有する。
【００３７】
記憶手段としてのメモリ１１７には、変倍に伴う像面移動を補正するためのデータであって、ズームレンズ１０２の位置に応じたフォーカスレンズ１０５の位置を示す電子カムデータ（以下、単にカムデータという）が所定の被写体距離ごとに記憶されている。カムデータは、ズームトラッキングデータ等とも称され、変倍によってズームレンズ１０２が移動する際に、合焦状態を維持するためにフォーカスレンズ１０５が移動すべき位置（軌跡）を示すデータである。
【００３８】
マイクロプロセッサ１１６は、ズームレンズ１０２の移動に際して、ズーム位置センサ１１４ａによるズームレンズ１０２の移動前の実位置の検出結果と、ステッピングモータ１１０ａの目標駆動量と、カムデータとを用いてフォーカスモータの駆動を制御する。
【００３９】
絞りユニット１０３は、複数の絞り羽根を、不図示のガルバノ方式の絞りアクチュエータによって開閉動作させることで、開口径を変化させ、光量を調節する。１１３はマイクロプロセッサ１１６からの制御信号に応じて絞りアクチュエータを駆動する絞り駆動回路である。１１２は絞り羽根の開閉状態（絞り値）を検出するホール素子等の絞り位置検出素子であり、その検出信号はマイクロプロセッサ１１６に入力され、絞り値の制御に用いられる。
【００４０】
以上のステッピングモータ１１０ａ、ステッピングモータ駆動回路１１０ｂ、位置センサ１１４ａ，１１５ａ（スケール１１４ｂ，１１５ｂ）、フォーカス駆動回路１１１及びマイクロプロセッサ１１６により、レンズ駆動装置が構成される。
【００４１】
１０６はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成される光電変換素子としての撮像素子である。１０７は撮像素子１０６の出力をサンプリングし、ゲインを調整するＣＤＳ／ＡＧＣ回路である。１０７はカメラ信号処理回路であり、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７の出力信号に対して各種信号処理を行って、映像信号を生成する。
【００４２】
映像信号は、記録装置１１５に送られる。記録装置１１５は、映像信号を所定の記録フォーマットに変換し、変換後の映像信号を磁気テープ、半導体メモリ、光ディスク等の記録媒体に記録する。
【００４３】
また、映像信号は、マイクロプロセッサ１１６にも入力される。マイクロプロセッサ１１６は、入力された映像信号のうち輝度成分を抽出し、該輝度成分が常に適正な値を持つように、絞り駆動回路１１３を通じて絞りユニット１０３を制御する。この際、マイクロプロセッサ１１６には絞り位置検出素子１１２からの検出信号が入力され、マイクロプロセッサ１１６は、この検出信号に基づいて絞りユニット１０３の絞り値のフィードバック制御を行う。
【００４４】
次に、以上のように構成されたビデオカメラにおけるズーミング制御（制御方法）について、図２のフローチャートを用いて説明する。このズーミング制御は、マイクロプロセッサ１１６に格納されたコンピュータプログラムに従って行われる。また、ここでは、ズームレンズ１０２が、ズームリセット動作の後、撮影開始位置としてのワイド端からテレ端までのいずれかの位置にあるものとする。
【００４５】
ＳＴＥＰ２０１では、マイクロプロセッサ１１６は、内部のカウンタから、ステッピングモータ１１０ａの現在の駆動パルス数のカウント値（以下、駆動パルスカウント値という）Ｐｓｔｐを読み出す。そして、該駆動パルスカウント値Ｐｓｔｐを、マイクロプロセッサ１１６内に設けられた不図示のＲＡＭに格納する。ここでの駆動パルスカウント値Ｐｓｔｐは、駆動パルス数から換算したズームレンズ１０２の現在位置に相当する。
【００４６】
次に、ＳＴＥＰ２０３では、マイクロプロセッサ１１６は、ユーザにより操作されたズーム操作部１１８の操作量（以下、ズーム操作量という）を読み出す。そして、ズーム操作量に応じて、ステッピングモータ１１０ａの駆動速度であるズーム速度を決定する。
【００４７】
次に、ＳＴＥＰ２０４では、マイクロプロセッサ１１６は、ＳＴＥＰ２０３で決定したズーム速度が０であるか否かを判定する。０でない場合はズーミングを継続している状態であるとして、ＳＴＥＰ２０５に進む。０である場合は、ズーミングを行っていない状態であるとして、ＳＴＥＰ２０７に進む。
【００４８】
ＳＴＥＰ２０５では、マイクロプロセッサ１１６は、ステッピングモータ１１０ａの目標駆動量である目標駆動パルス数ΔＰｓｔｐを算出する。本実施例のビデオカメラでは、このズーミング制御用のコンピュータプログラムを映像信号の垂直同期信号の周期(例えば、ＮＴＳＣ方式では１／６０秒、ＰＡＬ方式では１／５０秒)ごとに実行する。このため、目標駆動パルス数ΔＰｓｔｐは、該垂直同期信号の１周期の間に、ＳＴＥＰ２０４で決定したズーム速度でステッピングモータ１１０ａが駆動される量とする。この後、ＳＴＥＰ２０６に進む。
【００４９】
ＳＴＥＰ２０６では、マイクロプロセッサ１１６は、ＳＴＥＰ２０１でＲＡＭに格納した駆動パルスカウント値Ｐｓｔｐと、ＳＴＥＰ２０５で算出した目標駆動パルス数ΔＰｓｔｐとをズーミングの方向（テレ方向又はワイド方向）に応じて加算又は減算する。これにより、ステッピングモータ１１０ａ、つまりはズームレンズ１０２の目標駆動位置Ｐｔｇｔを算出する。そして、目標駆動位置ＰｔｇｔをＲＡＭに格納する。そして、ＳＴＥＰ２０８に進む。
【００５０】
一方、ＳＴＥＰ２０７では、マイクロプロセッサ１１６は、ズーミングが行われていないので、現在のステッピングモータ１１０ａの駆動パルスカウント値Ｐｓｔｐを目標駆動位置Ｐｔｇｔとして設定し、ＳＴＥＰ２０８に進む。
【００５１】
ＳＴＥＰ２０８では、マイクロプロセッサ１１６は、フォーカスレンズ１０５の目標位置を決定する処理（これについては後述する）を行う。
【００５２】
そして、ＳＴＥＰ２０９では、マイクロプロセッサ１１６は、ＳＴＥＰ２０６で算出された目標駆動位置Ｐｔｇｔに向けてステッピングモータ１１０ａを駆動する。さらに、ＳＴＥＰ２０８で決定された目標位置にフォーカスレンズ１０５を移動させるようフォーカスモータを駆動する。なお、ＳＴＥＰ２０７でＰｓｔｐ＝Ｐｔｇｔとされた場合は、フォーカスモータは駆動しない。
【００５３】
次に、ＳＴＥＰ２０８で行われるフォーカスレンズ１０５の目標位置の決定処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００５４】
ＳＴＥＰ３０１では、マイクロプロセッサ１１６は、フォーカス位置センサ１１５ａを通じてフォーカスレンズ１０５の現在の実位置Ｐｆｓｅｎｓを検出し、ＲＡＭに格納する。なお、フォーカスモータとしてステッピングモータを用いる場合は、該ステッピングモータの駆動パルスカウント値をフォーカスレンズ１０５の現在の位置データとして用いる。
【００５５】
次に、ＳＴＥＰ３０２では、マイクロプロセッサ１１６は、ズーム位置センサ１１４ａを通じてズームレンズ１０２の現在の実位置Ｐｓｅｎｓを検出して、ＲＡＭに格納する。
【００５６】
次に、ＳＴＥＰ３０３では、マイクロプロセッサ１１６は、現在のズームレンズ１０２とフォーカスレンズ１０５の位置や不図示の測距装置による検出結果から、被写体距離を算出する。そして、メモリ１１７に記憶された被写体距離ごとのカムデータのうち、算出された被写体距離に対応するカムデータを追従カムデータとして読み出す。この追従カムデータを用いてズームレンズ１０２が現在位置から移動したときにフォーカスレンズ１０５の位置を制御することで、合焦状態を維持することができる。
【００５７】
ここで、先のＳＴＥＰ２０１で得られたステッピングモータ１１０ａの駆動パルスカウント値Ｐｓｔｐは、前述した駆動機構のがたや製造誤差又はステッピングモータ１１０ａの個体差の影響を受けた値である。このため、ズーム位置センサ１１４ａにより検出されたズームレンズ１０２の位置Ｐｓｅｎｓに必ずしも対応していない。したがって、ステッピングモータ１１０ａの駆動パルスカウント値Ｐｓｔｐに基づいてフォーカスレンズ１０５の位置を制御すると、合焦状態を維持できない可能性がある。
【００５８】
そこでＳＴＥＰ３０３では、マイクロプロセッサ１１６は、式（１）を用いて、ズームレンズ１０２の現在（つまりは移動前）の実位置Ｐｓｅｎｓに、ＳＴＥＰ２０５にて決定したステッピングモータ１１０ａの目標駆動パルス数ΔＰｓｔｐを加算する。これにより、フォーカス追従用ズーム目標位置Ｐｓｔｇｔを算出（決定）し、ＲＡＭに格納する。フォーカス追従用ズーム目標位置Ｐｓｔｇｔは、ズームレンズ１０２の現在の実位置Ｐｓｅｎｓから、目標駆動パルス数ΔＰｓｔｐだけステッピングモータ１１０ａを駆動したときのズームレンズ１０２の移動後の位置に相当する。
【００５９】
Ｐｓｔｇｔ＝Ｐｓｅｎｓ＋ΔＰｓｔｐ  …（１）
次に、ＳＴＥＰ３０５では、マイクロプロセッサ１１６は、今回のズーミングにおいて、ステッピングモータ１１０ａの駆動方向が反転したか否かを判定する。反転した場合には、ＳＴＥＰ３０６に進み、反転していない場合は、ＳＴＥＰ３０７に進む。
【００６０】
ＳＴＥＰ３０６では、マイクロプロセッサ１１６は、ステッピングモータ１１０ａの反転ヒステリシスＰｈｙｓを考慮し、式（２）を用いてフォーカス追従用ズーム目標位置Ｐｓｔｇｔを再算出（再決定）する。反転ヒステリシスＰｈｙｓは、ステッピングモータ１１０ａの駆動方向の反転によって生ずる、駆動パルス数に対する実際の駆動量のずれ量に相当する値であり、ステッピングモータの個体に特有の値である。反転ヒステリシスＰｈｙｓは、予め測定されてメモリ１１７に記憶されている。
【００６１】
Ｐｓｔｇｔ＝Ｐｓｅｎｓ＋ΔＰｓｔｐ−Ｐｈｙｓ  …（２）
ＳＴＥＰ３０６の処理の後、ＳＴＥＰ３０７に進む。
【００６２】
ＳＴＥＰ３０７では、マイクロプロセッサ１１６は、ステッピングモータ１１０ａが駆動停止状態であるか否かを判定する。ステッピングモータ１１０ａが駆動中であればＳＴＥＰ３０８に進み、駆動停止状態であればＳＴＥＰ３０９に進む。
【００６３】
ＳＴＥＰ３０８では、マイクロプロセッサ１１６は、先のＳＴＥＰ３０３又はＳＴＥＰ３０６で得られたフォーカス追従用ズーム目標位置Ｐｓｔｇｔに対応するフォーカスレンズ１０５の位置を、追従カムデータから求めてフォーカスレンズ１０５の目標位置として設定する。そして、図２のＳＴＥＰ２０９に進む。
【００６４】
一方、ＳＴＥＰ３０７でステッピングモータ１１０ａが駆動停止状態である場合は、ズームレンズ１０２は停止している。ただし、前述したようにズームレンズ１０２の実位置Ｐｓｅｎｓはステッピングモータ１１０ａの目標駆動位置Ｐｔｇｔとは必ずしも対応せず、ズームレンズ１０２は目標駆動位置Ｐｔｇｔに対応する位置に対してある閾値以下の誤差を持った位置で停止している。
【００６５】
これに対し、ここまでの処理では、フォーカスレンズ１０５の目標位置は、ステッピングモータ１１０ａの目標駆動位置Ｐｔｇｔに対応する追従カムデータ上の位置として求められている。このため、ズームレンズ１０２の実位置がステッピングモータ１１０ａの目標駆動位置Ｐｔｇｔに対応する位置からずれている場合は、ピントずれが生ずる。特に、ビデオカメラがマニュアルフォーカスモードに設定されている場合は、オートフォーカスによる合焦動作が行われないため、ピントがずれた状態が維持される。
【００６６】
これを防止するため、ＳＴＥＰ３０９では、マイクロプロセッサ１１６は、ズーム位置センサ１１４ａにより検出されたズームレンズ１０２の実位置Ｐｓｅｎｓに対応するフォーカスレンズ１０５の位置を追従カムデータから求める。そして、求めたフォーカスレンズ１０５の位置をフォーカスレンズ１０５の目標位置として設定する。そして、図２のＳＴＥＰ２０９に進む。
【００６７】
次に、図２のＳＴＥＰ２０９にて行われるズームレンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５（ステッピングモータ１１０ａ及びフォーカスモータ）の駆動制御について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００６８】
ＳＴＥＰ４０１では、マイクロプロセッサ１１６は、ズームレンズ１０２の位置がフォーカス追従用ズーム目標位置Ｐｓｔｇｔに一致しているか否かを判定する。一致していなければＳＴＥＰ４０３に進み、ステッピングモータ１１０ａを駆動して、ズームレンズ１０２をフォーカス追従用ズーム目標位置Ｐｓｔｇｔに移動させる。そして、ＳＴＥＰ４０５に進む。また、ズームレンズ１０２の位置がフォーカス追従用ズーム目標位置Ｐｓｔｇｔに一致していれば、ＳＴＥＰ４０４に進み、ステッピングモータ１１０ａの駆動を停止させる。そして、ＳＴＥＰ４０５に進む。
【００６９】
ＳＴＥＰ４０５では、マイクロプロセッサ１１６は、フォーカスレンズ１０５の位置（フォーカス位置センサ１１５ａによる検出位置）が図３に示した処理によって決定された目標位置と一致しているか否かを判定する。一致していなければ、ＳＴＥＰ４０６に進んで、フォーカスレンズ１０５を目標位置に移動させるようフォーカスモータを駆動し、処理を終了する。一方、フォーカスレンズ１０５の位置が目標位置と一致していると判定した場合は、ＳＴＥＰ４０５に進み、フォーカスモータの駆動を停止して、処理を終了する。
【００７０】
以上説明したように、本実施例では、ステッピングモータ１１０ａをオープンループ制御する。そして、オープンループ制御下では、駆動機構のがたや製造誤差又はステッピングモータ１１０ａの個体差の影響により、ズームレンズ１０２の実位置がステッピングモータ１１０ａの駆動パルス数に対応しない（整合しない）状況が生じる。しかし、本実施例では、ズーム位置センサ１１４ａによるズームレンズ１０２の実位置の検出結果に基づいて、追従カムデータ上でのフォーカスレンズ１０５の位置を決定する。これにより、ズームレンズ１０２とフォーカスレンズ１０５の位置関係を、追従カムデータにより定められた位置関係に保持することができ、ズーミング中の合焦状態を維持することができる。
【００７１】
なお、ズームレンズ１０２がテレ端又はワイド端に位置する場合に、駆動機構のがたによって、ステッピングモータ１１０ａを駆動していないにもかかわらずズームレンズ１０２の位置が変化する場合がある。このような場合、マイクロプロセッサ１１６は、ズーム位置センサ１１４ａによる検出結果が変化しても、ズームレンズ１０２がテレ端又はワイド端に留まっているものみなす。これにより、ユーザがズーム操作を行っていないのに、ビデオカメラに設けられた不図示のディスプレイ上のズーム位置表示が変化したり、電子ズーム動作が解除されたりする等の誤動作を防止することができる。
【００７２】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【００７３】
例えば、上記実施例では、送りねじとラックを用いたズームレンズの駆動機構を備えた場合について説明したが、駆動機構としては、ギア列を用いたもの等、送りねじとラックを用いた駆動機構以外のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施例であるビデオカメラの構成を示す図。
【図２】実施例のビデオカメラにおけるズーミング制御を示すフローチャート。
【図３】上記ズーミング制御におけるフォーカスレンズの目標位置決定処理を示すフローチャート。
【図４】上記ズーミング制御におけるズームレンズ及びフォーカスレンズの位置制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７５】
１０１  第１固定レンズ
１０２  ズームレンズ
１０２ａ  ラック
１０３  絞りユニット
１０４  第２固定レンズ
１０５  フォーカスレンズ
１０６  撮像素子
１０９  送りねじ
１１０ａ  ステッピングモータ
１１０ｂ  ステッピングモータ駆動回路
１１１  フォーカス駆動回路
１１４ａ  ズーム位置センサ
１１４ｂ  位置スケール
１１５ａ  フォーカス位置センサ
１１５ｂ  位置スケール
１１６  マイクロプロセッサ
１１７  メモリ
１１８  ズーム操作部
【図１】
2010152219.tif 000003
【図２】
2010152219.tif 000004
【図３】
2010152219.tif 000005
【図４】
2010152219.tif 000006