(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子と、
前記光学素子を保持する枠部材と、
前記枠部材の端部に嵌合されたレバーと連結されている磁石と、前記磁石の近傍に配置されたコイルとを備え、前記コイルに通電して前記磁石を作動させることにより、前記レバーにより前記枠部材を移動させ、前記光学素子を光学系の光路に対して挿脱させる駆動手段と、
前記コイルが無通電状態のとき、前記枠部材の位置のずれを原因とする前記磁石の作動により前記コイルに発生した電圧を検知する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段により検知された電圧に基づき、前記枠部材を所定の位置に移動させるために必要な電流を前記駆動手段に供給する制御手段と、
を備えたことを特徴とする光学素子位置検出・制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電圧検知手段が検知した電圧の変化の様子および振れ幅から前記枠部材の初期設定位置からの移動した方向および量を判断し、前記枠部材を初期設定位置に復帰させるために必要な電流を前記駆動手段に供給することを特徴とする請求項１に記載の光学素子位置検出・制御装置。
【請求項３】
あらかじめ設定された閾値を超える振れ幅の電圧を前記電圧検知手段が検知した場合に、前記制御手段は前記駆動手段に電流を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子位置検出・制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電圧検知手段が前記コイルに発生した電圧を所定時間内に続けて検知している間は前記駆動手段に電流を供給せず前記電圧検知手段が最後に電圧を検知してから前記所定時間を経過したとき、前記電圧検知手段が最後に検知した電圧に基づき前記駆動手段に電流を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光学素子位置検出・制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の光学素子位置検出・制御装置を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学系の光路中に配置されている光学素子の位置ずれを検出し、当該光学素子の位置補正を行う光学素子位置検出・制御装置、およびこの光学素子位置検出・制御装置を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＣＣＤなどの撮像素子の露出感度領域は、銀塩フィルムと比較して狭い。そこで、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなど撮像素子を搭載した撮像装置では、被写体の明るさに応じて光量調節するＮＤフィルタなどを光路中に挿脱できるようにしたものがある。また、カラー画像を得るのに有害な近赤外光をカットするＩＲカットフィルタなどを光路中に挿脱できるようにしたものがある。
【０００３】
図５は、従来のＩＲメータの概略構成を示す図である。このＩＲメータ１０は、コイル１１と、レバー１２ａが接続された磁石１２とを有するエンジン部１３と、開口部１４ａ，１４ｂを有するフィルタ枠１４と、フィルタ枠１４の側部を挟持してフィルタ枠１４をスライドさせるフォルダ１５と、を備えている。また、フィルタ枠１４の開口部１４ａにはＩＲカットフィルタ１６が保持されている。そして、フィルタ枠１４がフォルダ１５内をスライドすることで、光学系（不図示）の光路に対して挿脱されるようになっている。また、レバー１２ａの先端部が、フィルタ枠１４の端部に形成された受け部１４ｃに嵌合されている。
【０００４】
図６は、従来のＩＲメータ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。このＩＲメータ駆動装置２０は、ＩＲメータ１０に供給する電流を制御するための制御部２１と、制御部２１から送られた電流を増幅してＩＲメータ１０へ送るＩＲ動作増幅回路２２と、を備えている。このＩＲメータ駆動装置２０からＩＲメータ１０に対して、図５の矢印アまたは矢印イの向きに流れる電流を供給することにより、図５に示したコイル１１に磁界を発生させる。ここで発生した磁界により磁石１２が図５の矢印ウまたは矢印エの方向に作動する。すると、磁石１２に接続されたレバー１２ａも矢印ウまたは矢印エの方向に移動することで、フィルタ枠１４がフォルダ１５内をスライドし、前記光学系の光路に対してＩＲカットフィルタ１６が挿脱される。なお、図５のエンジン部１３には保持トルクがあり、動作後、日常予想される程度の振動では容易に切り替わらないようになっている。
【０００５】
ところで、このようなＩＲメータ１０を備えた撮像装置では、エンジン部１３が有する保持トルク以上の強い衝撃が加えられたような場合、ＩＲカットフィルタ１６の設定位置がずれてしまうという問題が発生する。そこで、強い振動が加わってもＩＲカットフィルタ１６の設定位置がずれないように、エンジン部１３の保持トルクのさらなる強化を望む場合、常にＩＲメータ１０に電流を供給しておくことが考えられる。しかし、常時電流を供給するとなると、その分消費電力が大きくなるという問題が出てくる。また、ＩＲメータ１０に常時電流を供給しなくても、エンジン部１３を大きくすれば保持トルクも強化される。しかし、エンジン部１３が大きくなれば、ＩＲメータ１０全体が大型化するという問題が発生する。
【０００６】
そこで、かかる問題を解決するため、ＩＲカットフィルタの位置を検出するために「自由端に錘を設けた片持ち梁に歪みセンサを取り付けたような加速度センサ」を設け、このセンサによりＩＲカットフィルタの位置を検出し、その検出データに基づきＩＲカットフィルタの位置補正を行う技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３４１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のような「自由端に錘を設けた片持ち梁に歪みセンサを取り付けたような加速度センサ」の構成は大型化しやすい。このようなセンサを設けて光学フィルタの位置検出を行うのでは、当該センサを実装する基板やそのスペースを確保する必要が生じ、装置の大型化とともに製造コストの増加を招くという問題がある。
【０００９】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、光学フィルタなどの光学素子の位置検出を行うセンサなどを別途設けることなく、光学素子の位置検出を正確に行って、当該光学素子の位置補正を行う光学素子位置検出・制御装置を提供することを目的とする。また、このような光学素子位置検出・制御装置を備えた撮像装置を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる光学素子位置検出・制御装置は、光学素子と、前記光学素子を保持する枠部材と、前記枠部材の端部に嵌合されたレバーと連結されている磁石と、前記磁石の近傍に配置されたコイルとを備え、前記コイルに通電して前記磁石を作動させることにより、前記レバーにより前記枠部材を移動させ、前記光学素子を光学系の光路に対して挿脱させる駆動手段と、前記コイルが無通電状態のとき、前記枠部材の位置のずれを原因とする前記磁石の作動により前記コイルに発生した電圧を検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段により検知された電圧に基づき、前記枠部材を所定の位置に移動させるために必要な電流を前記駆動手段に供給する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
特に、この発明の光学素子位置検出・制御装置では、前記制御手段が、前記電圧検知手段が検知した電圧の変化の様子および振れ幅から前記枠部材の初期設定位置からの移動した方向および量を判断し、前記枠部材を初期設定位置に復帰させるために必要な電流を前記駆動手段に供給するようにしてもよい。
【００１２】
また、この発明の光学素子位置検出・制御装置では、あらかじめ設定された閾値を超える振れ幅の電圧を前記電圧検知手段が検知した場合に、前記制御手段が前記駆動手段に電流を供給するようにしてもよい。
【００１３】
さらに、この発明の光学素子位置検出・制御装置では、前記制御手段が、前記電圧検知手段が前記コイルに発生した電圧を所定時間内に続けて検知している間は前記駆動手段に電流を供給せず、前記電圧検知手段が最後に電圧を検知してから前記所定時間を経過したとき、前記電圧検知手段が最後に検知した電圧に基づき前記駆動手段に電流を供給するようにしてもよい。
【００１４】
また、この発明にかかる撮像装置は、前記光学素子位置検出・制御装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明にかかる光学素子位置検出・制御装置によれば、光学素子の位置を検出するための加速度センサなどを別途設けることなく、光学素子の位置ずれを正確に検出し、光学素子の位置補正を行うことができるという効果を奏する。したがって、この光学素子位置検出・制御装置を撮像装置に備えることにより、光学素子の位置を検出するための加速度センサなどを設ける必要がない分、撮像装置の小型化とともに、製造コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態にかかる光学素子位置検出・制御装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】電圧検知部が検知した電圧の波形を示す図である。
【図３】電圧検知部が検知した電圧の波形と閾値との関係を示す図である。
【図４】この発明にかかる光学素子位置検出・制御装置が搭載された撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】従来のＩＲメータの概略構成を示す図である。
【図６】従来のＩＲメータ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかる光学素子位置検出・制御装置、および撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態にかかる光学素子位置検出・制御装置の機能的構成を示すブロック図である。ここでは、光学素子としてＩＲカットフィルタの位置検出・制御を行うことを前提とする。このＩＲカットフィルタは、昼夜撮影を行う監視カメラなどによく用いられる。すなわち、明るい昼間時には、ＩＲカットフィルタを装着したままで撮影を行い、可視光が極めて少ない夜間時には、ＩＲカットフィルタを外すことで、赤外線感知による撮影を行う。
【００１９】
この光学素子位置検出・制御装置１００は、制御部１０１と、ＩＲ動作増幅回路１０２と、切替回路１０３と、電圧検知部１０４と、ＩＲメータ１０と、を備えている。制御部１０１は、ＩＲメータ１０を制御するための電流を供給する（詳細は後述）。ＩＲ動作増幅回路１０２は、制御部１０１から送られた電流を増幅してＩＲメータ１０へ送る。切替回路１０３は、送電方向の切り替えを行う。すなわち、制御部１０１がＩＲメータ１０を制御するときはＩＲメータ１０と制御部１０１側とを接続し、それ以外のときはＩＲメータ１０と電圧検知部１０４側とを接続する。電圧検知部１０４は、まず、ＩＲメータ１０に発生した電圧を増幅して検知する。そして、検知された電圧値を制御部１０１へ送る。ＩＲメータ１０は、光学系１１０の光路に対してＩＲカットフィルタを挿脱するもので、概略構成は図５に示した従来のものと同様である。なお、光学系１１０は、レンズやアイリスなどで構成されている。
【００２０】
まず、この光学素子位置検出・制御装置１００は、従来と同様に、制御部１０１がＩＲ動作増幅回路１０２を介してＩＲメータ１０に対して、図５の矢印アまたは矢印イの向きの電流を供給することにより、図５に示したコイル１１に磁界を発生させる。ここで発生した磁界により磁石１２が図５の矢印ウまたは矢印エの方向に作動する。たとえば、ＩＲメータ１０に対して矢印アの向きの電流を供給すると、磁石１２は矢印ウの方向へ作動する。一方、ＩＲメータ１０に対して矢印イの向きの電流を供給すると、磁石１２は矢印エの方向へ作動する。磁石１２が矢印ウの方向に作動すると、磁石１２に接続されたレバー１２ａも矢印ウの方向に移動することで、フィルタ枠１４がフォルダ１５内を矢印オの方向にスライドし、光学系１１０の光路からＩＲカットフィルタ１６が脱出する。また、磁石１２が矢印エの方向に作動すると、磁石１２に接続されたレバー１２ａも矢印エの方向に移動することで、フィルタ枠１４がフォルダ１５内を矢印カの方向にスライドし、光学系１１０の光路に対してＩＲカットフィルタ１６が挿入される。
【００２１】
前述のように、エンジン部（駆動手段）１３には保持トルクがあり、動作後、日常予想される程度の振動では容易に切り替わらないようになっている。しかしながら、ＩＲカットフィルタ１６が光学系１１０の光路中に挿入された後、装置が強い振動を受け前述の保持トルクを超える力がＩＲメータ１０に加わると、ＩＲカットフィルタ１６が光学系１１０の光路から外れてしまう（すなわち、ＩＲカットフィルタ１６を保持するフィルタ枠１４が図５の矢印オの方向へ移動する）場合がある。
【００２２】
このとき、ＩＲカットフィルタ１６を保持するフィルタ枠１４が図５の矢印オの方向へ移動することによって、フィルタ枠１４の受け部１４ｃに嵌合しているレバー１２ａを図５の矢印ウの方向に押し出し、レバー１２ａに接続されている磁石１２が図５の矢印ウの方向へ作動する。磁石１２が作動すると、磁石１２の近傍に配置されているコイル１１に電圧が発生する。そこで、電圧検知部１０４によってコイル１１に発生した電圧を検知することで、ＩＲカットフィルタ１６が光学系１１０の光路からずれたことを知ることができる。なお、コイル１１に発生する電圧は極めて小さいため、電圧検知部１０４では、コイル１１で発生した電圧を増幅した後に検知する。
【００２３】
図２は、電圧検知部１０４が検知した電圧の波形を示す図である。電圧検知部１０４が検出する電圧は、フィルタ枠１４の移動する方向によりプラス値からマイナス値へ、またはマイナス値からプラス値へと変動する。たとえば、図２では、フィルタ枠１４が、図５の矢印オの方向に移動した場合を示している。このように電圧値の変化の状態を検知することで、フィルタ枠１４のずれた方向を把握することができる。また、磁石１２が大きく動く（すなわち、フィルタ枠１４のずれた量が大きい）ほど、コイル１１に発生する電圧の振れ幅（最大電圧と最小電圧との差）が大きくなる。そこで、電圧検知部１０４によってコイル１１に発生した電圧の振れ幅を検知することで、フィルタ枠１４がどの程度光学系１１０の光路からずれたかを知ることができる。
【００２４】
図２では、フィルタ枠１４が図５の矢印オの方向にずれた場合に検知された電圧の変化の様子を示している。具体的には、磁石１２が図５の矢印ウの方向に作動することにより電圧の振れ幅Ａが検知されたことを示している。なお、フィルタ枠１４が図５の矢印カの方向にずれた場合には、検知電圧の波形は図２とは逆の変化をたどる。電圧検知部１０４は、検知した電圧の変化の様子と振れ幅Ａを制御部１０１へ伝える。
【００２５】
制御部１０１では、電圧検知部１０４が検知した電圧の変化の様子と振れ幅Ａからフィルタ枠１４のずれた方向およびその量を検出し、ＩＲ動作増幅回路１０２を介してＩＲメータ１０へフィルタ枠１４のずれを補正する（フィルタ枠１４を矢印カの方向へ移動させ、ＩＲカットフィルタ１６を光学系１１０の光路中のもとの位置に復帰させる）ための向きの電流（ここでは、矢印イの方向に流れる電流）を供給する。
【００２６】
このようにすることにより、従来技術のように、ＩＲカットフィルタ１６のずれを検出する加速度センサなどを別途設けることなく、既存の装置構成を利用してＩＲカットフィルタ１６の位置ずれを正確に検出し、その位置を補正することができる。また、大型化しやすい加速度センサなどを別途設ける必要がないため、当該センサを実装する基板やそのスペースを確保する必要がない。このため、装置の小型化と製造コストの低減化を図ることができる。
【００２７】
ところで、ＩＲカットフィルタ１６が当初の設定位置よりずれたとしても、そのずれた量が僅かであればＩＲカットフィルタ１６の位置を補正しなくても実使用上問題がない場合がある。また、前述のように、電圧検知部１０４が検知する電圧の振れ幅はフィルタ枠１４のずれた量と比例するため、ＩＲカットフィルタ１６のずれた量を検出することは容易である。そこで、実使用上問題が発生する程度フィルタ枠１４がずれた場合にコイル１１に発生する電圧の振れ幅を閾値とし、電圧検知部１０４がこの閾値を超えた電圧の振れ幅を検知した場合に限り、制御部１０１がフィルタ枠１４のずれを補正するための電流を供給するようにしてもよい。
【００２８】
図３は、電圧検知部１０４が検知した電圧の波形と閾値との関係を示す図である。ここでは、電圧の振れ幅Ｂを閾値とした例を示している。この場合、電圧検知部１０４が閾値である振れ幅Ｂ以内の電圧を検出した場合は、制御部１０１はフィルタ枠１４の位置を補正するための電流の供給は行わない。しかし、電圧検知部１０４が、閾値である振れ幅Ｂを超える電圧を検知した場合、制御部１０１がフィルタ枠１４をもとの設定位置（初期設定位置）まで復帰させるための電流を供給する。たとえば、図３のような振れ幅Ａの電圧が検出された場合は、制御部１０１がフィルタ枠１４を図５の矢印カの方向に復帰させるための電流を供給する。
【００２９】
このようにすることで、画像に障害が発生する程度にＩＲカットフィルタ１６の設定位置がずれた場合のみに、ＩＲカットフィルタ１６の位置補正を行うことで、装置の消費電力を抑制することができる。
【００３０】
また、ＩＲカットフィルタ１６の設定位置がずれるような振動は一時的ではなく、一定の時間継続することも考えられる。たとえば、地震や大型車の通行、大規模な工事などによる振動である。このように振動が継続するような場合、ＩＲカットフィルタ１６にずれが生じる度にその設定位置を補正するより、振動が収まるまで待ってＩＲカットフィルタ１６の設定位置を補正するほうが、効率的であると同時に、装置の消費電力を低減させることができる。
【００３１】
そこで、この光学素子位置検出・制御装置１００では、電圧検知部１０４がコイル１１で発生する電圧を継続して検知している間は、制御部１０１はフィルタ枠１４の設定位置を補正するための電流を供給しない。そして、制御部１０１が電圧検知部１０４による電圧検知が終了したことを確認した後、電圧検知部１０４による最後の検知電圧に基づいたフィルタ枠１４の設定位置補正のための電流を供給するようにしてもよい。
【００３２】
次に、この光学素子位置検出・制御装置１００を撮像装置に搭載した例を示す。図４は、この光学素子位置検出・制御装置１００が搭載された撮像装置の概略構成を示すブロック図である。この撮像装置２００は、光学素子位置検出・制御装置１００のほか、光学系１１０と、光学系１１０により形成された像を取得する撮像素子２０１と、撮像素子２０１が取得した像に所定の映像処理を施す映像回路２０２と、を備えている。
【００３３】
図４に示すように、光学素子位置検出・制御装置１００を撮像装置２００に搭載することで、加速度センサなどを別途撮像装置２００内に設けることなく、ＩＲカットフィルタの位置ずれの検出およびその補正を行うことができる。加速度センサを設ける必要がないことは、その分だけ撮像装置２００の小型化を図ることができる。また、加速度センサが不要であれば、より製造コストの低減化を図ることができる。なお、光学素子位置検出・制御装置１００では電圧検知部１０４を設けているが、この電圧検知部１０４は加速度センサと比較して小型であり、しかも安価である。
【００３４】
これまでＩＲカットフィルタの位置ずれを検出する手法を述べてきたが、この発明ではＩＲカットフィルタに代えてＮＤフィルタや開口絞り、レンズなどをフィルタ枠１４に保持することも可能である。たとえば、ＮＤフィルタをフィルタ枠１４の開口部１４ａに保持することで、ＩＲカットフィルタの場合と同様に、光学系１１０の光路に対するＮＤフィルタの挿脱、位置ずれの検出、および位置補正を行うことができる。また、開口絞りの場合は、たとえばフィルタ枠１４の開口部１４ａに大絞り、開口部１４ｂに小絞りを形成することにより、絞りの切り替えとともに、絞りの位置ずれの検出およびその位置補正を行うことができる。さらに、レンズをフィルタ枠１４の開口部１４ａに保持することで、ＩＲカットフィルタの場合と同様に、光学系１１０の光路に対するレンズの挿脱、位置ずれの検出、および位置補正を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、この発明にかかる光学素子位置検出・制御装置は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなど撮像素子を搭載した撮像装置に有用であり、特に、監視カメラに適している。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ＩＲメータ
１１  コイル
１２  磁石
１２ａ  レバー
１３  エンジン部
１４  フィルタ枠
１４ａ，１４ｂ  開口部
１４ｃ  受け部
１５  フォルダ
１６  ＩＲカットフィルタ
１００  光学素子位置検出・制御装置
１０１  制御部
１０２  ＩＲ動作増幅回路
１０３  切替回路
１０４  電圧検知部
１１０  光学系
２００  撮像装置
２０１  撮像素子
２０２  映像回路
【図１】
0005401429.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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