(57)【要約】【課題】  起動時だけの加速では、低速から高速の速度レンジが大きい場合に、低速、高速を繰り返していると脱調し、位置ズレをおこすことがある。【解決手段】  所定速度に到達させるには所定の加速時間と速度を経過しないと速度を上昇させない。また、速度が下降した場合速度に応じたカウンタをセットし直すことで高速から低速、更に高速とする場合にも所定の加速を行ない脱調をなくす。【選択図】  図１
2006065033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸上移動する移動レンズ群と、
該移動レンズ群を駆動するレンズ駆動手段と、
該移動レンズ群の目標駆動速度を指示する駆動速度指示手段と、を有する光学機器において、
前記指示された目標駆動速度に加速するまでに該目標速度より低速な所定速度で駆動する時間をカウントするカウンタ手段と、
該所定速度及び該所定速度に対応した所定駆動時間を記憶する記憶手段と、を有し、
前記カウント手段によりカウントされた駆動時間が前記記憶手段に記憶された所定時間に達するまでは加速制御を禁止するよう制御する制御手段を有することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
目標駆動速度が現在の速度以下に変化した場合は現在の所定速度に対応した所定時間を、その後の速度上昇の際にも用いて加速を行なう制御手段を有する特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
該駆動手段はステッピングモータである請求項１、２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記移動レンズ郡は変倍を行なうズームレンズと、前記ズームレンズに駆動命令を出力する為の第１の操作手段と、第２の操作手段と、を有し、該第１の操作手段はキー操作により、該第２の操作手段はリング形状の操作手段からなり、該第１の操作手段での最高速度よりも該第２の操作手段による最高速度の方が高いことを特徴とする請求項１〜３に記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズカメラ一体型撮影装置及び、交換可能なレンズ装置とこのレンズ装置が具備装着される撮影装置とから構成される静止画及び動画の撮影を行うカメラ等の撮像装置および交換レンズシステム等の光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来例のブロック図である。
【０００３】
図中１は光学系であり、４つのレンズ群より成る４群構成のリアフォーカスズームレンズ（以下”ＲＦＺレンズ”と称する）より成っている。ＲＦＺレンズ１は固定レンズ群である第１のレンズ群（以下”前玉”と称する）１０１、移動レンズ群である変倍機能を有する第２のレンズ群（以下”ズームレンズ”と称する）１０２、固定レンズ群である第３のレンズ群（以下”アフォーカル”と称す）１０３、そして移動レンズ群であるフォーカス機能と、変倍に伴う結像面変動を補正するコンペンセータとしての機能を有する第４のレンズ群（以下”フォーカスレンズ”と称する）１０４より成っている。
【０００４】
実際には、上記レンズ群は複数枚のレンズで構成されているが、各レンズ群の構成枚数については、特に限定するものではない。
【０００５】
２はＣＣＤ等の光電変換素子、３は光電変換素子２に入射する光量を調節するための絞り部材、４は絞り駆動手段で光電変換素子２に入射する光量が一定になるように絞り部材３を制御手段７によって駆動する。５は絞り位置検出手段、６は絞り位置検出手段５の出力を検出し、制御手段７に出力する検出回路である。
【０００６】
８・９は移動レンズ群１０２・１０４を駆動するためのステップモータ等の駆動手段、１０・１１は駆動手段８・９を駆動させるためのドライバである。
【０００７】
１２は光電変換素子２の出力を増幅させるアンプ、１３は信号をＮＴＳＣ映像信号等の信号に変換及びＡＦさせるためのＡＦ信号を生成するプロセス回路、１４はプロセス回路からのＡＦ信号によりＡＦ動作させるＡＦ手段である。尚、ＡＦ方法においては山登り式などが提案されており特開昭６２−１０３６１６号公報等によって公知となっているためここでは詳細な説明は省略する。
【０００８】
小型でオープンループ制御可能なサーボ系の駆動源として、ステッピングモータが広く利用されるようになっている。ステッピングモータとは、巻き線の励磁相電流を逐次に切り替えることで磁界が回転し、この回転磁界に回転子の磁極が吸引・反発することでトルクが発生し、回転子が回転磁界に引きずられながら回るモータである。
【０００９】
従って、励磁相の切り替えをパルス信号の入力で行えば、１パルスの入力に対し、ステッピングモータは基本角度だけ回転する。そのためステッピングモータにおいては、オープンループ制御が可能であり、フィードバック系が必要な他のサーボアクチュエータに比べ、システムを大幅に簡素化することが可能であり、コストの面で有利となる。そうした利点を考慮して、撮像装置等のレンズ駆動手段としてステッピングモータを使用することが多い。
【００１０】
しかし、ステッピングモータにおいては、小型かつ安価に構成できる反面、サーボモータと異なり、パルス信号の入力に対し、モータの回転子の回転が同期できなくなる現象が発生する。
【００１１】
これを脱調と呼ぶ。一般に、脱調現象は、モータに指令されるパルスのパルスレートに対し、過負荷の状態であるときに発生する。（ここでパルスレートとはモータ駆動する時のいわゆる速度に相当するものである。以下パルスレートおよび速度の意味は共通とし、表現は併用する。）
例えば停止しているときから急激に高いパルスレート、速度で駆動するときに起こりやすい。前述したように脱調を発生するとステッピングモータでのカウント値を位置情報として制御する場合にそのレンズの位置に対する情報が変わってしまうため、フォーカスが合わなくなったり、ズーム位置がずれるといった問題が発生する。そのためモータの駆動時には前述した脱調が起こらないようにはじめから高速駆動はせずに、所定速度以下で駆動をしてから高速にするいわゆる加速方法が用いられる。モータが動き出せば駆動負荷トルクが軽減し、高速での駆動をしても過負荷による脱調が起こらなくなるためである。
【特許文献１】特開平０６−３２４２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年カメラ等の撮像装置はレンズの高付加価値化、高機能化の競争が激しく、フォーカスやズーム速度の高速化が強く望まれている。
【００１３】
しかしながら、フォーカスやズームなどを高速に駆動する際に以下の課題を有している。
【００１４】
従来モータ起動時だけ加速をさせるだけでは、低速から高速の速度レンジが大きい場合に、低速、高速を繰り返していると脱調し、位置ズレをおこすことがある。
【００１５】
そのために高速での駆動を行なうには製品上制約が多い。
【００１６】
また、電子リングによってメカニカル的にレンズを駆動する場合は低速から高速までの広いレンジでのモータ駆動を行なわないと、メカニカルなリングの感触、いわゆるアジを出せない。このようにリングの場合高速駆動の要求及び必要性が通常のシーソースイッチ等での駆動の場合よりも強いものがあり、先にあげた課題が特に問題となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために以下の手段を提案する。
【００１８】
光軸上移動する移動レンズ群を含む光学系により所定面上に物体像を形成するレンズからなる光学機器において、該レンズは光軸上移動する移動レンズ群を有し、該移動レンズ群を駆動させるレンズ駆動手段、該移動レンズ群の位置を検出する位置検出手段、レンズの制御をする制御手段、該制御手段は該移動レンズ群駆動速度の上昇を行なう際、所定速度を所定時間経過しないと所定速度以上の速度にしない加速方法を行う為のカウンタ手段、所定の速度及びその速度に応じた時間カウンタ値の記憶情報を持ち、速度が上昇した後に、該所定速度以下になる場合は該所定速度に対応した該時間カウンタ値をカウンタ手段の値とし、その後の速度上昇の際にも再加速が可能なことを特徴とする光学機器を提供することで問題の解決を提案するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る光学機器によれば、レンズの駆動目標速度が大きく変化してもが脱調のない安定した制御を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［第１の実施形態］
第１の実施例に関して述べる。
【００２１】
図１は本実施例を示したブロック図である。
【００２２】
図中１は光学系であり、４つのレンズ群より成る４群構成のリアフォーカスズームレンズ（以下”ＲＦＺレンズ”と称する）より成っている。ＲＦＺレンズ１は固定レンズ群である第１のレンズ群前玉１０１、移動レンズ群である変倍機能を有する第２のレンズ群ズームレンズ１０２、固定レンズ群である第３のレンズ群アフォーカル１０３、そして移動レンズ群であるフォーカス機能と、変倍に伴う結像面変動を補正するコンペンセータとしての機能を有する第４のレンズ群フォーカスレンズ１０４より成っている。
【００２３】
実際には、上記レンズ群は複数枚のレンズで構成されているが、各レンズ群の構成枚数については、特に限定するものではない。
【００２４】
２はＣＣＤ等の光電変換素子、３は光電変換素子２に入射する光量を調節するための絞り部材、４は絞り駆動手段で光電変換素子２に入射する光量が一定になるように絞り部材３を制御手段７によって駆動する。５は絞り位置検出手段、６は絞り位置検出手段５の出力を検出し、制御手段７に出１力する検出回路である。
【００２５】
８・９は移動レンズ群１０２・１０４を駆動するためのステップモータ等の駆動手段、１０・１１は駆動手段８・９を駆動させるためのドライバである。
【００２６】
１２は光電変換素子２の出力を増幅させるアンプ、１３は信号をＮＴＳＣ映像信号等の信号に変換及びオートフォーカス（以後ＡＦと表記する）させるためのＡＦ信号を生成するプロセス回路、１４はプロセス回路からのＡＦ信号によりＡＦ動作させるＡＦ手段である。尚、ＡＦ方法においては山登り式などが提案されており特開昭６２−１０３６１６合等によって公知となっているためここでは詳細な説明は省略する。
【００２７】
１５はズームキーでテレ方向、ワイド方向への操作が可能で、ボリュームで構成されている。１６はズームリングで、１７はズームリング１６の位置検出手段でボリューム等である。
【００２８】
本実施例ではズームの駆動にステッピングモータを使用した場合を例に説明を行なう。
【００２９】
図２はステッピングモータ駆動のパルスレートとトルクの関係を示したもので、脱調トルクとモータの速度に対する出力トルクを示したものである。パルスレートが低いときはトルクが高く、パルスレートが高いときはトルクが下がることが読み取れる。
【００３０】
例えば停止しているときから駆動するのに必要なトルクを有するパルスレートはこの図から２００〜２８０ＰＰＳに対し、パルスレートを１０００ｐｐｓとして駆動をしても明らかにトルクが不足しているため脱調してしまう。しかし、２００ｐｐｓではトルクは図のトルクマージンとあるように十分足りている為、停止しているときには２００ｐｐｓで駆動を行なえば脱調せずに駆動できる。
【００３１】
次に同図を用い、２００ｐｐｓでの駆動中について述べる。２００ｐｐｓでの駆動中に１０００ｐｐｓで駆動をした場合、２００ｐｐｓ駆動中での脱調トルク以上のトルク出力のあるパルスレートは２００〜３８０ｐｐｓであることから、２００ｐｐｓ駆動中に即１０００ｐｐｓとすると図にあるようにトルク不足になる為、脱調してしまう。
【００３２】
従って、図２の脱調トルクを示す線とモ−タトルクを示す線との関係からパルスレート１０００ｐｐｓにするためには、速度を２００ｐｐｓ→４００ｐｐｓ→６００ｐｐｓ→８００ｐｐｓ→１０００ｐｐｓとつなぐ加速方法を行なうことにより脱調なく１０００ｐｐｓの速度が実現できることがわかる。
【００３３】
本提案では１０００ｐｐｓを出力したいときは例えば加速を経過速度２００ｐｐｓ，４００ｐｐｓ，６００ｐｐｓ，８００ｐｐｓ及び、それらの速度を所定時間（所定回数）駆動を経過させればよいことから、加速カウンタ手段を設けると共に、２００ｐｐｓ，４００ｐｐｓ，６００ｐｐｓ，８００ｐｐｓといった所定加速速度及びそれらに対応する時間カウンタを設けている。
【００３４】
例えば起動時はカウンタ手段は０からスタートし、速度命令は１０００ｐｐｓ、所定加速速度２００ｐｐｓ，４００ｐｐｓ，６００ｐｐｓ，８００ｐｐｓでそれぞれの速度に対し時間カウンタは２００ｐｐｓは３、４００ｐｐｓは６、６００ｐｐｓは１０、８００ｐｐｓは１５と設定する。例えばカウンタ手段が３以下の場合は２００ｐｐｓが速度の上限、４〜６は４００ｐｐｓが速度の上限、７〜１０までは６００ｐｐｓが速度の上限、１１〜１５までは８００ｐｐｓが速度の上限としておくことで、停止時０ｐｐｓのときに１０００ｐｐｓという命令が来ても所定の速度を所定回数、所定時間カウントし、それぞれのカウント数に対応した速度で駆動を行なってからでないと命令速度まで出力しない構成となる為脱調を防止できるものである。この場合、速度出力命令が１０００ｐｐｓに対し加速カウンタが０のため、まず２００ｐｐｓの駆動をカウンタ手段が３になるまで行なう。
【００３５】
このカウンタ及び、制御の周期は所定の周期とする。つまり３周期にわたり２００ｐｐｓでの駆動を行い、カウンタ手段が４となったら次は６までの間４００ｐｐｓ、１０までの間６００ｐｐｓ、１５までの間８００ｐｐｓ、そして、カウンタ手段の値が１５を越えていたら１０００ｐｐｓを出力できるようになるシステムである。
【００３６】
また、本発明では命令速度と加速カウンタ手段を比較し、カウンタ手段の値が所定加速速度の対応する時間カウンタに対して大きい場合は命令速度をみて、加速カウンタ値を所定速度から時間カウンタ値をいれるシステムとすることを提案する。このことにより一度速度が下がってから上昇させるときにカウンタ値を速度が下がったときに所定速度に対しての値を入れておけばその後の速度上昇時に再び加速をさせることが可能となり、低速と高速が繰り返されるような場合でも脱調が起こらなくなるように提案するものである。
【００３７】
以下は制御手段に記憶情報として持っているものである。
【００３８】
所定速度（０）：０ｐｐｓ、    及び、時間カウンタ値（０）：０
所定速度（１）：２００ｐｐｓ、及び、時間カウンタ値（１）：３
所定速度（２）：４００ｐｐｓ、及び、時間カウンタ値（２）：６
所定速度（３）：６００ｐｐｓ、及び、時間カウンタ値（３）：１０
所定速度（４）：８００ｐｐｓ、及び、時間カウンタ値（４）：１５
現在停止、速度が０の場合は上記の所定速度２００ｐｐｓ以下のためカウンタ手段には０を入れる。命令パルスレートが３００ｐｐｓの場合、２００ｐｐｓ以上４００ｐｐｓ以下のため３以下であるかどうかを判定し、３よりも大きかったら３を入れ、出力パルスレートは３００ｐｐｓとすし、３よりも小さかったら、出力パルスレートは２００ｐｐｓとし、カウンタ手段が３になるまでは命令速度が３００ｐｐｓであっても２００ｐｐｓでの駆動、つまり加速を行なってから、３００ｐｐｓでの駆動を行なうという具合である。以下に示す。
【００３９】
所定速度（０）０ｐｐｓ≦命令速度＜所定速度（１）２００ｐｐｓ  かつ
カウンタ値＞時間カウンタ値（０）：０のときは
カウンタ値＝時間カウンタ値（０）：０
更に
所定速度（１）２００ｐｐｓ≦命令速度＜所定速度（２）４００ｐｐｓ  かつ
カウンタ値＞時間カウンタ値（１）：３のときは
カウンタ値＝時間カウンタ値（１）：３
更に
所定速度（２）４００ｐｐｓ≦命令速度＜所定速度（３）６００ｐｐｓ  かつ
カウンタ値＞時間カウンタ値（２）：６のときは
カウンタ値＝時間カウンタ値（２）：６
更に
所定速度（３）６００ｐｐｓ≦命令速度＜所定速度（４）８００ｐｐｓ  かつ
カウンタ値＞時間カウンタ値（３）：１０のときは
カウンタ値＝時間カウンタ値（３）：１０
更に
所定速度（４）８００ｐｐｓ≦命令速度  かつ
カウンタ値＞時間カウンタ値（４）：１０のときは
カウンタ値＝時間カウンタ値（４）：１５
ｎ：数、ｎｍａｘ：数最大値とすると
所定速度（ｎ）ｐｐｓ≦命令速度＜所定速度（ｎ＋１）ｐｐｓ  かつ
カウンタ値＞時間カウンタ値（ｎ）のときは
カウンタ値＝時間カウンタ値（ｎ）
更に
所定速度（ｎ）ｐｐｓ≦命令速度＜所定速度（ｎｍａｘ）ｐｐｓ  かつ
カウンタ値＞時間カウンタ値（ｎｍａｘ）のときは
カウンタ値＝時間カウンタ値（ｎｍａｘ）
上記の処理によりカウンタ手段には命令速度を出力する為に必要なカウント値がカウント手段に入ることになる。
【００４０】
次に出力速度を求める。
【００４１】
命令速度＞所定速度（０）０ｐｐｓ  かつ
カウンタ値＜時間カウンタ値（０）：０のときは
出力速度＝所定速度（０）０ｐｐｓ
更に
命令速度＞所定速度（１）２００ｐｐｓ  かつ
時間カウンタ値（０）≦カウンタ値＜時間カウンタ値（１）：３のときは
出力速度＝所定速度（１）２００ｐｐｓ
更に
命令速度＞所定速度（２）４００ｐｐｓ  かつ
時間カウンタ値（１）≦カウンタ値＜時間カウンタ値（２）：６のときは
出力速度＝所定速度（２）４００ｐｐｓ
更に
命令速度＞所定速度（３）６００ｐｐｓ  かつ
時間カウンタ値（２）≦カウンタ値＜時間カウンタ値（３）：１０のときは
出力速度＝所定速度（３）６００ｐｐｓ
更に
命令速度＞所定速度（４）８００ｐｐｓ  かつ
時間カウンタ値（３）≦カウンタ値＜時間カウンタ値（４）：１５のときは
出力速度＝所定速度（４）８００ｐｐｓ
ｎ：数、ｎｍｉｎ：数最小値とすると
命令速度＞所定速度（ｎｍｉｎ）  かつ
カウンタ手段＜時間カウンタ（ｎｍｉｎ）のときは
出力速度＝所定速度（ｎｍｉｎ）
更に命令速度＞所定速度（ｎ）  かつ
時間カウンタ（ｎ−１）≦カウンタ手段＜時間カウンタ（ｎ）のときは
出力速度＝所定速度（ｎ）
これによると例えば、命令パルスレートが８００ｐｐｓから５００ｐｐｓそして９００ｐｐｓのときは以下のような処理になる。
【００４２】
８００ｐｐｓから５００ｐｐｓになるとカウンタ手段の値は上記より６が入力される。次に９００ｐｐｓの命令になったときに、このときにカウンタ手段が６のため、上記から出力パルスレートはカウント手段１５を以上でないと９００ｐｐｓの出力を行なわないことから、命令パルスレートが９００ｐｐｓのままとすると、６００ｐｐｓでの駆動をカウンタ手段が１０になるまで行い、更に、カウント手段が１５になるまで８００ｐｐｓでの駆動を行なってから９００ｐｐｓでの駆動を行なうようになり、速度が変動して、低速から高速に出力されるような場合であっても加速を必ず行い、脱調なしで駆動させるものである。
【００４３】
図３にフローを示す。
【００４４】
３０１においてズームの駆動命令の有無を判定し、無ければ３０１で判定を続け、有れば３０２において命令速度を読み込み、３０３においてカウント手段の値を読み込み、３０４においてカウント手段の値の設定を前述説明した内容に従い行なう。３０５カウント手段をインクリメントし、３０６において出力速度を命令速度及びカウンタ手段の値および、所定速度と時間カウンタ値から求め、３０７において速度を出力し駆動する。
【００４５】
以上の処理によりモータ停止からの起動時だけでなく、駆動中及び速度が激しく変わるような場合でも脱調せずにモータ制御を行なうことができる。
【００４６】
また、パルスレートが高いほど時間カウンタ値を大きくしたり、あるいは加速のための所定速度の間隔を狭めたりすることで高速での脱調マージン、高速限界をのばすことが出来るのは明白である。
【００４７】
また、課題としてズームリングだとどうしても最高速度の上限が限られてしまうため、メカニカルに連動しているズームリングでの操作と比較し、操作感、また、遅れる感覚があることは否めない問題がある。そこで、ズームキーによる最高速度よりもリング操作による最高速度を高く設定することで、ズームリング操作時のそうした感覚を和らげる効果が得られることを提案する。
【００４８】
つまり、リング操作のときにはキー操作よりも相対して早いため、メカニカルではないにしても、前述した操作性の遅れる感覚を和らげる効果を狙うものである。結果として、リング操作のほうがキー操作よりもダイナミックレンジを広げることになる。この場合、前述した加速方法を用意しておけばズームキーよりもズームリングの方が多く使用することで脱調なしで行なえる。また、速度が高くなるほど脱調しやすくなる為、前述の部分と重複するが加速期間を長くするか、所定加速速度の設定を密にするなどすれば高い速度を脱調なく駆動できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例１の図
【図２】実施例１の図
【図３】実施例１のフローチャート
【図４】従来例の図
【図１】
2006065033.tif 000003
【図２】
2006065033.tif 000004
【図３】
2006065033.tif 000005
【図４】
2006065033.tif 000006