(57)【要約】【課題】リニアモータをフォーカスレンズ駆動に用い、ＡＦ制御を行うとき、ウォブリング動作時に音、振動が発生する。【解決手段】リニアモータを使用したフォーカスレンズ駆動で、ウォブリング速度の目標到達時簡の設定を行うことで、その時間とウォブリング振幅から速度を計算することで必要以上に振動が発生するような高速駆動を行わない構成とする。【選択図】図１
2006065176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号中より合焦度に応じた焦点信号を検出し、該検出信号に基づき焦点調節用レンズを移動させて焦点調節を行う撮影装置において、合焦判別動作時の速度をあらかじめ設定可能な所定の目標到達時間から求めることを特徴とした撮影装置。
【請求項２】
該焦点調節用レンズはリニアモータを使用した焦点調節レンズである請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
該所定の目標到達時間は該焦点調節レンズの駆動特性から変更することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項４】
該所定の目標到達時間は該焦点調節レンズの駆動時に発生する振動あるいは音が大きいほど到達時間の設定を長くすることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラ・ビデオカメラにおける撮影レンズあるいはビデオプロジェクターにおける投影レンズ等のレンズ群を駆動するレンズ駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のレンズ駆動制御装置には、レンズ駆動用アクチュエータとしてＤＣモータやステッピングモータといったモータがよく用いられている。
【０００３】
図４は従来のビデオカメラ用ズームレンズのレンズ鏡筒を示す縦断面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。図４、図５において、１０１ａ〜１０１ｄは固定筒１０２内に収納した撮影レンズ、１０３，１０４ａ，１０４ｂは固定筒１０２内に光軸１０５と平行に配設した案内棒、１０６は駆動源としての直流モータであり、画角変化を行わせるためのバリエーターレンズである上記撮影レンズ１０１ｂを保持するレンズ保持枠１１１を、出力軸１０６ａ、ギア列１０７、スクリュー溝１０８ａを有するスクリュー棒１０８、押圧ばね１０９の押圧力でスクリュー溝１０８ａに押圧係合させたボール１１０を介して、上記案内棒１０３に沿って光軸方向に移動させる。１１２は駆動源としてのステッピングモータであり、画角変化に伴うピント位置変化と合焦のための上記撮影レンズ１０１ｄを保持し、スリーブ部１１４ａに上記ねじ部材１１３を一体的に組付けたレンズ保持枠１１４を、出力軸１１２ａのねじ部に螺合するネジ部材１１３を介して、案内棒１０４ａ，１０４ｂに沿って光軸方向に移動させる。１１８は絞りユニットを駆動するＩＧメータである。
【０００４】
近年カメラ・ビデオカメラにおいては、小型化が進み、従来並あるいはそれ以上の機能を保ちつつ、体積・重量を低減させる必要が生じている。このための一手段として、レンズを保持するレンズ保持枠の外周部にマグネットを配設し、そのマグネットの外周にコイルとヨークを配設してボイスコイルモータを形成し、このボイスコイルモータでレンズ保持枠を光軸方向に駆動するシステムがある。このシステムではボイスコイル中心軸と光軸を略一致させることにより、コンパクトなレンズ駆動アクチュエータとしてのボイスコイルモータを実現している。
【０００５】
図６はボイスコイルモータの適用例を示すもので、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う縦断面である。図６、図７において、前記図６，７と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。レンズ１０１ｂ１〜１０１ｂ３を保持したレンズ保持枠１１１の外周にヨーク１１７ａとボビン１１９に巻付けたコイル１１６を配設し、ヨーク１１７ａに対向してコイル１１６の外側にヨーク１１７ｂとこれに接着したマグネット１１５を配設し、このヨーク１１７ａ，１１７ｂ、マグネット１１５を固定筒１０２に取付けている。上記レンズ保持枠１１１は光軸１０５と平行な２本の案内棒１０３ａ，１０３ｂによって光軸方向に移動可能に保持されている。
【０００６】
マグネット１１５は図示のように着磁されているので、ヨーク１１７ａ，１１７ｂの間には半径方向に磁場が形成されている。コイル１１６はヨーク１１７ａ・１１７ｂの間に存在し、かつ円周方向に巻かれているので、このコイル１１６に電流を流すと、光軸方向への駆動力が発生し、ボビン１１９を一体に構成しているレンズ保持枠１１１及びレンズ群１０１ｂ１〜１０１ｂ３が光軸方向に駆動する。
【０００７】
上記図６、図７はマグネット１１５が固定され、コイル１１６が移動するタイプであるのに対し、図８はコイルが固定され、マグネットが移動するタイプである。この図８のマグネット移動タイプは、レンズ１０１ｂ１〜１０１ｂ３を保持するレンズ保持枠１１１の外周部に、半径方向に着磁されたマグネット１１５が接着され、その外周にマグネット１１５と適当な空隙を設けてヨーク１１７ａ，１１７ｂの内周に接着され、円周方向に巻かれたコイル１１６が設けられている。そして、上記レンズ保持枠１１１は２本の案内棒１０３ａ，１０３ｂで光軸方向に移動可能に保持されているので、コイル１１６に電流を流すと、レンズ保持枠１１１は光軸方向に移動する。
【０００８】
図９は以上説明したボイスコイルモータを用いて、ビデオレンズシステムを形成した例を示すもので、本図では変倍用バリエーターレンズのレンズ群１０１ｂとフォーカスレンズのレンズ群１０１ｄをボイスコイルモータを用いて駆動する構成であり、マグネットが移動するタイプである。
【０００９】
図９に示したビデオレンズはバリエーターレンズ群よりも像面側のレンズ群によりフォーカスを行なう、いわゆるリアフォーカスレンズであるために、被写体距離によって、バリエーターレンズ群とフォーカスレンズ群のとるべき位置関係が変化する。その様子を示したのが図１０である。
【００１０】
図１０において、縦軸がフォーカスレンズ位置、横軸がバリエーターレンズ位置であり、被写体距離をパラメータとし、それぞれのレンズ群がたどるべきカム軌跡が示してある。従って、各ボイスコイルモータはシステムに設けられた諸々な情報を基にレンズ群の動くべき速度・方向を決め、合焦状態を保つ必要がある。以下に、これらのシステムにつき詳述する。
【００１１】
図９において、バリエーターレンズ群１０１ｂとフォーカスレンズ群１０１ｄに対向して、それぞれ、絶体位置を検出するエンコーダ１２１，１２２が取付けられている。このエンコーダ１２１，１２２はリニアタイプのボリュームやグレーコードパターンが形成された電極をブラシでなぞるタイプのものや、レンズ保持枠と共に動くｉＲＥＤ等の発光素子とＰＳＤ等の光電変換素子を用いて位置検出を行うタイプのもの等が考えられる。
【００１２】
このエンコーダ１２１，１２２からの出力は、それぞれの読み取り回路１２３，１２４で読み取られ、ＣＰＵ１２５に送られる。また、ＣＣＤ１２６からのビデオ信号はピーク検波回路１２７内で処理され、輝度信号のピーク値が抽出され、現在のピント状態に関する情報としてＣＰＵ１２５に送られる。
【００１３】
図１１（ａ）はピーク検波回路１２７の出力値Ｓｏを縦軸にとり、横軸にフォーカスレンズ位置をとった合焦検知信号図である。図に示すように、輝度信号のピーク値Ｓｏにより、およそのデフォーカス量が検知されることになる。これらの情報と図１２に示したカム軌跡に関する情報をデータとして持つＲＯＭ１２８からの情報を基に、ＣＰＵ１２５内でレンズ駆動手段としての各ボイスコイルモータ（以下、Ｖ．Ｃ．Ｍと略称する）のコイル１２９，１３０に流すべき電流値あるいはその波形が決定され、各々のドライバー１３１，１３２を経て、コイル１２９，１３０に電流が流れる。以上のシステムによってバリエーターレンズ群１０１ｂとフォーカスレンズ群１０１ｄは、常に合焦状態となるような位置関係を保持できる。
【００１４】
次にバリエーターレンズ群１０１ｂが固定され、ピントが合っていない状態から合焦に至らせるまでのシステムすなわちオートフォーカ（ＡＦ）システムにつき説明する。
【００１５】
ＣＰＵ１２５は、例えば、図１３に示すフローチャートに従って、ＡＦ動作制御処理を行うようになされている。
【００１６】
先ず、本処理が開始されると（ステップＳ１３０１）、ウォブリング動作により、フォーカスレンズ群１０１ｄを微小駆動させる制御を行い、上述したようなＡＦ評価信号を取り込むことにより、現在合焦しているか、ボケているのかを判別する（ステップＳ１３０２）。尚、ボケていると判別された場合には、さらに前ピンなのか後ピンなのかも判別する。
【００１７】
次に、ステップＳ１３０２のウォブリング動作の結果により、フォーカスレンズ群１０１ｄが現在合焦状態にあるのか否かを判別する（ステップＳ１３０３）。
【００１８】
ステップＳ１３０３で合焦状態であると判別でされた場合、フォーカスレンズ群１０１ｄを停止させる制御を行い、後述するステップＳ１３０８以降の再起監視処理ルーチンに進む。一方、ステップＳ１３０３で合焦状態でないと判別でされた場合、後述するステップＳ１３０４以降の山登り動作処理ルーチンに進む。
【００１９】
上記山登り動作処理ルーチンでは、先ず、ステップＳ１３０２で判別されたボケの結果、すなわち前ピンなのか後ピンなのかの判別結果に従って、そのボケの方向にフォーカスレンズ群１０１ｄを駆動させる山登り動作の制御を実行する（ステップＳ１３０４）。
【００２０】
次に、合焦点、すなわちＡＦ評価信号の頂点を超えたか否かを判別し（ステップＳ１３０５）、その判別結果により、頂点を超えていない場合には、ステップＳ１３０４の処理に戻って山登り動作の制御を続行する。
【００２１】
ステップＳ１３０５の判別結果により、頂点を超えていた場合には、その頂点にＡＦ評価信号が戻るようにフォーカスレンズ群１０１ｄの駆動制御を行う（ステップＳ１３０６）。
【００２２】
そして、ＡＦ評価信号が頂点に到達したか否かを判別し（ステップＳ１３０７）、その判別結果により、到達していなければステップＳ１３０６の処理に戻る。
【００２３】
また、ステップＳ１３０７の判別結果により、ＡＦ評価信号が頂点に到達していたならば、ステップＳ１３０２の処理に戻る。これは、ＡＦ評価信号を頂点に戻す動作を行っている間に、パンニング等により被写体が変化する場合もあるため、ＡＦ評価信号が頂点に到達したならば、現在のＡＦ評価信号が確実に頂点に到達しているのか否か、すなわち現在のフォーカスレンズ群１０１ｄの位置が合焦点であるのか否かを判別するために、ステップＳ１３０２の処理に戻って、再びウォブリング動作を行うためである。
【００２４】
一方、上記再起監視処理ルーチンでは、先ず、合焦時のＡＦ評価信号の信号レベルを記憶する（ステップＳ１３０８）。
【００２５】
次に、現在のＡＦ評価信号の信号レベルが、合焦時にステップＳ１３０８で記憶したＡＦ評価信号の信号レベルに比べ、変動したか否かを判別する（ステップＳ１３０９）。例えば、記憶した信号レベルに対して所定％以上変動していた場合には、パンニング等による被写体の変化があったものと認識し、「再起動」と判別する。また、所定％未満の変動であった場合には、被写体の変化はないと認識し、「非再起動」と判別する。
【００２６】
そして、ステップＳ１３０９の判別結果により、「再起動」であるか「非再起動」であるかを判別し（ステップＳ１３１０）、「非再起動」であった場合には、そのままフォーカスレンズ群１０１ｄを停止させる制御を行って（ステップＳ１３１１）、ステップＳ１３０９の再起動判定処理に戻る。また、「再起動」であった場合には、ステップＳ１３０２に戻り、ステップＳ１３０２以降の処理、すなわち再びウォブリング動作を行い、フォーカスレンズ群１０１ｄを移動させる方向を判別する処理等を行う。
【００２７】
上述のようなステップＳ１３０２〜ステップＳ１３１１の処理を繰り返すことにより、絶えず合焦状態が維持されるようにフォーカスレンズ群１０１ｄが駆動されることとなる。
【００２８】
図１２はＶ．Ｃ．Ｍの駆動システムに関するブロック線図である。レンズが位置するべき目標値（センサー電圧値）が与えられると、そのセンサー電圧値は位相補償フィルタ２１を通り、Ｖ．Ｃ．Ｍのコイルによって定まる抵抗値（１／Ｒ）による変換器２２で電流ｉに変換される。この電流ｉにより、演算部２３でレンズを駆動する推力ｆが演算され、この推力ｆが供給されたＶ．Ｃ．Ｍ２４でレンズを駆動し、そのレンズ位置があるサンプリング周期（Ｔｓｅｃ）ごとにエンコーダー（センサー）２５により測定されて電圧出力される。この電圧出力にループゲインＫを演算部２６で乗じた量の電圧を、減算部２０で目標値から減算することにより、レンズ位置が目標値に近ずることができる。
【特許文献１】特開平８−１５４１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
しかしながら上記従来例では、Ｖ．Ｃ．Ｍ制御系のゲインＫはレンズの光軸方向の位置にかかわらず一定であるが、本来コイルが横ぎる磁界は均等に分布しているとは限らず、むしろ不均一である場合の方が多い。特に閉磁タイプではヨーク端、また開磁タイプでは磁石端において、もれ磁束等の要因により磁界を均一に保つことは難しい。
【００３０】
図１４は図８に示した開磁タイプのＶ．Ｃ．Ｍにマグネットの厚み方向の表面の磁束密度を測定した例であり、横軸をマグネット厚み、縦軸を磁束密度として示している。図から明らかなようにマグネット端で、磁束密度が落ち込んでいる。さらに厚み中央部においても磁束密度がぶらついており、Ｖ．Ｃ．Ｍのコイルに一定電流を流せば、レンズが光軸上どの位置にあっても一定の推力が得られるというものでもない。すなわち、回路上、Ｖ．Ｃ．Ｍ制御を行う上でゲインＫを一定としても、実際のＶ．Ｃ．ＭとしてのゲインＫ’は一定ではなく、光軸上の位置によりレンズ目標位置への安定性に違いができていた。特に、起動及び停止時にはその特性及びメカ的な剛性から高速度駆動する際に、振動や音が発生しやすく、速度が高速であるほど振動、音が増加してしまう。
【００３１】
一方、ＶＣＭ駆動は高速駆動が可能なため、高速、高性能なＡＦを目的として使われることから性能とひきかえに音及び振動の問題となっている。
【００３２】
特に、ＡＦでのウォブリング動作は駆動と停止を周期的に行う為、音、振動ともに発生しやすい。
【００３３】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、リニアモータを使用したフォーカスレンズ駆動で、ウォブリング速度の目標到達時簡の設定をすることで駆動特性に応じたＡＦ制御を可能とする撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明は下記のような構成を有することを特徴とする撮影装置である。
【００３５】
映像信号中より合焦度に応じた焦点信号を検出し、該検出信号に基づき焦点調節用レンズを移動させて焦点調節を行う撮影装置において、合焦方向を検出するための方向判別動作時の速度をあらかじめ設定可能な所定の到達時間から求めることを特徴とした撮影装置を提供し、レンズの特性によって前記所定の到達時間を変更することで前述した音、振動の発生といった課題を解決させるものである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、Ｖ．Ｃ．ＭによるＡＦを行う際、高速駆動に伴う音や振動をウォブリング時の目標到達時間の設定により抑えることができ、また、レンズの駆動特性によってその設定を変更することでレンズの特性のばらつきに対しても対応可能となり、高速高性能でかつ、音や振動を抑えたＡＦを実現する撮影装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００３８】
図１は本発明の特徴を最もよく表わす図面であり、Ｖ．Ｃ．Ｍを用いてレンズ群を駆動した例を示す図である。図１において、１ａ〜１ｄはズームレンズ群であり、１ｂは変倍用のバリエーターレンズ群、１ｄはフォーカスレンズ群である。２ａ，２ｂは前記ズームレンズ群１ｂ、フォーカスレンズ群１ｄを保持するレンズ保持枠、３ａ，３ｂはマグネットであり、レンズ保持枠２ａ，２ｂの外周部に半径方向に着磁されたものが接着されている。４ａ，４ｂは周方向に巻回したコイルであり、マグネット３ａ，３ｂの外周に適当な空隙を設けてレンズ鏡筒５に接着されている。
【００３９】
上記レンズ保持枠２ａ，２ｂはそれぞれ光軸と平行に配設された２本の案内棒６ａ〜６ｄにより光軸方向に移動可能に保持されている。７，８はバリエーターレンズ群１ｂ、フォーカスレンズ群１ｄの絶対位置を検出するエンコーダであり、このエンコーダ７，８からの出力はそれぞれの読み取り回路９，１０で読み取られてレンズ制御手段としてのＣＰＵ１１に送られる。ＣＣＤ１２からのビデオ信号はピーク検波回路１３内で処理され、輝度信号のピーク値が抽出され、現在の合焦状態に関する情報としてＣＰＵ１１に送られる。
【００４０】
１４，１５はドライバーであり、ＣＰＵ１１内で合焦状態信号、絶対位置信号等をもとに決定された印加電圧レベルあるいは電圧波形が加えられ、コイル４ａ，４ｂに電流を流す。また、オートフォーカスシステムのための合焦信号を得るため、周波数検出器１６、位相比較器１７、基準周波数発振器１８を備えている。２０は書換可能な記憶手段で例えばＥ２  ＰＲＯＭである。
【００４１】
本発明の目的はＶ．Ｃ，Ｍを出来るだけ高速で駆動し、かつ、音や振動は極力抑えることを目的としている。
【００４２】
図２はウォブリング速度とＡＦのための読み出しタイミングをあらわした図である。図２（ａ）は高速、図２（ｂ）は図２（ａ）よりも低速でウォブリングを行う図である。この図から傾きが立っているａの方が速度が速く、制定時間も短い事がわかる。しかしながら、ＡＦを行うために必要な制定時間はＡＦの信号読み出しタイミングに対して間に合えばよいため、必要以上に高速での駆動を行う必要は無く、むしろ、高速駆動を行うことによる音や振動の発生が問題となる。図２（ａ）は速度が速いため、図２（ｂ）に対して傾きが立っている。この場合、起動時に発生する音や振動が図２（ｂ）よりも大きくなるのは容易にわかる。そこで、本発明では撮像装置がウォブリングの際に必要な制定する時間、目標位置に達するまでの時間からこのウォブリング時の速度を求めることで、必要以上に高速駆動を行うことによる音や振動の発生を抑えることを目的としている。
【００４３】
目標到達時間：Ｍｔｉｍｅ
速        度：Ｗｏｂｖ
駆  動  量  ：Ｒａｎｇｅ
とし、
Ｗｏｂｖ＝Ｒａｎｇｅ／Ｍｔｉｍｅ
となる。速度は目標到達時間の関数とし、求められる。
【００４４】
図３にフローを示す。３０１においてＡＦがウォブリング動作かどうか判定し、ウォブリングモードのときは３０２において目標到達時間を読み込み、３０３において絞りやボケの具合などからウォブリングの振幅を求め、３０４において駆動速度を演算し、３０５においてフォーカス駆動を行う。
【００４５】
制定時間にはレンズによってもばらつきがあるため、やはりＡＦ信号の読み出しタイミングを考慮するとできるだけ高速で駆動し、できるだけ短時間で制定させたい。そこで、フォーカスレンズの駆動特性によって音や振動の発生が少ないものは前述した目標到達時間の設定を短くし、また、音や振動の発生が大きいものは長く設定する、というようにものによるばらつきも抑えられる。
【００４６】
また、駆動量が多くなる場合、速度が所定の命令周期や、ＡＦの読み出しの時間を超える場合も考えられる。その場合は、ＡＦの読み出しタイミングの周期を遅らせるか、または、高速での駆動で回避が可能なのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例１の説明の図
【図２】実施例１の説明の図
【図３】実施例１のフローチャート
【図４】従来例の説明の図
【図５】従来例の説明の図
【図６】従来例の説明の図
【図７】従来例の説明の図
【図８】従来例の説明の図
【図９】従来例の説明の図
【図１０】従来例の説明の図
【図１１】従来例の説明の図
【図１２】従来例の説明の図
【図１３】従来例のフローチャート
【図１４】従来例の説明の図
【符号の説明】
【００４８】
１ａ〜１ｄ  ズームレンズ群
２ａ，２ｂ  レンズ保持枠
３ａ，３ｂ  マグネット
４ａ，４ｂ  コイル
６ａ〜６ｄ  案内棒
７，８  エンコーダ
９，１０  読み取り回路
１１  ＣＰＵ
１２  ＣＣＤ
１３  ピーク検波回路
１４，１５  ドライバー
１６  周波数検出器
１７  位相比較器
１８  基準周波数発振器
２０  書換可能な記憶手段
【図１】
2006065176.tif 000003
【図２】
2006065176.tif 000004
【図３】
2006065176.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006065176.tif 000011
【図１０】
2006065176.tif 000012
【図１１】
2006065176.tif 000013
【図１２】
2006065176.tif 000014
【図１３】
2006065176.tif 000015
【図１４】
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