(57)【要約】【課題】共振ロック制御が安定して行える焦点距離可変レンズ装置および焦点距離可変レンズ制御方法を提供する。【解決手段】焦点距離可変レンズ装置は、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、駆動信号をレンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有し、共振ロック制御部は、駆動信号の電圧とレンズシステムの駆動電流との間の電圧電流位相差のピーク位置に駆動信号の周波数を設定し、電圧電流位相差が変動した際に、駆動電流を参照して駆動信号の周波数を増減させる。【選択図】図８
2018189700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有し、
前記共振ロック制御部は、前記駆動信号の電圧と前記レンズシステムの駆動電流との間の電圧電流位相差のピーク位置に前記駆動信号の周波数を設定し、前記電圧電流位相差が変動した際に、前記駆動電流を参照して前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする焦点距離可変レンズ装置。
【請求項２】
入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有し、
前記共振ロック制御部は、前記レンズシステムの有効電力のピーク値よりも低い目標有効電力を設定し、前記目標有効電力を与える周波数に前記駆動信号の周波数を設定し、前記有効電力が変化した際に、前記有効電力の増減に基づいて前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする焦点距離可変レンズ装置。
【請求項３】
入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有し、
前記共振ロック制御部は、前記駆動信号の電圧と前記レンズシステムの駆動電流との間の電圧電流位相差のピーク値よりも低い目標電圧電流位相差を設定し、前記目標電圧電流位相差を与える周波数に前記駆動信号の周波数を設定し、前記電圧電流位相差が変化した際に、前記電圧電流位相差の増減に基づいて前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする焦点距離可変レンズ装置。
【請求項４】
入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有する焦点距離可変レンズ装置を用い、
前記駆動信号の電圧と前記レンズシステムの駆動電流との間の電圧電流位相差のピーク位置に前記駆動信号の周波数を設定し、
前記電圧電流位相差が変動した際に、前記駆動電流を参照して前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする焦点距離可変レンズ制御方法。
【請求項５】
入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有する焦点距離可変レンズ装置を用い、
前記レンズシステムの有効電力のピーク値よりも低い目標有効電力を設定し、
前記目標有効電力を与える周波数に前記駆動信号の周波数を設定し、
前記有効電力が変化した際に、前記有効電力の増減に基づいて前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする焦点距離可変レンズ制御方法。
【請求項６】
入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有する焦点距離可変レンズ装置を用い、
前記駆動信号の電圧と前記レンズシステムの駆動電流との間の電圧電流位相差のピーク値よりも低い目標電圧電流位相差を設定し、
前記目標電圧電流位相差を与える周波数に前記駆動信号の周波数を設定し、
前記電圧電流位相差が変化した際に、前記電圧電流位相差の増減に基づいて前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする焦点距離可変レンズ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焦点距離可変レンズ装置および焦点距離可変レンズ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焦点距離可変レンズ装置として、例えば特許文献１に記載された原理の液体レンズシステム（以下単にレンズシステムと呼ぶ）を利用した装置が開発されている。
レンズシステムは、圧電材料で形成された円筒状の振動部材を、透明な液体に浸漬して形成される。レンズシステムにおいて、振動部材の内周面と外周面とに交流電圧を印加すると、振動部材が厚み方向に伸縮し、振動部材の内側の液体を振動させる。液体の固有振動数に応じて印加電圧の周波数を調整することで、液体には同心円状の定在波が形成され、振動部材の中心軸線を中心として屈折率が異なる同心円状の領域が形成される。このため、レンズシステムにおいて、振動部材の中心軸線に沿って光を通せば、この光は同心円状の領域ごとの屈折率に従って、発散または収束する経路を辿ることになる。
【０００３】
焦点距離可変レンズ装置は、前述したレンズシステムと、焦点を結ぶための対物レンズ（例えば通常の凸レンズあるいはレンズ群）とを、同じ光軸上に配置して構成される。
通常の対物レンズに平行光を入射させると、レンズを通過した光は所定の焦点距離にある焦点位置に焦点を結ぶ。これに対し、対物レンズと同軸に配置されたレンズシステムに平行光を入射させると、この光はレンズシステムで発散または収束され、対物レンズを通過した光は元の（レンズシステムがなかった状態の）焦点位置よりも遠くまたは近くにずれた位置に焦点を結ぶ。
従って、焦点距離可変レンズ装置においては、レンズシステムに入力される駆動信号（内部の液体に定在波を発生させる周波数の交流電圧）を印加し、この駆動信号の振幅を増減させることで、焦点距離可変レンズ装置としての焦点位置を一定の範囲内（対物レンズの焦点距離を基準としてレンズシステムにより増減できる所定の変化幅）で任意に制御することができる。
【０００４】
焦点距離可変レンズ装置において、レンズシステムに入力される駆動信号としては、例えば正弦波状の交流信号が用いられる。このような駆動信号が入力されると、焦点距離可変レンズ装置の焦点距離（焦点位置）は正弦波状に変化する。この際、駆動信号の振幅が０のとき、レンズシステムを通る光は屈折されず、焦点距離可変レンズ装置の焦点距離は対物レンズの焦点距離となる。駆動信号の振幅が正負のピークにあるとき、レンズシステムを通る光は最も大きく屈折され、焦点距離可変レンズ装置の焦点距離は対物レンズの焦点距離から最も変化した状態となる。
このような焦点距離可変レンズ装置を用いて画像を取得する際には、駆動信号の正弦波の位相に同期して発光信号を出力してパルス照明を行う。これにより、正弦波状に変化する焦点距離のうち、所定の焦点距離にある状態でパルス照明を行うことで、この焦点距離にある対象物の画像が検出される。一周期のうち複数の位相でパルス照明を行い、各位相に対応して画像検出を行えば、同時に複数の焦点距離の画像を得ることもできる。
【０００５】
前述した焦点距離可変レンズ装置においては、外気温の影響あるいは稼働に伴う発熱などにより、レンズシステムの内部の液体や振動部材の温度が変化する。そして、温度変化により固有振動数が変化し、定在波が得られる交流信号の周波数（共振周波数）も変動する。レンズシステムに入力される駆動信号が変動前と同じままであると、駆動信号が共振周波数のピークからずれてしまい、定在波を効率的に得ることができない。
このような共振周波数の変動に対し、駆動信号を自動的に追従させる共振ロック機能が採用されている。例えば、所定周波数の駆動信号をレンズシステムに入力し、定在波の強度レベルが最大であったとする。ここで、定在波のレベルが低下した際には、駆動信号の周波数がレンズシステムで定在波が得られる共振のピークから外れたと判定し、駆動信号の周波数を増減させて新たなピーク位置を捕捉する。駆動信号の周波数が新たなピーク位置に到達すれば、定在波のレベルも最大強度に復帰できる。このようなピーク位置に対する追従動作を連続的に行うことで、定在波が得られる共振周波数への自動追尾（共振ロック）を実現することができる。
【０００６】
前述した焦点距離可変レンズ装置において、駆動信号に対する共振周波数の自動追尾（共振ロック制御）を行う際には、レンズシステムにおける定在波の強度レベルを検出するために、レンズシステムに投入される有効電力の値を参照していた。
そして、有効電力で共振周波数の変動が検出された際に、有効電力のピーク位置を追従させる向き（周波数の高い側に動かすか低い側に動かすか）を決定するために、レンズシステムの駆動部分（圧電材料で形成された振動部材）に流れる駆動電流の値を参照していた。
レンズシステムの駆動電流は、レンズシステムを駆動する圧電材料の特性として、等価回路の直列共振による正のピークと並列共振による負のピークとを有し、負のピークが正のピークより高い周波数に表れる（図２２参照）。前述した有効電力のピークは、駆動電流の正のピークから、正のピークと負のピークとの中間値までの間に生じる。つまり、有効電力のピーク位置の周辺では、駆動電流は右下がりのパターンとして表れる。
従って、レンズシステムの共振周波数である有効電力のピーク位置がずれた際には、共振周波数の周辺での駆動電流の増減を調べることで、ピーク位置がずれた向きを検出することができる。
【０００７】
図２０には、従来の焦点距離可変レンズ装置における共振ロック制御の具体的手順が示されている。
焦点距離可変レンズ装置は、共振ロックを開始する際に、初期設定として、先ず、有効電力Ｒｐのピークスキャンを行う（図２０の処理Ｓ０１）。図２１において、ピークスキャンでは、レンズシステムに駆動信号を印加するとともに、駆動信号の周波数を所定の下限値ｆｍｉｎから上限値ｆｍａｘまで徐々に増加させ、各周波数でのレンズシステムにおける有効電力Ｒｐを記録する。
次に、得られたスキャン結果から、有効電力Ｒｐがピーク値ｐｐとなる位置の周波数ｆｐｐを検出し、この周波数ｆｐｐに駆動信号の周波数を設定する（処理Ｓ０２）。
【０００８】
初期設定ができたら、焦点距離可変レンズ装置は、先に設定した周波数ｆｐｐの駆動信号をレンズシステムに送り、レンズシステムに定在波を形成して稼働状態に入る。稼働中、焦点距離可変レンズ装置は、所定周期で有効電力Ｒｐと駆動電流Ｒｉを取得し（図２０の処理Ｓ０３）、有効電力Ｒｐの低下を監視する（処理Ｓ０４）。
有効電力Ｒｐが低下していなければ、共振周波数ｆｐｐの変動がないとして、処理Ｓ０３〜Ｓ０４の監視を継続する。一方、有効電力Ｒｐが低下していれば、共振周波数ｆｐｐの変動があったとして、駆動電流Ｒｉの低下があるか否かを判定する（処理Ｓ０５）。そして、駆動電流Ｒｉが低下した際には、共振周波数ｆｐｐを下げ（処理Ｓ０６）、駆動電流Ｒｉが上昇した際には、共振周波数ｆｐｐを上げる（処理Ｓ０７）。
【０００９】
図２２において、温度上昇などにより、レンズシステムの共振周波数が周波数ｆｐｐ（実線）から周波数ｆｐｕ（破線）まで上昇したとする。
駆動信号が元の周波数ｆｐｐのままであれば、共振周波数ｆｐｄに変化したレンズシステム（破線）における有効電力は、ピーク値であるｐｐからｐｕに低下する。このように、ピーク周波数の変化は、有効電力の低下として表れるから、処理Ｓ０５により検出することができる。
レンズシステムの共振周波数がｆｐｐからｆｐｕに上昇した際に、駆動信号が元の周波数ｆｐｐのままであると、共振周波数ｆｐｕに変化したレンズシステムにおける駆動電流Ｒｉ（破線）はｉｐｐからｉｐｕに上昇する。従って、処理Ｓ０５で駆動電流Ｒｉが上昇と判定され、処理Ｓ０７により駆動信号の共振周波数がｆｐｐからｆｐｕへと上昇される。
【００１０】
一方、レンズシステムの共振周波数が低下した場合、有効電力Ｒｐのピーク位置は、図２２の破線とは逆方向にずれ、駆動信号が元の周波数のままであると、共振周波数が変化したレンズシステムにおける駆動電流Ｒｉは図２２とは逆に減少する。従って、処理Ｓ０５で駆動電流Ｒｉが減少と判定され、処理Ｓ０６により駆動信号の共振周波数が低下される。
このように、レンズシステムの共振周波数が上昇した場合には駆動信号の周波数も上昇され、レンズシステムの共振周波数が低下した場合には駆動信号の周波数も低下され、結果としてレンズシステムの共振周波数に対して駆動信号の追従が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１７７３７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述した焦点距離可変レンズ装置の共振ロック制御では、レンズシステムの有効電力Ｒｐのピーク位置の周辺で、駆動電流Ｒｉが右下がりの特性となることを利用していた。
ところが、レンズシステムによっては、駆動用の圧電素子の特性上、有効電力Ｒｐのピーク位置の周波数と、駆動電流Ｒｉの正のピーク位置の周波数とが近い値となる。
図２３に示すように、有効電力Ｒｐのピーク位置の周波数ｆｐｐが、駆動電流Ｒｉの正のピーク位置の周波数に近い値であるとする。有効電力Ｒｐのピーク位置が上昇して周波数ｆｐｕになった場合には、駆動電流Ｒｉがｉｐｐからｉｐｕに低下する。一方、有効電力Ｒｐのピーク位置が上昇して周波数ｆｐｄになった場合にも、駆動電流Ｒｉがｉｐｐからｉｐｄへと低下する。
つまり、有効電力Ｒｐのピーク位置が上昇しても低下しても、駆動電流Ｒｉの値はともに低下してしまい、ピーク位置の追従による共振ロック制御が不能となる虞がある。
【００１３】
本発明の目的は、共振ロック制御が安定して行える焦点距離可変レンズ装置および焦点距離可変レンズ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の焦点距離可変レンズ装置は、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有し、前記共振ロック制御部は、前記駆動信号の電圧と前記レンズシステムの駆動電流との間の電圧電流位相差のピーク位置に前記駆動信号の周波数を設定し、前記電圧電流位相差が変動した際に、前記駆動電流を参照して前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする。
【００１５】
本発明の焦点距離可変レンズ制御方法は、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有する焦点距離可変レンズ装置を用い、前記駆動信号の電圧と前記レンズシステムの駆動電流との間の電圧電流位相差のピーク位置に前記駆動信号の周波数を設定し、前記電圧電流位相差が変動した際に、前記駆動電流を参照して前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする。
【００１６】
本発明では、レンズシステムに流れる駆動電流と、その元になる駆動信号の電圧との間の電圧電流位相差に基づいて、駆動信号の共振ロック制御を行う。電圧電流位相差は、そのピーク位置が、レンズシステムの動作時の有効電力のピーク位置よりも高い周波数に表れる。つまり、駆動電流において、正のピーク位置から負のピーク位置に至る右下がりの区間における、より高い周波数の位置とすることができる。従って、レンズシステムの共振周波数が変化して電圧電流位相差のピーク位置が周波数の低い側に変化した場合でも、駆動電流の正のピーク位置に近づく可能性を低減できる。その結果、有効電力を参照する従来方式のように、変化の向きが判定できずにピーク位置の追従による共振ロック制御が不能となる可能性を低減でき、焦点距離可変レンズ装置における共振ロック制御を安定して行うことができる。
【００１７】
本発明の焦点距離可変レンズ装置は、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有し、前記共振ロック制御部は、前記レンズシステムの有効電力のピーク値よりも低い目標有効電力を設定し、前記目標有効電力を与える周波数に前記駆動信号の周波数を設定し、前記有効電力が変化した際に、前記有効電力の増減に基づいて前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする。
【００１８】
本発明の焦点距離可変レンズ制御方法は、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有する焦点距離可変レンズ装置を用い、前記レンズシステムの有効電力のピーク値よりも低い目標有効電力を設定し、前記目標有効電力を与える周波数に前記駆動信号の周波数を設定し、前記有効電力が変化した際に、前記有効電力の増減に基づいて前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする。
【００１９】
本発明ではレンズシステムの有効電力だけを参照して、駆動信号の共振ロック制御を行う。そのために、レンズシステムの有効電力において、そのピーク値よりも低い位置に目標有効電力を設定する。目標有効電力の値の前後では、有効電力の値がピーク値から右下がりまたは左下がりに連続的に低下する。このため、目標有効電力に設定した駆動信号の周波数に対してレンズシステムの共振周波数が変化した際に、目標有効電力の前後の有効電力の値を調べることで、駆動信号の周波数を変化させる向きを決定することができる。そして、この向きに基づいて駆動信号の周波数を増減させることで、レンズシステムの共振周波数に対する追従を安定して行うことができる。
【００２０】
本発明の焦点距離可変レンズ装置は、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有し、前記共振ロック制御部は、前記駆動信号の電圧と前記レンズシステムの駆動電流との間の電圧電流位相差のピーク値よりも低い目標電圧電流位相差を設定し、前記目標電圧電流位相差を与える周波数に前記駆動信号の周波数を設定し、前記電圧電流位相差が変化した際に、前記電圧電流位相差の増減に基づいて前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする。
【００２１】
本発明の焦点距離可変レンズ制御方法は、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化するレンズシステムと、前記駆動信号を前記レンズシステムの共振周波数に追従させる共振ロック制御部と、を有する焦点距離可変レンズ装置を用い、前記駆動信号の電圧と前記レンズシステムの駆動電流との間の電圧電流位相差のピーク値よりも低い目標電圧電流位相差を設定し、前記目標電圧電流位相差を与える周波数に前記駆動信号の周波数を設定し、前記電圧電流位相差が変化した際に、前記電圧電流位相差の増減に基づいて前記駆動信号の周波数を増減させることを特徴とする。
【００２２】
本発明では、駆動信号の電圧とレンズシステムの駆動電流との間の電圧電流位相差だけを参照して、駆動信号の共振ロック制御を行う。そのために、電圧電流位相差において、そのピーク値よりも低い位置に目標電圧電流位相差を設定する。目標電圧電流位相差の値の前後では、電圧電流位相差の値がピーク値から右下がりまたは左下がりに連続的に低下する。このため、目標電圧電流位相差に設定した駆動信号の周波数に対してレンズシステムの共振周波数が変化した際に、目標電圧電流位相差の前後の電圧電流位相差の値を調べることで、駆動信号の周波数を変化させる向きを決定することができる。そして、この向きに基づいて駆動信号の周波数を増減させることで、レンズシステムの共振周波数に対する追従を安定して行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、共振ロック制御が安定して行える焦点距離可変レンズ装置および焦点距離可変レンズ制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態を示す模式図。
【図２】第１実施形態のレンズシステムの構成を示す模式図。
【図３】第１実施形態のレンズシステムの振動状態を示す模式図。
【図４】第１実施形態のレンズシステムの焦点距離を示す模式図。
【図５】第１実施形態の要部を示すブロック図。
【図６】第１実施形態の共振周波数の変動を示すグラフ。
【図７】第１実施形態の共振ロックの概要を示すグラフ。
【図８】第１実施形態の共振ロックの処理手順を示すフローチャート。
【図９】第１実施形態の共振ロックの動作を示すグラフ。
【図１０】第１実施形態の共振ロックの効果を示すグラフ。
【図１１】本発明の第２実施形態の共振ロックの処理手順を示すフローチャート。
【図１２】第２実施形態の共振ロックの設定を示すグラフ。
【図１３】第２実施形態の共振ロックの動作を示すグラフ。
【図１４】本発明の第３実施形態の共振ロックの処理手順を示すフローチャート。
【図１５】第３実施形態の共振ロックの設定を示すグラフ。
【図１６】第３実施形態の共振ロックの動作を示すグラフ。
【図１７】本発明の第４実施形態の共振ロックの処理手順を示すフローチャート。
【図１８】第４実施形態の共振ロックの設定を示すグラフ。
【図１９】第４実施形態の共振ロックの動作を示すグラフ。
【図２０】従来の共振ロックの処理手順を示すフローチャート。
【図２１】従来の共振ロックの動作概要を示すグラフ。
【図２２】従来の共振ロックの作用を示すグラフ。
【図２３】従来の共振ロックの問題点を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
図１において、焦点距離可変レンズ装置１は、焦点距離を可変しつつ測定対象物９の表面の画像を検出するために、当該表面に交差する同じ光軸Ａ上に配置された対物レンズ２、レンズシステム３および画像検出部４を備えている。
さらに、焦点距離可変レンズ装置１は、測定対象物９の表面をパルス照明するパルス照明部５と、レンズシステム３およびパルス照明部５の動作を制御するレンズ制御部６と、レンズ制御部６を操作するための制御用ＰＣ７とを備えている。
【００２６】
制御用ＰＣ７は、既存のパーソナルコンピュータにより構成され、所定の制御用ソフトウェアを実行することで所期の機能が実現される。制御用ＰＣ７には、画像検出部４から画像を取り込んで処理する機能も含まれている。
【００２７】
対物レンズ２は、既存の凸レンズで構成される。
画像検出部４は、既存のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサあるいは他の形式のカメラ等で構成され、入射される画像Ｌｇを所定の信号形式の検出画像Ｉｍとして制御用ＰＣ７へ出力することができる。
パルス照明部５は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子で構成され、レンズ制御部６から発光信号Ｃｉが入力された際に、所定時間だけ照明光Ｌｉを発光させ、測定対象物９の表面に対するパルス照明を行うことができる。照明光Ｌｉは測定対象物９の表面で反射され、測定対象物９の表面からの反射光Ｌｒが対物レンズ２およびレンズシステム３を通して画像Ｌｇを形成する。
【００２８】
レンズシステム３は、レンズ制御部６から入力される駆動信号Ｃｆに応じて屈折率が変化する。駆動信号Ｃｆは、レンズシステム３に定在波を発生させる周波数の交流であって、正弦波状の交流信号である。
焦点距離可変レンズ装置１において、焦点位置Ｐｆまでの焦点距離Ｄｆは、対物レンズ２の焦点距離を基本としつつ、レンズシステム３の屈折率を変化させることで、任意に変化させることができる。
【００２９】
図２において、レンズシステム３は、円筒形のケース３１を有し、ケース３１の内部には円筒状の振動部材３２が設置されている。振動部材３２は、その外周面３３とケース３１の内周面との間に介装されたエラストマ製のスペーサ３９で支持されている。
振動部材３２は、圧電材料を円筒状に形成したものであり、外周面３３と内周面３４との間に駆動信号Ｃｆの交流電圧が印加されることで、厚み方向に振動する。
ケース３１の内部には、透過性の高い液体３５が充填されており、振動部材３２は全体を液体３５に浸漬され、円筒状の振動部材３２の内側は液体３５で満たされている。駆動信号Ｃｆの交流電圧は、振動部材３２の内側にある液体３５に定在波を発生させる周波数に調整されている。
【００３０】
図３に示すように、レンズシステム３においては、振動部材３２を振動させると、内部の液体３５に定在波が生じ、屈折率が交替する同心円状の領域が生じる（図３（Ａ）部および図３（Ｂ）部参照）。
このとき、レンズシステム３の中心軸線からの距離（半径）と液体３５の屈折率との関係は、図３（Ｃ）部に示す屈折率分布Ｗのようになる。
【００３１】
図４において、駆動信号Ｃｆは正弦波状の交流信号であるため、レンズシステム３における液体３５の屈折率分布Ｗの変動幅もこれに従って変化する。そして、液体３５に生じる同心円状の領域の屈折率が正弦波状に変化し、これにより焦点位置Ｐｆまでの焦点距離Ｄｆが正弦波状に変動する。
図４（Ａ）の状態では、屈折率分布Ｗの振れ幅が最大となり、レンズシステム３は通過する光を収束させ、焦点位置Ｐｆは近く、焦点距離Ｄｆは最短となっている。
図４（Ｂ）の状態では、屈折率分布Ｗが平坦となり、レンズシステム３は通過する光をそのまま通過させ、焦点位置Ｐｆおよび焦点距離Ｄｆは標準的な値となっている。
図４（Ｃ）の状態では、屈折率分布Ｗが図４（Ａ）と逆極性で振れ幅が最大となり、レンズシステム３は通過する光を拡散させ、焦点位置Ｐｆは遠く、焦点距離Ｄｆは最大となっている。
図４（Ｄ）の状態では、再び屈折率分布Ｗが平坦となり、レンズシステム３は通過する光をそのまま通過させ、焦点位置Ｐｆおよび焦点距離Ｄｆは標準的な値となっている。
図４（Ｅ）の状態では、再び図４（Ａ）の状態に戻っており、以下同様の変動を繰り返すことになる。
【００３２】
このように、焦点距離可変レンズ装置１においては、駆動信号Ｃｆは正弦波状の交流信号であり、焦点位置Ｐｆおよび焦点距離Ｄｆも図４の焦点変動波形Ｍｆのように正弦波状に変動する。
この際、焦点変動波形Ｍｆの任意の時点で焦点位置Ｐｆにある測定対象物９をパルス照明し、その時点で照明された画像を検出すれば、任意の焦点距離Ｄｆにある焦点位置Ｐｆの画像が得られることになる。
【００３３】
図１に戻って、焦点距離可変レンズ装置１においては、レンズシステム３の振動、パルス照明部５の発光および画像検出部４の画像検出は、レンズ制御部６からの駆動信号Ｃｆ、発光信号Ｃｉおよび画像検出信号Ｃｃにより制御される。これらを制御するレンズ制御部６の設定などを操作するために、制御用ＰＣ７が接続されている。
【００３４】
図５において、レンズ制御部６は、レンズシステム３に駆動信号Ｃｆを出力する駆動制御部６１と、パルス照明部５に発光信号Ｃｉを出力する発光制御部６２と、画像検出部４に画像検出信号Ｃｃを出力する画像検出制御部６３とを有する。
駆動制御部６１は、共振ロック制御部６１１を有する。
共振ロック制御部６１１は、入力される駆動信号Ｃｆに基づいてレンズシステム３が振動した際に、レンズシステム３に加えられる有効電力Ｒｐあるいは駆動電流Ｒｉから、レンズシステム３の振動状態Ｖｆを検出する。そして、レンズシステム３の振動状態Ｖｆを参照して駆動信号Ｃｆの周波数を調整することで、レンズシステム３の現在の共振周波数にロックすることができる。なお、振動状態Ｖｆは、レンズシステム３に設置した振動センサで検出してもよい。
【００３５】
図６において、レンズシステム３の振動特性がＳ１であったとすると、駆動信号Ｃｆは振動特性Ｓ１のピークに設定されている。レンズシステム３に温度変化などがなければ、共振ロック制御部６１１で検出されるレンズシステム３の振動特性は、駆動信号Ｃｆと同じ振動特性Ｓ１のピーク位置周波数を示す。
ここで、温度変化などにより、レンズシステム３の振動特性がＳ２に変化したとする。共振ロック制御部６１１で検出されるレンズシステム３の振動特性は振動特性Ｓ２のピークへ変動し、駆動信号Ｃｆに対してずれることになる。振動特性Ｓ２であるレンズシステム３に駆動信号Ｃｆを入力した場合、駆動信号Ｃｆの周波数は振動特性Ｓ２においてピーク位置でなく、十分な有効電力をレンズシステム３に与えることができず、効率が低下することになる。
【００３６】
図７において、共振ロック制御部６１１は、レンズシステム３から検出される振動状態Ｖｆと、駆動制御部６１からレンズシステム３に入力されている駆動信号Ｃｆとのずれを検出し、レンズシステム３の現在のピーク位置を検索して捕捉したうえ、駆動制御部６１から出力される駆動信号Ｃｆの周波数を現在のピーク位置に変更する。
その結果、駆動制御部６１からレンズシステム３に入力される駆動信号Ｃｆの周波数は、現在のレンズシステム３の振動特性Ｓ２における共振周波数のピークに合わせられ、これにより周波数の自動追従が行われる。
【００３７】
図５に戻って、制御用ＰＣ７は、レンズ制御部６に設定などの操作を行うためのレンズ操作部７１と、画像検出部４から検出画像Ｉｍを取り込んで処理する画像処理部７２と、焦点距離可変レンズ装置１に対するユーザの操作を受け付ける操作インターフェイス７３と、を備えている。
レンズ操作部７１は、共振ロック操作部７１１を有する。
共振ロック操作部７１１は、駆動制御部６１における共振ロック制御部６１１の有効・無効を切り換えることができる。
【００３８】
図８から図１０には、本実施形態における共振ロック制御が示されている。
本実施形態において、共振ロック制御部６１１は、動作に際して、駆動信号Ｃｆの電圧波形とレンズシステム３から検出される駆動電流Ｒｉの波形とから電圧電流位相差Ｒｈを検出し、この電圧電流位相差Ｒｈのピーク位置に駆動信号Ｃｆの周波数を設定する。そして、動作の間、電圧電流位相差Ｒｈを監視し、電圧電流位相差Ｒｈが変動した際には、駆動電流Ｒｉを参照し、駆動信号Ｃｆの周波数を増減させる。
【００３９】
図８において、共振ロック制御部６１１は、共振ロックを開始する際に、初期設定として、先ず、電圧電流位相差Ｒｈのピークスキャンを行う（処理Ｓ１１）。
図９において、ピークスキャンでは、レンズシステム３に駆動信号Ｃｆを印加するとともに、駆動信号Ｃｆの周波数を所定の下限値ｆｍｉｎから上限値ｆｍａｘまで徐々に増加させ、各周波数でのレンズシステム３における電圧電流位相差Ｒｈを記録する。
次に、得られたスキャン結果から、電圧電流位相差Ｒｈがピーク値となる位置の周波数ｆｈｐを検出し、この周波数ｆｈｐを駆動信号Ｃｆの周波数として設定する（図８の処理Ｓ１２）。
【００４０】
初期設定ができたら、焦点距離可変レンズ装置１を稼働させる。すなわち、共振ロック制御部６１１は、先に設定した周波数ｆｈｐの駆動信号Ｃｆをレンズシステム３に送る。これにより、レンズシステム３に定在波が形成され、稼働状態となる。
稼働中、共振ロック制御部６１１は、所定周期で電圧電流位相差Ｒｈを取得し（処理Ｓ１３）、電圧電流位相差Ｒｈの低下を監視する（処理Ｓ１４）。
【００４１】
電圧電流位相差Ｒｈが低下していなければ、共振周波数ｆｈｐの変動がないとして、処理Ｓ１３〜Ｓ１４の監視を継続する。
一方、電圧電流位相差Ｒｈが低下していれば、共振周波数ｆｈｐの変動があったとして、駆動電流Ｒｉの低下があるか否かを判定する（処理Ｓ１５）。そして、駆動電流Ｒｉが低下した際には、共振周波数ｆｈｐを下げ（処理Ｓ１６）、駆動電流Ｒｉが上昇した際には、共振周波数ｆｈｐを上げる（処理Ｓ１７）。
【００４２】
図９において、温度上昇などにより、レンズシステム３の共振周波数が周波数ｆｈｐ（実線）から周波数ｆｈｕ（破線）へと上昇したとする。
駆動信号Ｃｆが元の周波数ｆｈｐのままであれば、共振周波数ｆｈｕに変化したレンズシステム３における電圧電流位相差Ｒｈ（破線）は、ピーク値であるｈｐからｈｕへと低下する。このように、ピーク周波数の変化は、電圧電流位相差Ｒｈの低下として表れるから、処理Ｓ１５により検出することができる。
【００４３】
レンズシステム３の共振周波数がｆｈｐからｆｈｕに上昇した際に、駆動信号Ｃｆが元の周波数ｆｈｐのままであると、共振周波数ｆｈｕに変化したレンズシステム３における駆動電流Ｒｉ（破線）は、ｉｈｐからｉｈｕへと上昇する。従って、処理Ｓ１５で駆動電流Ｒｉが上昇と判定され、処理Ｓ１７により駆動信号Ｃｆの周波数がｆｈｐからｆｈｕへと上昇される。
【００４４】
一方、図９とは逆に、レンズシステム３の共振周波数が周波数ｆｈｐより低下した場合、駆動電流Ｒｉは周波数ｆｈｐの周辺で右下がりの区間であるため、駆動電流Ｒｉの値が上昇する。つまり、処理Ｓ１５で周波数ｆｈｐより低い周波数での駆動電流Ｒｉは、元のｉｈｐから上昇したと判定され、処理Ｓ１６により駆動信号Ｃｆの周波数がｆｈｐよりも低下される。
このように、レンズシステム３の共振周波数が上昇した場合には、駆動信号Ｃｆの周波数が上昇され、レンズシステム３の共振周波数が低下した場合には、駆動信号Ｃｆの周波数が低下され、結果としてレンズシステム３の共振周波数に対して、駆動信号Ｃｆの追従が行われる。
【００４５】
本実施形態では、電圧電流位相差Ｒｈを参照して駆動信号Ｃｆの周波数のずれを検出し、駆動電流Ｒｉにおける変化を参照して駆動信号Ｃｆの周波数の補正方向を決定している。
図１０に示すように、通常、電圧電流位相差Ｒｈのピーク位置の周波数ｆｈｐは、レンズシステム３の動作時の有効電力Ｒｐのピーク位置の周波数ｆｐｐよりも高い周波数に表れる。
つまり、電圧電流位相差Ｒｈでは、そのピーク位置の周波数ｆｈｐを、駆動電流Ｒｉにおける正のピーク位置から負のピーク位置に至る右下がりの区間の、より高い周波数領域とすることができる。
【００４６】
図１０において、電圧電流位相差Ｒｈのピーク位置の周波数ｆｈｐとして、この周波数ｆｈｐが周波数ｆｈｄまで変動（低下）または周波数ｆｈｕまで変動（増加）したとしても、この区間での駆動電流Ｒｉの値（ｉｐｐ，ｉｐｄ，ｉｐｕ）は右下がりで一貫しており、共振周波数の変化方向の検出（図８の処理Ｓ１５）は確実に行うことができる。
一方、有効電力Ｒｐのピーク位置の周波数ｆｐｐについては、この周波数ｆｐｐが周波数ｆｐｄまで変動（低下）または周波数ｆｐｕまで変動（増加）したとき、その区間には駆動電流Ｒｉのピーク位置（周波数ｆｉｐ）があり、その両側で駆動電流Ｒｉの値（ｉｐｄ，ｉｐｕ）はともにピーク位置での値ｉｐｐよりも低下してしまうため、共振周波数の変化方向の検出（図８の処理Ｓ１５）は確実に行うことができない可能性がある。
【００４７】
従って、レンズシステム３の共振周波数が変化して電圧電流位相差Ｒｈのピーク位置の周波数ｆｈｐが周波数の低い側に変化した場合でも、駆動電流Ｒｉの正のピーク位置に近づく可能性を低減できる。その結果、有効電力Ｒｐを参照する従来方式のように、共振周波数のピーク位置の周波数ｆｐｐが駆動電流Ｒｉに近く、その前後で駆動電流Ｒｉがともに低下してしまい、変化の向きが判定できずにピーク位置の追従による共振ロック制御が不能となる、といった可能性を低減でき、焦点距離可変レンズ装置１における共振ロック制御を安定して行うことができる。
【００４８】
〔第２実施形態〕
図１１から図１３には、本発明の第２実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した第１実施形態の焦点距離可変レンズ装置１と同じ構成において、共振ロック制御部６１１で異なる内容の共振ロック制御を実行するものである。従って、共通の構成については説明を省略し、以下には本実施形態における共振ロック制御の内容について説明する。
【００４９】
図１２に示すように、本実施形態の共振ロック制御部６１１は、動作に際して、レンズシステム３から検出される有効電力Ｒｐに対して、そのピーク値ｐｐよりも低い所定の値に目標有効電力ｐｔを設定し、この目標有効電力ｐｔを与える周波数ｆｐｔに駆動信号Ｃｆの周波数を設定しておく。そして、周波数ｆｐｔの駆動信号Ｃｆによりレンズシステム３を動作させるとともに、動作の間、有効電力Ｒｐを監視し、有効電力Ｒｐが変動した際に、有効電力Ｒｐの変化の方向を判定し、駆動信号Ｃｆの周波数を増減させる。
すなわち、共振ロック制御部６１１は、次のような処理を行う。
【００５０】
図１１において、共振ロック制御部６１１は、共振ロックを開始する際に、初期設定として、先ず、有効電力Ｒｐのピークスキャンを行う（処理Ｓ２１）。
図１２において、ピークスキャンでは、レンズシステム３に駆動信号Ｃｆを印加するとともに、駆動信号Ｃｆの周波数を所定の下限値ｆｍｉｎから上限値ｆｍａｘまで徐々に増加させ、各周波数でのレンズシステム３における有効電力Ｒｐを記録する。
【００５１】
次に、スキャンした有効電力Ｒｐに対して、そのピーク値ｐｐを調べ、これよりも低い所定の値に目標有効電力ｐｔを設定する。そして、スキャンした有効電力Ｒｐに対して、目標有効電力ｐｔを与える周波数ｆｐｔを選択し、この周波数ｆｐｔを駆動信号Ｃｆの周波数として設定する（図１１の処理Ｓ２２）。
目標有効電力ｐｔとしては、所定の比率、例えば有効電力Ｒｐのピーク値ｐｐの７０％などとすることができる。あるいは、所定の値だけ小さい値としてもよい。
有効電力Ｒｐには目標有効電力ｐｔを与える周波数が２箇所にあるが、本実施形態では２つのうち高い方の周波数ｆｐｔを選択する。
【００５２】
初期設定ができたら、焦点距離可変レンズ装置１を稼働させる。すなわち、共振ロック制御部６１１は、先に設定した周波数ｆｐｔの駆動信号Ｃｆをレンズシステム３に送る。これにより、レンズシステム３に定在波が形成され、稼働状態となる。
稼働中、共振ロック制御部６１１は、所定周期で有効電力Ｒｐを取得し（処理Ｓ２３）、有効電力Ｒｐの変化（低下または上昇）を監視する（処理Ｓ２４）。
【００５３】
有効電力Ｒｐの変化がなければ、共振周波数ｆｐｔの変動がないとして、処理Ｓ２３〜Ｓ２４の監視を継続する。
一方、有効電力Ｒｐが変化した際には、その変化の方向（低下か上昇か）を判定する（処理Ｓ２５）。そして、駆動電流Ｒｉが低下した際には、共振周波数ｆｐｔを下げ（処理Ｓ２６）、駆動電流Ｒｉが上昇した際には、共振周波数ｆｐｔを上げる（処理Ｓ２７）。
【００５４】
図１３において、温度上昇などにより、レンズシステム３の共振周波数が周波数ｆｐｐ（実線）から周波数ｆｐｕ（破線）へと上昇したとする。元の有効電力Ｒｐ（実線）においては、駆動信号Ｃｆに設定されている共振周波数ｆｐｔでは目標有効電力ｐｔであったが、共振周波数が上昇した有効電力Ｒｐ（破線）においては、共振周波数ｆｐｔでの有効電力ｐｕまで上昇する。
このような変化に対して、図１１の処理Ｓ２５においては有効電力Ｒｐが上昇していると判定され、処理Ｓ２７により共振周波数ｆｐｔが共振周波数ｆｐｔｕへと上昇される。
【００５５】
一方、図１３とは逆に、レンズシステム３の共振周波数が周波数ｆｐｐより低下した場合、有効電力Ｒｐは図１３の実線から図中左方へ移動し、駆動信号Ｃｆの周波数ｆｐｔでの有効電力Ｒｐの値は低下する。その結果、図１１の処理Ｓ２５においては有効電力Ｒｐが低下していると判定され、処理Ｓ２６により共振周波数ｆｐｔが低下される。
このように、レンズシステム３の共振周波数が上昇した場合には、駆動信号Ｃｆの周波数が上昇され、レンズシステム３の共振周波数が低下した場合には、駆動信号Ｃｆの周波数が低下され、結果としてレンズシステム３の共振周波数に対して、駆動信号Ｃｆの追従が行われる。
【００５６】
本実施形態では、レンズシステム３の有効電力Ｒｐだけを参照して、駆動信号Ｃｆの共振ロック制御を行うことができる。
すなわち、レンズシステム３の有効電力Ｒｐにおいて、そのピーク値ｐｐよりも低い位置に目標有効電力ｐｔを設定する。目標有効電力ｐｔの値の前後では、有効電力Ｒｐの値がピーク値ｐｐから右下がりまたは左下がりに連続的に低下する。このため、目標有効電力ｐｔに設定した駆動信号Ｃｆの周波数ｆｐｔに対して、レンズシステム３の共振周波数が変化した際に、目標有効電力ｐｔを与える周波数ｆｐｔの前後の有効電力Ｒｐの値を調べることで、駆動信号Ｃｆの周波数を変化させる向きを決定することができる。
そして、この向きに基づいて駆動信号Ｃｆの周波数を増減させることで、レンズシステム３の共振周波数に対する追従を安定して行うことができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、共振ロック制御にあたって、レンズシステム３の有効電力Ｒｐだけを参照すればよいため、構成および処理を簡略化することができる。
また、レンズシステム３の駆動電流を参照することもないので、従来方式のように、駆動電流の変化の向きが判定できずにピーク位置の追従による共振ロック制御が不能となる、といった可能性を低減でき、焦点距離可変レンズ装置１における共振ロック制御を安定して行うことができる。
【００５８】
〔第３実施形態〕
図１４から図１６には、本発明の第３実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した第２実施形態の目標有効電力ｐｔを与える周波数ｆｐｔを、ピーク値ｐｐを与える周波数ｆｐｐより低い周波数に設定したものである（図１５参照）。
本実施形態における手順は、処理Ｓ３１〜Ｓ３５までが前述した第２実施形態の処理Ｓ２１〜Ｓ２５までと同様である。処理Ｓ３６および処理Ｓ３７については、周波数ｆｐｔを周波数ｆｐｐより低い周波数に設定したため、第２実施形態の処理Ｓ２６，Ｓ２７とは追従する方向が逆になっている。
【００５９】
図１６において、温度上昇などにより、レンズシステム３の共振周波数が周波数ｆｐｐ（実線）から周波数ｆｐｕ（破線）へと上昇したとする。元の有効電力Ｒｐ（実線）においては、駆動信号Ｃｆに設定されている共振周波数ｆｐｔでは目標有効電力ｐｔであったが、共振周波数が上昇した有効電力Ｒｐ（破線）においては、共振周波数ｆｐｔでの有効電力ｐｕまで低下する。
このような変化に対して、図１４の処理Ｓ３５においては有効電力Ｒｐが低下していると判定され、処理Ｓ３６により共振周波数ｆｐｔが共振周波数ｆｐｔｕへと上昇される。
【００６０】
一方、図１６とは逆に、レンズシステム３の共振周波数が周波数ｆｐｐより低下した場合、有効電力Ｒｐは図１６の実線から図中左方へ移動し、共振周波数ｆｐｔでの有効電力は上昇する。その結果、図１４の処理Ｓ３５においては有効電力Ｒｐが上昇していると判定され、処理Ｓ３７により共振周波数ｆｐｔが低下される。
このように、レンズシステム３の共振周波数が上昇した場合には、駆動信号Ｃｆの周波数が上昇され、レンズシステム３の共振周波数が低下した場合には、駆動信号Ｃｆの周波数が低下され、結果としてレンズシステム３の共振周波数に対して、駆動信号Ｃｆの追従が行われる。
従って、本実施形態によっても、前述した第２実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６１】
〔第４実施形態〕
図１７から図１９には、本発明の第４実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した第１実施形態の焦点距離可変レンズ装置１と同じ構成において、共振ロック制御部６１１で異なる内容の共振ロック制御を実行するものである。従って、共通の構成については説明を省略し、以下には本実施形態における共振ロック制御の内容について説明する。
【００６２】
図１８に示すように、本実施形態の共振ロック制御部６１１は、動作に際して、レンズシステム３から検出される電圧電流位相差Ｒｈに対して、そのピーク値ｈｐよりも低い所定の値に目標電圧電流位相差ｈｔを設定し、この目標電圧電流位相差ｈｔを与える周波数ｆｈｔに駆動信号Ｃｆの周波数を設定しておく。そして、周波数ｆｈｔの駆動信号Ｃｆによりレンズシステム３を動作させるとともに、動作の間、電圧電流位相差Ｒｈを監視し、電圧電流位相差Ｒｈが変動した際に、電圧電流位相差Ｒｈの変化の方向を判定し、駆動信号Ｃｆの周波数を増減させる。
すなわち、共振ロック制御部６１１は、次のような処理を行う。
【００６３】
図１７において、共振ロック制御部６１１は、共振ロックを開始する際に、初期設定として、先ず、電圧電流位相差Ｒｈのピークスキャンを行う（処理Ｓ４１）。
図１８において、ピークスキャンでは、レンズシステム３に駆動信号Ｃｆを印加するとともに、駆動信号Ｃｆの周波数を所定の下限値ｆｍｉｎから上限値ｆｍａｘまで徐々に増加させ、各周波数でのレンズシステム３における電圧電流位相差Ｒｈを記録する。
電圧電流位相差Ｒｈは、駆動信号Ｃｆの電圧波形と、レンズシステム３から検出される駆動電流Ｒｉの波形と、から得ることができる。
【００６４】
次に、スキャンした電圧電流位相差Ｒｈに対して、そのピーク値ｈｐを調べ、これよりも低い所定の値に目標電圧電流位相差ｈｔを設定する。そして、スキャンした電圧電流位相差Ｒｈに対して、目標電圧電流位相差ｈｔを与える周波数ｆｈｔを選択し、この周波数ｆｈｔを駆動信号Ｃｆの周波数として設定する（図１７の処理Ｓ４２）。
目標電圧電流位相差ｈｔとしては、所定の比率、例えば電圧電流位相差Ｒｈのピーク値ｈｐの７０％などとすることができる。あるいは、所定の値だけ小さい値としてもよい。
電圧電流位相差Ｒｈには目標電圧電流位相差ｈｔを与える周波数が２箇所にあるが、本実施形態では２つのうち高い方の周波数ｆｈｔを選択する。
【００６５】
初期設定ができたら、焦点距離可変レンズ装置１を稼働させる。すなわち、共振ロック制御部６１１は、先に設定した周波数ｆｈｔの駆動信号Ｃｆをレンズシステム３に送る。これにより、レンズシステム３に定在波が形成され、稼働状態となる。
稼働中、共振ロック制御部６１１は、所定周期で電圧電流位相差Ｒｈを取得し（処理Ｓ４３）、電圧電流位相差Ｒｈの変化（低下または上昇）を監視する（処理Ｓ４４）。
【００６６】
電圧電流位相差Ｒｈの変化がなければ、共振周波数ｆｈｔの変動がないとして、処理Ｓ４３〜Ｓ４４の監視を継続する。
一方、電圧電流位相差Ｒｈが変化した際には、その変化の方向（低下か上昇か）を判定する（処理Ｓ４５）。そして、電圧電流位相差Ｒｈが低下した際には、共振周波数ｆｈｔを下げ（処理Ｓ４６）、電圧電流位相差Ｒｈが上昇した際には、共振周波数ｆｈｔを上げる（処理Ｓ４７）。
【００６７】
図１９において、温度上昇などにより、レンズシステム３の共振周波数が周波数ｆｈｐ（実線）から周波数ｆｈｕ（破線）へと上昇したとする。元の有効電力Ｒｐ（実線）においては、駆動信号Ｃｆに設定されている共振周波数ｆｈｔでは目標電圧電流位相差ｈｔであったが、共振周波数が上昇した電圧電流位相差Ｒｈ（破線）においては、共振周波数ｆｈｔでの電圧電流位相差ｈｕまで上昇する。
このような変化に対して、図１７の処理Ｓ４５においては電圧電流位相差Ｒｈが上昇していると判定され、処理Ｓ４７により駆動信号Ｃｆの周波数ｆｈｔが周波数ｆｈｔｕへと上昇される。
【００６８】
一方、図１９とは逆に、レンズシステム３の共振周波数が周波数ｆｈｐより低下した場合、電圧電流位相差Ｒｈは図１９の実線から図中左方へ移動し、駆動信号Ｃｆの周波数ｆｈｔでの電圧電流位相差Ｒｈは低下する。その結果、図１７の処理Ｓ４５においては電圧電流位相差Ｒｈの値が低下していると判定され、処理Ｓ４６により駆動信号Ｃｆの周波数ｆｈｔが低下される。
このように、レンズシステム３の共振周波数が上昇した場合には、駆動信号Ｃｆの周波数が上昇され、レンズシステム３の共振周波数が低下した場合には、駆動信号Ｃｆの周波数が低下され、結果としてレンズシステム３の共振周波数に対して、駆動信号Ｃｆの追従が行われる。
【００６９】
本実施形態では、レンズシステム３の電圧電流位相差Ｒｈだけを参照して、駆動信号Ｃｆの共振ロック制御を行うことができる。
すなわち、レンズシステム３の電圧電流位相差Ｒｈにおいて、そのピーク値ｐｐよりも低い位置に目標電圧電流位相差ｈｔを設定する。目標電圧電流位相差ｈｔの値の前後では、電圧電流位相差Ｒｈの値がピーク値ｈｐから右下がりまたは左下がりに連続的に低下する。このため、目標電圧電流位相差ｈｔに設定した駆動信号Ｃｆの周波数ｆｈｔに対して、レンズシステム３の共振周波数が変化した際に、目標電圧電流位相差ｈｔを与える周波数ｆｈｔの前後の電圧電流位相差Ｒｈの値を調べることで、駆動信号Ｃｆの周波数を変化させる向きを決定することができる。
そして、この向きに基づいて駆動信号Ｃｆの周波数を増減させることで、レンズシステム３の共振周波数に対する追従を安定して行うことができる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、共振ロック制御にあたって、レンズシステム３の電圧電流位相差Ｒｈだけを参照すればよいため、構成および処理を簡略化することができる。
また、レンズシステム３の駆動電流を参照することもないので、従来方式のように、駆動電流の変化の向きが判定できずにピーク位置の追従による共振ロック制御が不能となる、といった可能性を低減でき、焦点距離可変レンズ装置１における共振ロック制御を安定して行うことができる。
【００７１】
なお、前述した第４実施形態では、目標電圧電流位相差ｈｔを与える周波数ｆｈｔを、電圧電流位相差Ｒｈのピーク値ｈｐを与える周波数ｆｈｐより高い周波数としたが、前述した第２実施形態に対する第３実施形態のように、周波数ｆｈｐより低い周波数としてもよい。
【００７２】
〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前記各実施形態では、レンズシステム３の駆動および制御を行うために、レンズ制御部６と制御用ＰＣ７との組み合わせを用いたが、これらはレンズシステム３の駆動、制御ないし操作までを一括して行う一体の装置としてもよい。しかし、前記各実施形態のように、レンズ制御部６と制御用ＰＣ７との組み合わせとすることで、レンズシステム３の駆動および制御に必要なハードウェアを専用のレンズ制御装置として独立させることができる。また、レンズ制御部６操作や設定調整、さらには画像の取り込みまでを汎用性の高いパーソナルコンピュータを用いて実現することができる。
【００７３】
前記各実施形態では、駆動信号Ｃｆおよび焦点変動波形Ｍｆを正弦波としたが、これは三角波、鋸歯状波、矩形波その他の波形であってもよい。
レンズシステム３の具体的構成は適宜変更してよく、ケース３１および振動部材３２は円筒状のほか六角筒状などであってもよく、これらの寸法や液体３５の属性も適宜選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、焦点距離可変レンズ装置および焦点距離可変レンズ制御方法に利用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１…焦点距離可変レンズ装置、２…対物レンズ、３…レンズシステム、３１…ケース、３２…振動部材、３３…外周面、３４…内周面、３５…液体、３９…スペーサ、４…画像検出部、５…パルス照明部、６…レンズ制御部、６１…駆動制御部、６１１…共振ロック制御部、６２…発光制御部、６３…画像検出制御部、７…制御用ＰＣ、７１…レンズ操作部、７１１…共振ロック操作部、７２…画像処理部、７３…操作インターフェイス、９…測定対象物、Ｃｃ…画像検出信号、Ｃｆ…駆動信号、Ｃｉ…発光信号、Ｄｆ…焦点距離、ｆｈｄ，ｆｈｐ，ｆｈｔ，ｆｈｔｕ，ｆｈｕ，ｆｉｐ…周波数、ｆｍａｘ…上限値、ｆｍｉｎ…下限値、ｆｐｄ，ｆｐｐ，ｆｐｔ，ｆｐｔｕ，ｆｐｕ…周波数、ｈｐ…電圧電流位相差のピーク値、ｈｔ…目標電圧電流位相差、ｈｕ…電圧電流位相差、Ｉｍ…検出画像、ｉｈｄ，ｉｈｐ，ｉｈｕ，ｉｐｄ，ｉｐｐ，ｉｐｕ…駆動電流の値、Ｌｇ…画像、Ｌｉ…照明光、Ｌｒ…反射光、Ｍｆ…焦点変動波形、Ｐｆ…焦点位置、ｐｐ…有効電力のピーク値、ｐｔ…目標有効電力、ｐｕ…有効電力、Ｒｈ…電圧電流位相差、Ｒｉ…駆動電流、Ｒｐ…有効電力、Ｓ１，Ｓ２…振動特性、Ｖｆ…振動状態、Ｗ…屈折率分布。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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