(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、光軸方向に移動可能なレンズと、前記駆動源の動力を前記レンズに伝達する伝達機構と、前記駆動源への通電を制御することにより前記レンズを所定の位置に移動させる制御手段と、を有するレンズ鏡筒において、
前記駆動源の動作状態を検出する第１の検出手段と、
前記レンズの動作状態を検出する第２の検出手段とを有し、
前記制御手段は、
前記第１の検出手段および前記第２の検出手段の出力を比較することで、前記伝達機構を介して前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われているか否かを判定し、前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われていると判定された場合に前記レンズの動作状態が変化するような前記駆動源への通電制御を許可し、前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われていないと判定された場合に前記レンズの動作状態が変化するような前記駆動源への通電制御を許可しないことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
前記制御手段は、前記レンズを所定の速度パターンに沿って移動させるように前記駆動源への通電制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度と前記第２の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度との差がゼロの場合に、前記第２の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度と所定の速度パターンとの比較結果に基づいて前記駆動源への通電制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度と所定の速度パターンとの比較により、前記所定の速度パターンに対して前記第２の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度が遅い場合に、前記駆動源へ供給する電圧を上げることを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度と所定の速度パターンとの比較により、前記所定の速度パターンに対して前記第２の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度が速い場合に、前記駆動源へ供給する電圧を下げることを特徴とする請求項３又は４に記載のレンズ鏡筒。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１の検出手段の出力だけが変化しているときに、該第１の検出手段の出力に基づいて前記駆動源が所定の動作を行うように前記駆動源への通電を制御することを特徴する請求項１乃至５のいずれか一つに記載のレンズ鏡筒。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの駆動力をレンズに伝達させて、レンズを光軸方向に移動させる機構を有しているレンズ鏡筒およびカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ等における焦点調節は、例えば受光センサが撮影光束を受光することにより焦点状態を検出し、この検出結果に基づいてアクチュエータの駆動力をフォーカスレンズに伝達して、フォーカスレンズを合焦位置へ駆動することにより行っている。このようなオートフォーカス（ＡＦ）機構を搭載した製品は数多く発売されており、現在では主流を占めるまでになっている。
【０００３】
このようなＡＦ機構においては、アクチュエータとフォーカスレンズとの間に、複数の伝達ギア、フォーカスレンズ駆動用ヘリコイドまたはカム等の伝達系を備えており、測距結果に基づいて演算されたフォーカスレンズの移動量と、アクチュエータ、伝達系の一部又はフォーカスレンズのいずれかの動作状態を検知するエンコーダの出力から推定したフォーカスレンズの移動量とを比較することによりアクチュエータへの通電を制御するように構成されている。
【０００４】
ここで、フォーカスレンズを所定の合焦位置に停止させるために、フォーカスレンズの移動速度が予め定められた所定の速度パターンに沿うようにアクチュエータへの通電制御を行っているものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＡＦ機構においては、伝達系のガタ、部材の変形、バックラッシ等によるアクチュエータ及びフォーカスレンズの動作のずれが生じているときには、フォーカスレンズの動作状態を変化させるようにアクチュエータへの通電制御を行っても、実際にはフォーカスレンズの動作がうまく追従できない。従って、フォーカスレンズを所定の合焦位置まで正確に移動させることができず、再び所定の合焦位置まで駆動させなければならないため、撮影者に違和感を感じさせるおそれがあった。また、所定の速度パターンに沿った動作を行わせるためには、繰り返し通電制御を修正しなければならず、フォーカスレンズの移動時間が長くかかってしまっていた。
【０００６】
本発明の目的は、上述した問題点を解決すべく、伝達系のガタ、部材の変形、バックラッシ等を考慮に入れて、フォーカスレンズを所定の合焦位置に高精度に移動させることができるカメラのレンズ鏡筒を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、駆動源と、光軸方向に移動可能なレンズと、前記駆動源の動力を前記レンズに伝達する伝達機構と、前記駆動源への通電を制御することにより前記レンズを所定の位置に移動させる制御手段と、を有するレンズ鏡筒において、前記駆動源の動作状態を検出する第１の検出手段と、前記レンズの動作状態を検出する第２の検出手段とを有し、前記制御手段は、
前記第１の検出手段および前記第２の検出手段の出力を比較することで、前記伝達機構を介して前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われているか否かを判定し、前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われていると判定された場合に前記レンズの動作状態が変化するような前記駆動源への通電制御を許可し、前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われていないと判定された場合に前記レンズの動作状態が変化するような前記駆動源への通電制御を許可しない。
【０００８】
このように、駆動源の動作に応じたレンズの動作が行われているときだけ、レンズの動作状態が変化するような駆動源への通電制御を許可することで、伝達機構に生じたガタ、部材の変形等に起因する駆動源とレンズの動作のずれによって、レンズが所定の位置に停止せずに再びレンズを駆動させるといったことはなくなり、一度の駆動でレンズを所定の合焦位置に精度良く移動させることができ、レンズが再び駆動するのを防止することにより撮影者に違和感を感じさせることがない。また、所定のパターンに沿った動作を行わせる場合にも繰り返し通電制御を修正する必要もなくなり、フォーカスレンズの移動時間を短縮することができる。
【０００９】
なお、第１の検出手段の出力だけが変化しているときに、この第１の検出手段の出力に基づいて駆動源が所定の動作で動作するように駆動源への通電を制御することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態におけるカメラの簡単なブロック図を示す。図１中、１はカメラ本体で、２はレンズ本体である。
【００１１】
まず、レンズ本体２の構成について説明する。
【００１２】
７はフォーカスレンズ３を移動させるための動力源であるモータである。５はフォーカスユニット（本願請求項に記載の伝達機構）であり、焦点調節の際にフォーカスレンズ３を所定の合焦位置まで移動させるためのメカ的機構を有する。
【００１３】
６は減速器（本願請求項に記載の伝達機構）で、モータ７及びフォーカスユニット５とメカ的に連動しており、モータ７の回転速度を減速させることによりモータ７のトルクをアップさせてフォーカスユニット５に伝達する。
【００１４】
１０はレンズ本体２に関する全ての動作制御を司るレンズマイコン（本願請求項に記載の判定手段および制御手段）である。１１は電気的消去可能記憶素子（ＥＥＰＲＯＭ）で、レンズマイコン１０との通信によってレンズ本体２内に収納されたレンズに関する各種履歴及びデータを記憶する。
【００１５】
８はドライバ回路で、レンズマイコン１０からの命令に応じてモータ７に駆動電力を与える。４はエンコーダユニットＡ（本願請求項に記載の第１の検出手段）で、ドライバ回路８を介して供給された電力によって駆動されたモータ７の駆動量を検知する。９はエンコーダユニットＢ（本願請求項に記載の第２の検出手段）で、減速器６及びフォーカスユニット５を介してモータ７によって駆動されたフォーカスレンズ１７の駆動量を検知する。
【００１６】
１２はレンズ接点ユニットであり、レンズマイコン１０がカメラ本体１内に配置されたカメラマイコン１５との通信を行なうための接点を有する。
【００１７】
次にカメラ本体１の構成について説明する。
【００１８】
１５はカメラ本体１に関する全ての動作制御を司るカメラマイコンである。１３は測距ユニットであり、カメラマイコン１５からの命令によって被写体までの距離を測定し、この測定結果をカメラマイコン１５に送る。
【００１９】
１６はカメラ接点ユニットであり、カメラマイコン１５がレンズ本体２と通信を行なうための接点を有する。カメラ本体１にレンズ本体２を取付けた場合、レンズ接点ユニット１２とカメラ接点ユニット１６とが電気的に接触する構成となっている。
【００２０】
なお、図１において、点線はメカ的な接触又はつながりを表わし、実線は電気的なつながりを示している。また、本実施形態では、レンズ本体２内にモータ７、減速器６、レンズマイコン１０等を配置しているが、カメラ本体１側に配置してもよい。
【００２１】
図２及び図３は本実施形態におけるカメラ動作のフローチャートであり、同図を用いてレンズの合焦動作について説明する。
【００２２】
ステップ１０１において、カメラマイコン１５が、カメラ本体１の外部に備え付けられた操作部（不図示）の操作よりＡＦ動作の開始命令を受けると、測距ユニット１３に命令を送り測距動作を行わせる。この測距結果は、カメラマイコン１５に送られる。そして、測距動作が終了すると、カメラマイコン１５はレンズマイコン１０にレンズ本体２に関する光学的なデータの送信を要求し、レンズマイコン１０はこの光学データをカメラマイコン１５に送信する。
【００２３】
カメラマイコン１５は、測距ユニツト１３の出力（測距結果）と光学データに基づいて被写体に焦点を合わせるためのフォーカスレンズ３の移動量Ｄを計算する。ここで、フォーカスレンズ３の移動量Ｄは、フォーカスレンズ３の移動に伴うエンコーダユニットＢの出力（パルス数）に対応した値である。フォーカスレンズ３の駆動方向は、移動量Ｄの正負で与えられ、例えばレンズの繰出し方向を正とし、レンズの繰り込み方向を負とする。
【００２４】
ステップ１０２において、カメラマイコン１５は先に算出した移動量Ｄ（駆動方向の正負を含む）をレンズマイコン１０に送信し、ステップ１０３において、レンズマイコン１０は受信した移動量Ｄからフォーカスレンズ３の駆動方向を決定する。
【００２５】
ステップ１０４では、決定された駆動方向と移動量｜Ｄ｜に基づいて、レンズマイコン１０がドライバ回路８を介してモータ７に電圧Ｖを供給することにより、フォーカスレンズ３のフォーカス駆動動作が開始される。ここで、｜Ｄ｜は、フォーカスレンズ３の移動量の絶対値を示す。
【００２６】
ステップ１０５において、レンズマイコン１０はエンコーダユニットＡ４の出力の変化を監視し、出力変化を確認した場合にはステップ１０６へ進み、確認できなかった場合はステップ１０７へ進む。
【００２７】
ステップ１０６において、レンズマイコン１０はエンコーダユニットＢ９の出力の変化を監視し、出力変化を確認した場合にはステップ１０８へ進み、確認できなかった場合はステップ１０９へ進む。
【００２８】
ステップ１０８において、レンズマイコン１０はフォーカスレンズ３の移動量｜Ｄ｜から１を減算してこの値を｜Ｄ｜とし、ステップ１１０において、移動量｜Ｄ｜が０か否かの判定を行う。移動量｜Ｄ｜が０と判定した場合にはステップ１１１へ進み、移動量｜Ｄ｜が０でないと判定した場合にはステップ１１２へ進む。
【００２９】
ステップ１１１において、レンズマイコン１０はドライバ回路８に命令を送ることによりモータ７への通電を停止させ、フォーカスレンズ３の駆動を停止させる。ステップ１１３において、レンズマイコン１０がフォーカスレンズ３の移動終了をカメラマイコン１５に送信することによりＡＦ動作が終了する。
【００３０】
一方、ステップ１０５でエンコーダユニットＡ４の出力変化を確認できずにステップ１０７に進んだ場合、ステップ１０７において、レンズマイコン１０は現在のモータ供給電圧ＶにΔＶを加算したのちステップ１０４に戻って、この加算された電圧Ｖをドライバ回路８を介してモータ７に供給する。
【００３１】
また、ステップ１０６でエンコーダユニットＢ９の出力変化を確認できずにステップ１０９に進んだ場合、ステップ１０９において、レンズマイコン１０はステップ１０５で確認したエンコーダユニットＡ４の出力に基づきモータ７の回転速度を演算する。
【００３２】
そして、ステップ１１４において、ステップ１０９で算出されたモータ７の回転速度が予め設定された所定の回転速度に達しているか否かの判定を行う。ここで、予め設定された所定の回転速度とは、減速器６にガタ等による負荷が生じている場合でも、フォーカスレンズ３がスムーズに動き出すことができるように予め設定されたモータ７の所定の回転速度を示す。
【００３３】
ステップ１１４でモータ７の回転速度が所定の回転速度に達していない場合にはステップ１１５へ進み、達している場合はステップ１０５へ戻る。ステップ１１５では、レンズマイコン１０はドライバ回路８を介してモータ７への供給電圧Ｖを上げることにより、モータ７の回転速度を上げてからステップ１０５へ戻る。
【００３４】
また、ステップ１１０で移動量｜Ｄ｜が０でないと判定されてステップ１１２へ進んだ場合、ステップ１１２では、レンズマイコン１０がエンコーダユニットＢ９の出力変化を監視し、この出力変化を確認したらステップ１０８へ戻る。また、ステップ１１２においてエンコーダユニットＢ９の出力の変化があった場合は、レンズマイコン１０にプログラムの割り込み処理（ステップ１２１）が入り、ステップ１２２へ進む。
【００３５】
ステップ１２２において、レンズマイコン１０はステップ１１２で確認したエンコーダユニットＢ９の出力に基づきフォーカスレンズ３の移動速度を演算する。そして、ステップ１２３において、レンズマイコン１０はステップ１２２で算出されたフォーカスレンズ３の移動速度と予め設定された移動速度（本願請求項に記載の所定の速度パターン。フォーカスレンズ３を所定の合焦位置まで移動させる際の残り駆動量に基づく加減速制御速度や許容最高速度等を含む）とを比較し、この比較結果をステップ１２４でＥＥＰＲＯＭ１１に記憶させる。
【００３６】
ステップ１２５において、レンズマイコン１０はエンコーダユニットＡ４の出力変化を監視し、出力変化を確認したらステップ１２６へ進む。ステップ１２６では、レンズマイコン１０はステップ１２５で確認したエンコーダユニットＡ４の出力に基づきモータ７の回転速度を演算する。
【００３７】
ステップ１２７では、レンズマイコン１０は、ステップ１２６で算出したモータ７の回転速度に減速器６およびフォーカスユニット５での減速比を掛けた値（モータ７の回転速度から予測したフォーカスレンズ３の移動速度）と、ステップ１２２で算出したフォーカスレンズ３の移動速度とが一致しているかどうかを判定し、一致している場合はステップ１２８へ進み、一致していない場合はステップ１３１へ進みプログラムの割り込み処理を終了する。
【００３８】
ステップ１２８において、レンズマイコン１０は、ステップ１２４でＥＥＰＲＯＭ１１に記憶させておいた比較結果を読み出し、予め設定された移動速度に対してフォーカスレンズ３の実際の移動速度が遅い場合にはステップ１２９へ進み、予め設定された移動速度に対してフォーカスレンズ３の実際の移動速度が速い場合にはステップ１３０へ進む。
【００３９】
ステップ１２９では、レンズマイコン１０がドライバ回路８を介してモータ７への供給電圧Ｖを上げることにより、モータ７の回転速度を上げてからステップ１３１へ進んでプログラムの割り込み処理を終了する。また、ステップ１３０では、レンズマイコン１０がドライバ回路８を介してモータ７への供給電圧Ｖを下げることにより、モータ７の回転速度を下げてからステップ１３１へ進んでプログラムの割り込み動作を終了する。
【００４０】
本実施形態によれば、レンズ駆動開始からフォーカスレンズ３が実際に動きだすまで（減速器６およびフォーカスユニット５の伝達ガタや変形により負荷がかかっていない状態）の間のモータ７の通電制御をモータ７自身の回転速度に応じて適切に行えるためフォーカスレンズ３を短時間で駆動し始めることができるとともに、モータ７の回転速度を予め設定された回転速度以下に抑えてモータ７の必要発生トルクを確保することにより、減速器６およびフォーカスユニット５の伝達ガタが詰まった際にかかる急激な負荷に対してもフォーカスレンズ３の移動をスムーズに開始することができる。
【００４１】
また、フォーカスレンズ３が実際に動き出した後においても、フォーカスレンズ３の移動がモータ７の回転に正しく追従できているか否かを常に監視し、追従できているときだけ予め設定されたフォーカスレンズ３の移動速度（フォーカスレンズ３を所定の合焦位置まで移動させる際の残り駆動量に基づく加減速制御速度や許容最高速度など）に従ってモータ７の回転速度の変更を許容するようにすることで、レンズの加減速駆動中の負荷変動による減速器６（フォーカスユニット５）の変形やこじれに伴って生じるフォーカスレンズ３の追従遅れ、減速中のイナーシャによるフォーカスレンズ３の行き過ぎといった現象に敏感に反応してモータ７の無駄な加減速制御を防止することができ、フォーカスレンズ３を一度の駆動で所定の合焦位置まで精度良く短時間に移動させることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、エンコーダユニットＡ４をモータ７の回転量を検出することができる位置に配置し、エンコーダユニットＢ９をフォーカスレンズ３の移動量を検出することができる位置に配置しているが、実質的にモータ７およびフォーカスレンズ３の状態を検出できる場合には、エンコーダユニットを減速器６あるいはフォーカスユニット７の一部に配置することも可能である。
【００４３】
また、本実施形態では合焦動作について説明したが、これに限らずレンズ本体２内に収納されたズームレンズ（不図示）の変倍動作についても同様に適用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動源の動作に応じたレンズの動作が行われているときだけ、レンズの動作状態が変化するような駆動源への通電制御を許可することで、伝達機構に生じたガタ、部材の変形等に起因する駆動源とレンズの動作のずれによって、レンズが所定の位置に停止せずに再びレンズを駆動させるといったことはなくなり、一度の駆動でレンズを所定の位置に精度良く移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるカメラの概略ブロック図。
【図２】ＡＦ動作時におけるカメラ動作を示すフローチャート。
【図３】ＡＦ動作時におけるカメラ動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  カメラ本体
２  レンズ本体
３  フォーカスレンズ
４  エンコーダユニットＡ
５  フォーカスユニット
６  減速器
７  モータ
８  ドライバ回路
９  エンコーダユニットＢ
１０  レンズマイコン
１１  ＥＥＰＲＯＭ
１２  レンズ接点ユニット
１３  測距ユニット
１５  カメラマイコン
１６  カメラ接点ユニット
【図１】
0004717263.tif 000002
【図２】
0004717263.tif 000003
【図３】
0004717263.tif 000004