(57)【要約】【課題】フォーカス駆動部のバックラッシの影響により、駆動制御で目標とした駆動位置とずれが生じ、合焦範囲内に収まらず再駆動したり、オートフォーカスの場合はハンチング現象が起きて制御不能となる。目標位置への駆動後に位置ずれを補正する駆動を行っても再駆動による駆動時間の遅れは残り、再駆動により動作に違和感を与える。【解決手段】フォーカスレンズ群と、ズームレンズ群と、フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動手段と、ズームレンズ群を駆動するズーム駆動手段と、フォーカス駆動手段、及びズーム駆動手段を制御する制御手段を有するレンズ装置であって、レンズ装置は、フォーカス駆動手段のバックラッシ量を変更するバックラッシ量変更手段を有し、制御手段はズーム位置で変化するフォーカスレンズ群のフォーカス敏感度の変化量に応じて、バックラッシ量を変更する制御を行うことで従来技術の課題は解決される。【選択図】  図４
2013156602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズ群と、ズームレンズ群と、前記フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動手段と、前記ズームレンズ群を駆動するズーム駆動手段と、前記フォーカス駆動手段、及び前記ズーム駆動手段を制御する制御手段を有するレンズ装置において、
前記レンズ装置は、フォーカス駆動手段のバックラッシ量を変更するバックラッシ量変更手段を有し、前記制御手段はズーム位置で変化する前記フォーカスレンズ群のフォーカス敏感度の変化量に応じて、バックラッシ量を変更する制御を行うことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、ズーム位置が広角側の時は望遠側に対してバックラッシ量を多くしてフォーカス駆動の制御を行い、ズーム位置が望遠側の時は広角側に対してバックラッシ量を少なくしてフォーカス駆動の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
フォーカスレンズ群と、ズームレンズ群と、前記フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動手段と、前記ズームレンズ群を駆動するズーム駆動手段と、前記フォーカス駆動手段、及び前記ズーム駆動手段を制御する制御手段を有するレンズ装置において、
前記レンズ装置は、前記フォーカス駆動手段のバックラッシ量を変更するバックラッシ量変更手段を有し、前記制御手段はフォーカス駆動の駆動開始からの微少時間と、駆動終了直前から終了までの微少時間にバックラッシ量を少なくするフォーカス駆動の制御を行い、開始と終了のそれぞれの微少時間以外はバックラッシ量を多くするフォーカス駆動の制御を行うことを特徴とするレンズ装置。
【請求項４】
前記レンズ装置は、前記フォーカス駆動手段の制御方法を変更するフォーカス駆動変更手段と、前記フォーカス駆動手段の制御方法を設定するフォーカス駆動設定手段を有し、前記制御手段は前記フォーカス駆動設定手段から入力される設定値に応じて、制御方法とバックラッシ量を変更する制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記フォーカス駆動設定手段からフォーカス駆動を低速で行う入力がなされた場合は、フォーカス駆動開始から終了までバックラッシ量を少なくするフォーカス駆動の制御を行うことを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置。
【請求項６】
フォーカスレンズ群と、ズームレンズ群と、前記フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動手段と、前記ズームレンズ群を駆動するズーム駆動手段と、前記フォーカス駆動手段、及び前記ズーム駆動手段を制御する制御手段を有するレンズ装置において、
前記レンズ装置は、前記フォーカス駆動手段のバックラッシ量を変更するバックラッシ量変更手段と、前記レンズ装置の上下方向の傾き角を検出する姿勢検出手段を有し、前記制御手段は前記姿勢検出手段で検出される出力値に応じて、バックラッシ量を変更する制御を行うことを特徴とするレンズ装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記姿勢検出手段がバックラッシのガタで前記フォーカスレンズ群が光軸方向に自重落下しない範囲の傾き角を検出した場合はバックラッシ量を少なくするフォーカス駆動の制御を行い、前記範囲以外の傾き角の場合はバックラッシ量を多くするフォーカス駆動の制御を行うことを特徴とする請求項６に記載のレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ装置に関し、特にフォーカス機構を有するレンズ装置とその制御方法やプログラム及び記憶方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、スチルカメラやビデオカメラなどの自動焦点調節装置である。焦点検出に応じて駆動されるレンズが、ネジガタで発生するバックラッシを補正する駆動を行い、補正駆動により過剰に駆動されたが否かを判定し、判定結果に応じて補正駆動が必要か否かを判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１-３０５４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の自動焦点調節装置では、以下に述べるような問題点が生じていた。
【０００５】
ネジガタによるバックラッシ補正が必要か否かの判定は、焦点検出によりレンズ駆動が実施されてから再度焦点検出を行い、検出結果が合焦を許容する範囲、つまり被写界深度を超える場合は再駆動が行われ、駆動終了までに遅延が生じる。また2段階の動作が発生するため駆動時の撮影画像に違和感を抱く場合がある。再駆動が必要か否かは、ズーム位置により異なる被写界深度の差や、駆動速度や装置の傾きにより変化するネジガタが発生している方向と駆動するレンズの位置関係に依存する。そのため駆動時の状態によって再駆動がされたりされなかったりして動作が安定せず、撮影者や撮影画像を見る人によってはストレスを感じてしまう。
【０００６】
そこで本発明の例示的な目的は、フォーカス機構のネジガタによるバックラッシ量を制御し、バックラッシ量をレンズ装置の様々な状態に応じて適した量に変更し、常に安定した駆動時間が得て違和感の無い駆動を実現するレンズ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
フォーカスレンズ群と、ズームレンズ群と、フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動手段と、ズームレンズ群を駆動するズーム駆動手段と、フォーカス駆動手段、及びズーム駆動手段を制御する制御手段を有するレンズ装置であって、
レンズ装置は、フォーカス駆動手段のバックラッシ量を変更するバックラッシ量変更手段を有し、制御手段はズーム位置で変化する前記フォーカスレンズ群のフォーカス敏感度の変化量に応じて、バックラッシ量を変更する制御を行うことで従来技術の課題は解決される。
【０００８】
また課題を解決する第二の手段では、制御手段がフォーカス駆動の駆動開始からの微少時間と、駆動終了直前から終了までの微少時間にバックラッシ量を少なくするフォーカス駆動の制御を行い、開始と終了のそれぞれの微少時間以外はバックラッシ量を多くするフォーカス駆動の制御を行うことで従来技術の課題は解決される。
【０００９】
また課題を解決する第三の手段では、制御手段がレンズ装置に設けられた姿勢検出手段で検出される出力値に応じて、バックラッシ量を変更する駆動の制御を行うことで従来技術の課題は解決される。
【００１０】
本発明の更なる目的、又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ズーム位置やフォーカス駆動時の速度、レンズ装置の傾き等装置の状態に依存せず、常に安定した駆動時間が得られて違和感の無いフォーカス駆動でのレンズ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の全ての請求項に係る構成のレンズ装置の関連する装置の概要を表した概要図である。
【図２】本発明の全ての請求項に係る構成のレンズ装置と関連する装置の概要を表した概要図である。
【図３】本発明の全ての請求項に係る構成のレンズ装置と関連する装置の構成を表したブロック図である。
【図４】本発明の全ての請求項に係るガイド部の概要を表した概要図である。
【図５】本発明の全ての請求項に係るガイド部の概要を表した図４の断面図である。
【図６】本発明の全ての請求項に係るガイド部の概要を表した図４の断面図である。
【図７】本発明の全ての請求項に係るガイド部のネジ部の概要を表した概要図である。
【図８】本発明の全ての請求項に係るガイド部のネジ部の概要を表した概要図である。
【図９】本発明の全ての請求項に係る間隔Ｌと負荷トルクＴの状態を表した説明図である。
【図１０】本発明の全ての請求項に係るフォーカス駆動の状態を表した説明図である。
【図１１】本発明の全ての請求項に係るフォーカス駆動の状態を表した説明図である。
【図１２】本発明の全ての請求項に係るフォーカス駆動の状態を表した説明図である。
【図１３】本発明の全ての請求項に係るフォーカス駆動の速度カーブの状態を表した説明図である。
【図１４】本発明の請求項１，２に係るズーム位置とフォーカス敏感度Ｓの状態を表した説明図である。
【図１５】本発明の請求項１，２に係るズーム位置と間隔Ｌの状態を表した説明図である。
【図１６】本発明の全ての請求項に係る間隔Ｌと入力値Ｇの状態を表した説明図である。
【図１７】本発明の請求項１，２に係る動作フローを表したフロー図である。
【図１８】本発明の請求項１，２に係るズーム位置と間隔Ｌの状態を表した説明図である。
【図１９】本発明の請求項３〜５に係るフォーカス駆動の速度カーブの状態を表した説明図である。
【図２０】本発明の請求項３〜５に係るフォーカス駆動の速度カーブの状態を表した説明図である。
【図２１】本発明の請求項３〜５に係るフォーカス駆動の速度カーブの状態を表した説明図である。
【図２２】本発明の請求項３〜５に係る動作フローを表したフロー図である。
【図２３】本発明の請求項６，７に係るレンズ装置の傾き角θと間隔Ｌの状態を表した説明図である。
【図２４】本発明の請求項６，７に係る動作フローを表したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
[実施例１]
図１は、本発明の構成を有するレンズ装置と、関連する装置の概要を示す概要図である。
【００１５】
レンズ装置100には、カメラ装置内200に収められたＣＣＤ1の撮像面に結像するためのフォーカスレンズ群2、ズームレンズ群3、光線分割するプリズム4、変倍レンズ群5、リレーレンズ群6が内包されている。フォーカスレンズ群2は結像位置を可変とするレンズ群であり、ズームレンズ群3は焦点距離を可変とするレンズ群である。これらのレンズ群を通過した光は、プリズム4にて２つの光に分配される。１つ目の光は、プリズム4を透過し、変倍レンズ群5とリレーレンズ群6を介してカメラ装置200内のＣＣＤ1に到達する。一方、２つ目の光は、プリズム4にて反射し、検出レンズ群7を介して焦点状態を検出する検出センサ8に到達する。検出センサ8は、デジタル一眼レフカメラ等で用いられる、周知の技術である位相差検出方式を採用したセンサである。この方式は、先ず撮影レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体光束を、撮像面と光学的に等しい距離にある一対のラインセンサ上に結像させる。次に、この被写体像を光電変換して得られた一対の像信号の相対位置変位量である像ずれ量を相関演算によって求めている。そして被写体のピントずれ量であるデフォーカス量（撮影レンズの結像位置と撮影動作を行うべき撮影レンズの像面位置との差）を検出する。この検出結果に基づいて、後述するレンズ装置100のＣＰＵよりフォーカス駆動回路に指令を行い、フォーカスレンズ群2を駆動して、焦点調節を行っている。
【００１６】
フォーカスレンズ群2は、モーター9によりネジ送り機構を有するガイド部10を介して光軸方向に駆動される。ガイド部10は、ネジ送り機構で回転駆動を直線駆動に変換する際に発生する、ネジ部のガタ量（バックラッシ量）を変更する機構を有し、ガタ量は後述するレンズ装置100のＣＰＵによって制御される。そしてモーター9には、駆動する位置を測定するフォーカス位置センサ11が設けられている。
【００１７】
ズームレンズ群3は、モーター12によりカム軸13を介してバリエーター（左側）とコンペンセーター（右側）のレンズ群が光軸方向に駆動され、またモーター12には、駆動する位置を測定するズーム位置センサ14が設けられている。また変倍レンズ群5は、標準レンズ群の他にエクステンダーのレンズ群を有するユニットで、回転機構（図示せず）によりＣＣＤ1に到達する光軸上にそれぞれのレンズ群を挿脱可能に取り付けられている。またレンズ装置100内には、Ｆナンバーを変更する絞り15がズームレンズ群3とプリズム4の間に設けられている。
【００１８】
ところでレンズ装置100、及びカメラ装置200は、図2のような双方の装置を上下、左右に回動可能な操作台300に載置されており、レンズ装置100内には、上下方向に回動した時の傾き角を検出する姿勢位置センサ16を搭載している。
【００１９】
図3は、本発明の動作概要を示すブロック図である。なお、先に説明した図と同一部分には同一符号を付している。
【００２０】
検出センサ8で得られた電気信号は、A/D変換器17を介して、レンズＣＰＵ18に入力される。フォーカス位置センサ11は、フォーカス位置を電圧に変換し、その後A/D変換器17でデジタル信号に変換され、レンズＣＰＵ18に入力される。同様にズーム位置センサ14は、ズーム位置を電圧に変換し、その後A/D変換器17でデジタル信号に変換され、レンズＣＰＵ18に入力される。ガイド位置センサ19は、ガイド部10に内包されたセンサで、ガイド部10のネジのガタ量を変更する機構の基準位置を検出して電圧に変換し、その後A/D変換器17でデジタル信号に変換され、レンズＣＰＵ18に入力される。姿勢位置センサ16は、レンズ装置100、及びカメラ装置200の傾き角を電圧に変換し、その後A/D変換器17でデジタル信号に変換され、レンズＣＰＵ18に入力される。なおレンズＣＰＵ18は、ＣＣＤ1の受光量より決定されるＦナンバー情報をカメラＣＰＵ28から受け取り、絞り15の絞り機構（図示せず）を制御してFナンバーに対応する絞り径に変更する。
【００２１】
ＡＦスイッチ20は、オートフォーカスによるフォーカス制御を行うためのスイッチで、常時オートフォーカスを行うモードと一時的にオートフォーカスを行うモードの２種類を選択可能である。またＡＦレスポンススイッチ21は、焦点検出によりフォーカスレンズ群2を駆動する時の駆動速度を変更するスイッチで、その入力信号はレンズＣＰＵ18に入力される。
【００２２】
レンズＣＰＵ18では、上記で述べた入力からソフトウェア処理を行い、フォーカスの制御信号、ズームの制御信号、絞りの制御信号を生成する。これらの制御信号はD/A変換器22でアナログ信号に変換され、その後フォーカス駆動回路23、ガイド部10でネジのガタ量を変更するフォーカスガイド駆動回路24、ズーム駆動回路25、絞り駆動回路26に伝達される。
【００２３】
指令を受けたフォーカス駆動回路24では、モーター9を介してフォーカスレンズ群2を駆動する。またフォーカスガイド駆動回路24は、ガイド部10の後述するネジ部のガタ量を変更する機構を介して所定の設定量にガタ量を変更する駆動を行う。ズーム駆動回路25は、モーター12を介してズームレンズ群3を駆動する。また絞り駆動回路26は、絞り径を変更する機構（図示せずを介して所定のＦナンバーに絞り径を変更する駆動を行う。
【００２４】
メモリ27は、検出センサ8から出力された検出値に基づいて算出されたフォーカス位置を記録する記録部で、レンズＣＰＵ18より一時書き込みや読み出し、消去の制御がなされる。またメモリ27は、ズーム位置センサ14や姿勢位置センサ16、ＡＦレスポンススイッチ21、さらにカメラＣＰＵ28からのＦナンバー情報に応じて変更される、フォーカス駆動パターンの情報を予め記録している。レンズＣＰＵ18は、メモリ27よりそれぞれの条件に応じた駆動パターンを読み出してフォーカス駆動回路23、フォーカスガイド駆動回路24に伝達し、駆動方法を変更する。
【００２５】
次に図4〜6の概要図でガイド部10の構成について説明する。なお、先に説明した図と同一部分には同一符号を付している。
【００２６】
図4において、回転軸29は、モーター9の駆動軸（図示せず）と略同軸に連結し、外径に台形ネジを形成するネジ30が設けられている。主ガイド31は、内径にネジ30と螺合結合するネジ32を有し、回転軸29がモーター9により回転すると、螺合されたネジ30,32により主ガイド31が回転軸29の軸方向、つまり光軸方向に移動する。このとき主ガイド31は、図4のＡＡ断面図である図5のように、左右両側の凹部33ａ，33ｂでフォーカスレンズ群2と連結している連結材34の、2本に分割された接触部35ａ、35ｂに回転規制されている。また接触部35ａ，35ｂは、図4のように略円形の形状を成しており、円形の円周の一部と主ガイド31の凹部33ａ，33ｂの回転軸29の軸方向の両側面が接触している。
【００２７】
従属ガイド36は、主ガイド31と同様に内径側にネジ30と螺合結合するネジ37を有し、主ガイド31とはスプリングリング38によって両ガイド間で間隔Lを伴って互いに付勢された状態となっている。また従属ガイド36とスプリングリング38の間には、耐摩耗性に優れた樹脂を材質とするリング39が挟まれており、後述する従属ガイド36の回転により間隔Lが変化する時に発生する、滑り抵抗による磨耗を防いでいる。なおリングガイド40は、スプリングリング38がネジ30と接触しないようにする為の引っ掛かり防止用に構成しており、材質は発泡ウレタンなどの圧縮力の弱い弾性部材で成形されている。
【００２８】
さらに従属ガイド36には、図4のBB断面図である図6のように、従属ガイド36を回転するモーター41の軸42と同軸に取り付けられたウオームギア43と螺合するギア44が取り付けられている。モーター41は、例えばパルスモーターのように駆動パルス数を入力することでモーター回転角の制御が可能なモーターで、主ガイド31と連結するガイド基材45に取り付けられている。モーター41に回転角を指示する入力値が付与されると、モーター41は軸42を介してウオームギア43をレンズＣＰＵ18より指示される所定の回転角に回転し、同時にウオームギア43と螺合したギア44を介して従属ガイド36が回転して間隔Lが変化する。図6のピン46ａとピン46ｂは、従属ガイド36の外周に取り付けられており、従属ガイド36の回転範囲を規制する。従属ガイド36が回転してピン46ａがガイド基材45の端47ａに接触した時に間隔Lが最大となり、ピン46ｂが端47ｂに接触した時に間隔Lが最小となる。ただし従属ガイド36の回転角の制御では、それぞれの端に到達する前に所定の余裕角を残して制御上の最大値Lmaxと最小値Lminを設定している。さらにガイド基材45には、従属ガイド36の基準位置を検出するガイド位置センサ19が設けられている。ガイド位置センサ19は、非接触の反射光検出式の光学センサで、レンズ装置100に電源投入された時に、従属ガイド36を回転してピン46ａがガイド位置センサ19を通過した時の反射光を検出し、その時の回転角を基準位置に設定している。図6では、ガイド位置センサ19がピン46ａを検出した位置を、基準位置であり、且つ間隔Lの最大値であるLmaxとしている。
【００２９】
次に図7、8の概要図を用いて、回転軸29、主ガイド31、従属ガイド36のそれぞれのネジ部について説明する。なお、先に説明した図と同一部分には同一符号を付している。
【００３０】
回転軸29、主ガイド31、従属ガイド36のそれぞれのネジ30,32,37の摺動面には、滑り抵抗による磨耗防止用の潤滑材47の油膜が形成されている。図7では、主ガイド31と従属ガイド36の間隔Lが最大Lmaxとなっている。上述よりこの状態での従属ガイド36の回転位置は、ガイド位置センサ19がピン46ａを検出した位置にある。またこのとき、回転軸29と主ガイド31とのネジガタは、スプリングリング38の付勢力によりネジ30の山側の歯面右側にガタが発生している。一方で回転軸29と従属ガイド36とのネジガタは、スプリングリング38の付勢力によりネジ30の山側の歯面左側にガタが発生している。このように主ガイド27と従属ガイド36でガタの発生する方向が逆方向となり、ネジ30のピッチ間隔に対してネジ32、37を組み合わせたピッチ間隔では、結果として最もネジのガタ量が少ない状態となる。そしてスプリングリング38の付勢力により、ネジガタが無い側のネジ30とネジ32、37との間の摩擦力が潤滑油47を介して最大となり、回転時の負荷トルクは最大値Tmaxとなる。
【００３１】
一方、図8では主ガイド31と従属ガイド36の間隔Lが最小Lminとなっている。このとき回転軸29と主ガイド31とのネジガタは、主ガイド31では図7と同じくスプリングリング38の付勢力によりネジ30の山側の歯面右側にガタが発生している。一方で回転軸29と従属ガイド36とのネジガタは、スプリングリング38の付勢力に反してモーター41により従属ガイド36が回転し、間隔Lが狭められているため、主ガイド31と同じくネジ30の山側の歯面右側に発生している。ここで図8では、ネジガタは主ガイド31、従属ガイド36共にネジ30の山側の歯面右側に発生しているが、フォーカスレンズ群2の初期位置や駆動条件、レンズ装置100の傾きにより、主ガイド31、従属ガイド36共にネジ30の山側の歯面左側に発生する場合もある。
【００３２】
このように、間隔LがLminの時は、ネジ30のピッチ間隔に対してネジ32,37を組み合わせたピッチ間隔が等しくなり、結果として最もネジのガタ量が多い状態となる。このときのネジ30と、ネジ32、37との間の回転時の負荷トルクは最小値Tminとなる。そして図9のように、LminからLmaxにかけて間隔が広がるにつれて、ネジ30のピッチ間隔に対してネジ32,37を組み合わせたピッチ間隔との差が大きくなり、ネジのガタ量は小さくなって負荷トルクがTmaxまで変化する。
【００３３】
ここでネジガタがフォーカス駆動に影響する場合の概要を、図10〜13の説明図で説明する。
【００３４】
図10において、start位置はフォーカスレンズ群2を駆動する前の初期の位置を表している。被写体が移動したり、または距離の異なる被写体に合焦させる時、検出センサ8では初期位置から合焦位置までのフォーカスレンズ群2の位置差ΔＦに相当するデフォーカス量を算出し、レンズＣＰＵ18は算出結果に基づいてフォーカス駆動回路23に指令を出して駆動する。位置差ΔＦ移動した位置は、ネジガタが無い場合は合焦範囲である被写界深度内に収まる位置であり、ここで駆動は終了する。しかし図11のように、start位置で駆動する方向と逆方向にネジガタａが存在する場合は、ネジガタａのガタ量や被写界深度の範囲によって位置差ΔＦ移動した位置が深度内に収まらないことがある。このとき、レンズＣＰＵ18は深度内で駆動が終了するよう再駆動する必要がある。また図12のように、駆動方向と同じ方向のネジガタｂが存在する場合は、start位置では影響を受けないがstop位置で駆動が終了しても、駆動中の慣性によりフォーカスレンズ群2がガタｂの範囲内で移動し、被写界深度の範囲を超えてしまう場合がある。深度内に収まらない一例としては、ズーム位置が望遠側でフォーカスレンズ群2の移動距離に対するフォーカス敏感度が高く、被写界深度の範囲が狭い場合や、駆動速度が速く駆動終了前の減速の時に慣性の影響を受けやすい場合がある。元々ネジガタの影響を受けないように、ガタ量を非常に少なく設定すれば上述のよう現象は起きないが、代わりに以下のような問題が発生する。
【００３５】
図13は、start位置からstop位置までフォーカスレンズ群2を駆動した時の速度カーブを表している。２点鎖線の速度カーブは本来想定されている理想の速度カーブで、start位置t0からt1時間後に速度Vnに到達してt2時間までVnで駆動し、その後減速してt3時間で駆動を終了する。しかしネジのガタ量が少ない場合には、ネジ間の隙間が狭く滑り抵抗による摩擦力が増して負荷トルクが大きくなり、所望する速度カーブが得られない。実線の速度カーブは、負荷トルクが大きい場合の速度カーブを表している。start位置t0から駆動する時、本来t1時間で速度Vnに到達しなければならないが、負荷トルクが大きい為到達時間が遅くなり、t4時間となる。次にt1〜t2時間に相当するt4〜t5時間Vnで駆動し、その後減速してt6時間で終了する。ｔ5〜t6間の減速時間は、負荷トルクが大きい為t2〜t3の減速時間より減少するが、本来の終了時間とは時間差ができてしまう。特にズーム位置が広角側でフォーカス銀感度が低く、レンズ駆動の移動距離が長い場合や、速い駆動速度を求められた場合は時間差が顕著となる。本実施例では、様々な状態で間隔Lを適した間隔に変更することで、上述のようなネジガタの影響を受けない好適な例を提示する。
【００３６】
図14、15は、レンズ装置100のズーム位置に応じて間隔Lを変更する概要を表した概要図である。図14では、ズームの広角側から望遠側にかけてズームレンズ群2が移動した時のズーム位置における、フォーカスレンズ群2のフォーカス敏感度を表している。広角端ではフォーカス敏感度Sが最も低いSminとなり、望遠端では最も高いSmaxとなる。広角側では、望遠側に比べてフォーカス敏感度が低く、ガイド部10でネジガタによる位置ずれが起きても、被写界深度を超えて起きるフォーカスレンズ群2の再駆動やハンチングが発生しない為、望遠側に比べて間隔Lを小さくして駆動することができる。しかし望遠側では、広角側に比べてフォーカス敏感度が高く、ネジガタによる位置ずれで被写界深度を超えやすくなる為、間隔Lを大きくしてネジガタの影響を小さくする必要がある。そこで図15のように、広角側では間隔LをLminとし、望遠側ではLmaxとなるようにフォーカスレンズ群2のフォーカス敏感度に合わせて各ズーム位置で再駆動やハンチングが発生しない範囲内に間隔Lを変更する。間隔Lを設定するモーター41の入力値をGnとすると、図16のようにGnの値がG0の時が従属ガイド36の基準位置である間隔Lmaxで、G0からGminに至る時に間隔Lminとなるように間隔Lと関連付けられている。また入力値Gnはズーム位置Znに依存し、以下の式により求められる。
【００３７】
Gn=f1(Zn)・・・・(1)
ｆ1は、ズーム位置Znに依存し、且つズーム位置Znにおけるフォーカス敏感度を考慮した関数であり、(1)の式はテーブルデータとしてメモリ27に予め格納されている。
【００３８】
続いて図17のフローチャートを用いて、レンズＣＰＵ18で行うソフトウェア処理の一例を説明する。
【００３９】
レンズ装置100に電源が投入されると、レンズＣＰＵ18はSTEP101に進み、レンズＣＰＵ18内部のレジスタやメモリ等を初期化する。またこの時レンズＣＰＵ18は、従属ガイド36を初期位置であるLmaxの位置に移動するようフォーカスガイド駆動回路24に指令する。次にSTEP102に進み、ＡＦスイッチ20がONされたかを判定し、ONされることによりフォーカスを制御するための目標となる目標フォーカス位置Fxを、現在のフォーカス位置Fに初期化する。ＡＦスイッチ20がONされなかった場合は、STEP101の初期化後に戻る。
【００４０】
ＡＦスイッチ20がONされた場合は、STEP103に進み、検出センサ8で光軸対称となる一対の光束の光電荷蓄積を開始し、蓄積された電荷を一対の像信号として読み出を行う。次にSTEP104に進み、一対の像信号に光学系の収差による補正を施した後、特定周波数成分を取り除くデジタルフィルタ演算処理を実行する。そして、次のSTEP105において、一対の像信号に対して公知の像間隔検出処理を施すことで、合焦時の像間隔と現在の像間隔から位相差量Xを算出する。
【００４１】
続いて、STEP106、STEP107に進み、ズーム位置センサ14、フォーカス位置センサ11より取得したズーム位置Znとフォーカス位置F0をそれぞれ取得する。そしてSTEP108で、STEP105〜STEP107で取得したデータX、Zn、F0から合焦するために必要なデフォーカス量Dを算出する。ここでのデフォーカス量とは、CCD1の撮像面から結像面までの距離であり、フォーカスレンズ群2の機構的な移動量とは異なる量である。デフォーカス量D算出は、以下の式により求める。
【００４２】
D= k1 * (X - f2(Zn, F0)) ・・・・(2)
k1は位相差量からデフォーカス量に変換する係数であり、固定値として計算する。関数f2は、ズーム位置、及びフォーカス位置によって決まる位相差量のオフセット量であり、テーブルデータとしてメモリ27に格納する。k1、f2はいずれもフォーカスレンズ群2、ズームレンズ群3、検出レンズ群７の光学構成によって決定される。
【００４３】
STEP109では、デフォーカス量Dを機構的なフォーカスレンズ群2の位置差に相当する量に変換する。フォーカス位置差ΔFは以下の式を用いて算出する。
【００４４】
ΔF＝ D * f3(Zn, F0) ・・・・(3)
関数f3は、ズーム位置Znやフォーカス位置F0に依存し、光学的なフォーカス位置差であるデフォーカス量から、それに対応する機構的なフォーカス位置差に変換する係数であり、f2と同様に、テーブルデータとしてメモリ27格納する(STEP110)。
【００４５】
次にフォーカス位置差ΔFより算出された目標フォーカス位置Fnに、フォーカスレンズ群2を駆動するための制御信号を生成する (STEP111) 。
【００４６】
次にSTEP112で、メモリ27より(1)式を読み出し、STEP113でズーム位置ZnにおけるGnの値を算出する。そしてSTEP114で従属ガイド36を駆動するための制御信号を生成し、D/A変換器22を介してフォーカスガイド駆動回路24に指令を出して、算出された入力値Gnでモーター41を駆動し、間隔Lは間隔LmaxからGnで設定される間隔に変更される。
【００４７】
最後にSTEP115でD/A変換器22を介してフォーカス駆動回路23に指令を出し、フォーカスレンズ群2を目標フォーカス位置Fxに駆動する。そして再びSTEP101の初期化後に戻り、同様の動作処理を繰り返す。
【００４８】
以上のような動作処理により、ズーム位置に応じたバックラッシ量の設定が可能となり、駆動後に合焦範囲を外れることによる再駆動やハンチングの現象を回避して違和感の無い動作を行い、ズーム位置に依存せず常に安定した駆動時間を得ることができる。例えば望遠側では、バックラッシ量を小さくするため位置ずれが抑えられ、合焦範囲が狭くても一度の駆動で終了できる。また広角側では、バックラッシ量を大きくして負荷トルクを抑えられることで、フォーカス敏感度が低いことによる長い駆動時間の抑制にも対応することができる。
【００４９】
なお、実施例ではオートフォーカスによる合焦動作処理を説明したが、マニュアルによるフォーカスでも図17のフローを変更することで同様の効果が得られる。ＡＦスイッチ20がOFFの時、STEP102〜STEP105の動作処理は省略され、STEP106より開始される。そしてSTEP108のデフォーカス算出の代わりに、操作部400より入力されるフォーカス操作量をΔFnに変換することで、マニュアル操作でのフォーカス位置差が算出され、以降同じ動作処理となる。
【００５０】
また実施例ではズーム位置に応じてバックラッシ量を設定したが、絞り15のＦナンバーによっても被写界深度の範囲が変化するため、以下のような動作処理に図17を変更すれば、ズーム位置とＦナンバーの双方に応じてネジのガタ量を変更することもできる。
【００５１】
図18において、絞り15が開放値の時、広角側で間隔LをLminとし、望遠側ではLmaxとなるようフォーカスレンズ群2のフォーカス敏感度に合わせて各ズーム位置で再駆動やハンチングが発生しない範囲内に間隔Lを変更する。そして開放値から最小の絞り値に至るまでの被写界深度の範囲の変化に合わせて、広角側の間隔Lminは固定としてLminから望遠側のLmaxに至るまでの間隔Lを開放時の間隔Lから変更する。
【００５２】
ここで、ＦナンバーInにおける開放時の間隔Lからの変化率をLinとすると、Linは以下の式により求められる。
【００５３】
Lin=f4(Zn,In)・・・・(4)
ｆ4は、ズーム位置Zn,ＦナンバーInに依存する関数であり、(4)の式はテーブルデータとしてメモリ27に予め格納されている。STEP112でメモリ27に格納された(1)式と(4)式を読み出し、STEP113でズーム位置ZnにおけるGnの値と、ズーム位置Zn、ＦナンバーInにおける変化率Linの値を算出し、モーター41の入力値Ginを以下の式により求める。
【００５４】
Gin=Gn*k2*Lin・・・・(5)
k2は入力値Ginに変換する係数であり、固定値として計算する。(5)の式と係数k2をメモリ27に格納して、読み出しの動作、及びGinを算出する動作をSTEP113とSTEP114間に設定して動作処理すれば、ズーム位置Zn、及びＦナンバーInにおける間隔Linでの駆動が可能となる。
【００５５】
［実施例2］
図１〜8までの概要図、及び説明図、ブロック図の構成を持つレンズ装置に適用した実施例に基づき説明する。
【００５６】
図19〜21は、フォーカス駆動速度に応じて変化する速度カーブを表している。駆動速度は、ＡＦレスポンススイッチ21からの入力値で変更される。図19は、ＡＦレスポンススイッチ21より高速の駆動速度の入力値が入力された場合の速度カーブである。二点鎖線の速度カーブは本来想定されている理想の速度カーブで、start位置t0からt1時間後に高速の速度Vmaxに到達してt2時間までVmaxで駆動し、その後減速してt3時間で駆動を終了する。実線の速度カーブは、本実施例の高速駆動時の速度カーブを表している。start位置t0からtf0時間までは、間隔Lmax、つまり負荷トルクTmaxの状態で駆動する。負荷トルクが大きいため理想の軌跡よりtf0時間までは速度が上がらず、加速する傾きが理想の速度カーブと比べて低い状態となっている。tf0時間からtf1時間までは、間隔Lmin、つまり負荷トルクTminの状態で駆動する。tf0時間からtf1時間までは、理想の軌跡と同等に速度が上昇し、tf1時間でVmaxに到達する。次にtf2時間までVmaxで駆動し、その後減速してtf3時間まで間隔Lminの状態で駆動する。そしてtf3時間で再度間隔Lmaxに変更し、tf4時間で駆動を終了する。減速時の傾きは、加速時と同様に間隔Lminの時は理想の速度カーブと同等だが、間隔Lmaxの時は減速する速度が速く終了時間が短くなる。間隔Lmaxで駆動するstart位置t0からtf0時間、及びtf3時間からtf4時間は、他の駆動時間に比べて微少で、理想の速度カーブと加減速の傾きの差はあるが、時間がそれぞれ短いため駆動終了時のt3時間とtf4時間の差は殆ど無くなる。このように、駆動開始時と終了時のみ間隔Lで駆動することで、図11、12で説明したような再駆動は発生しない。また、図13のように負荷トルクにより理想とする駆動時間と実際の駆動時間に時間差が生じることも抑えることができる。
【００５７】
続いて図20は、ＡＦレスポンススイッチ21より中間域の駆動速度の入力値が入力された場合の速度カーブである。二点鎖線の速度カーブは本来想定されている理想の速度カーブで、図19の速度カーブと異なるのは速度が中間域の速度Vmidに設定されている点である。また実線の速度カーブは、本実施例の中間域の速度での駆動時の速度カーブを表しており、図19の高速駆動時の速度カーブと異なるのは中間域の速度Vmidに設定されている点である。図19と同様に、中間域の速度が設定されても、start位置t0からtf0時間、及びtf3時間からtf4時間は間隔Lmaxで駆動し、他の時間は間隔Lminで駆動する。したがって、中間域の駆動速度でも高速駆動時と同様の効果が得られる。
【００５８】
次に図21は、、ＡＦレスポンススイッチ21より低速の駆動速度の入力値が入力された場合の速度カーブである。start位置t0からt1時間後に低速の速度Vminに到達してt2時間までVminで駆動し、その後減速してt3時間で駆動を終了する。このとき、間隔Lは駆動時間全域において、間隔Lmaxで駆動する。低速では、負荷トルクが大きくても駆動時間に顕著な差が生じることが無く、また低速駆動時は撮影手法としてスローフォーカスでのムラのないスムースな動きが求められることから、駆動中もネジガタの影響の少ない駆動を行う方が好ましい。どの駆動方法で制御を行うかは、ＡＦレスポンススイッチ21での入力値Rnに依存し、駆動する制御パターンSnを、以下の式により求める。
【００５９】
Sn=f5(Rn,ΔF)・・・・(6)
f5は、入力値Ｒｎとフォーカス位置差ΔFに依存し、Rn、ΔFより加減速の時間や駆動速度、間隔LのLmaxとLminの切替時間等の駆動制御パターンを決定する関数であり、(6)の式はテーブルデータとしてメモリ27に予め格納されている。
【００６０】
続いて図22のフローチャートを用いて、レンズＣＰＵ18で行うソフトウェア処理の一例を説明する。
【００６１】
STEP201からSTEP209までの動作は、図17のSTEP101からSTEP109までの動作と同様である。つまり、従属ガイド36を初期位置である間隔Lmaxの位置に移動し、目標フォーカス位置Fxをフォーカス位置Fに初期化した後に、検出センサ8で光電荷蓄積を開始して、得られた像信号に像間隔検出処理を施すことで位相差量Xを算出する。そしてズーム位置Zn、フォーカス位置F0を取得して、取得したデータよりデフォーカス量Dを算出し、続いてフォーカス位置差ΔFを算出する。次にSTEP210でＡＦレスポンススイッチ21から入力された入力値Rnを取得し、STEP211でΔＦと共にメモリ27に格納する。次にSTEP212で、メモリ27に格納された(6)式を読み出し、STEP213で入力値Rnにおける駆動制御パターンSnを算出する。そして、フォーカス位置差ΔＦより算出された目標フォーカス位置Fnにフォーカスレンズ群2をSnの制御パターンで駆動するための制御信号を生成する(STEP214)。同時に従属ガイド36をSnの制御パターンで駆動するための入力値G0、又はGminを設定する (STEP215) 。
【００６２】
最後にSTEP216でD/A変換器22を介してフォーカス駆動回路23へに指令を出し、同時にSTEP217でフォーカスガイド駆動回路24に指令を出して、Snの制御パターンによる駆動を行ってフォーカスレンズ群2を目標フォーカス位置Fxに駆動する。そして再びSTEP201の初期化後に戻り、同様の動作処理を繰り返す。
【００６３】
以上のような動作処理により、再駆動やハンチングの現象を回避して違和感の無い動作を行い、指定された駆動速度や駆動時間に依存せず常に安定した駆動時間を得ることができる。
【００６４】
なお、実施例ではオートフォーカスによる合焦動作手順を説明したが、図22のフローを変更することでマニュアルによるフォーカスでも同様の効果が得られる。ＡＦスイッチ20がOFFの時、STEP202〜STEP205の動作処理は省略され、STEP206より開始される。そしてSTEP208のデフォーカス量算出の代わりに操作部400より入力されるフォーカス操作量をΔFnに変換することで、マニュアル操作でのフォーカス位置差が算出される。また、STEP210のＡＦレズポンスの入力値Rnの代わりにマニュアル操作時の操作速度を算出して入力値とすることで、以降は同じ動作処理となる。
【００６５】
［実施例3］
図１〜8までの概要図、及び説明図、ブロック図の構成を持つレンズ装置に適用した実施例に基づき説明する。
【００６６】
図2において、レンズ装置100、及びカメラ装置200は、操作台300上で上下に回動し、水平位置を0°とすると上向き+θ、下向き-θの角度まで傾きが変化する。このとき水平に近い角度範囲では、ガイド部10のネジガタにより駆動時にフォーカスレンズ群2の位置ずれが起きる。しかし傾き角が大きくなると、フォーカスレンズ群2の自重の影響が移動する方向、つまり光軸方向に大きくなる。そして、ガイド部10を含むフォーカスレンズ群2の機構部の摩擦力等、移動を抑止する力に対して光軸方向の自重成分が勝ると、フォーカスレンズ群2はネジガタのある方向に自重落下で移動し、ネジガタが無くなった時点で静止する。したがって傾き角が大きい場合は、ネジガタがあっても常にフォーカスレンズ群2が自重で落下する方向に寄った状態となる為、ネジガタの影響を受けずに駆動することができる。
【００６７】
図23は、レンズ装置100の傾き角が変化した時の間隔Lの状態を表している。レンズ装置100が水平に近い角度の-θ1から+θ1までの範囲では、間隔LをLmaxとして駆動し、-θから-θ1、及び+θ1から+θの傾き角が大きい範囲では間隔LをLminとして駆動する。-θ1から+θ1までの範囲は、間隔LがLminの時にフォーカスレンズ群2が自重の影響で自由落下しない範囲に設定されている。ここで姿勢位置センサ16は、レンズ装置100の傾き角を検出し、出力値Pnを得る。-θ、+θ、-θ1、+θ1のそれぞれの傾き角の時の出力値は、それぞれ-p、+p、-p1、-p2となる。
【００６８】
続いて図24のフローチャートを用いて、レンズＣＰＵ18で行うソフトウェア処理の一例を説明する。
【００６９】
STEP301からSTEP302までの動作は、図17のSTEP101からSTEP102までの動作と同様である。つまり、従属ガイド36を初期位置である間隔Lmaxの位置に移動し、目標フォーカス位置Fxをフォーカス位置Fに初期化した後に、ＡＦスイッチ20の状態を判定する。ＡＦスイッチ20がONされた場合は、STEP303に進み、姿勢位置センサ16から出力された出力値Pnを取得する。次にSTEP304で、取得したPnの値が-p1から+p1の範囲であるか判定する。範囲内の場合は、レンズ装置100は-θ1から+θ1の水平に近い傾き角の状態にあり、STEP305で従属ガイド36を間隔Lmaxで駆動するための入力値G0に設定する。そしてSTEP306で従属ガイド36を駆動するための制御信号を生成し、D/A変換器22を介してフォーカスガイド駆動回路24に指令を出して、入力値G0でモーター41を駆動し、間隔Lは間隔Lmaxに変更される。なお電源投入直後の場合は、STEP301で既に間隔Lmaxに変更されている為、STEP305,306の動作は省略される。
【００７０】
次のSTEP307からSTEP315までの動作は、図17のSTEP103からSTEP111までの動作と同様である。つまり、検出センサ8で光電荷蓄積を開始して、得られた像信号に像間隔検出処理を施すことで位相差量Xを算出する。そしてズーム位置Zn、フォーカス位置F0を取得して、取得したデータよりデフォーカス量Dを算出し、続いてフォーカス位置差ΔFを算出した後、メモリ27に格納する。そしてフォーカス位置差ΔFより算出された目標フォーカス位置Fnに、フォーカスレンズ群2を駆動するための制御信号を生成する。最後に、STEP316でSTEP115と同じくD/A変換器22を介してフォーカス駆動回路23に指令を出し、フォーカスレンズ群2を目標フォーカス位置Fxに駆動する。そして再びSTEP301の初期化後に戻り、再び上述のSTEP302以降の動作処理が行われる。
【００７１】
STEP304で取得したPnの出力値が、-p1から+p1の範囲外の場合は、レンズ装置100は傾き角が-θ1以下、又は+θ1以上の状態にあり、このときSTEP317に進んで従属ガイド36を間隔Lminで駆動するための入力値Gminに設定する。そしてSTEP318で従属ガイド36を駆動するための制御信号を生成し、D/A変換器22を介してフォーカスガイド駆動回路24に指令を出して、入力値Gminでモーター41を駆動し、間隔Lは間隔Lminに変更される。そしてSTEP307に進み、上述のSTEP316までの動作処理が行われる。
【００７２】
以上のような動作処理により、再駆動やハンチングの現象を回避して違和感の無い動作を行い、レンズ装置の傾き角に依存せず常に安定した駆動時間を得ることができる。
【００７３】
なお、実施例ではオートフォーカスによる合焦動作処理を説明したが、図24のフローを変更することでマニュアルによるフォーカスでも同様の効果が得られる。ＡＦスイッチ20がOFFの時、STEP307〜STEP309の動作処理は省略される。そしてSTEP312のデフォーカス算出の代わりに、操作部400より入力されるフォーカス操作量をΔFnに変換することで、マニュアル操作でのフォーカス位置差が算出され、以降同じ動作処理となる。
【００７４】
また実施例1から3の実施例は、それぞれの設定式や動作処理を組み合わせることで、相互に効果を得ることも可能である。例えば(6)式の制御パターンSnに、ズーム位置Znの変数を加えて、フォーカス敏感度の低い広角側は駆動時間全域を間隔Lminで駆動したり、実施例1,2の動作処理はレンズ装置の傾き角が-θ1から+θ1の範囲内の時に限定することもできる。
【符号の説明】
【００７５】
2    フォーカスレンズ群
3    ズームレンズ群
8    検出センサ
9    モーター
10    ガイド部
11    フォーカス位置センサ
12    モーター
14    ズーム位置センサ
16    姿勢位置センサ
18    レンズＣＰＵ
19    ガイド位置センサ
20    ＡＦスイッチ
21    ＡＦレスポンススイッチ
23    フォーカス駆動回路
24    フォーカスガイド駆動回路
25    ズーム駆動回路
27    メモリ
29    回転軸
31    主ガイド
36    従属ガイド
41    モーター
100    レンズ装置
【図１】
2013156602.tif 000003
【図２】
2013156602.tif 000004
【図３】
2013156602.tif 000005
【図４】
2013156602.tif 000006
【図５】
2013156602.tif 000007
【図６】
2013156602.tif 000008
【図７】
2013156602.tif 000009
【図８】
2013156602.tif 000010
【図９】
2013156602.tif 000011
【図１０】
2013156602.tif 000012
【図１１】
2013156602.tif 000013
【図１２】
2013156602.tif 000014
【図１３】
2013156602.tif 000015
【図１４】
2013156602.tif 000016
【図１５】
2013156602.tif 000017
【図１６】
2013156602.tif 000018
【図１７】
2013156602.tif 000019
【図１８】
2013156602.tif 000020
【図１９】
2013156602.tif 000021
【図２０】
2013156602.tif 000022
【図２１】
2013156602.tif 000023
【図２２】
2013156602.tif 000024
【図２３】
2013156602.tif 000025
【図２４】
2013156602.tif 000026