(57)【要約】【課題】抵抗器の公差によるばらつきや、温度変化などにより、装置に実装されている抵抗値が理論値と異なる場合に於いても、正確なモータ速度による制御を可能にしたレンズ駆動装置を提供すること。【解決手段】可動光学部材と、前記可動光学部材を駆動する駆動手段と、第一の速度として、前記可動光学部材の速度を検出する第一の検出手段と、第二の速度として、前記駆動手段の速度を検出する第二の検出手段と、前記駆動手段の駆動により発生する逆起電圧を検出する逆起電圧検出手段と、前記第一の速度と前記逆起電圧を基に前記第二の速度の演算に用いる係数を演算する係数演算手段と、を有し、前記第二の検出手段に於いて、前記逆起電圧検出手段により検出される前記逆起電圧と、前記係数演算手段により演算される前記係数とから前記駆動手段の速度を検出することを特徴とする。【選択図】図１
2017215404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動光学部材と、
前記可動光学部材を駆動する駆動手段と、
第一の速度として、前記可動光学部材の速度を検出する第一の検出手段と、
第二の速度として、前記駆動手段の速度を検出する第二の検出手段と、
前記駆動手段の駆動により発生する逆起電圧を検出する逆起電圧検出手段と、
前記第一の速度と前記逆起電圧を基に前記第二の速度の演算に用いる係数を演算する係数演算手段と、を有し、
前記第二の検出手段に於いて、前記逆起電圧検出手段により検出される前記逆起電圧と、前記係数演算手段により演算される前記係数とから前記駆動手段の速度を検出することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記可動光学部材の駆動を指示する指令情報を出力する指令手段を有し、
前記係数演算手段は、前記指令手段からの指令情報に基づいて前記可動光学部材が駆動する際の前記第一の速度と前記逆起電圧を基に演算することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記駆動装置の調整を行うモードと、
前記モードの開始を指令する調整指令手段と、
前記モード中に、前記可動光学部材を駆動する指令情報を出力する出力手段を有し、
前記係数演算手段は、前記出力手段からの指令情報に基づいて前記可動光学部材が駆動する際の前記第一の速度と前記逆起電圧を基に演算することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、特にレンズ駆動を目的とした駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動装置でレンズを駆動する場合、レンズを一定速度で駆動するために、駆動中の速度を検出し、駆動手段（モータ）への出力に反映する制御（速度フィードバック制御）が知られている。そのうち、駆動中の速度として、モータの速度を検出する方法がある。モータ速度は、モータが回転することで発生する誘起電圧（逆起電圧）と比例関係にあるため、逆起電圧を検出することでモータの速度を検出することができる。
【０００３】
特許文献１には、以下のようなシステムが開示されている。このシステムは、サーボ装置に関する文献で、モータの速度制御を行うために、モータの速度を検出する手段を２つ有している。１つ目の検出手段は、モータの軸に取り付けられた速度検出器であり、特に低速〜中速のモータ速度を検出するために設置されている。２つ目の検出手段はモータの誘起電圧を検出することでモータの速度を検出しており、特に高速のモータ速度を検出するために設置されている。
【０００４】
また、特許文献２には、モータの逆起電圧を検出する方法として、モータ駆動時に流れる電流を検出し、モータへの印加電圧と駆動回路の抵抗成分から逆起電圧を演算する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１１７９３号公報
【特許文献２】特開２００５−３２３４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術には、誘起電圧の検出方法が具体的に言及されていない。また、抵抗器には公差によるばらつきや、温度変化に伴い抵抗値が変化する性質があるため、特許文献２で示された方法で逆起電圧を検出する場合、逆起電圧を正しく検出することができず、正確なモータ速度によるモータ制御ができないという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、抵抗器の公差によるばらつきや、温度変化などにより、装置に実装されている抵抗値が理論値と異なる場合に於いても、正確なモータ速度による制御を可能にしたレンズ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係るレンズ駆動装置は、
可動光学部材と、前記可動光学部材を駆動する駆動手段と、第一の速度として、前記可動光学部材の速度を検出する第一の検出手段と、第二の速度として、前記駆動手段の速度を検出する第二の検出手段と、前記駆動手段の駆動により発生する逆起電圧を検出する逆起電圧検出手段と、前記第一の速度と前記逆起電圧を基に前記第二の速度の演算に用いる係数を演算する係数演算手段とを有し、前記第二の検出手段に於いて、前記逆起電圧検出手段により検出される前記逆起電圧と、前記係数演算手段により演算される前記係数とから前記駆動手段の速度を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、抵抗器の公差によるばらつきや、温度変化による抵抗値の変化がある場合に於いても、正確なモータ速度を検出でき、正確なレンズの駆動制御を可能としたレンズ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１であるレンズ駆動装置の構成を示すブロック図
【図２】実施例１に於けるモータ速度を算出するフローチャート
【図３】実施例１に於ける駆動回路の簡易等価回路
【図４】実施例１に於ける比例係数を算出するフローチャート
【図５】実施例２に於けるレンズ駆動装置の構成を示すブロック図
【図６】実施例２に於ける調整モードの処理を表すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１には、本発明の実施例１である、レンズ駆動装置を示している。
【００１３】
レンズ駆動装置は、レンズ鏡筒１００と駆動装置２００で構成されており、レンズ鏡筒１００は、ズームレンズ可動部１０１、ズームレンズ１０２で構成されている。また、他に不図示のフォーカスレンズ、アイリス等の光学調節部材を含む撮影光学系、およびこれら光学調節部材の可動部で構成されている。
【００１４】
各光学調整部材は同一の構成であるため、以下では光学調整部材のひとつであるズームレンズ１０２を対象に説明する。
【００１５】
駆動装置２００はモータ２０１、ＣＰＵ２０２、操作部２０３、位置検出器２０４、モータ電流検出部２０５、駆動回路２１２で構成されている。ＣＰＵ２０２はレンズ位置演算部２０６、レンズ速度演算部２０７、逆起電圧演算部２０８、比例係数演算部２０９、モータ速度演算部２１０、フィードバック制御部２１１で構成されている。
【００１６】
以下、各構成要素について説明をする。
【００１７】
ズームレンズ可動部１０１は、外部からの駆動力をズームレンズ１０２に伝達して該ズームレンズ１０２を光軸方向に移動させることで、焦点距離を変位させる。
【００１８】
操作部２０３は、撮影者によって操作され、ズームレンズ１０２を駆動するために、駆動方向および駆動速度（駆動量や駆動位置であってもよい）を指示する指令信号を出力する。
【００１９】
位置検出器２０４は、ギア列を介してズームレンズ可動部１０１と接続されており、ズームレンズ可動部１０１の動き量に応じてパルスを発生する。発生したパルスは、後述するレンズ位置演算部２０６に於いて、ズームレンズ１０２の位置を算出するために用いられる。位置検出器２０４とズームレンズ可動部１０１の間は、両者間に生じるバックラッシュを軽減する構成をとる。例えば、２枚のギアをばねで付勢し、対になるギアを２枚のギアで挟み込むように噛みあわせることで、バックラッシュを取り除くシザースギアを用いる。
【００２０】
モータ電流検出部２０５は、モータ２０１が駆動する際に流れる電流を検出する。例えば、モータ２０１に直列に接続された不図示抵抗器の両端の電圧を検出し、抵抗器の抵抗値で除すことで、モータ２０１に流れる電流を検出する。検出した電流は、後述するモータ速度演算部２１０に於いて、モータ２０１の位置・速度を算出するために用いられる。
【００２１】
レンズ位置演算部２０６は、位置検出器２０４より出力されたパルスをカウントし、カウントされたパルス数からズームレンズ１０２の位置を算出する。該位置は、ズームレンズ１０２の位置を正確に表しており、一般的にズームレンズ１０２の位置を制御する際に用いられる。
【００２２】
レンズ速度演算部２０７は、レンズ位置演算部２０６で演算されたズームレンズ１０２の位置を微分演算することで、ズームレンズ１０２の速度を算出する。
【００２３】
逆起電圧演算部２０８は、モータ電流検出部２０５に於いて検出したモータ２０１に流れる電流から、モータ２０１が発生する逆起電圧を演算する。なお、逆起電圧の詳細な演算方法は後述する。
【００２４】
比例係数演算部２０９は、後述するモータ速度演算部２１０に於いて必要になる比例係数を演算する。演算には、レンズ速度演算部２０７で演算されたズームレンズ１０２の速度と、逆起電圧演算部２０８で演算された逆起電圧を用いる。
【００２５】
モータ速度演算部２１０は、比例係数演算部２０９にて演算された比例係数と、逆起電圧演算部２０８で演算された逆起電圧からモータ２０１の速度を演算する。なお、詳細は後述する。
【００２６】
フィードバック制御部２１１では、操作部２０３より出力された指令信号と、後述するモータ速度演算部２１０で演算されたモータ速度を基に速度フィードバック制御を行い、駆動信号を出力する。
【００２７】
駆動回路２１２は、不図示Ｄ／Ａ変換器を介して、前記フィードバック制御部２０９から出力される駆動信号に対し、増幅処理を行い、モータ２０１を駆動する。
【００２８】
以下、図２、図３を用いて、モータ速度演算部２１０について説明する。
【００２９】
図２には、モータ速度を演算するフローチャートを示す。
【００３０】
まず、ＣＰＵ２０２の処理はステップＳ２０に進み、逆起電圧演算部２０８に於いて演算されたモータ２０１の逆起電圧を取得し、ステップＳ２１に進む。なお、逆起電圧は後述に示す方法により演算する。
【００３１】
ステップＳ２１では、後述する比例係数演算部２０９より演算された比例係数を取得し、ステップＳ２２に進む。
【００３２】
ステップＳ２２では、ステップＳ２０で取得した逆起電圧と、ステップＳ２１で取得した比例係数を乗算することでモータ速度を演算する。以上の処理が一定のサンプリング周期で繰り返され、モータ２０１の速度が求められる。
【００３３】
以下、図３を用いて、図２のステップＳ２０に於ける逆起電圧演算方法について説明する。図１で説明した内容と同様の構成要素は、同一符号で示し、説明を省略する。
【００３４】
図３は図１に於ける駆動回路２１２の簡易等価回路を示しており、Ｖｍはモータ２０１への印加電圧、Ｉはモータ２０１に流れるモータ電流、Ｖｒはモータ２０１の逆起電圧、Ｒｍはモータ２０１の内部抵抗を示している。Ｒは駆動回路内に含まれる抵抗成分を示しており、これらについて次式の関係が成り立つ。
Ｖｒ  ＝  Ｖｍ  −  （Ｒ  ＋  Ｒｍ）  ×  Ｉ     ・・・・（１）
なお、Ｖｍはフィードバック制御部２１１で生成される駆動信号により求めることができ、Ｉは電流検出部２０５により検出される。また、（Ｒ＋Ｒｍ）は既知の値であるため、あらかじめ記憶保持しておく。以上により、前記（１）式に基づいて逆起電圧を演算することができる。なお、前記（Ｒ＋Ｒｍ）は、抵抗器そのものが持っている公差や、温度変化があると、実際の抵抗値と記憶保持した抵抗値とに差が生じる場合がある。
【００３５】
以下、図４のフローチャートを用いて、比例係数演算部２０９について説明する。
【００３６】
図４に於いて、ＣＰＵ２０２の処理はステップＳ４０に進み、ズームレンズ可動部１０１が駆動している場合はステップＳ４１に進み、そうでない場合はステップＳ４５に進む。なお、ズームレンズ可動部１０１が駆動しているか否かは、位置検出器２０４から出力があるか否かで判断することができるが、これに限られない。
【００３７】
ステップＳ４１では、逆起電圧演算部２０８にて演算されたモータ２０１の逆起電圧を取得する。
【００３８】
次に、ステップＳ４２に進み、レンズ速度演算部２０７にて演算されたレンズ速度を取得する。
【００３９】
続いて、ステップＳ４３ではステップＳ４１で取得した逆起電圧の平均値を演算し、ステップＳ４４に進む。
【００４０】
ステップＳ４４では、ステップＳ４２で取得したレンズ速度の平均値を演算し、ステップＳ４０から処理を繰り返す。
【００４１】
ステップＳ４５では、ステップＳ４３およびステップＳ４４で演算した逆起電圧の平均値とレンズ速度の平均値から、式（２）に基づいて比例係数を演算し、処理を終了する。
比例係数  ＝  レンズ速度  ÷  逆起電圧    ・・・・（２）
なお、ステップＳ４１〜ステップＳ４４の処理は、ステップＳ４５に於いて、比例係数が演算されるのに十分なデータが取得できれば、任意に定めた周期、任意に定めたデータ数の平均値を求められればよい。また、ステップＳ４３、Ｓ４４に於いて、逆起電圧とレンズ速度の平均値をそれぞれ演算しているが、平均値に限られることはない。さらに、ステップＳ４５の処理は、ステップＳ４０に於いて、ズームレンズ可動部１０１が駆動している場合に比例係数の演算を行っているが、これに限らず、ズームレンズ可動部１０１が駆動していない場合に比例係数の演算を行ってもよい。
【００４２】
このように、本実施例ではズームレンズ可動部１０１が駆動する度に、位置検出器２０４の出力より演算されるズームレンズ可動部１０１の速度と、モータ２０１が回転することによって発生する逆起電圧から比例係数を演算する。
【００４３】
逆起電圧の演算には式（１）に示すように、駆動回路内に含まれる抵抗成分とモータの内部抵抗の値が必要になる。そのため、抵抗器の公差によるばらつきや温度変化等で実際の抵抗値と演算で用いる抵抗値に差が生じると、逆起電圧を正確に算出できない。したがって、該逆起電圧に予め設定した比例係数を乗算して求めたモータ速度は、位置検出器で検出したレンズ速度と一致せず、正確な値ではない。
【００４４】
これに対し、本実施例では、撮影者の操作でレンズが駆動する度に、そのときのレンズ速度と逆起電圧から比例係数を算出し、更新する。したがって、逆起電圧に誤差があっても、比例係数で補正することができるため、抵抗器の公差によるばらつきや温度変化等に関わらず、正確なモータ速度を算出することができる。
【００４５】
なお、本実施例では、駆動対象となる光学調整部材としてズームを例に挙げた。しかし、光学調整部材はこれに限られず、フォーカス、アイリスにも適用可能である。
【００４６】
さらに、本実施例では、フィードバック信号をモータ速度として説明した。しかし、実際にはこれに限らず、モータ位置をフィードバック信号としても良く、またモータ速度とモータ位置の両方をフィードバック信号としても良い。
【００４７】
（実施例２）
以下、図５、６を参照して、本発明の第２の実施例について説明する。
【００４８】
実施例１では、撮影者の操作によってレンズが駆動する度に、このときのレンズ速度とモータの逆起電圧を用いて比例係数の演算を行った。本実施例では、撮影者がレンズ駆動装置を操作可能な状態（駆動モード）とは別に、調整モードによりレンズを駆動させて比例係数の演算を行う。
【００４９】
以下、図５に示した、本実施例に於けるレンズ駆動装置のシステム構成図の説明をする。なお、実施例１の図１に示したものと同様の構成要素については、同一の符号で示し、説明を省略する。
【００５０】
調整モードスイッチ２１３は、レンズ駆動装置を調整する人（組み立て作業者やサービスマンなど）によって操作される。調整モードスイッチ２１１が操作されると、調整モードが開始する。
【００５１】
調整駆動信号出力部２１４は、調整モード時に駆動回路に駆動信号を出力する。
【００５２】
以下、図６に示したフローチャートを用いて、本実施例に於ける調整モードの流れについて説明する。
【００５３】
ＣＰＵ２０２の処理は、ステップＳ６０に進み、調整用の駆動信号を駆動回路２１２に出力し、ステップＳ６１に進む。
【００５４】
ステップＳ６１では、ズームレンズ可動部１０１が駆動している場合はステップＳ６２に進み、そうでない場合はステップＳ６１の処理を繰り返す。
【００５５】
続いて、ステップＳ６２では、逆起電圧演算部２０８にて演算されたモータ２０１の逆起電圧を取得する。
【００５６】
次に、ステップＳ６３に進み、レンズ速度演算部２０７にて演算されたレンズ速度を取得する。
【００５７】
続いて、ステップＳ６４では、ステップＳ６２で取得した逆起電圧の平均値を演算し、ステップＳ６５に進む。
【００５８】
ステップＳ６５では、ステップＳ６３で取得したレンズ速度の平均値を演算し、ステップＳ６６に進む。
【００５９】
ステップＳ６６では、所定時間が経過している場合はステップＳ６７に進み、そうでない場合は、ステップＳ６２に戻る。ここで所定時間とは、例えば、後述するステップＳ６２に於いて、出力値となる比例係数を演算するために十分なデータが取得できる時間を設定する。なお、これは時間に限らず、比例係数を演算するために十分なデータが取得できれば、駆動量などでも構わない。
【００６０】
ステップＳ６７では、ステップＳ６０に於いて出力された調整用の駆動信号を停止して、ステップＳ６８に進む。
【００６１】
ステップＳ６８では、実施例１の図４に示したフローチャート内のステップＳ４５と同様の手順で演算処理を行い、比例係数を更新する。
【００６２】
このように、本実施例では駆動モードとは別に、事前に比例係数を演算する調整モードを設ける。該モード内では、所定の駆動信号を出力し、ズームレンズ可動部１０１が駆動した際に、位置検出器２０４の出力より求められる速度と、モータ２０１の逆起電圧から比例係数を演算する。
【００６３】
逆起電圧の算出には実施例１の式（１）に示すように、駆動回路内に含まれる抵抗成分とモータの内部抵抗の値が必要になる。そのため、抵抗器の公差によるばらつきで、実際の抵抗値と演算で用いる抵抗値に差が生じると、逆起電圧を正確に算出できない。また、比例係数を駆動モード中に更新する場合、レンズ駆動装置の初回駆動時には、予め理論値を基に計算した比例係数でモータ速度を演算する。そのため、上記のように、抵抗器の公差によるばらつきで、逆起電圧を正確に算出できないと、正確なモータ速度を演算できない場合があった。
【００６４】
これに対し、本実施例では、調整モードを設け、該モード内でレンズを所定の速度で駆動させる。このときのレンズ速度と逆起電圧から比例係数を算出し、駆動モード時のモータ速度演算に用いる。そのため、抵抗の公差等が生じる場合、またレンズ駆動装置の初回駆動時であっても、正確なモータ速度を求めることが可能になる。
【００６５】
なお、本実施例に於いて位置検出器２０４は駆動装置２００内部に設置されているが、これに限らず、駆動装置２００の外部に用意した位置検出器を用いてもよい。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１００  レンズ鏡筒、１０１  ズームレンズ可動部、１０２  ズームレンズ、
２００  駆動装置、２０１  モータ、２０２  ＣＰＵ、２０７  レンズ速度演算部、
２０８  逆起電圧演算部、２０９  比例係数演算部、２１０  モータ速度演算部
【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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