JP2001083398A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステッピングモータの省電力と衝撃によるレン
ズ群の移動防止を両立させる。 【解決手段】レンズ群１０２，１０３を駆動するステッ
ピングモータ１０４，１０５の停止時における衝撃を有
無を検出し、衝撃が加わらないときにはステッピングモ
ータの励磁電流を低減し、衝撃が加わったときには、こ
の衝撃に耐えうる励磁電流を流して大きな静止トルクを
得ることで、衝撃によるレンズ群の移動を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラやデジタルスチルカ
メラの分野では、ズームレンズ群やフォーカスレンズ群
を光軸に沿って移動させる手段として、ステッピングモ
ータを使用したレンズシステムを採用している。このス
テッピングモータを用いたレンズシステムでは、レンズ
群を停止させたままその位置に保持しておくときには、
その停止位置におけるステッピングモータの励磁相に励
磁電流（駆動電流）を流し続ける必要があり、消費電力
の増大や発熱の問題が発生する。特にビデオカメラのよ
うな携帯機器の場合には、電池電源による使用が多く、
消費電力の増大は大きな問題である。

【０００３】この問題を解決するために、特開平７−７
７６４８号公報には、ステッピングモータの１相励磁位
置での停止時には、励磁電流を遮断してロータのマグネ
ットの磁力によりその停止位置を保持させ、２相励磁位
置での停止時には、通電を抑制しながら自然な状態でス
テッピングモータの停止位置を保持できるだけの励磁電
流を流し、また、この２相励磁位置で停止する条件を絞
ることにより電力消費量を低減するようにしたレンズ制
御装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなレンズ制御装置では、ステッピングモータの１相励
磁位置での停止では、その静止トルクはロータのマグネ
ットの磁力のみで生成し、２相励磁位置での停止では、
その静止トルクは通電量を抑制しているために、１相励
磁位置停止および２相励磁位置停止に拘らず、通常の運
転状態における励磁電流を流すときよりも遥かに小さい
静止トルクとなる。従って、ステッピングモータ停止時
に装置に外部から何らかの衝撃が加わったときには、レ
ンズ群の自重による慣性によって前記静止トルク以上の
力がステッピングモータに加わると、ステッピングモー
タが回転してレンズ群の停止位置を安定に保つことがで
きなくなる恐れがある。

【０００５】本発明の目的は、これらの問題点を解決
し、装置に物理的な衝撃が加わってもレンズの停止位置
を安定に保つことができる省電力型の撮像装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、レンズを有す
る光学系と、前記レンズを光軸に沿って移動させるため
のステッピングモータと、このステッピングモータを駆
動する励磁電流を流す駆動手段と、固体撮像素子とを備
え、前記光学系を介して固体撮像素子の撮像面上に形成
した撮影光像を映像信号に変換して出力する撮像装置に
おいて、この撮像装置に加わる物理的な衝撃力を検出す
る衝撃検出手段と、ステッピングモータの停止時におい
て、前記衝撃検出手段によって検出した衝撃情報に基づ
いて前記ステッピングモータの励磁状態を制御する制御
手段とを設け、ステッピングモータに衝撃に耐え得る静
止トルクを発生するようにするものである。

【０００７】そして、前記衝撃検出手段は、この撮像装
置に物理的な衝撃が加わったことを検出してその衝撃量
を出力する手段とし、前記制御手段は、ステッピングモ
ータの停止時において、前記衝撃検出手段によって検出
した衝撃量の大きさに基づいて前記ステッピングモータ
の励磁状態を制御する手段とする。

【０００８】また、前記レンズは、光軸に沿って移動さ
せ、前記撮像面上に形成する被写体の撮影光像を拡大お
よび縮小するズームレンズとする。

【０００９】また、前記レンズは、光軸に沿って移動さ
せ、前記撮像面上に形成する被写体の撮影光像を合焦さ
せるフォーカスレンズとする。

【００１０】また、前記衝撃検出手段は、レンズの光軸
方向の衝撃を検出する手段とする。

【００１１】また、前記衝撃検出手段は、撮像装置の手
ぶれ補正のための手ぶれを検出する角速度センサを利用
する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面を用いて説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施の形態を示す撮像
装置のブロック図である。この実施の形態は、光学系を
構成するレンズとしてズームレンズ群およびフォーカス
レンズ群を備えたレンズユニットを使用した撮像装置で
ある。

【００１４】図１において、１０１はレンズユニット、
１０２はズームレンズ群、１０３はフォーカスレンズ
群、１０４はズームレンズ駆動モータ、１０５はフォー
カスレンズ駆動モータ、１０６は固体撮像素子（以下、
撮像素子という）、１０７は信号処理回路、１０８は衝
撃検出回路、１０９はズームレンズ駆動モータドライ
バ、１１１はフォーカスレンズ駆動モータドライバ、１
１２はズーム制御回路、１１３はフォーカス制御回路で
ある。前記ズームレンズ駆動モータ１０４およびフォー
カスレンズ駆動モータ１０５は、何れもステッピングモ
ータである。

【００１５】レンズユニット１０１を介して得た撮影光
像は、撮像素子１０６の撮像面上に結像して該撮像素子
１０６によって電気信号に変換して信号処理回路１０７
に入力する。信号処理回路１０７は、各種の信号処理を
行って映像信号１２１に変換して出力する。

【００１６】ズーム制御回路１１２は、ズーム制御信号
１２２を出力する。ズームレンズ駆動モータドライバ１
０９は、ズーム制御信号１２２をズーム駆動励磁電流１
２３に変換してズームレンズ駆動モータ１０４を制御す
る。同様に、フォーカス制御回路１１３は、フォーカス
制御信号１２４を出力する。フォーカスドライバ１１１
は、このフォーカス制御信号１２４をフォーカス駆動励
磁電流１２５に変換してフォーカスレンズ駆動モータ１
０５を制御する。

【００１７】衝撃検出回路１０８は、外部から装置（レ
ンズユニット１０１）に加わる衝撃力を検出して衝撃情
報信号１２６を出力し、この衝撃情報信号１２６を前記
ズーム制御回路１１２とフォーカス制御回路１１３に供
給する。

【００１８】次に、各レンズ群と駆動モータの駆動力伝
達の様子を図２を用いて説明する。

【００１９】前記ズームレンズ駆動モータ１０４または
フォーカスレンズ駆動モータ１０５に相当するステッピ
ングモータ２０１の出力軸２０４には送りねじを形成
し、この出力軸２０４は撮像光軸２０５と平行状態に設
置する。ラック２０３は、前記出力軸２０４の送りねじ
に噛み合い嵌合させ、前記ズームレンズ群１０２または
フォーカスレンズ群１０３に相当するレンズ群２０２を
このラック２０３に取り付ける。

【００２０】このように構成することにより、例えば、
ステッピングモータ２０１が矢印２１１の方向に回転す
ると、出力軸２０４の送りねじに嵌合したラック２０３
が該出力軸２０４に沿って移動し、レンズ群２０２が矢
印２１２の方向に光軸２０５と平行に移動する。

【００２１】次に、ステッピングモータ２０１が停止し
てレンズ群が静止しているときにこの撮像装置に衝撃が
加わったときの様子を図３を用いて説明する。

【００２２】初めに、（ａ）を参照して、ステッピング
モータ２０１に十分な静止トルクが発生していない場合
について説明する。レンズ群２０２に衝撃が加わって該
レンズ群２０２の自重により矢印３１１の方向に慣性力
が発生した場合、この慣性力は、ラック２０３と出力軸
２０４を介してステッピングモータ２０１に伝達され
る。このとき、ステッピングモータ２０１には、それを
受け止めるのに十分な静止トルクが発生していないため
に、出力軸２０４は矢印３１３の方向に逆駆動されて回
転し、レンズ群２０２は矢印３１２の方向へ移動してし
まう。つまり、レンズ群２０２がズームレンズ群である
場合は、ユーザが意図としない画角変化が起こり、レン
ズ群２０２がフォーカスレンズ群である場合には、合焦
状態から逸脱してしまうことを意味する。

【００２３】次に、（ｂ）参照して、ステッピングモー
タ２０１に十分な静止トルクが発生している場合につい
て説明する。レンズ群２０２に衝撃が加わって該レンズ
群２０２の自重により矢印３１１の方向に慣性力が発生
した場合、この慣性力は、ラック２０３と出力軸２０４
を介してステッピングモータ２０１に伝達される。しか
しながら、このとき、ステッピングモータ２０１にはそ
れを受け止めるのに十分な静止トルクが発生しているた
めに、ステッピングモータ２０２の出力軸２０４は回転
せず、従って、レンズ群２０２も移動しない。

【００２４】次に、ステッピングモータ２０１の停止時
の停止位置保持のための省電力制御について説明する。
図４は、ステッピングモータ２０１が停止しているとき
の省電力制御のフローチャートである。

【００２５】ステップ４０１でこの省電力制御処理の実
行を開始すると、ステップ４０２においてステッピング
モータ２０１が停止かどうかの判定を行う。そして、ス
テッピングモータ２０１が停止でなければステップ４０
６に移って該ステッピングモータ２０１に通常の励磁電
流を流して該ステッピングモータ２０１を駆動する。ス
テッピングモータ２０１が停止であれば、ステップ４０
３に移ってステッピングモータ２０１の停止位置が１相
励磁位置かどうか判定する。１相励磁位置でなければ、
ステップ４０５に移ってステッピングモータ２０１に現
在位置を保持する静止トルクを発生するだけの微弱電流
を流す。１相励磁位置であれば、ステップ４０４に移っ
てステッピングモータ２０１への通電を切る。このと
き、ステッピングモータ２０１は、ロータのマグネット
の磁力による静止トルクにより停止位置を保持する。こ
れにより、通常の励磁電流を流し続ける停止位置保持に
比較して省電力を実現することができる。

【００２６】しかしながら、ステッピングモータ２０１
の１相励磁位置におけるロータのマグネットの磁力によ
り発生する静止トルクや、２相励磁位置での微弱励磁電
流による静止トルクは、通常の励磁電流を流したときに
比して非常に小さい。従って、このステッピングモータ
停止時に、外部から比較的大きな衝撃が加わった場合に
は、このステッピングモータ２０１は回転してその停止
位置を保持し続けることができなくなる。つまり、ステ
ッピングモータ２０１の停止時に、この撮像装置に外部
から何らかの衝撃が加わると、ステッピングモータ２０
１の出力軸２０４が回転してレンズ群２０２が移動して
しまうため、ユーザが意図としない画角変化が起こった
り、合焦状態から逸脱してしまうことがある。

【００２７】そこで、このような不具合を解決するため
に、この実施の形態においては、この撮像装置に衝撃が
加わらない状態では、前述したような省電力制御を実行
し、大きな衝撃が加わったときには、この衝撃に対して
ステッピングモータ２０１がその停止位置を保持できる
ような励磁電流を該ステッピングモータ２０１に流すこ
とにより、レンズ群２０２の停止位置を保持し、画角変
化や合焦状態逸脱を防止するものである。

【００２８】以下、そのための実施の形態を図１および
図５を用いて説明する。

【００２９】図１における衝撃検出回路１０８は、具体
的に図示説明は省略するが、例えば、自由端に錘を設け
た片持ち梁に歪みセンサを取り付けたような加速度セン
サを検出手段として使用し、外部からレンズユニット１
０１に加わる衝撃による片持ち梁の撓みを歪みセンサで
電気信号に変換して衝撃力に応じた衝撃情報信号１２６
を出力する。ズーム制御回路１１２およびフォーカス制
御回路１１３は、この衝撃情報信号１２６を参照するこ
とにより所定値（レンズ群の停止位置を保持することが
できる上限値以下の設定値）を越える大きな衝撃が加わ
ったかどうかを判定し、ステッピングモータ停止時に所
定値以上の大きな衝撃が加わったときには、ズーム制御
信号１２２およびフォーカス制御信号１２４により、ズ
ームレンズ駆動モータドライバ１０９およびフォーカス
レンズ駆動モータドライバ１１１に通常の励磁電流を通
電するように指示する。これにより、各ドライバ１０
９，１１１は、ズームレンズ駆動モータ１０４およびフ
ォーカスレンズ駆動モータ１０５に通常の励磁電流を流
して静止トルクを増大させることにより、これらの駆動
モータ１０４，１０５の静止トルクを増大させて各レン
ズ群２０２の移動を防止する。

【００３０】以上のようなステッピングモータの停止時
の停止位置保持のための省電力制御を図５を用いて詳し
く説明する。図５は、この実施の形態における前記省電
力制御を示すフローチャートである。

【００３１】ステップ５０１でこの制御処理の実行が開
始されると、ステップ５０２においてステッピングモー
タが停止かどうかの判定を行う。

【００３２】停止でなければ、ステップ５０７に移って
ステッピングモータに通常の励磁電流を流して該ステッ
ピングモータを駆動する。停止であれば、ステップ５０
３に移って所定値以上の衝撃が検出されたかどうか判定
する。そして、所定値以上の大きな衝撃が検出されたと
きには、ステップ５０７に移って通常の励磁電流を流し
てステッピングモータの静止トルクを増大させることに
より、レンズ群の停止位置を保持するようにする。

【００３３】所定値以上の衝撃が検出されなければ、ス
テップ５０４に移ってステッピングモータの停止位置が
１相励磁位置かどうか判定する。１相励磁位置でなけれ
ば、ステップ５０６に移ってステッピングモータに該ス
テッピングモータの停止位置を自然な状態で保持するこ
とができるだけの微弱な励磁電流を流す。そして、１相
励磁位置であれば、ステップ５０５に移ってステッピン
グモータの励磁電流を遮断する。このときには、ステッ
ピングモータは、ロータのマグネットの磁力による静止
トルクにより停止位置を保持するようになる。

【００３４】このような制御により、この撮像装置に大
きな衝撃が加わった場合でも、ユーザが意図しない画角
変化が起こったり、合焦状態から逸脱してしまうことは
なく、衝撃が加わらなければ、通常の励磁電流を流し続
けるときに比較して省電力を達成することができる。

【００３５】次に、ステッピングモータに流す励磁電流
と静止トルクの関係について説明する。図６は、励磁電
流と静止トルクの関係の概略をグラフである。

【００３６】ステッピングモータの静止トルクは、励磁
電流を大きくするほど大きくなる。逆に、静止トルクが
小さくても良ければ、励磁電流は少なくて済む。つま
り、衝撃に耐え得る静止トルクが得られれば、必要以上
に大きな励磁電流を流す必要はない。従って、衝撃検出
回路１０８は、外部から加わる衝撃の大きさを検出して
衝撃情報信号１２６を出力するように構成し、ズーム制
御回路１１２およびフォーカス制御回路１１３は、この
衝撃情報信号１２６に基づいて衝撃に耐え得る励磁電流
を計算して各ドライバ１０９，１１１を制御するように
構成すると良い。

【００３７】最後に、衝撃検出回路１０８について述べ
る。ズームレンズ群１０２およびフォーカスレンズ群１
０３は、特に詳細な図示は省略するが、光軸方向に移動
する構造となっており、ガイド棒などにより他の方向に
は移動しない構成である。従って、衝撃検出回路１０８
は、レンズ群１０２，１０３の光軸方向の衝撃の大きさ
検出すれば十分であり、衝撃検出手段の指向性を強めて
検出精度を高めることができる。また、この実施の形態
では、衝撃検出手段に加速度センサを用いたが、衝撃力
を検出することができれば十分であるから、角速度セン
サやショックセンサなどの各種のセンサを用いて構成す
ることもできる。

【００３８】手ぶれ補正機能を備えたビデオカメラのよ
うな撮像装置においては、手ぶれ検出のために角速度セ
ンサを備えている。従って、この手ぶれ検出のための角
速度センサの出力信号を利用して衝撃情報を求めるよう
に構成することにより、格別な衝撃検出センサを新設す
る必要がなくなることから、小型且つ安価に実施するこ
とができるようになる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、装置に物理的な衝撃が
加わったことを検出し、ステッピングモータの停止時に
レンズに衝撃が加わった場合には、ステッピングモータ
に流す励磁電流を制御してこの衝撃に耐え得る静止トル
クを得ることで、ユーザが意図としない画角変化が起こ
ったり、合焦状態から逸脱してしまうことはなく、衝撃
が加わらなければ、ステッピングモータに流す励磁電流
を自然な状態で停止位置を保持できるだけの微弱な電流
に制限することで、レンズの停止位置の安定化と省電力
を達成することができる。

【００４０】また、手ぶれ補正機能を実現するための角
速度センサの出力信号を利用して衝撃検出を行うように
すれば、検出手段の兼用によって、小型且つ安価に実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における撮像装置のブロ
ック図である。

【図２】撮像装置におけるレンズ群と駆動モータの駆動
力伝達の様子を示す模式図である。

【図３】レンズに衝撃が加わったときの該レンズの動き
を説明する模式図である。

【図４】従来の撮像装置におけるステッピングモータの
停止位置保持の省電力制御のフローチャートである。

【図５】本発明の撮像装置におけるステッピングモータ
の停止位置保持の省電力制御のフローチャートである。

【図６】ステッピングモータの励磁電流と静止トルクの
関係のグラフである。

【符号の説明】

１０１…レンズユニット、１０２…ズームレンズ群、１
０３…フォーカスレンズ群、１０４…ズームレンズ駆動
モータ、１０５…フォーカスレンズ駆動モータ、１０６
…固体撮像素子、１０７…信号処理回路、１０８…衝撃
検出回路、１０９…ズームレンズ駆動モータドライバ、
１１０…フォーカスレンズ駆動モータドライバ、１１２
…ズーム制御回路、１１３…フォーカス制御回路、１２
１…映像信号、１２２…ズーム制御信号、１２３…ズー
ム駆動励磁電流、１２４…フォーカス制御信号、１２５
…フォーカス駆動励磁電流、１２６…衝撃情報信号。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レンズを有する光学系と、前記レンズを光
   軸に沿って移動させるためのステッピングモータと、こ
   のステッピングモータを駆動する励磁電流を流す駆動手
   段と、固体撮像素子とを備え、前記光学系を介して固体
   撮像素子の撮像面上に形成した撮影光像を映像信号に変
   換して出力する撮像装置において、 この撮像装置に加わる物理的な衝撃力を検出する衝撃検
   出手段と、ステッピングモータの停止時において、前記
   衝撃検出手段によって検出した衝撃情報に基づいて前記
   ステッピングモータの励磁状態を制御する制御手段とを
   設けたことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記衝撃検出手段は、
   この撮像装置に物理的な衝撃が加わったことを検出して
   その衝撃量を出力する手段であって、前記制御手段は、
   ステッピングモータの停止時において、前記衝撃検出手
   段によって検出した衝撃量の大きさに基づいて前記ステ
   ッピングモータの励磁状態を制御する手段であることを
   特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記レンズは、光軸に
   沿って移動させ、前記撮像面上に形成する被写体の撮影
   光像を拡大および縮小するズームレンズであることを特
   徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記レンズは、光軸に
   沿って移動させ、前記撮像面上に形成する被写体の撮影
   光像を合焦させるフォーカスレンズであることを特徴と
   する撮像装置。
5. 【請求項５】請求項１において、前記衝撃検出手段は、
   レンズの光軸方向の衝撃を検出する手段であることを特
   徴とする撮像装置。
6. 【請求項６】請求項１において、前記衝撃検出手段は、
   撮像装置の手ぶれ補正のための手ぶれを検出する角速度
   センサを利用したことを特徴とする撮像装置。