JP2006039378A

JP2006039378A - 光学機器及びレンズ制御装置

Info

Publication number: JP2006039378A
Application number: JP2004221727A
Authority: JP
Inventors: Toru Ohara; 亨大原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】複数のアクチュエータを有するカメラでは複数のモーターに対し、断続給電や複数個のモーターへの同時給電を禁止する方法がとられていたが、移動速度や停止精度等の駆動性能が十分に出せなかった。
【解決手段】撮影光学系の入射光束及び入射光量を変化させる複数の光学部材の駆動を各々制御する第1の制御手段と、撮影光軸上とは異なる位置に配された非撮影部材の駆動を制御する第２の制御手段とを備え、前記第1の制御手段は、該第２の制御手段より優先して駆動制御するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は複数のアクチュエータを有するレンズ鏡筒及びカメラシステムのレンズ制御装置に関するものである。

従来、複数のアクチュエータを有するカメラでは駆動負荷重複時の過電流対策として、複数のモーターに対し、給電と非給電を交互に行う断続給電や複数個のモーターへの同時給電を禁止する方法等が開示（特開平５−８０３９９）されている。
特開平05-080399号公報

しかしながら、上述した方法では移動速度や停止精度等の駆動性能が十分に引き出されず、アクチュエータへの作動が制限されること等の不具合から生じる撮影結果への損失等が懸念される。

本発明の目的は上述した懸念を取り除き、かつ本来の撮影レンズの機能作動を誤作動する事無く安定的に撮影光学駆動アクチュエータが動作実行されることにある。

上述した問題を解決する為、撮影光学系駆動アクチュエータの制御と非撮影光学系駆動アクチュエータの制御を区別すると共に、
撮影光学系の入射光束及び入射光量を変化させる複数の光学部材の駆動を各々制御する第1の制御手段と、撮影光軸上とは異なる位置に配された非撮影部材の駆動を制御する第２の制御手段とを備え、前記第1の制御手段は、該第２の制御手段より優先して駆動制御するようにした。

更に、上記レンズ鏡筒内の消費電流又は消費電力を、検知又は推測する負荷検知手段を備え、前記負荷検知手段の検出結果に応じ、該第２の制御手段は、上記負荷検知手段の検出結果に応じた駆動制御を行うようにした。

又は、各々の前記アクチュエータの負荷電流特性を予め記憶した負荷データ記憶手段と、上記複数のアクチュエータが駆動した時に該負荷データ情報に基づいて該レンズ鏡筒内の負荷電流を推測する負荷推測手段とを備え、該第２の制御手段は、該負荷推測手段の結果に応じた駆動制御を行うようにした。

又、より簡単な対応方法として撮影光学系駆動アクチュエータである振れ補正光学部材を駆動するアクチュエータと、非撮影光学系駆動アクチュエータであるフォーカス若しくはズーム表示指標を駆動するアクチュエータに注目し、振れ補正量検知手段で得られる振れ補正量が所定値以上の場合、前記フォーカス若しくはズーム表示指標の駆動を制限するようにした。

以上、上述した本発明により問題点を解決する事で、本来の撮影レンズの機能作動を誤作動する事無く安定的に複数の撮影光学駆動アクチュエータの駆動動作が実行可能になった。

以上、上述した本発明の実施例で示したように、複数のレンズ鏡筒内アクチュエータが重複し、過電流による誤作動が懸念される場合においても、撮影光学系のアクチュエータを優先駆動する事で、本来の撮影レンズの機能作動を誤作動する事無く安定的な撮影動作が実行可能になった。

（実施例１）
図１は本発明の実施形態の光学機器及びカメラ部の主だった基本構成ブロック図である。

図１のレンズ鏡筒内101は、４つのレンズ群から成る4群構成リアフォーカスズームレンズであり、前玉固定の第1のレンズ群120と、移動しながら変倍ズームを行う第２のバリエータレンズ群114と、後玉固定の第３のレンズ群113と、移動しながらフォーカス及び変倍ズームに伴う像面変動を補正する第４のフォーカスレンズ群102（以下「ＲＲ」と称する）と、光束及び光量を変化させる絞り111と、光量を一定量減光させるＮＤフィルター109と、更には光軸を可変させるバリアングルプリズム121（以下「ＶＡＰ」と称する）から成る光学系で構成される。

加えてレンズ鏡筒101外周部には、マニュアルフォーカス（以下「ＭＦ」と称する）を操作するマニュアルフォーカスリング部材116と、マニュアルズーム（以下「ＭＺ」と称する）を操作するマニュアルズームリング部材107と、ＲＲ102の移動位置を間接的に表示するフォーカス表示器116と、バリエータレンズ群114の移動位置を間接的に表示するズーム表示器105が配置されている。

更に、上述した光学系102、109、111、113、114、120、121と、操作リング107、108及び表示器105,116を各々駆動するアクチュエータ群104、106、112、115、117、123と、該アクチュエータ群を制御する制御回路141が、レンズ鏡筒内101に配されている。

制御回路141には、ＲＲ102の駆動をエンコーダ103の出力で位置検知しながらサーボ制御すると共に、ＭＦリング118の動作状態を検知するフォーカス制御部143と、バリエータレンズ群114の駆動をステップ制御すると共に、ＭＺリング107の動作状態を検知するズーム制御部145と、絞り111の駆動を磁気エンコーダ124の出力で位置検出しながらサーボ制御すると共に、複数のＮＤフィルター109a、109bの装着を検出110して、絞り111の駆動に対応させるＡＥ制御部144と、レンズ鏡筒101の振れを検出し検出された振れに応じてＶＡＰ121を駆動させるサーボ制御を実行する防振制御部146と、ＲＲ102の位置に応じたフォーカス表示器116の指標の駆動及び、バリエータレンズ群114の位置に応じたズーム表示器105の指標の駆動を制御する表示制御147と、ＡＦ評価情報やＡＥ評価情報をカメラユニット171と情報交換する通信制御142と、ＲＲ102及びバリエータレンズ群114の移動カム軌跡データや、絞り111位置に対する開放ｆ値等の光学データ等が格納されている光学データメモリ153と、
更には、該フォーカス制御部143、ズーム制御部145、ＡＥ制御部144、防振制御部146、通信制御142の入射光束及び入射光量を変化させるこれら複数の光学部材の駆動制御を統括するレンズ制御部148と、
入射光束及び入射光量を変化させる光学部材では無い該表示制御147を統括する非レンズ制御部149と、
レンズ鏡筒内101の負荷電流を検出する負荷検出回路150と、
各アクチュエータ104、106、112、115、117、123の駆動負荷特性データが記憶されている負荷データメモリ152と、該負荷検出回路150からの情報と、該負荷データメモリ152のデータにより過負荷電流の発生を判断又は予測して該非レンズ制御部149に制限を与えるよう制御する負荷電流制御部151から構成される。

又、カメラユニット171では、前述したレンズ鏡筒内101の各光学系を通過した撮影光をプリズムで色分解し、（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）各色の光を映像信号に変換する撮像プリズムユニット172a、172b、172cと、得られた各色の映像信号を合成し、標準テレビ信号に変換するカメラ信号処理部173と、テレビ同期信号に基づいて特定空間周波数成分によりフォーカス状態を判定するＡＦ評価回路や、生成された輝度信号に基づいて映像光量を判定するＡＥ評価回路等から成るカメラ制御部174及びズーム操作部材177などカメラ操作の動作状態を検知するシステム制御部176と、該カメラ制御部174によって得られた撮影光に基づいた各情報とレンズ鏡筒内101の各レンズ情報を交換するカメラ通信部175から構成される。

次に、レンズ鏡筒内101の各駆動アクチュエータについて簡単に説明する。

ＲＲ102を駆動するアクチュエータは、ボイスコイルモーター（以下「ＶＣＭ」と称す）であり、フォーカス制御部143は、ＲＲ102の位置を検出する光学式非接触型ＭＲＡスケールエンコーダ（Micro Roof mirror Array Scale ）103の位置信号によってサーボ制する事で、高速・高分解能の駆動制御を実行する。又、ＲＲ102は、ＶＣＭ104によってウォブリング微小駆動を繰り返し、カメラ制御部174のＡＦ評価値を基に目標位置に向かって光学データメモリ153に予め記憶されている電子カム軌跡をトレースしながら高速駆動される。この時の負荷電流は数十ｍＡ〜数百ｍＡまで変化する。

又、バリエータレンズ群114駆動するアクチュエータは、ステップ駆動モーター（以下「ＳＴＭ」と称す）であり、焦点距離変化が大きい程移動距離が長い。ズーム制御部145は、カメラユニット内171のズーム操作部材177から検知される変化方向及び変化量に基づき、目標位置に向かって光学データメモリ153に予め記憶されている電子カム軌跡をトレースしながら撮影者の任意の速度で駆動される。この時の負荷電流はゼロ〜数百ｍＡまで変化する。

又、フォーカス表示器116の指標を駆動するアクチュエータはＳＴＭであり、表示制御部147は、ＲＲ102の位置に応じ、ＲＲ102の動きに同期して駆動する。この時の負荷電流はゼロ〜数十ｍＡまで変化する。

又、ズーム表示器105の指標を駆動するアクチュエータは、フォーカス表示器116同様ＳＴＭであり、表示制御部147は、バリエータレンズ群114の位置に応じバリエータレンズ群114の動きに同期して駆動する。この時の負荷電流はゼロ〜数百ｍＡまで変化する。

又、６枚の絞り羽根から成る絞り111を駆動するアクチュエータは、ＩＧメーター112であり、ＡＥ制御部144は、ＩＧメーター112の回転角を検出するホール素子出力信号によってサーボ制する事で、高精度の駆動制御を実行する。又、光量変化量は、カメラ制御部174のＡＥ評価値を基に目標位置に向かって安定駆動制御される事で実行される。この時の負荷電流は数ｍＡ〜百数十ｍＡまで変化する。

又、ＶＡＰ121を駆動するアクチュエータはＶＣＭ123であり、防振制御部146は、ＶＡＰの位置を検出する発光ＬＥＤとＰＳＤ素子から成る光学式非接触型位置検出アンプの位置信号によってサーボ制御する事で、撮影光軸の可変駆動を実行する。光軸を変化させる目標位置は、防振制御部146の振れ検知信号より演算させる振れ補正信号に基づき駆動され、この時の負荷電流は振れ状態によって、数ｍＡ〜数百ｍＡまで変化する。

次に、図２のフローチャートを用いて本発明のアルゴリズムを説明する。

カメラが撮影モードに入ると、レンズ鏡筒内101に電源が投入され、レンズ鏡筒内101の表示部材を含む各光学関連部材102、109、111、113、114、120、121、107、108、 105、116は、撮影者の意図に従い又は、自動的に各アクチュエータ群104、106、112、115、117、123を介して動作を始める。

ここで撮影設定が自動モードであるならば、バリエータレンズ群114とズーム表示器105を除く主だった全てのアクチュエータ104、112、117、123が駆動する。制御回路141内では、通信制御部142を介してレンズ制御部148が撮影設定を自動モードである事を認識し、オートフォーカス（以下「ＡＦ」と称す）動作や、自動露光（以下「ＡＥ」と称す）動作、更には防振（以下「ＩＳ」と称す）動作の為に、必要とするＲＲ102、絞り111、フォーカス表示器116、ＶＡＰ121を駆動する複数のアクチュエータが作動する。

続いて、負荷検出回路150にて負荷消費電流を一定期間検出し、所定期間所定閾値を超えていないか判定し、各アクチュエータの重複駆動電流値が目標とする所定許容値を超えていなければ初期設定されたに基づいた速度で、目標位置に達するまで各アクチュエータは駆動を続ける。

（Ｓ201→Ｓ202→Ｓ203→Ｓ204→Ｓ205→S202）
又、撮影設定が自動モードで、かつ撮影者がズーム操作をするならば、バリエータレンズ群114とズーム表示器105を含む主だった全てのアクチュエータ104、106、112、115、117、123が駆動する。

ここで、各アクチュエータの重複駆動電流値が目標とする許容値を超えていると判断すると、流制御部151は、負荷データメモリ152内の負荷特性と非レンズ制御部149の駆動状態を参照してフォーカス表示器116若しくはズーム表示器105のどちらか一方、例えば目標移動距離の長い方の移動速度を、非レンズ制御部149、表示制御部147、アクチュエータ117、若しくは106を介して、例えば70％に減速する。

次に再度負荷検出回路150にて負荷消費電流を検出し、まだ重複駆動電流値が目標とする許容値に満たないと判断すると、負荷電流制御部151は、再度非レンズ制御部149、表示制御部147、アクチュエータ117、若しくは106を介して、表示器116、若しくは149の移動速度を更に、例えば50％に減速する。

次に、まだ重複駆動電流値が許容値に満たないと判断すると、フォーカス表示器用アクチュエータ117とズーム表示器用アクチュエータ106の双方の移動速度を減速し、検出される重複駆動電流値が目標とする許容値に満たしたと判断するまで、表示器116、105の負荷電流を適時減速制御することにより、検出される負荷消費電流値に応じて繰り返し減少させる。

（Ｓ205→Ｓ206→Ｓ207→Ｓ208→Ｓ206→S207→Ｓ208→・・・）
そして、表示器116、若しくは105の指標が、目標位置に達すると、アクチュエータ117、若しくは106は停止し、安定的に複数の撮影光学駆動アクチュエータの駆動動作が実行され、目的は達成される。

（実施例２）
次に、上述した実施例１における図２のアルゴリズムの変形例を、図３のフローチャートを用いて説明する。

尚、基本構成ブロック図の説明は、実施例１と同じなので省略する。

図３において、図２の説明同様、カメラが撮影モードに入ると、レンズ鏡筒内101に電源が投入され、レンズ鏡筒内101の表示部材を含む各光学関連部材102、109、111、113、114、120、121、107、108、 105、116は、撮影者の意図に従い又は、自動的に各アクチュエータ群104、106、112、115、117、123を介して動作を始める。

ここで撮影設定が自動モードであるならば、バリエータレンズ群114とズーム表示器105を除く主だった全てのアクチュエータ104、112、117、123が駆動する。制御回路141内では、通信制御部142を介してレンズ制御部148が撮影設定を自動モードである事を認識し、ＡＦ動作や、ＡＥ動作、更にはＩＳ動作の為に、必要とするＲＲ102、絞り111、フォーカス表示器116、ＶＡＰ121を駆動する複数のアクチュエータが作動する。

続いて、本実施例では負荷検出回路150を用いないで、負荷電流制御部151は、予め格納されている負荷データメモリ152内の負荷特性とレンズ制御部148及び非レンズ制御部149の駆動状態を参照して、各アクチュエータの重複駆動電流値を推察して、目標とする許容値を超えていないか判定する。

判定結果が許容値を超えていなければ、初期設定されたに基づいた速度で、目標位置に達するまで各アクチュエータは駆動を続ける。

（Ｓ201→Ｓ202→Ｓ203→Ｓ301→Ｓ302→S202）
又、撮影設定が自動モードで、かつ撮影者がズーム操作をするならば、バリエータレンズ群114とズーム表示器105を含む主だった全てのアクチュエータ104、106、112、115、117、123が駆動する。

ここで、各アクチュエータの重複駆動電流値が目標とする負荷許容値を超えていると判断すると、負荷電流制御部151は、判定レベルに応じて、負荷データメモリ152内の負荷特性と非レンズ制御部149の駆動状態を参照してフォーカス表示器116若しくはズーム表示器105のどちらか一方、若しくは双方のアクチュエータ117、106を介して、表示器116、149の移動速度を減速する。

（Ｓ302→Ｓ206）
やがて、表示器116、若しくは105の指標が、目標位置に達すると、アクチュエータ117、若しくは106は停止し、安定的に複数の撮影光学駆動アクチュエータの駆動動作が実行され、目的は達成される。

（実施例３）
次に、上述した実施例１における図２のアルゴリズムの更なる変形例を、図４のフローチャートを用いて説明する。

尚、基本構成ブロック図の説明は、実施例１及び２と同じなので省略する。

図４において、図２の説明同様、カメラが撮影モードに入ると、レンズ鏡筒内101に電源が投入され、レンズ鏡筒内101の表示部材を含む各光学関連部材102、109、111、113、114、120、121、107、108、 105、116は、撮影者の意図に従い又は、自動的に各アクチュエータ群104、106、112、115、117、123を介して動作を始める。

続いて、負荷電流制御部151は防振制御部146において、ＶＡＰ121の振れ補正量を検知した後、ＶＡＰアクチュエータのボイスコイルモーター123の負荷電流を負荷電流データメモリ152から推定し、各アクチュエータの重複駆動電流値が目標とする負荷許容値を超えていなければ、初期設定されたに基づいた速度で、目標位置に達するまで各アクチュエータは駆動を続ける。

（Ｓ201→Ｓ202→Ｓ203→Ｓ401→Ｓ302→S202）
又、ここで撮影設定が自動モードで、かつ撮影者がズーム操作をするならば、バリエータレンズ群114とズーム表示器105を含む主だった全てのアクチュエータ104、106、112、115、117、123が駆動する。

次に、負荷電流制御部151が防振制御部146の制御状態から、ＶＡＰ121の振れ補正量を検知した後、ＶＡＰアクチュエータのボイスコイルモーター123の負荷電流を負荷電流データメモリ152から推定し、各アクチュエータの重複駆動電流値が目標とする許容値を超えていると判断すると、流制御部151は、負荷データメモリ152内の負荷特性と非レンズ制御部149の駆動状態を参照してフォーカス表示器116若しくはズーム表示器105のどちらか一方、例えば目標移動距離の長い方の移動速度を、非レンズ制御部149、表示制御部147、アクチュエータ117、若しくは106を介して、減速する。

更に、再び負荷電流制御部151が防振制御部146の制御状態から、ＶＡＰ121の振れ補正量を検知した後、ＶＡＰアクチュエータのボイスコイルモーター123の負荷電流を負荷電流データメモリ152から推定し、まだ重複駆動電流値が目標とする許容値に満たないと判断すると、負荷電流制御部151は、再度非レンズ制御部149、表示制御部147、アクチュエータ117、若しくは106を介して、表示器116、若しくは149の移動速度を更に、減速する。

次に、まだ重複駆動電流値が目標とする許容値に満たないと判断すると、フォーカス表示器用アクチュエータ117とズーム表示器用アクチュエータ106の双方の移動速度を減速し、検出される重複駆動電流値が目標とする許容値に満たしたと判断するまで、表示器116、105の負荷電流を適時減速制御することにより、ＶＡＰ121の補正量に応じて繰り返し減少させる。

（Ｓ302→Ｓ206→Ｓ402→Ｓ304→Ｓ206→S402→Ｓ304→・・・）
そして、表示器116、若しくは105の指標が、目標位置に達すると、アクチュエータ117、若しくは106は停止し、少なくとも撮影光学の複数の駆動アクチュエータは安定的に駆動動作が実行され、目的は達成される。

本発明の構成を示すブロック図。本発明の第１の実施例における制御アルゴリズムを示すフローチャート図。本発明の第１の実施例における制御アルゴリズムを示すフローチャート図。本発明の第１の実施例における制御アルゴリズムを示すフローチャート図。

Claims

レンズ鏡筒に同時駆動可能な複数のアクチュエータを備えたレンズ鏡筒において、
撮影光学系の入射光束及び入射光量を変化させる複数の光学部材の駆動を各々制御する第1の制御手段と、撮影光軸上とは異なる位置に配された非撮影部材の駆動を制御する第２の制御手段とを備え、前記第1の制御手段は、該第２の制御手段より優先して駆動制御する事を特徴とした光学機器及びレンズ駆動制御装置。
上記レンズ鏡筒内の消費電流又は消費電力を、検知又は推測する負荷検知手段を備え、前記負荷検知手段の検出結果に応じ、該第２の制御手段は、上記負荷検知手段の検出結果に応じた駆動制御を行う事を特徴とした、前記請求項１記載の光学機器及びレンズ駆動制御装置。
上記レンズ鏡筒に、各々の前記アクチュエータの負荷電流特性を予め記憶した負荷データ記憶手段と、上記複数のアクチュエータが駆動した時に該負荷データ情報に基づいて該レンズ鏡筒内の負荷電流を推測する負荷推測手段とを備え、該第２の制御手段は、該負荷推測手段の結果に応じた駆動制御を行う事を特徴とした、前記請求項１記載の光学機器及びレンズ駆動制御装置。
レンズ鏡筒に振れ補正光学部材を駆動するアクチュエータと、フォーカス若しくはズーム表示指標を駆動するアクチュエータを含む、同時駆動可能な複数のアクチュエータを備えたレンズ鏡筒において、振れ補正量検知手段を有し、該振れ補正量が所定値以上の場合、前記フォーカス若しくはズーム表示指標の駆動を制限する制御手段を備えた事を特徴とする光学機器及びレンズ駆動制御装置。