JP2024066229A - 光学制御装置およびその光学制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピングモータのオープン制御において短時間で光学部材の基準位置を確定する。【解決手段】光学制御装置１２０は、ステッピングモータ１１１により駆動される光学部材１０５の位置を制御する。該装置は、光学部材の基準位置からのステッピングモータの駆動ステップをカウントすることで光学部材の位置を取得する位置取得手段と、光学部材の可動範囲内での絶対位置を検出する第１の位置検出手段と、駆動ステップのカウント値に基づいて光学部材の位置制御を行う制御手段とを有する。位置取得手段は、絶対位置を用いて基準位置を確定する処理を行ってから位置制御のために駆動ステップをカウントする。【選択図】図１

Description

本発明は、光学部材の駆動を制御する光学制御装置に関する。

デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の光学機器において、フォーカスレンズや絞り等の光学部材の駆動にステッピングモータが用いられていることが多い。ステッピングモータのオープン制御によって光学部材の位置を制御する場合には、まず光学部材をその可動範囲内の基準位置に移動させて初期位置を確定し、該基準位置からのステッピングモータの励磁相を変化させる駆動パルスをカウントすることで光学部材を目標位置に移動させる。

特許文献１には、ステッピングモータの駆動を制御するために、絶対位置センサと、該絶対位置センサより分解能が高い相対位置センサと、基準位置を検出するセンサとを有する光学機器が開示されている。この光学機器では、起動時は絶対位置センサを用いてステッピングモータの駆動を制御し、その後にフォーインタラプタで基準位置が検出されると相対位置センサを用いてステッピングモータの駆動（光学部材の位置）を制御する。

特許第４７６９４７３号公報

上述したようにステッピングモータのオープン制御により光学部材の正確な位置制御を行うためには、特許文献１の光学機器を含めて、まず光学部材を基準位置に移動させる必要がある。基準位置を光学部材の可動範囲内の一箇所（例えば可動端）のみとすると、光学部材の正確な位置制御を開始する前に光学部材を基準位置に移動させる分の時間を要する。このため、光学部材の基準位置を確定するのに要する時間をできるだけ短縮することが好ましい。

本発明は、ステッピングモータのオープン制御において短時間で光学部材の基準位置を確定して正確な光学部材の位置制御を行うことが可能な光学制御装置等を提供する。

本発明の一側面としての光学制御装置は、ステッピングモータにより駆動される光学部材の位置を制御する装置であって、光学部材の基準位置からのステッピングモータの駆動ステップをカウントすることで光学部材の位置を取得する位置取得手段と、光学部材の可動範囲内での絶対位置を検出する第１の位置検出手段と、駆動ステップのカウント値に基づいて光学部材の位置制御を行う制御手段とを有する。位置取得手段は、絶対位置を用いて基準位置を確定する処理を行ってから位置制御のために駆動ステップをカウントすることを特徴とする。なお、上記光学制御装置と、光学部材と、ステッピングモータとを有する光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

また本発明の一側面としての光学制御方法は、ステッピングモータにより駆動される光学部材の位置を制御する方法である。該方法は、光学部材の基準位置からのステッピングモータの駆動ステップをカウントすることで光学部材の位置を取得するステップと、光学部材の可動範囲内での絶対位置を検出するステップと、駆動ステップのカウント値に基づいて光学部材の位置制御を行うステップとを有する。位置を取得するステップにおいて、絶対位置を用いて基準位置を確定する処理を行ってから位置制御のために駆動ステップをカウントすることを特徴とする。なお、コンピュータ上記光学制御方法に従う処理を実行させるプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、ステッピングモータのオープン制御において短時間で光学部材の基準位置を確定して正確な光学部材の位置制御を行うことができる。

実施例のレンズ交換式カメラシステムの構成を示す図。 実施例において絶対位置を取得する構成を示す図。 実施例におけるステッピングモータの駆動原理を示す図。 実施例におけるステッピングモータへの印加電流の波形を示す図。 実施例におけるリセット処理を示すフローチャート。 実施例１における脱調判定処理を示すフローチャート。 実施例２におけるリセット処理を示すフローチャート。 実施例２における基準位置補正処理を示すフローチャート。 実施例１におけるリセット処理を模式的に示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

まず後述する実施例１、２に共通する事項について説明する。図１は、レンズ交換式カメラシステムの構成を示す。カメラシステムは、光学機器としての交換レンズ１００とカメラ本体２００とにより構成されている。なお、本実施例では交換レンズについて説明するが、光学機器としてはレンズ一体型カメラでもよい。

交換レンズ１００は、カメラ本体２００に不図示のマウントを介して機械的および電気的に接続される。交換レンズ１００は、被写体側から順に配置されたフィールドレンズ１０１、ズームレンズ１０２、絞りユニット１０３、防振（像振れ補正）レンズ１０４およびフォーカスレンズ１０５により構成される撮像光学系を有する。

交換レンズ１００は、マウントに設けられた不図示の電源端子を介してカメラ本体２００から電力の供給を受ける。交換レンズ１００内の各種アクチュエータやレンズ制御手段としてのレンズマイクロコンピュータ（以下、レンズマイコンという）１２０は、供給された電力を用いて動作する。また、交換レンズ１００は、マウントに設けられた不図示の通信端子部を介してカメラ本体２００と通信可能であり、カメラ本体２００から受信する駆動命令に応じて制御される。

カメラ本体２００は、撮像素子２０１と、信号処理部２０２と、記録処理部２０３と、表示部２０４と、操作部２０５と、カメラ制御手段としてのカメラマイクロコンピュータ（以下、カメラマイコンという）２０６とを有する。

撮像素子２０１は、交換レンズ１００内の撮像光学系により形成された被写体像を光電変換して電気信号（アナログ信号）を出力する。アナログ信号は、不図示のＡ／Ｄ変換回路によってデジタル信号に変換される。

信号処理部２０２は、Ａ／Ｄ変換回路からのデジタル信号に対して各種画像処理を行って映像信号を生成する。また信号処理部２０２は、映像信号から被写体像のコントラスト状態、つまりは撮像光学系の焦点状態を示すコントラスト情報や露出状態を表す輝度情報等も生成する。信号処理部２０２により生成された映像信号は、カメラ本体２００の背面に設けられた背面モニタや電子ビューファインダ等の表示部２０４に出力される。表示部２０４は、映像信号に基づいて、ユーザが構図や被写体を確認するためのライブビュー画像として表示する。また信号処理部２０２は、映像信号を記録処理部２０３に出力する。記録処理部２０３は、映像信号を静止画像データや動画像データとして不図示の記憶媒体（半導体メモリ等）に記憶する。

また撮像素子２０１は、位相差検出方式により被写体像の焦点状態を検出することが可能である。撮像素子２０１には、撮像光学系の瞳分割を行うマイクロレンズと複数（対）の光電変換部を有する焦点検出画素を複数有する。カメラマイコン２０６は、複数の焦点検出画素のうち焦点検出領域に含まれる焦点検出画素の対の光電変換部から得られる対の位相差像信号間の位相差を算出し、さらに該位相差かに撮像光学系のデフォーカス量を算出する。

またカメラマイコン２０６は、操作部２０５に含まれる撮像指示スイッチおよび各種設定スイッチ等の入力に応じてカメラ本体２００の制御を行う。さらにカメラマイコン２０６は、輝度情報に応じて絞りユニット１０３に光量調節を行わせる絞り駆動命令や、デフォーカス量に応じてフォーカスレンズ１０５にフォーカシングを行わせるフォーカス駆動命令をレンズマイコン１２０に送信する。

交換レンズ１００は、前述した撮像光学系およびレンズマイコン１２０と、撮像光学系に含まれる光学部材（絞りユニット１０３、防振レンズ１０４、フォーカスレンズ１０５）を駆動するアクチュエータを制御する制御部と、フォーカス操作リング１０６を有する。

レンズマイコン１２０は、交換レンズ１００内の各部の動作を制御したり、カメラ本体２００から送信された駆動命令やレンズデータ送信要求を受信したりする。レンズマイコン１２０は、駆動命令に対応するレンズ制御を行ったり、送信要求に対応するレンズデータをカメラ本体２００に送信したりする。

またレンズマイコン１２０は、カメラ本体２００からのＳｌｅｅｐ命令に応じて、通常動作状態であるＡｃｔｉｖｅモードから低消費電力状態であるＳｌｅｅｐモードに遷移する機能を有する。レンズマイコン１２０は、Ｓｌｅｅｐモードではクロック発振回路を停止させたり、交換レンズ１００内の回路に供給されていた電源を遮断したりすることで、主たる動作を停止される低消費電力状態となる。レンズマイコン１２０は、カメラ本体２００からのＳｌｅｅｐ解除命令に応じてＳｌｅｅｐモードからＡｃｔｉｖｅモードに遷移して。フォーカシング、絞りおよび防振動作等を含む通常動作を行う。

さらに光学制御装置としてのレンズマイコン１２０は、絞り駆動命令やフォーカス駆動命令に応じて絞り制御部１０８やフォーカスレンズ制御部１１０に指令を出して絞りユニット１０３やフォーカスレンズ１０５の駆動を制御する。これにより、絞りユニット１０３の駆動による光量調節やフォーカスレンズ１０５の駆動によるオートフォーカシングが行われる。

またレンズマイコン１２０は、フォーカス操作リング１０６の操作量に応じてフォーカスレンズ制御部１１０に指令を出してフォーカスレンズ１０５の駆動を制御することでマニュアルフォーカシングを可能とする。フォーカス操作リング１０６の操作量は、不図示のフォトインタラプタ等のセンサから出力される信号をレンズマイコン１２０で演算することで算出される。

撮像光学系に含まれるフィールドレンズ１０１は、被写体像における周辺光の進行方向の調整を行う。

ズームレンズ１０２は、図中に破線で示した光軸が延びる方向（光軸方向）に移動して変倍（ズーミング）を行う。不図示のズーム操作リングがユーザにより回転操作されると、不図示のズーム機構を介してズームレンズ１０２光軸方向に駆動される。ズームレンズ位置検出部１０７は、可変抵抗等の不図示の位置検出センサを用いてズームレンズ１０２の位置を検出し、そり位置のデータをレンズマイコン１２０に出力する。ズームレンズ１０２の位置データは、レンズマイコン１２０にてズームトラッキング制御におけるフォーカスレンズ１０５の制御に用いられる。

絞りユニット１０３は、複数の絞り羽根により形成される開口径を変化させることで光量を調節する。開口径（絞り羽根の位置）はホール素子等のセンサにより検出され、そのデータがレンズマイコン１２０に出力される。カメラマイコン２０６からの絞り駆動命令を受信したレンズマイコン１２０が絞り制御部１０８に指令を出力すると、絞り制御部１０８は該指令に応じてステッピングモータやボイスコイルモータ等の絞りアクチュエータを動作させて絞り羽根を駆動する。

防振レンズ１０４は、撮像光学系の光軸に直交する方向に移動して、手振れ等のカメラ振れに起因する像振れを低減（補正）する。レンズマイコン１２０は、振動ジャイロや加速度センサ等により構成される不図示の振れセンサにより検出されたカメラ振れに応じて防振レンズ制御部１０９に指令を出力する。防振レンズ制御部１０９は、該指令に応じてボイスコイルモータ等の防振アクチュエータを動作させて防振レンズ１０４を駆動する。

フォーカスレンズ１０５は、光軸方向に移動してフォーカシングを行う。カメラマイコン２０６からのフォーカシング駆動命令を受信したレンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ制御部１１０に指令を出力する。フォーカスレンズ制御部１１０は、該指令に応じてステッピングモータにより構成されるフォーカスモータ１１１を動作させる。フォーカスモータ１１１のロータが回転すると、該ロータと一体回転するリードスクリューが回転し、リードスクリューに対して噛合している不図示のラックに連結されたフォーカスレンズ１０５が光軸方向に移動する。なお、フォーカスモータの回転により不図示のカム筒を回転させ、カム筒に形成されたカムによってフォーカスレンズ１０５を光軸方向に移動させてもよい。

フォーカスレンズ１０５の位置は、絶対位置センサ１１３と反射スケール１１４により構成される第１の位置検出手段により検出され、その絶対位置のデータは位置取得手段および制御手段としてのレンズマイコン１２０に出力される。なお、ポテンショメータ等のセンサを用いてフォーカスレンズ１０５の絶対位置を検出してもよい。またフォーカスレンズ１０５がその可動範囲における一箇所の特定位置（例えば電気的な可動端）にのみ設定された固定基準位置に位置したことは、フォトインタラプタ（第２の位置検出手段）１１２によって検出される。

図２は、絶対位置センサ１１３を用いて絶対位置を検出する構成を示している。絶対位置センサ１１３は、３種類の異なる周期（Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３）のインクリメンタル信号が得られる。フォーカスレンズ１０５には、これら３種類の周期のインクリメンタル信号を発生させる光反射パターンとしてのスケールパターン（以下、反射スケールという）１１４が取り付けられている。反射スケール１１４の位置（つまりはフォーカスレンズ１０５の位置）に応じた反射光を絶対位置センサ１１３で読み取ることで３種類のインクリメンタル信号を生成することができ、不図示のピッチ切替え器により３種類のインクリメンタル信号を選択的に取得することができる。３種類のインクリメンタル信号を用いたバーニア演算を行うことで、フォーカスレンズ１０５の可動範囲内での絶対位置を演算することができる。

本実施例では、ピッチ切替え器により切り替えられたインクリメンタル信号は同一の信号線に出力され、レンズマイコン１２０に内蔵されたＡ／Ｄ変換器１２１を通して位置演算部１２２に送られる。位置演算部１２２は、ピッチ切替え器を制御することでＡ／Ｄ変換器１２１から得られるインクリメンタル信号を選択し、選択したインクリメンタル信号のエンコード処理を実行して、その実行結果からフォーカスレンズ１０５の絶対位置や相対位置を演算する。位置演算部１２２に設けられた相対位置演算部は、１つの位置検出信号（例えば周期Ｐ１のインクリメンタル信号）により対象物としての反射スケール１１４の相対位置を演算する。また位置演算部１２２に設けられた絶対位置演算部は、少なくとも３つの位置検出信号（例えば周期Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のインクリメンタル信号から反射スケール１１４の絶対位置を演算する。

本実施例では、フォーカスレンズ１０５を駆動するフォーカスモータ１１１としてステッピングモータを用いている。ステッピングモータは、１駆動ステップ（１駆動パルス）当たりのステッピングモータの回転角度が一定であることから、オープン制御での駆動ステップのカウントによるフォーカスレンズ１０５の位置制御が可能である。ただし、オープン制御によるフォーカスレンズ１０５の位置制御には、駆動ステップのカウント値をリセットするための基準位置の検出が必要である。

さらにステッピングモータの非通電状態でのロータの回転位置が不明である。このため、フォーカスレンズ１０５の位置制御を行うためには、非通電状態から所定の通電または駆動を行ってステッピングモータ内の励磁位置（電気角）に対してロータの回転位置（機械角）を同期（一致）させる必要がある。

従来はフォトインタラプタ１１２と遮光板１１６を用いて所定の駆動を行うことで励磁位置に対してロータの回転位置を同期させつつ、基準位置を検出していた。しかし、フォーカスレンズ１０５の位置制御を行う際に基準位置までの駆動時間が余計にかかるという問題がある。

以下に説明する実施例１、２では、絶対位置センサ１１３を用いることで、基準位置確定までの時間を短縮しつつ、フォーカスレンズ１０５の位置を精度良く制御することを可能とする。以下の説明では、ステッピングモータ内の励磁位置に対してロータの回転位置を同期させることを、ロータのリセットという。

実施例１について説明する。フォーカスモータ１１１の非通電状態で絶対位置センサ１１３と反射スケール１１４により取得された絶対位置をフォーカスレンズ１０５の基準位置として用いると、通電時の励磁位置に対応する位置へのロータの回転によってフォーカスレンズ１０５が基準位置からずれる。その結果、その後の駆動ステップのカウントによりフォーカスレンズ１０５正しく位置制御することができない。

図３（ａ）～（ｄ）は、フォーカスモータ１１１として用いられているＰＭ型ステッピングモータの構造を示している。ステッピングモータは、ロータ１１１ａと４相の励磁コイルとで構成されている。ロータ１１１ａの外周には、２極に着磁された円筒形状の永久磁石が固定されている。各励磁コイルは鉄芯の周囲に巻かれている。４相の励磁コイルは、＋Ａ相コイル１１１ｂ、－Ａ相コイル１１１ｃ、＋Ｂ相コイル１１１ｄおよび－Ｂ相コイル１１１ｅであり、それぞれフォーカスレンズ制御部１１０に接続されている。フォーカスレンズ制御部１１０から不図示のモータドライバを介してコイル１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、１１１ｅを特定のパターンで励磁することで、ロータ１１１ａを励磁電流に対して同期させながら回転させることができる。

図４は、各励磁コイルに流れる電流（縦軸）の時間（横軸）に伴う変化を示している。＋Ａ相コイルと－Ａ相コイルに流れるｓｉｎ波形の電流を実線で示し、＋Ｂ相コイルと－Ｂ相コイルに流れるｃｏｓ波形の電流を破線で示している。図に示すように通電（励磁）される相が時間とともに順次切り替わり、その切り替わりごとにその励磁相とロータ１１１ａとが磁気的に釣り合う位置まで回転する。図４では、ロータ１１１ａの２つの磁極を４相の励磁コイルで囲んでおり、電気角を１周期分変化させることでロータ１１１ａが１回転する。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、＋Ａ相、＋Ｂ相、－Ａ相および－Ｂ相コイルを励磁した状態でのロータ１１１ａの位置を示している。この順番で励磁相を切り替えることで図中の時計回り方向にロータ１１１ａを回転させることができ、逆の順番で励磁相を切り替えることで図中の反時計回り方向にロータ１１１ａを回転させることができる。

電気角の１周期を８等分した回転位置にロータが止まるように励磁することを一般に１－２相駆動と呼ぶ。１周期を１６等分、３２等分、…とさらに細かく等分するように通電する相を増やしてロータの回転位置を制御することをマイクロステップ制御と呼び、１－２相駆動よりも高分解能かつ滑らかにロータの回転を制御することができる。１周期を等分したときの電流変化の１つが１駆動ステップに相当し、１駆動ステップに対するフォーカスレンズ１０５の駆動量は一定である。このため、駆動ステップのカウント値をフォーカスレンズ１０５の駆動量に対応付けることができ、予めカウント値をリセットする基準位置を決定しておくことで、その後の駆動ステップのカウント値からフォーカスレンズ１０５の位置を認識できる。本実施例では、レンズマイコン１２０が基準位置から駆動量（カウント値）を加算（または減算）して認識するフォーカスレンズ１０５の位置をマイコン認識位置という。

交換レンズ１００（レンズマイコン１２０）は、カメラ本体２００に装着されてカメラ本体２００から電源の供給を受けることで起動する。そしてレンズマイコン１２０は、カメラ本体２００からリセット命令を受けると、フォーカスレンズ１０５の基準位置を確定させる処理を行う。ただし、この時点でのロータ１１１ａの位置は不明である。

ここで、電気角９０°分の励磁を進めること、つまりはロータ１１１ａを例えば図３（ａ）の回転位置から図３（ｂ）の回転位置に９０°時計回り方向に回転させることを＋１ステップ駆動という。

例えば、交換レンズマイコン１２０の起動時にロータ１１１ａが図３（ｄ）の回転位置にあっても、レンズマイコン１２０にとってはロータ１１１ａの位置が不明であるため、レンズマイコン１２０は特定相（ここではＡ相とする）から通電を開始する。＋１ステップ駆動は、図４に示すように＋Ａ相への通電を行った後に＋Ｂ相の通電を行うことで完了する。＋Ｂ相への通電を完了した状態ではロータ１１１ａの回転位置は図３（ｂ）に示す位置となる。このとき、＋１ステップ駆動しか行っていないにもかかわらず、ロータ１１１ａの＋１ステップ駆動前の回転位置が図３（ｄ）の位置であったため、ロータ１１１ａは合計で１８０°回転したことになる。この回転量はフォーカスレンズ１０５の移動量と対応しているため、フォーカスレンズ１０５は本来は１駆動ステップ分のみ移動しているはずが＋２駆動ステップ分移動することになる。この結果、マイコン認識位置が誤差を含むことになる。このため、起動時には、ロータ１１１ａをリセットするとともに、リセットされた状態でのフォーカスレンズ１０５の絶対位置を取得して基準位置を確定する必要がある。

本実施例では、起動時等、非通電状態のフォーカスモータ１１１に通電する際に、所定駆動量だけ駆動してロータ１１１ａをリセットした上で絶対位置センサ１１３からフォーカスレンズ１０５の絶対位置を取得してフォーカスレンズ１０５の基準位置を確定させる。

図５は、レンズマイコン１２０がプログラムに従って実行するリセット処理を示している。Ｓはステップを意味する。また図９は、リセット処理を模式的に示している。

交換レンズ１００がカメラ本体２００に装着されると、交換レンズ１００（レンズマイコン１２０）はＡｃｔｉｖｅモードで起動する。

Ｓ１０１において、レンズマイコン１２０は、カメラ本体２００からのリセット命令が送信されてくるのを待機する。このとき、フォーカスモータ１１１のロータ１１１ａの位置は不明である。図９では、実際のロータの回転位置（ロータ位置）を矢印で示しており、ロータ１１１ａは－Ｂ相コイルと＋Ａ相コイルとの間の回転位置にある。またこのときのフォーカスレンズ１０５の位置を図９では初期位置として示している。

カメラ本体２００からのリセット命令を受信したレンズマイコン１２０は、Ｓ１０２に進み、ロータ１１１ａのリセットが完了しているか否かを判定する。レンズマイコン１２０は、後述するロータリセット完了フラグがセットされていることでロータ１１１ａのリセットが完了していると判定し、ロータリセット完了フラグがセットされていないことでロータ１１１ａのリセットが完了していないと判定する。ロータ１１１ａのリセットが完了している場合はＳ１１２に進み、フォーカスリセット完了フラグをセットして本処理を終了する。

一方、ロータ１１１ａのリセットが完了していない場合は、レンズマイコン１２０はＳ１０３に進み、絶対位置センサ１１３により検出されたフォーカスレンズ１０５の絶対位置を取得して、これを絶対初期位置Ａ（以下、単に位置Ａという）として記憶する。図９における絶対位置１０００が位置Ａに相当する。

次にＳ１０４では、レンズマイコン１２０は、位置Ａに基づいてフォーカスレンズ１０５（フォーカスモータ１１１）の駆動方向を決定する。図９における絶対位置１０００の方向を駆動方向とする。また駆動方向は、フォーカスレンズ１０５の駆動が可能な方向に決定する。例えば、フォーカスレンズ１０５が至近端に位置する場合は無限遠方向を駆動方向とする。

次にＳ１０５では、レンズマイコン１２０は、Ｓ１０４で決定された駆動方向への所定駆動量のフォーカスレンズ１０５の駆動（つまりはフォーカスモータ１１１への通電）を開始する。所定駆動量は、確実にロータ１１１ａのリセットが可能な駆動量とし、例えば、電気角１周期分以上の駆動量とする。図９では、所定駆動量を＋１６駆動ステップとしており、＋１６駆動ステップ分の励磁相の切り替えが行われることで、矢印で示すようにロータ１１１ａが時計回り方向に回転する。なお、フォーカスモータ１１１と一体回転するリードスクリューとこれに噛合するラック、さらにはラックとフォーカスレンズ１０５との間にバックラッシ等のガタがある場合は、そのガタ量と電気角１周期とを加算した量以上の所定駆動量とすることが好ましい。これにより、ガタが詰まり、フォーカスモータ１１１の回転量とフォーカスレンズ１０５の移動量とを対応させることができる。

図９に示すように、＋Ａ相コイルに最初の通電（初期励磁）が行われると、図３（ｂ）、（ｄ）を用いて説明したように＋２駆動ステップ分、フォーカスレンズ１０５が移動する。

次にＳ１０６では、レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ１０５の所定駆動量の駆動の完了を待ち、フォーカスレンズ１０５が停止するとＳ１０７に進む。

Ｓ１０７では、レンズマイコン１２０は、絶対位置センサ１１３で検出した現在の絶対位置（図９における１０１８）とＳ１０３で記憶した位置Ａ（図９における１０００）とを比較する。そして、フォーカスレンズ１０５が位置Ａから所定量以上移動したか否かを判定する。例えば、前述したガタ量が０である場合は、最初のロータ１１１ａの回転位置が不定でも、Ｓ１０５で電気角１周期分の駆動を実行してロータがリセットされると、必ず電気角半周期分以上に対応する移動量だけフォーカスレンズ１０５が移動することになる。つまり、フォーカスレンズ１０５の位置がフォーカスモータ１１１の電気角半周期分以上に設定された所定量以上移動（変化）した場合はロータのリセットが完了していることになる。ガタ量が０でない場合も同様であり、フォーカスレンズ１０５の位置がフォーカスモータ１１１の電気角半周期分以上に設定された所定量以上移動した場合はロータのリセットが完了していると判断できる。レンズマイコン１２０は、Ｓ１０７でフォーカスレンズ１０５の所定量以上の移動が確認できない場合はＳ１０９に進む。

Ｓ１０９では、レンズマイコン１２０は、エラー回数を示すＥｒｒＣｎｔが所定回数未満か否かを判定し、所定回数未満である場合はＳ１１０に進んでＥｒｒＣｎｔを１つインクリメントし、その後、Ｓ１０４に進む。ＥｒｒＣｎｔが所定回数以上である場合は、レンズマイコン１２０はＳ１１１に進んでエラー処理を行い、本処理を終了する。エラーは、絶対位置センサ１１３の一時的な不良に起因するものである。エラー処理では、フォトインタラプタ１１２と遮光板１１６からなる第２の位置検出手段を用い、フォトインタラプタ１１２からの出力の変化に応じてフォーカスレンズ１０５の基準位置を前述した固定基準位置に確定する。なお、フォーカスレンズ１０５の可動範囲の機械的な端（メカ端）をフォーカスレンズ１０５の基準位置として確定してもよい。この場合、第２の位置検出手段としてのレンズマイコン１２０が、フォーカスレンズ１０５が特定位置としてのメカ端に移動したことを検出する。

一方、Ｓ１０７でフォーカスレンズ１０５の所定量以上の移動が確認できた場合は、レンズマイコン１２０はＳ１０８に進み、基準位置確定処理を行う。基準位置確定処理では、レンズマイコン１２０は、ロータのリセットが完了した状態で絶対位置センサ１１３により検出された絶対位置（図９における１０１８）をフォーカスレンズ１０５の基準位置（マイコン認識位置）として設定する。さらにレンズマイコン１２０は、フォーカスモータ１１１の現在の励磁相（図９では＋Ａ相）と基準位置との対応を記憶して、フォーカスリセット完了フラグをセットする。これにより以降のフォーカスモータ１１１のオープン制御によってフォーカスレンズ１０５の位置制御が可能となる。

Ｓ１０８の次のＳ１１３（図中の丸囲みＡ同士は互いに繋がっている）では、レンズマイコン１２０は、位置Ａがフォーカスレンズ１０５のストロークにおける電気的な制限端（電気端）内か判定する。位置Ａが電気端内である場合は、レンズマイコン１２０はフォーカスレンズ１０５の位置Ａへの駆動を開始してＳ１１５に進む。図９では、－１８駆動ステップ分、フォーカスレンズ１０５を位置Ａに戻すようにフォーカスモータ１１１を反時計回り方向に駆動する。

一方、位置Ａが電気端外である場合は、レンズマイコン１２０はＳ１１９に進み、電気端内に入るようにフォーカスレンズ１０５の駆動を開始する。そして駆動が停止すると、Ｓ１１７に進み、フォーカスリセット完了フラグとロータリセット完了フラグをセットして本処理を終了する。

Ｓ１１５では、レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ１０５の駆動の停止を待ち、停止するとＳ１１６に進む。

Ｓ１１６では、レンズマイコン１２０は、絶対位置センサ１１３で検出された絶対位置（図９における１０００）と位置Ａ（図９における１０００）とが一致するか否かを判定する。一致する場合は、レンズマイコン１２０はＳ１１７に進み、フォーカスリセット完了フラグとロータリセット完了フラグをセットして本処理を終了する。

Ｓ１１６で絶対位置と位置Ａとが一致しない場合は、レンズマイコン１２０はＳ１１８に進んで追い込み駆動を開始する。追い込み駆動では、絶対位置センサ１１３で検出された絶対位置と位置Ａとの差分を駆動量としてフォーカスレンズ１０５を駆動する。その後レンズマイコン１２０はＳ１１５に進む。またＳ１１６では、レンズマイコン１２０はＳ１１４でフォーカスレンズ１０５の駆動を開始した駆動方向において現在の絶対位置が位置Ａを超えたか否かを判定する。位置Ａを超えた場合は、レンズマイコン１２０はＳ１１７に進み、フォーカスリセット完了フラグとロータリセット完了フラグをセットして本処理を終了する。

なお、Ｓ１０２ではロータリセット完了フラグがセットされていないことでロータ１１１ａのリセットが完了していないことを判定しているが、以下の場合においてはロータ１１１ａのリセットが完了している場合がある。Ａｃｔｉｖｅモードにおいてカメラ本体２００からＳｌｅｅｐ命令を受信すると、レンズマイコン１２０はＳｌｅｅｐモードに遷移する。この際、レンズマイコン１２０は、フォーカスリセット完了フラグ、ロータリセット完了フラグ、フォーカスモータ１１１の現在の励磁相およびレンズマイコン１２０が取得しているフォーカスレンズ１０５の位置等の情報を記憶する。その後、カメラ本体２００から起動命令を受信すると、レンズマイコン１２０はＡｃｔｉｖｅモードに遷移する。この際、レンズマイコン１２０は、Ｓｌｅｅｐモードへの遷移時に記憶した情報を復帰させて前述のリセット処理を行う。このとき、ロータリセット完了フラグが記憶されていれば、ロータ１１１ａのリセットが完了していると判定する。

次にリセット処理が完了した後の脱調判定方法について説明する。オープン制御されるフォーカスモータ（ステッピングモータ）１１１の駆動量に対してフォーカスレンズ１０５の移動量が一致しなくなることを脱調という。脱調は、主として外力により発生し、本実施例のようにリードスクリューとラックを用いた構成においては衝撃によりリードスクリューのネジ山をラックが飛び越えた場合に発生する。またステッピングモータの駆動力を減速機構を介してカム筒を回転させてフォーカスレンズをカム駆動する場合において、外力によりカム筒の回転が阻止されて減速機構内で歯飛びが生ずることでも脱調が発生する。このような脱調を判定（検出）するために本実施例では、位置制御中にフォーカスレンズ１０５が停止した状態でのマイコン認識位置と絶対位置センサ１１３で検出されたその時の絶対位置との差分を取得し、該差分に基づいて脱調と判定する処理を行う。

図６のフローチャートは、レンズマイコン１２０が実行する脱調判定処理を示している。Ｓ２０１では、レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ１０５が停止中か否かを判定し、停止中である場合はＳ２０２に進み、停止中でなければ本ステップの判定を繰り返す。

Ｓ２０２では、レンズマイコン１２０は、絶対位置センサ１１３を通じて現在の絶対位置を取得し、その絶対位置とマイコン認識位置との差分を算出する。そして、該差分が所定差より大きいか否かを判定し、所定差より大きい場合はＳ２０３に進み、そうでなければＳ２０１に戻る。所定差は、リードスクリューとラックを用いた構成の場合はネジピッチに対応する量やラックとフォーカスレンズ１０５との間にバックラッシュ等のガタ量を考慮した量としてもよいし、焦点深度Ｆδ（Ｆ：Ｆナンバー、δ：許容錯乱円径）に相当する量としてよい。

Ｓ２０３では、レンズマイコン１２０は、脱調が発生したと判定し、フォーカスリセット完了フラグやロータリセット完了フラグをクリアしてカメラ本体２００からのリセット命令を待機する。カメラ本体２００からのリセット命令を受けると、前述したリセット処理を再度実行する。

以上説明した本実施例によれば、オープン制御されるステッピングモータを用いたフォーカスレンズの位置制御において、絶対位置センサを用いることで、短時間でフォーカスレンズの基準位置を確定して正確なフォーカスレンズの位置制御を行うことができる。

実施例１では、カメラ本体２００からのリセット命令の受信時にフォーカスモータ１１１を駆動してロータ１１１ａのリセット行った後にフォーカスレンズ１０５の基準位置を確定させる。これに対して実施例２では、リセット命令時にはフォーカスモータ１１１を駆動せず、絶対位置センサ１１３で検出された絶対位置に基づいて仮の基準位置を設定する。そして、カメラ本体２００からフォーカス駆動命令を受けてフォーカスモータ１１１を駆動した際に仮の基準位置を補正することで最終的な基準位置を確定する。これにより、リセット処理に要する時間をさらに短縮することが可能となる。

図７のフローチャートは、実施例２におけるリセット処理を表したフローチャートである。実施例１と同様に交換レンズ１００がカメラ本体２００に装着されると、交換レンズ１００（レンズマイコン１２０）はＡｃｔｉｖｅモードで起動する。

Ｓ３０１において、レンズマイコン１２０は、カメラ本体２００からのリセット命令が送信されてくるのを待機する。このとき、フォーカスモータ１１１のロータ１１１ａの位置は不明である。

カメラ本体２００からのリセット命令を受信したレンズマイコン１２０は、Ｓ１０２に進み、絶対位置センサ１１３により検出された絶対位置が電気端内か否かを判定する。電気端外である場合は、レンズマイコン１２０はＳ３０５に進み、フォーカスレンズ１０５が電気端内に入るようにフォーカスモータ１１１を駆動させる。ここでは、実施例１と同様にフォーカスモータ１１１を駆動してロータ１１１ａのリセットを行った後に基準位置を確定させる処理を行う。

一方、Ｓ３０２で絶対位置が電気端内である場合は、レンズマイコン１２０はＳ３０３に進み、ロータリセット完了フラグがセットされているか否かからロータ１１１ａのリセットが完了しているか否かを判定する。ロータ１１１ａのリセットが完了している場合は、レンズマイコン１２０はＳ３０６に進み、基準位置確定フラグとフォーカスリセット完了フラグをセットして本処理を終了する。ロータ１１１ａのリセットが完了していない場合はＳ３０４に進む。

Ｓ３０４では、レンズマイコン１２０は、フォーカスリセット完了フラグをセットし、絶対位置センサ１１３により検出された通電前の絶対位置を仮の基準位置として設定する。さらにレンズマイコン１２０は、基準位置確定フラグをクリアして、基準位置確定の待機状態に入る。

図８のフローチャートは、Ｓ３０４での基準位置確定の待機状態から基準位置確定までの処理を示している。

Ｓ４０１では、レンズマイコン１２０は、基準位置確定フラグを確認し、基準位置が未確定の場合はＳ４０２に進む。

Ｓ４０２では、レンズマイコン１２０は、カメラ本体２００からのフォーカス駆動命令又はフォーカス操作リング１０６の操作による駆動命令に応じて、フォーカスレンズ１０５が所定駆動量以上駆動されたか否かを確認する。所定駆動量以上駆動されていればＳ４０３に進む。所定駆動量は、実施例１と同様に、確実にロータ１１１ａのリセットが可能な駆動量とし、例えば電気角１周期分以上の駆動量とする。また実施例１と同様に、フォーカスモータ１１１とフォーカスレンズ１０５の間のバックラッシを含むガタがある場合は、そのガタ量と電気角１周期とを加算した駆動量以上の所定駆動量とすることが好ましい。

次にＳ４０３では、レンズマイコン１２０は、基準位置確定処理を行う。基準位置確定処理は、実施例１と同様に絶対位置センサ１１３により検出された絶対位置をフォーカスレンズ１０５の基準位置として確定するとともに、フォーカスモータ１１１の現在の励磁相と基準位置の対応を記憶する。

続いてＳ４０４では、レンズマイコン１２０は、ロータリセット完了フラグと基準位置確定フラグをセットして基準位置確定処理を完了する。

実施例１では、カメラ本体２００からのリセット命令の受信時に必ずフォーカスレンズ１０５を駆動させる必要がある。これに対して本実施例では、リセット命令時に仮の基準位置を設定し、その後のフォーカス駆動命令に応じてフォーカスレンズ１０５が所定駆動量以上駆動された（ロータ１１１ａのリセットが完了した）際に改めて基準位置を確定する。これにより、リセット処理における時間をより短縮することができる。

なお、上記各実施例では、光学部材としてのフォーカスレンズの位置制御について説明したが、絞りやズームレンズ等、他の光学部材の位置制御に対して各実施例と同様の処理を行ってもよい。すなわち、光学部材は、フォーカスレンズに限らず、ステッピングモータにより駆動される光学部材であればよい。

以上の実施の形態は以下の構成を含む。

（構成１）
ステッピングモータにより駆動される光学部材の位置を制御する光学制御装置であって、
前記光学部材の基準位置からの前記ステッピングモータの駆動ステップをカウントすることで前記光学部材の位置を取得する位置取得手段と、
前記光学部材の可動範囲内での絶対位置を検出する第１の位置検出手段と、
前記駆動ステップのカウント値に基づいて前記光学部材の位置制御を行う制御手段とを有し、
前記位置取得手段は、前記絶対位置を用いて前記基準位置を確定する処理を行ってから前記位置制御のために前記駆動ステップをカウントすることを特徴とする光学制御装置。
（構成２）
前記位置取得手段は、前記処理において、前記ステッピングモータの電気角と機械角とを一致させるための該ステッピングモータへの通電を行った後に検出された前記絶対位置を前記基準位置とすることを特徴する構成１に記載の光学制御装置。
（構成３）
前記位置取得手段は、前記処理において、
前記通電を行う前の前記絶対位置を初期位置として記憶し、
前記光学部材を所定駆動量だけ駆動するように該ステッピングモータへの通電を行い、
該通電により前記絶対位置が前記初期位置に対して所定量以上、変化した場合に、該絶対位置を前記基準位置とすることを特徴とする構成２に記載の光学制御装置。
（構成４）
前記所定駆動量は電気角１周期分以上であり、前記所定量は電気角半周期分以上であることを特徴とする構成３に記載の光学制御装置。
（構成５）
前記位置取得手段は、前記基準位置を確定した後において、前記絶対位置を前記初期位置に一致させるように前記ステッピングモータを駆動することを特徴とする構成３に記載の光学制御装置。
（構成６）
前記位置取得手段は、
前記通電を行う前の前記絶対位置を仮の基準位置に設定し、
前記光学部材の駆動命令に応じて前記光学部材を所定駆動量以上駆動するように該ステッピングモータへの通電を行い、
該通電により前記絶対位置が前記初期位置に対して所定量以上、変化した場合に、該絶対位置を前記基準位置として確定することを特徴とする構成２に記載の光学制御装置。
（構成７）
前記第１の位置検出手段とは異なり、前記光学部材がその可動範囲内に設定された特定位置に移動したことを検出する第２の位置検出手段を有し、
前記位置取得手段は、前記第１の位置検出手段が前記絶対位置を検出できない場合は、前記第２の位置検出手段を用いて前記基準位置を確定することを特徴とする構成１から６のいずれか１つに記載の光学制御装置。
（構成８）
前記位置取得手段は、前記光学部材の位置制御中において前記光学部材が停止した状態で検出された前記絶対位置と前記駆動ステップのカウントにより得られた前記光学部材の位置との差が所定差より大きい場合に前記ステッピングモータの脱調を判定することを特徴とする構成１から７のいずれか１つに記載の光学制御装置。
（構成９）
構成１から８のいずれか１つに記載の光学制御装置と、
前記光学部材と、
前記ステッピングモータとを有することを特徴とする光学機器。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１００ 交換レンズ
１０５ フォーカスレンズ
１１１ フォーカスモータ（ステッピングモータ）
１１３ 絶対位置センサ
１２０ レンズマイコン

Claims (11)

1. ステッピングモータにより駆動される光学部材の位置を制御する光学制御装置であって、
   前記光学部材の基準位置からの前記ステッピングモータの駆動ステップをカウントすることで前記光学部材の位置を取得する位置取得手段と、
   前記光学部材の可動範囲内での絶対位置を検出する第１の位置検出手段と、
   前記駆動ステップのカウント値に基づいて前記光学部材の位置制御を行う制御手段とを有し、
   前記位置取得手段は、前記絶対位置を用いて前記基準位置を確定する処理を行ってから前記位置制御のために前記駆動ステップをカウントすることを特徴とする光学制御装置。
2. 前記位置取得手段は、前記処理において、前記ステッピングモータの電気角と機械角とを一致させるための該ステッピングモータへの通電を行った後に検出された前記絶対位置を前記基準位置とすることを特徴する請求項１に記載の光学制御装置。
3. 前記位置取得手段は、前記処理において、
   前記通電を行う前の前記絶対位置を初期位置として記憶し、
   前記光学部材を所定駆動量だけ駆動するように該ステッピングモータへの通電を行い、
   該通電により前記絶対位置が前記初期位置に対して所定量以上、変化した場合に、該絶対位置を前記基準位置とすることを特徴とする請求項２に記載の光学制御装置。
4. 前記所定駆動量は電気角１周期分以上であり、前記所定量は電気角半周期分以上であることを特徴とする請求項３に記載の光学制御装置。
5. 前記位置取得手段は、前記基準位置を確定した後において、前記絶対位置を前記初期位置に一致させるように前記ステッピングモータを駆動することを特徴とする請求項３に記載の光学制御装置。
6. 前記位置取得手段は、
   前記通電を行う前の前記絶対位置を仮の基準位置に設定し、
   前記光学部材の駆動命令に応じて前記光学部材を所定駆動量以上駆動するように該ステッピングモータへの通電を行い、
   該通電により前記絶対位置が前記初期位置に対して所定量以上、変化した場合に、該絶対位置を前記基準位置として確定することを特徴とする請求項２に記載の光学制御装置。
7. 前記第１の位置検出手段とは異なり、前記光学部材がその可動範囲内に設定された特定位置に移動したことを検出する第２の位置検出手段を有し、
   前記位置取得手段は、前記第１の位置検出手段が前記絶対位置を検出できない場合は、前記第２の位置検出手段を用いて前記基準位置を確定することを特徴とする請求項１に記載の光学制御装置。
8. 前記位置取得手段は、前記光学部材の位置制御中において前記光学部材が停止した状態で検出された前記絶対位置と前記駆動ステップのカウントにより得られた前記光学部材の位置との差が所定差より大きい場合に前記ステッピングモータの脱調を判定することを特徴とする請求項１に記載の光学制御装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の光学制御装置と、
   前記光学部材と、
   前記ステッピングモータとを有することを特徴とする光学機器。
10. ステッピングモータにより駆動される光学部材の位置を制御する光学制御方法であって、
    前記光学部材の基準位置からの前記ステッピングモータの駆動ステップをカウントすることで前記光学部材の位置を取得するステップと、
    前記光学部材の可動範囲内での絶対位置を検出するステップと、
    前記駆動ステップのカウント値に基づいて前記光学部材の位置制御を行うステップとを有し、
    前記位置を取得するステップにおいて、前記絶対位置を用いて前記基準位置を確定する処理を行ってから前記位置制御のために前記駆動ステップをカウントすることを特徴とする光学制御方法。
11. コンピュータに、請求項９に記載の光学制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするプログラム。