JP4032688B2

JP4032688B2 - ズームレンズ装置

Info

Publication number: JP4032688B2
Application number: JP2001308086A
Authority: JP
Inventors: 博冨谷; 茂夫伊佐山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2001-10-03
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2021-10-03
Also published as: JP2003114370A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画角を変化させるズーム機能を有する一眼レフカメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に搭載されるズームレンズ装置に関し、特に、ステッピングモータ駆動による沈胴式レンズを搭載したズームレンズ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、画角を変化させるズーム機能を有する一眼レフカメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置が知られている。
【０００３】
上記ズーム機能を有する撮像装置において、従来より実用化されている沈胴式ズームレンズ装置は、伸縮式のレンズ鏡筒部やレンズ鏡筒を駆動するためのステッピングモータ、レンズ鏡筒位置を検出するための検出素子により構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来より、ズーム機能を有する撮像装置において採用されている上述の如き構成の沈胴式ズームレンズ装置では、レンズ鏡筒に外力が加えられた場合、
１．起動時に外力が加えられた場合は、ズーム位置が起動位置に到達しない。
２．通常のズーム操作時に外力が加えられた場合は、正規ズーム倍率にならず、また、フォーカス合焦しない場合がある。
３．終了時に外力が加えられた場合にはレンズ鏡筒が収納されない。
等の問題が発生していた。
【０００５】
さらに、レンズ鏡筒位置検出素子が検出されるまでは位置確定されていないため、フォーカスレンズとズームレンズの位置的関係が干渉するレンズにおいては、電源投入時のイニシャル時間が長くなるなどの問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ステッピングモータ駆動による沈胴式レンズを搭載したズームレンズ装置において、外部負荷等により発生する脱調を検出し、さらに補正することを可能とすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ステッピングモータ駆動による沈胴式レンズを搭載したズームレンズ装置において、ズーム絶対位置が検出可能なアナログ式位置検出素子を用いることで、外部負荷等により発生する脱調を検出し、さらに補正することを可能とする。
【０００８】
本発明は、各ズーム位置と、ズーム操作の行われる向きであるズーム方向と、当該ズーム位置及びズーム方向に対応する電位とを記憶する記憶手段と、上記ズーム操作がなされているとき、各ズーム位置における電位を検出するアナログ式位置検出素子と、上記アナログ式位置検出素子により検出された電位がヒステリシス特性を呈している期間中であるか否かを判定するヒステリシス特性判定手段と、上記アナログ式位置検出素子によって検出された電位が上記ヒステリシス特性を呈している期間中であると上記ヒステリシス特性判定手段により判定されたとき、上記ズーム操作がなされている向きであるズーム方向を特定するズーム方向特定手段と、ズーム方向特定手段によりズーム方向が特定されたとき、上記アナログ式位置検出素子により検出された電位に対応するズーム位置及び上記ズーム方向に応じて予め定められた電位を、上記記憶手段を参照して求め、求めた電位と上記アナログ式位置検出素子により検出された上記ズーム位置における電位との電位差の絶対値を算出する絶対値算出手段と、上記絶対値算出手段により算出された絶対値が予め定められたしきい値以上であるとき、上記アナログ式位置検出素子により検出された電位に対応するズーム位置を、上記記憶手段を参照して求めた電位及び上記ズーム方向に応じて予め定められたズーム位置へと置き換える脱調補正実行手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
本発明に係るズームレンズ装置は、ステッピングモータ駆動による沈胴式レンズを搭載したものであって、例えば図１に示すように、ステッピングモータを用いたフォーカスモータ１１により光軸方向に移動されるフォーカスレンズ１２と、ステッピングモータを用いたズームモータ１３により光軸方向に移動されるズームレンズ１４と、上記ズームレンズ１４のズーム位置を検出するためのアナログ位置検出素子としてのポテンション１５とを備えてなる。
【００１２】
そして、このズームレンズ装置１０は、図示しないディジタルスチルカメラに搭載され、図２に示す構成の駆動制御回路２０によって、上記フォーカスモータ１１及びズームモータ１３が駆動制御される。
【００１３】
この駆動制御回路２０は、ＣＰＵを用いた制御部２１、この制御部２１からのフォーカス駆動指示をパルス変換するフォーカスパルス発生回路２２、このフォーカスパルス発生回路２２により発生されるフォーカスパルスに応じて上記フォーカスモータ１１を駆動するフォーカス駆動回路２３、上記制御部２１からのズーム駆動指示をパルス変換するズームパルス発生回路２４、このズームパルス発生回路２４により発生されるズームパルスに応じて上記ズームモータ１３を駆動するズーム駆動回路２５、上記ポテンション１５によるズーム位置のアナログ検出信号をデジタル化して上記制御部２１に供給するＡＤ変換回路２６、上記制御部２１に接続されたＲＡＭ２７やＥＥＰＲＯＭ２８などにより構成されている。
【００１４】
ここで、図３に各ズーム位置におけるポテンション出力のグラフを示す。この図３は沈胴式レンズの沈胴端〜ワイド端〜テレ端でのポテンション出力を図示したもので、機械的クリアランス等によるヒステリシス特性を通常有する。
【００１５】
このズームレンズ装置１０の駆動制御回路２０における脱調検出については各ズーム位置、ズーム方向におけるポテンション出力と、従来の位置検出素子を基準としたズーム位置との差が閾値以上ある場合、ポテンション出力を基準としたズーム位置に置き換えることで実現する。
【００１６】
すなわち、このズームレンズ装置１０の駆動制御回路２０における制御部２１は、図４乃至図６のフローチャートに示す一連の制御動作を行う。
【００１７】
ポテンション出力は、レンズへの取付けばらつき等によりセットごと各ズーム位置における出力が異なるので、このズームレンズ装置１０の駆動制御回路２０における制御部２１では、出荷時調整において、図４のフローチャートに示す手順に従って各ズーム位置におけるポテンション出力を測定し不揮発性ＲＡＭに保存する。
すなわち、このズームレンズ装置１０の駆動制御回路２０における制御部２１は、出荷時調整の際に、先ず最初の処理ステップＳ１において、ズームリセットセンサを働かせて、次の処理ステップＳ２でズームレンズ１４をワイド端に移動させ、次の処理ステップＳ３でワイド端におけるポテンション出力Ｐ１を読み込む。
【００１８】
そして、次の処理ステップＳ４でズームレンズ１４をテレ端方向にズーム位置Ｚｍｎ（ｎ＝２，３・・・ｎ）まで移動させ、次の処理ステップＳ５でズーム位置Ｚｍｎにおけるポテンション出力Ｐｎを読み込む。
【００１９】
次の処理ステップＳ６では、ズームレンズ１４がテレ端位置に到達したか否かを判定する。この処理ステップＳ６における判定結果がＮＯすなわちテレ端位置に到達していない場合には上記処理ステップＳ４に戻り、上記処理ステップＳ４から処理ステップＳ６を繰り返す。そして、上記処理ステップＳ６における判定結果がＹＥＳすなわちテレ端位置に到達したら次の処理ステップＳ７に進む。
【００２０】
処理ステップＳ７では、ズームレンズ１４をテレ端位置から沈胴端方向にズーム位置Ｚｍ’（ｎ）（ｎ＝ｎ−１・・・１，０）まで移動させ、次の処理ステップＳ８でズーム位置Ｚｍｎ’におけるポテンション出力Ｐ’（ｎ）を読み込む。
【００２１】
次の処理ステップＳ９では、ズームレンズ１４が沈胴端位置に到達したか否かを判定する。この処理ステップＳ９における判定結果がＮＯすなわち沈胴端位置に到達していない場合には上記処理ステップＳ７に戻り、上記処理ステップＳ７から処理ステップＳ９を繰り返す。そして、上記処理ステップＳ９における判定結果がＹＥＳすなわち沈胴端位置に到達したら次の処理ステップＳ１０に進む。
【００２２】
そして、処理ステップＳ１０において、上記制御部２１は、以上のようにして読み込んだ各ズーム位置Ｚｍ０〜Ｚｍｎ，Ｚｍ’ｎ−１〜Ｚｍ’０に対応するポテンション出力Ｐ０〜Ｐｎ，Ｐ’ｎ−１〜Ｐ’０をＥＥＰＲＯＭ２８に保存して、出荷時調整処理を終了する。
【００２３】
また、このズームレンズ装置１０の駆動制御回路２０における制御部２１は、ディジタルスチルカメラの電源投入時処理を図５のフローチャートに示す手順に従って行う。図５においては、例としてズームについてはワイド端、フォーカスについては無限位置に移動する場合のフローを示したものである。ズームとフォーカスが干渉するレンズの場合、従来のホトインタラプタのみの位置検出素子だけでは位置検出センサを検出するまでは絶対位置が確定できないため同処理に時間を要する。しかし、このズームレンズ装置１０では、ポテンション１５すなわちアナログ式位置検出素子を搭載することで電源投入直後から位置を確定できるため同処理の時間短縮が可能となる。
【００２４】
すなわち、このズームレンズ装置１０の駆動制御回路２０における制御部２１は、ディジタルスチルカメラの電源投入時処理の際に、先ず最初の処理ステップＳ１１において、図１に示す干渉領域にあるか否かを判定する。この処理ステップＳ１１における判定結果がＹＥＳすなわちズームレンズ１４が干渉領域に位置している場合には、次の処理ステップＳ１２に移って図１に示す安定領域にズームレンズ１４を避難させて、次の処理ステップＳ１３に進む。また、上記処理ステップＳ１１における判定結果がＮＯすなわちズームレンズ１４が干渉領域にない場合には、直ちに処理ステップＳ１３に進む。
【００２５】
そして、処理ステップＳ１３では、フォーカスレンズ１２を沈胴端位置からテレ端方向に移動させてフォーカスリセット検出を行う。
【００２６】
次の処理ステップＳ１４では、フォーカスレンズ１２を安定領域に避難させる。
【００２７】
次の処理ステップＳ１５では、ズームリセット検出を行う。
【００２８】
そして、制御部２１は、次の処理ステップＳ１６において、ズームレンズ１４を初期化位置に移動させ、さらに、次の処理ステップＳ１７において、フォーカスレンズ１２を初期化位置に移動させて、電源投入時処理を終了する。
【００２９】
このように、上記ズームレンズ装置１０の駆動制御回路２０における制御部２１では、電源投入直後からレンズ位置を確定できるため、電源投入時のレンズ初期化処理の時間短縮が可能となる。
【００３０】
さらに、このズームレンズ装置１０の駆動制御回路２０における制御部２１は、ディジタルスチルカメラのズーム操作時に図６のフローチャートに示す手順に従って脱調補正処理を行う。
【００３１】
すなわち、このズームレンズ装置１０の駆動制御回路２０における制御部２１は、ディジタルスチルカメラのズーム操作時に、先ず最初の処理ステップＳ２１において、ヒステリシス特性を呈している期間中であるか否かを判定する。この処理ステップＳ２１における判定結果がＮＯすなわちヒステリシス期間中でない場合には、脱調補正処理を行うことなく処理を終了する。そして、この処理ステップＳ２１における判定結果がＹＥＳすなわちヒステリシス期間中である場合には、次の処理ステップＳ２２に進んでズーム方向を判定する。
【００３２】
上記処理ステップＳ２２における判定の結果、テレ端側からワイド端側に向かってズーム操作されている場合には、処理ステップＳ２３でポテンション調整データとしてＥＥＰＲＯＭ２８に保存されているＰ’ｎ−１〜Ｐ’０を参照して、処理ステップＳ２５で現在のズーム位置における調整時ポテンション値Ｐｍを求める。また、ワイド端側からテレ端側に向かってズーム操作されている場合には、処理ステップＳ２４でポテンション調整データとしてＥＥＰＲＯＭ２８に保存されているＰ０〜Ｐｎを参照して、処理ステップＳ２５で現在のズーム位置における調整時ポテンション値Ｐｍを求める。
【００３３】
次の処理ステップＳ２６では、上記調整時ポテンション値Ｐｍと現在のズーム位置でのポテンション値Ｐｎとの差の絶対値Ｄ＝ＡＢＳ（Ｐｍ−Ｐｎ）を算出し、次の処理ステップＳ２７において、上記絶対値がしきい値以上であるか否かを判定する。
【００３４】
そして、制御部２１は、上記処理ステップＳ２７における判定結果がＹＥＳすなわち上記絶対値Ｄがしきい値以上である場合には、ズーム脱調が発生したと判断して、次の処理ステップＳ２８においてズーム位置のすげ替えによる脱調補正を行って、脱調補正処理を終了する。また、上記処理ステップＳ２７における判定結果がＮＯすなわち上記絶対値がしきい値未満の場合には、制御部２１は、脱調補正を行うことなく処理を終了する。
【００３５】
このように、上記ズームレンズ装置１０の駆動制御回路２０における制御部２１では、現在のズーム位置でのポテンション出力と、出荷時ポテンション出力データとの差を比較して、しきい値以上の差があればズーム脱調が発生したと判断して脱調補正を行う。ズーム任意位置における出荷時ポテンション出力は例えば直線補完等の演算により算出することが可能である。この操作により従来オープンループ制御であったステッピングモータにおける位置補正が可能になる。すなわち、出荷時ポテンション出力と現在のズームレンズ装置１０におけるポテンション出力を比較することで、レンズに外部負荷が加わったときなどに発生する脱調に対して補正をかけることができる。このためステッピングモータにおけるズーム位置ずれを防止することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アナログ出力位置検出素子を設けることで、常時（原点検出以前においても）ズーム位置を確定することが可能となるため、ズームとフォーカスが干渉する構造を有するレンズにおける電源投入時のイニシャル処理を高速化することができる。また、レンズに外部負荷が加わったときなどに発生する脱調に対して、ズーム位置補正を行うことが可能となる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るズームレンズ装置の要部構成を模式的に示す図である。
【図２】上記ズームレンズの装置駆動制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】上記ズームレンズ装置の各ズーム位置におけるポテンション出力のグラフである。
【図４】上記ズームレンズ装置の出荷時調整において制御部により実行される出荷時調整処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】上記ズームレンズ装置を搭載したディジタルスチルカメラの電源投入時に、上記制御部により実行される電源投入時処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】上記ズームレンズ装置を搭載したディジタルスチルカメラのズーム操作時に上記制御部により実行される脱調補正処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ズームレンズ装置、１１フォーカスモータ、１２フォーカスレンズ、１３ズームモータ、１４ズームレンズ、１５ポテンション、２０駆動制御回路、２１制御部、２２フォーカスパルス発生回路、２３フォーカス駆動回路、２４ズームパルス発生回路、２５ズーム駆動回路、２６ＡＤ変換回路、２７ＲＡＭ、２８ＥＥＰＲＯＭ

Claims

ステッピングモータ駆動による沈胴式レンズを搭載したズームレンズ装置において、
各ズーム位置と、ズーム操作の行われる向きであるズーム方向と、当該ズーム位置及びズーム方向に対応する電位とを記憶する記憶手段と、
上記ズーム操作がなされているとき、各ズーム位置における電位を検出するアナログ式位置検出素子と、
上記アナログ式位置検出素子により検出された電位がヒステリシス特性を呈している期間中であるか否かを判定するヒステリシス特性判定手段と、
上記アナログ式位置検出素子によって検出された電位が上記ヒステリシス特性を呈している期間中であると上記ヒステリシス特性判定手段により判定されたとき、上記ズーム操作がなされている向きであるズーム方向を特定するズーム方向特定手段と、
上記ズーム方向特定手段によりズーム方向が特定されたとき、上記アナログ式位置検出素子により検出された電位に対応するズーム位置及び上記ズーム方向に応じて予め定められた電位を、上記記憶手段を参照して求め、求めた電位と上記アナログ式位置検出素子により検出された上記ズーム位置における電位との電位差の絶対値を算出する絶対値算出手段と、
上記絶対値算出手段により算出された絶対値が予め定められたしきい値以上であるとき、上記アナログ式位置検出素子により検出された電位に対応するズーム位置を、上記記憶手段を参照して求めた電位及び上記ズーム方向に応じて予め定められたズーム位置へと置き換える脱調補正実行手段とを備えるズームレンズ装置。