JP4717263B2 - レンズ鏡筒およびカメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの駆動力をレンズに伝達させて、レンズを光軸方向に移動させる機構を有しているレンズ鏡筒およびカメラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
カメラ等における焦点調節は、例えば受光センサが撮影光束を受光することにより焦点状態を検出し、この検出結果に基づいてアクチュエータの駆動力をフォーカスレンズに伝達して、フォーカスレンズを合焦位置へ駆動することにより行っている。このようなオートフォーカス(AF)機構を搭載した製品は数多く発売されており、現在では主流を占めるまでになっている。
【0003】
このようなAF機構においては、アクチュエータとフォーカスレンズとの間に、複数の伝達ギア、フォーカスレンズ駆動用ヘリコイドまたはカム等の伝達系を備えており、測距結果に基づいて演算されたフォーカスレンズの移動量と、アクチュエータ、伝達系の一部又はフォーカスレンズのいずれかの動作状態を検知するエンコーダの出力から推定したフォーカスレンズの移動量とを比較することによりアクチュエータへの通電を制御するように構成されている。
【0004】
ここで、フォーカスレンズを所定の合焦位置に停止させるために、フォーカスレンズの移動速度が予め定められた所定の速度パターンに沿うようにアクチュエータへの通電制御を行っているものもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したAF機構においては、伝達系のガタ、部材の変形、バックラッシ等によるアクチュエータ及びフォーカスレンズの動作のずれが生じているときには、フォーカスレンズの動作状態を変化させるようにアクチュエータへの通電制御を行っても、実際にはフォーカスレンズの動作がうまく追従できない。従って、フォーカスレンズを所定の合焦位置まで正確に移動させることができず、再び所定の合焦位置まで駆動させなければならないため、撮影者に違和感を感じさせるおそれがあった。また、所定の速度パターンに沿った動作を行わせるためには、繰り返し通電制御を修正しなければならず、フォーカスレンズの移動時間が長くかかってしまっていた。
【0006】
本発明の目的は、上述した問題点を解決すべく、伝達系のガタ、部材の変形、バックラッシ等を考慮に入れて、フォーカスレンズを所定の合焦位置に高精度に移動させることができるカメラのレンズ鏡筒を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、駆動源と、光軸方向に移動可能なレンズと、前記駆動源の動力を前記レンズに伝達する伝達機構と、前記駆動源への通電を制御することにより前記レンズを所定の位置に移動させる制御手段と、を有するレンズ鏡筒において、前記駆動源の動作状態を検出する第1の検出手段と、前記レンズの動作状態を検出する第2の検出手段とを有し、前記制御手段は、
前記第1の検出手段および前記第2の検出手段の出力を比較することで、前記伝達機構を介して前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われているか否かを判定し、前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われていると判定された場合に前記レンズの動作状態が変化するような前記駆動源への通電制御を許可し、前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われていないと判定された場合に前記レンズの動作状態が変化するような前記駆動源への通電制御を許可しない。
【0008】
このように、駆動源の動作に応じたレンズの動作が行われているときだけ、レンズの動作状態が変化するような駆動源への通電制御を許可することで、伝達機構に生じたガタ、部材の変形等に起因する駆動源とレンズの動作のずれによって、レンズが所定の位置に停止せずに再びレンズを駆動させるといったことはなくなり、一度の駆動でレンズを所定の合焦位置に精度良く移動させることができ、レンズが再び駆動するのを防止することにより撮影者に違和感を感じさせることがない。また、所定のパターンに沿った動作を行わせる場合にも繰り返し通電制御を修正する必要もなくなり、フォーカスレンズの移動時間を短縮することができる。
【0009】
なお、第1の検出手段の出力だけが変化しているときに、この第1の検出手段の出力に基づいて駆動源が所定の動作で動作するように駆動源への通電を制御することもできる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態におけるカメラの簡単なブロック図を示す。図1中、1はカメラ本体で、2はレンズ本体である。
【0011】
まず、レンズ本体2の構成について説明する。
【0012】
7はフォーカスレンズ3を移動させるための動力源であるモータである。5はフォーカスユニット(本願請求項に記載の伝達機構)であり、焦点調節の際にフォーカスレンズ3を所定の合焦位置まで移動させるためのメカ的機構を有する。
【0013】
6は減速器(本願請求項に記載の伝達機構)で、モータ7及びフォーカスユニット5とメカ的に連動しており、モータ7の回転速度を減速させることによりモータ7のトルクをアップさせてフォーカスユニット5に伝達する。
【0014】
10はレンズ本体2に関する全ての動作制御を司るレンズマイコン(本願請求項に記載の判定手段および制御手段)である。11は電気的消去可能記憶素子(EEPROM)で、レンズマイコン10との通信によってレンズ本体2内に収納されたレンズに関する各種履歴及びデータを記憶する。
【0015】
8はドライバ回路で、レンズマイコン10からの命令に応じてモータ7に駆動電力を与える。4はエンコーダユニットA(本願請求項に記載の第1の検出手段)で、ドライバ回路8を介して供給された電力によって駆動されたモータ7の駆動量を検知する。9はエンコーダユニットB(本願請求項に記載の第2の検出手段)で、減速器6及びフォーカスユニット5を介してモータ7によって駆動されたフォーカスレンズ17の駆動量を検知する。
【0016】
12はレンズ接点ユニットであり、レンズマイコン10がカメラ本体1内に配置されたカメラマイコン15との通信を行なうための接点を有する。
【0017】
次にカメラ本体1の構成について説明する。
【0018】
15はカメラ本体1に関する全ての動作制御を司るカメラマイコンである。13は測距ユニットであり、カメラマイコン15からの命令によって被写体までの距離を測定し、この測定結果をカメラマイコン15に送る。
【0019】
16はカメラ接点ユニットであり、カメラマイコン15がレンズ本体2と通信を行なうための接点を有する。カメラ本体1にレンズ本体2を取付けた場合、レンズ接点ユニット12とカメラ接点ユニット16とが電気的に接触する構成となっている。
【0020】
なお、図1において、点線はメカ的な接触又はつながりを表わし、実線は電気的なつながりを示している。また、本実施形態では、レンズ本体2内にモータ7、減速器6、レンズマイコン10等を配置しているが、カメラ本体1側に配置してもよい。
【0021】
図2及び図3は本実施形態におけるカメラ動作のフローチャートであり、同図を用いてレンズの合焦動作について説明する。
【0022】
ステップ101において、カメラマイコン15が、カメラ本体1の外部に備え付けられた操作部(不図示)の操作よりAF動作の開始命令を受けると、測距ユニット13に命令を送り測距動作を行わせる。この測距結果は、カメラマイコン15に送られる。そして、測距動作が終了すると、カメラマイコン15はレンズマイコン10にレンズ本体2に関する光学的なデータの送信を要求し、レンズマイコン10はこの光学データをカメラマイコン15に送信する。
【0023】
カメラマイコン15は、測距ユニツト13の出力(測距結果)と光学データに基づいて被写体に焦点を合わせるためのフォーカスレンズ3の移動量Dを計算する。ここで、フォーカスレンズ3の移動量Dは、フォーカスレンズ3の移動に伴うエンコーダユニットBの出力(パルス数)に対応した値である。フォーカスレンズ3の駆動方向は、移動量Dの正負で与えられ、例えばレンズの繰出し方向を正とし、レンズの繰り込み方向を負とする。
【0024】
ステップ102において、カメラマイコン15は先に算出した移動量D(駆動方向の正負を含む)をレンズマイコン10に送信し、ステップ103において、レンズマイコン10は受信した移動量Dからフォーカスレンズ3の駆動方向を決定する。
【0025】
ステップ104では、決定された駆動方向と移動量|D|に基づいて、レンズマイコン10がドライバ回路8を介してモータ7に電圧Vを供給することにより、フォーカスレンズ3のフォーカス駆動動作が開始される。ここで、|D|は、フォーカスレンズ3の移動量の絶対値を示す。
【0026】
ステップ105において、レンズマイコン10はエンコーダユニットA4の出力の変化を監視し、出力変化を確認した場合にはステップ106へ進み、確認できなかった場合はステップ107へ進む。
【0027】
ステップ106において、レンズマイコン10はエンコーダユニットB9の出力の変化を監視し、出力変化を確認した場合にはステップ108へ進み、確認できなかった場合はステップ109へ進む。
【0028】
ステップ108において、レンズマイコン10はフォーカスレンズ3の移動量|D|から1を減算してこの値を|D|とし、ステップ110において、移動量|D|が0か否かの判定を行う。移動量|D|が0と判定した場合にはステップ111へ進み、移動量|D|が0でないと判定した場合にはステップ112へ進む。
【0029】
ステップ111において、レンズマイコン10はドライバ回路8に命令を送ることによりモータ7への通電を停止させ、フォーカスレンズ3の駆動を停止させる。ステップ113において、レンズマイコン10がフォーカスレンズ3の移動終了をカメラマイコン15に送信することによりAF動作が終了する。
【0030】
一方、ステップ105でエンコーダユニットA4の出力変化を確認できずにステップ107に進んだ場合、ステップ107において、レンズマイコン10は現在のモータ供給電圧VにΔVを加算したのちステップ104に戻って、この加算された電圧Vをドライバ回路8を介してモータ7に供給する。
【0031】
また、ステップ106でエンコーダユニットB9の出力変化を確認できずにステップ109に進んだ場合、ステップ109において、レンズマイコン10はステップ105で確認したエンコーダユニットA4の出力に基づきモータ7の回転速度を演算する。
【0032】
そして、ステップ114において、ステップ109で算出されたモータ7の回転速度が予め設定された所定の回転速度に達しているか否かの判定を行う。ここで、予め設定された所定の回転速度とは、減速器6にガタ等による負荷が生じている場合でも、フォーカスレンズ3がスムーズに動き出すことができるように予め設定されたモータ7の所定の回転速度を示す。
【0033】
ステップ114でモータ7の回転速度が所定の回転速度に達していない場合にはステップ115へ進み、達している場合はステップ105へ戻る。ステップ115では、レンズマイコン10はドライバ回路8を介してモータ7への供給電圧Vを上げることにより、モータ7の回転速度を上げてからステップ105へ戻る。
【0034】
また、ステップ110で移動量|D|が0でないと判定されてステップ112へ進んだ場合、ステップ112では、レンズマイコン10がエンコーダユニットB9の出力変化を監視し、この出力変化を確認したらステップ108へ戻る。また、ステップ112においてエンコーダユニットB9の出力の変化があった場合は、レンズマイコン10にプログラムの割り込み処理(ステップ121)が入り、ステップ122へ進む。
【0035】
ステップ122において、レンズマイコン10はステップ112で確認したエンコーダユニットB9の出力に基づきフォーカスレンズ3の移動速度を演算する。そして、ステップ123において、レンズマイコン10はステップ122で算出されたフォーカスレンズ3の移動速度と予め設定された移動速度(本願請求項に記載の所定の速度パターン。フォーカスレンズ3を所定の合焦位置まで移動させる際の残り駆動量に基づく加減速制御速度や許容最高速度等を含む)とを比較し、この比較結果をステップ124でEEPROM11に記憶させる。
【0036】
ステップ125において、レンズマイコン10はエンコーダユニットA4の出力変化を監視し、出力変化を確認したらステップ126へ進む。ステップ126では、レンズマイコン10はステップ125で確認したエンコーダユニットA4の出力に基づきモータ7の回転速度を演算する。
【0037】
ステップ127では、レンズマイコン10は、ステップ126で算出したモータ7の回転速度に減速器6およびフォーカスユニット5での減速比を掛けた値(モータ7の回転速度から予測したフォーカスレンズ3の移動速度)と、ステップ122で算出したフォーカスレンズ3の移動速度とが一致しているかどうかを判定し、一致している場合はステップ128へ進み、一致していない場合はステップ131へ進みプログラムの割り込み処理を終了する。
【0038】
ステップ128において、レンズマイコン10は、ステップ124でEEPROM11に記憶させておいた比較結果を読み出し、予め設定された移動速度に対してフォーカスレンズ3の実際の移動速度が遅い場合にはステップ129へ進み、予め設定された移動速度に対してフォーカスレンズ3の実際の移動速度が速い場合にはステップ130へ進む。
【0039】
ステップ129では、レンズマイコン10がドライバ回路8を介してモータ7への供給電圧Vを上げることにより、モータ7の回転速度を上げてからステップ131へ進んでプログラムの割り込み処理を終了する。また、ステップ130では、レンズマイコン10がドライバ回路8を介してモータ7への供給電圧Vを下げることにより、モータ7の回転速度を下げてからステップ131へ進んでプログラムの割り込み動作を終了する。
【0040】
本実施形態によれば、レンズ駆動開始からフォーカスレンズ3が実際に動きだすまで(減速器6およびフォーカスユニット5の伝達ガタや変形により負荷がかかっていない状態)の間のモータ7の通電制御をモータ7自身の回転速度に応じて適切に行えるためフォーカスレンズ3を短時間で駆動し始めることができるとともに、モータ7の回転速度を予め設定された回転速度以下に抑えてモータ7の必要発生トルクを確保することにより、減速器6およびフォーカスユニット5の伝達ガタが詰まった際にかかる急激な負荷に対してもフォーカスレンズ3の移動をスムーズに開始することができる。
【0041】
また、フォーカスレンズ3が実際に動き出した後においても、フォーカスレンズ3の移動がモータ7の回転に正しく追従できているか否かを常に監視し、追従できているときだけ予め設定されたフォーカスレンズ3の移動速度(フォーカスレンズ3を所定の合焦位置まで移動させる際の残り駆動量に基づく加減速制御速度や許容最高速度など)に従ってモータ7の回転速度の変更を許容するようにすることで、レンズの加減速駆動中の負荷変動による減速器6(フォーカスユニット5)の変形やこじれに伴って生じるフォーカスレンズ3の追従遅れ、減速中のイナーシャによるフォーカスレンズ3の行き過ぎといった現象に敏感に反応してモータ7の無駄な加減速制御を防止することができ、フォーカスレンズ3を一度の駆動で所定の合焦位置まで精度良く短時間に移動させることができる。
【0042】
なお、本実施の形態では、エンコーダユニットA4をモータ7の回転量を検出することができる位置に配置し、エンコーダユニットB9をフォーカスレンズ3の移動量を検出することができる位置に配置しているが、実質的にモータ7およびフォーカスレンズ3の状態を検出できる場合には、エンコーダユニットを減速器6あるいはフォーカスユニット7の一部に配置することも可能である。
【0043】
また、本実施形態では合焦動作について説明したが、これに限らずレンズ本体2内に収納されたズームレンズ(不図示)の変倍動作についても同様に適用することができる。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動源の動作に応じたレンズの動作が行われているときだけ、レンズの動作状態が変化するような駆動源への通電制御を許可することで、伝達機構に生じたガタ、部材の変形等に起因する駆動源とレンズの動作のずれによって、レンズが所定の位置に停止せずに再びレンズを駆動させるといったことはなくなり、一度の駆動でレンズを所定の位置に精度良く移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるカメラの概略ブロック図。
【図2】AF動作時におけるカメラ動作を示すフローチャート。
【図3】AF動作時におけるカメラ動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 カメラ本体
2 レンズ本体
3 フォーカスレンズ
4 エンコーダユニットA
5 フォーカスユニット
6 減速器
7 モータ
8 ドライバ回路
9 エンコーダユニットB
10 レンズマイコン
11 EEPROM
12 レンズ接点ユニット
13 測距ユニット
15 カメラマイコン
16 カメラ接点ユニット
Claims (7)
- 駆動源と、光軸方向に移動可能なレンズと、前記駆動源の動力を前記レンズに伝達する伝達機構と、前記駆動源への通電を制御することにより前記レンズを所定の位置に移動させる制御手段と、を有するレンズ鏡筒において、
前記駆動源の動作状態を検出する第1の検出手段と、
前記レンズの動作状態を検出する第2の検出手段とを有し、
前記制御手段は、
前記第1の検出手段および前記第2の検出手段の出力を比較することで、前記伝達機構を介して前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われているか否かを判定し、前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われていると判定された場合に前記レンズの動作状態が変化するような前記駆動源への通電制御を許可し、前記駆動源の動作に追従して前記レンズの動作が行われていないと判定された場合に前記レンズの動作状態が変化するような前記駆動源への通電制御を許可しないことを特徴とするレンズ鏡筒。 - 前記制御手段は、前記レンズを所定の速度パターンに沿って移動させるように前記駆動源への通電制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のレンズ鏡筒。
- 前記制御手段は、前記第1の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度と前記第2の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度との差がゼロの場合に、前記第2の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度と所定の速度パターンとの比較結果に基づいて前記駆動源への通電制御を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のレンズ鏡筒。
- 前記制御手段は、前記第2の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度と所定の速度パターンとの比較により、前記所定の速度パターンに対して前記第2の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度が遅い場合に、前記駆動源へ供給する電圧を上げることを特徴とする請求項3に記載のレンズ鏡筒。
- 前記制御手段は、前記第2の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度と所定の速度パターンとの比較により、前記所定の速度パターンに対して前記第2の検出手段の出力から算出される前記レンズの移動速度が速い場合に、前記駆動源へ供給する電圧を下げることを特徴とする請求項3又は4に記載のレンズ鏡筒。
- 前記制御手段は、前記第1の検出手段の出力だけが変化しているときに、該第1の検出手段の出力に基づいて前記駆動源が所定の動作を行うように前記駆動源への通電を制御することを特徴する請求項1乃至5のいずれか一つに記載のレンズ鏡筒。
- 請求項1乃至6のいずれか一つに記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とするカメラ。
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