JP2002131610A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡潔な構成で移動レンズ（ズームレンズ１１、
フォーカスレンズ１４）の移動状況を把握し、低消費電
力かつ低騒音でありながら変倍や合焦が迅速に行えるビ
デオカメラを実現する。 【解決手段】撮像レンズ１の鏡胴に固定した原点位置出
し用光センサー（ズームセンサ１３、フォーカスセンサ
１６）を移動レンズ１１、１４が通過する際の検出信号
を用いて、移動レンズ１１、１４駆動用ステッピングモ
ータ１２、１５の脱調（パルスエラー）のパルス数や発
生頻度を検出する。僅かな量の脱調が検出されるとステ
ッピングモータ１２、１５の駆動電流値を増加させて、
大なる量の脱調発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タにより駆動を行う撮像レンズを備えたビデオカメラ、
デジタルスチルカメラ等の撮像装置に関し、特に低消費
電力、低騒音及び高速動作を実現する構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ビデオカメラやデジタルスチ
ルカメラに搭載された撮像レンズでは、変倍動作（撮影
画角を変化させる）や合焦動作（被写体像のピント合わ
せを行なう）のために移動する移動レンズを駆動するた
めに、ステッピングモータが用いられている。

【０００３】上記の撮像レンズの構成の概要は、以下の
通りである。まず、移動レンズ（１枚又は複数のレンズ
よりなる）はカシメやネジリング等によりレンズ枠の内
部に保持固定されており、さらにレンズ枠は光軸に平行
に配置されたガイドピンにより光軸方向に移動自在に配
置されている。そしてレンズ枠にはラック部材が連結し
ており、ステッピングモータはその回転軸が光軸と概ね
平行となり、回転軸と一体となったリードスクリューに
上記のラック部材が噛み合うよう配置されている。従っ
て、ステッピングモータの回転に応じてラック部材が連
結されたレンズ枠が光軸に平行に移動を行ない、変倍動
作（ズーミング）や合焦動作（フォーカシング）を行な
う構成となっている。

【０００４】また、上記した移動レンズを含む各レンズ
を内部に収納する撮像レンズの筐体部材である鏡胴に
は、フォトダイオードとフォトトランジスタとが対向し
て構成された光センサであるフォトインタラプタが、ズ
ームレンズ及びフォーカスレンズのために各１個ずつ配
設されている。さらに、上記した各レンズ枠には、フォ
トインタラプタの光路を遮るための遮光部材が一体に形
成されており、当該レンズ枠がフォトインタラプタを通
過するときに遮光部材がフォトインタラプタ内の光路を
遮断することにより、当該レンズ枠の通過を感知するこ
とが可能となっている。上記の構成とすることによって
撮像レンズは、簡潔な構成ながら比較的高精度な位置制
御が可能であり、かつ高い信頼性を確保している。

【０００５】次に、上記の撮像レンズを搭載する従来の
ビデオカメラの構成を、図１を援用しつつ説明を行な
う。図１は従来のビデオカメラの構成図である。

【０００６】図１においてビデオカメラは、上記した撮
像レンズ１、ＣＣＤ２、信号処理部３、ズーム操作部
４、レンズ制御部５、モータ制御部６とを備えている。
また撮像レンズ１はその内部に、ズームレンズ１１、ズ
ームモータ１２、ズームセンサ１３、フォーカスレンズ
１４、フォーカスモータ１５、フォーカスセンサ１６と
を備えている。

【０００７】次に上記した各構成要素の機能を説明しつ
つ、ビデオカメラの動作を説明する。図１において、被
写体からの光は撮像レンズ１によってＣＣＤ２上に結像
し電気信号へと変換される。ＣＣＤ２からの出力は信号
処理部３により映像信号出力として出力され、磁気テー
プ等の記録媒体へ記録されたり、或いはテレビモニター
等の表示手段で表示が成される。

【０００８】ビデオカメラの使用者がビデオカメラに付
属するボタンスイッチ等で実現されるズーム操作部４を
操作すると、レンズ制御部５はモータ制御部６に対し、
ズームレンズモータ駆動パルス信号及びフォーカスレン
ズモータ駆動パルス信号を出力する。ズームレンズモー
タ駆動パルス信号及びフォーカスレンズモータ駆動パル
ス信号は、予めレンズ制御部５に備えたデータテーブル
に従い、ズーム操作部４の操作に応じて出力される。こ
こで、レンズ制御部５に備えられたデータテーブルと
は、ズーム動作時にそれぞれ変化するズームレンズ１１
とフォーカスレンズ１４の移動量のデータであって、こ
のデータテーブルの値に沿ってズームレンズ１１及びフ
ォーカスレンズ１４を連係をとりつつ移動させることに
より、合焦を維持しつつ（ピントが合った状態で）変倍
動作を行なうことが出来る。

【０００９】次にモータ制御部６は、入力するズームレ
ンズモータ駆動パルス信号及びフォーカスレンズモータ
駆動パルス信号に応じて、ズームモータ駆動電流及びフ
ォーカスモータ駆動電流をそれぞれズームモータ１２及
びフォーカスモータ１５に供給する。駆動電流を供給さ
れたズームモータ１２及びフォーカスモータ１５はそれ
ぞれ回転し、各モータの回転に応じてズームレンズ１１
とフォーカスレンズ１４とがそれぞれ光軸に平行な方向
に所定の速度で移動し、合焦状態を維持しつつズーム動
作が行われる。ズーム動作の際にフォーカスレンズ１４
をも動かすのは、変倍に伴う焦点の移動を補正するため
である。

【００１０】ズームセンサ１３及びフォーカスセンサ１
４は、上記のようにフォトインタラプタによって構成さ
れている。そしてズームレンズ１１またはフォーカスレ
ンズ１４がフォトインタラプタ取付位置を通過すると、
レンズ枠に一体に形成された遮光板の通過によりフォト
インタラプタの出力が変化するので、その変化した瞬間
の各レンズの位置を基準点として、レンズ制御部５はそ
れ以後のズームレンズ１１及びフォーカスレンズ１４の
位置制御を行なうものである。

【００１１】レンズ制御部５は、ビデオカメラに電源を
投入して使用を開始する時点で、ズームレンズ１１及び
フォーカスレンズ１４を動かしてズームセンサ１３及び
フォーカスセンサ１６の位置を通過させて上記のように
基準点を設定し、以後の制御に用いている。また、この
基準点設定のための動作を初期化と呼んでいる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した、従来技術に
係るビデオカメラでは、解決すべき以下のような問題が
存在した。

【００１３】上記した構成においてレンズの移動に用い
られるステッピングモータは、駆動パルス信号に対する
回転角の累積誤差が無いため扱いやすいオープン制御で
使用できる特徴があるが、環境温度や負荷や駆動電流な
どの駆動の条件が厳しい場合に脱調が発生する恐れがあ
る。脱調は、加えられた駆動パルス信号通りにステッピ
ングモータが回転せず、回転の位相がずれてしまった
り、回転が止まってしまったりする現象である。

【００１４】撮像レンズ１内で移動レンズ１１、１４を
駆動するステッピングモータ１２、１５に脱調が発生す
ると、移動レンズの位置が正しい制御位置から逸脱して
ズーム動作時に撮影画像がぼけたり、或いはレンズ同士
が衝突してしまう等の不具合が生じ、最悪の場合はレン
ズの移動が出来なくなって変倍や合焦の動作が出来なく
なってしまう恐れがあった。

【００１５】また、ステッピングモータの脱調は、ステ
ッピングモータのパルス周波数トルク特性の自起動領域
を越える条件で駆動した場合に起きる可能性がある。そ
こで脱調を起こさないためには自起動領域を拡大する、
即ち駆動電流をより多くすれば良く、更にステッピング
モータの駆動周波数を低くしても良い。

【００１６】しかしながら、単純にステッピングモータ
の駆動電流を多くすれば、消費電力やモータ駆動騒音が
増加してしまい、また駆動周波数を低くすれば移動レン
ズの移動速度が遅くなり、その結果ズーム動作やフォー
カス動作が遅くなってしまう。従って、脱調を避けるた
めに上記したような駆動電流や駆動周波数に余裕を持た
せる防止方法では、消費電力が大きくなりバッテリーの
使用可能時間が短かくなったり或いは騒音が大きくなる
恐れがあり、またレンズの移動速度が低下することでズ
ーム動作やフォーカス動作が遅いビデオカメラとなって
しまい、商品としての価値を喪失してしまう恐れがあっ
た。

【００１７】そこで、本発明は、上記した問題点に鑑み
て成されたものであり、特にレンズが所定位置を通過す
ることにより得られる検知出力を用いてステッピングモ
ータの脱調のパルス数及び／又は脱調の発生頻度を検出
する検出手段と、検出手段の検出結果に応じてステッピ
ングモータの駆動電流値及び／又はステッピングモータ
の駆動周波数を可変するよう電流供給手段の制御を行う
制御手段とを備えたことにより、ステッピングモータの
有害なパルスエラーを確実に防止しつつ低消費電力、低
騒音であり、かつ高速にズーム動作やフォーカス動作を
行なう撮像装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、下記の構成を有する撮像装置を提供
する。ステッピングモータ（ズームモータ１２、フォー
カスモータ１５）を備えかつ光軸上でレンズ（ズームレ
ンズ１１、フォーカスレンズ１４）を進退自在に移動す
る移動手段（ズームモータ１２、フォーカスモータ１
５、リードスクリュー、ラック部材）と、前記レンズ１
１、１４の移動範囲内の所定位置を前記レンズ１１、１
４の移動制御を行う際の位置制御基準点として設定して
前記レンズ１１、１４の前記所定位置における有無を検
知するセンサ手段（フォトインタラプタ、ズームセンサ
１３、フォーカスセンサ１６）とを備えた撮像手段（撮
像レンズ）１と、前記ステッピングモータ１２、１５へ
駆動電流を供給する電流供給手段（モータ制御部）６と
を備えた撮像装置（ビデオカメラ、デジタルスチルカメ
ラ、フィルムカメラ）において、前記レンズ１１、１４
が前記所定位置を通過することにより得られる検知出力
を用いて前記ステッピングモータ１２、１５の脱調のパ
ルス数及び／又は脱調の発生頻度を検出する検出手段
（レンズ制御部）５と、前記検出手段５の検出結果に応
じて前記ステッピングモータ１２、１５の駆動電流値及
び／又は前記ステッピングモータの駆動周波数を可変す
るよう前記電流供給手段６の制御を行う制御手段（レン
ズ制御部）５とを備えたことを特徴とする撮像装置。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
好ましい実施例である第１の実施例のビデオカメラを説
明する。本実施例のビデオカメラは、先に従来技術のビ
デオカメラの説明に援用した図１に示す各構成要素を有
している。ただ、図１におけるレンズ制御部５が以下に
説明するように本実施例の固有の格別な制御を行なうこ
とによって、以下に詳述する格別な効果を発揮するもの
である。なお以下の説明では、前述したものと同一部分
には同一符号を付しその説明を省略する。

【００２０】本実施例のビデオカメラでは、上記に説明
した従来技術の構成の動作に加え、レンズ制御部５は以
下の制御を行なっている。すなわち、ズーム動作やフォ
ーカス動作時にズームレンズ１１又はフォーカスレンズ
１４がズームセンサ１３又はフォーカスセンサ１６の位
置を通過するときには、レンズ制御部５が前回の初期化
の際に記憶している基準点位置と、レンズ枠が通過する
ことで認識される実際のズームセンサ１３の位置又はフ
ォーカスセンサ１６の位置との比較を行う。

【００２１】レンズ制御部５が記憶している基準点位置
と、実際のズームセンサ１３の位置又はフォーカスセン
サ１６の位置とが一致している場合は、それまでに脱調
が起きていないと判断する。一方、レンズ制御部５が記
憶している基準点位置と、実際のズームセンサ１３の位
置又はフォーカスセンサ１６の位置とが一致しない場合
は、それまでに脱調が起きたと判断する。

【００２２】脱調の発生が検出されると、レンズ制御部
５は、脱調を以下の基準でより詳しく識別する。 （１）脱調の量（記憶されている基準点の位置と、実測
によるセンサ位置との差）が４パルス未満の場合、「脱
調小」と認識する。 （２）脱調の量が４パルス以上８パルス未満の場合は、
「脱調中」と認識する。 （３）脱調の量が８パルス以上の場合には、「脱調大」
と認識する。尚、本実施例の撮像レンズが用いるステッ
ピングモータは２相ステッピングモータであり、２相励
磁駆動方式において励磁シークエンスの周期は４パルス
（４ステップ）である。

【００２３】次に、上記の如く認識された脱調の有無、
大小及び頻度に応じてモータ制御部５は、以下のように
駆動電流の制御を行なう。

【００２４】本実施例のビデオカメラでは、ズームモー
タ駆動連流、フォーカスモータ駆動電流はともに３０ｍ
Ａを基準とし、通常はこの電流値で駆動が行われる。し
かし、上記した手順により一旦脱調が認識されると、脱
調の量と頻度に応じて駆動電流を増加する。また脱調無
しが認識されると頻度に応じて駆動電流を減少させる。
駆動電流値を増減する条件は、以下の通りである。 （１）「脱調小」を認識した場合には、脱調が無い場合
と同じ制御を行う。 （２）「脱調中」を１回認識する毎に駆動電流を５ｍＡ
増加させる。但し５０ｍＡを上限とする。 （３）「脱調大」を１回認識すると駆動電流を５０ｍＡ
とし、初期化を行う。 （４）「脱調中」又は「脱調大」の認識から２４時間以
後に、「脱調小」又は脱調の発生無しを連続して２０回
認識する毎に駆動電流を５ｍＡ減少させる。但し３０ｍ
Ａを下限とする。

【００２５】本実施例のビデオカメラは以上の構成とし
たので、撮影を中断するほどではない僅かな脱調（上記
の「脱調中」）が生じた段階で駆動電流を増加させ、そ
れ以上の脱調の発生を防止することが出来る。例えばビ
デオカメラを使用する環境温度が下がってズームレンズ
１１やフォーカスレンズ１４の駆動負荷が増加し、僅か
な脱調が発生し始めると駆動電流を増加させることによ
って、それ以上の脱調の発生を生じさせにくくできる。
またこの場合はレンズの駆動負荷に応じてパルスエラー
が発生することのないように駆動電流を増加させたので
あるから増加分の電力はレンズの駆動に大半が費やさ
れ、余剰分の電力による有害な騒音の増加は殆ど無いも
のである。一方、環境温度が上がってズームレンズやフ
ォーカスレンズの駆動負荷が減少し脱調が発生しないこ
とが確認できた時は、駆動電流を減少させるので消費電
力が下がり、騒音も更に低下する。

【００２６】上記した構成としたことにより、例えばビ
デオカメラを通常の環境温度で使用する場合は低消費電
力で低騒音が維持される。一方、スキー場の様な環境で
使われると駆動電流が増加し、大幅な脱調を防ぐことが
出来る。更に、翌日以降、通常の環境温度で使用すると
駆動電流が徐々に下がり、初期の低消費電力で低騒音の
状態に戻るのでビデオカメラ本来の性能である低消費電
力、低騒音が維持されるものである。すなわち本実施例
のビデオカメラは、環境温度を測る温度センサーや駆動
負荷を測るトルクセンサー等の特別なセンサー手段は有
しないものの、光センサーという従来から撮像レンズ内
に搭載された構成等を用いて、確実に駆動負荷の状況を
把握し、状況に応じた最適な駆動電流を設定することが
出来るという、極めて合理的かつ高信頼性のビデオカメ
ラとなっている。

【００２７】次に、本発明の実施形態に係る第２の実施
例であるビデオカメラを説明する。本実施例のビデオカ
メラは、上記に説明した第１の実施例と同様の構成で脱
調有無、大小及び頻度を検出するものの、モータ駆動電
流ではなくモータ駆動周波数の上限を制御する様に構成
されている。

【００２８】上記の構成とすることにより、撮影を中断
するほどではない僅かな脱調が生じた段階でモータ駆動
周波数の上限を低くし、それ以上の脱調の発生を防止す
ることが出来る。例えばビデオカメラの使用環境温度が
下がってズームレンズやフォーカスレンズの駆動負荷が
増加し、僅かな脱調が発生し始めるとモータ駆動周波数
の上限を低くしそれ以上の脱調の発生を生じさせにくく
できる。一方、撮像装置の環境温度が上がってズームレ
ンズやフォーカスレンズの駆動負荷が減少し、脱調が発
生しないことが確認できた時はモータ駆動周波数の上限
を高くし本来の動作速度に戻る。これらの構成により、
例えば撮像装置を通常の環境温度で使用する場合は低消
費電力で低騒音が維持される。仮にスキー場の様な環境
で使われるとズームスピードが下がるが、低消費電力、
低騒音が維持できる。また、翌日以降通常の環境温度で
使用するとモータ駆動周波数の上限が徐々に上がり本来
の動作速度に戻る。

【００２９】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
本実施例のビデオカメラは、上記した第１の実施例と同
様の構成で脱調有無、大小及び頻度を検出し、その検出
結果に応じてモータ駆動電流及びモータ駆動周波数の両
方を制御するものである。すなわち、駆動電流値を制御
する第１の実施例と、駆動周波数の上限を制御する第２
の実施例の特徴を兼ね備えて構成することにより、より
確実に有害なパルスエラーの発生を防止し、また柔軟な
運用が可能なビデオカメラを実現するものである。

【００３０】上記した第１〜第３の実施例は、以下の格
別な効果を奏する。 （１）モータの駆動負荷を変化させる環境条件を検出す
るセンサを新たに追加することなく、環境条件の変動を
原因とするモータの駆動負荷変動に適応したモータ駆動
条件に制御できる。また、そのモータ駆動条件は不必要
な余裕を持たないため、撮像装置の低消費電力化、低騒
音化が実現できる。 （２）環境条件を検出するセンサによって検知できない
要因、例えば経時変化による潤滑剤劣化や摺動部品の摩
耗によるモータ駆動負荷の変動に対してもモータ駆動条
件に最適に制御できる。また、そのモータ駆動条件は不
必要な余裕を持たないため、撮像装置の低消費電力化、
低騒音化が実現できる。

【００３１】なお、上記の実施例の説明では、ビデオカ
メラによる実施例の説明に集中したが、本発明の効果は
それに限定されるものでは勿論無く、デジタルスチルカ
メラ、フィルムカメラ等、ステッピングモータを搭載す
る各種の撮像装置にも容易に適用が可能であり、いずれ
も本発明が包含するものである。更に、上記の説明では
ズームレンズ移動のためのステッピングモータ制御及び
フォーカスレンズ移動のためのステッピングモータ制御
に対し本発明の実施を適用している構成例により説明を
行ったが、言うまでも無くズームレンズ又はフォーカス
レンズ単独で実施を行っても本発明の効果が同様に発揮
されるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明は、レンズが
所定位置を通過することにより得られる検知出力を用い
てステッピングモータの脱調のパルス数及び／又は脱調
の発生頻度を検出する検出手段と、検出手段の検出結果
に応じてステッピングモータの駆動電流値及び／又はス
テッピングモータの駆動周波数を可変するよう電流供給
手段の制御を行う制御手段とを備えたことにより、ステ
ッピングモータの有害なパルスエラーを確実に防止しつ
つ低消費電力、低騒音であり、かつ高速にズーム動作や
フォーカス動作を行なう撮像装置を提供することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ビデオカメラの構成図である。

【符号の説明】

１ 撮像レンズ（撮像手段） ５ レンズ制御部（検出手段、制御手段） ６ モータ制御部（電流供給手段） １１ ズームレンズ（レンズ） １２ ズームモータ（ステッピングモータ） １３ ズームセンサ（センサ手段） １４ フォーカスレンズ（レンズ） １５ フォーカスモータ（ステッピングモータ） １６ フォーカスセンサ（センサ手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステッピングモータを備えかつ光軸上でレ
   ンズを進退自在に移動する移動手段と、前記レンズの移
   動範囲内の所定位置を前記レンズの移動制御を行う際の
   位置制御基準点として設定して前記レンズの前記所定位
   置における有無を検知するセンサ手段とを備えた撮像手
   段と、 前記ステッピングモータへ駆動電流を供給する電流供給
   手段とを備えた撮像装置において、 前記レンズが前記所定位置を通過することにより得られ
   る検知出力を用いて前記ステッピングモータの脱調のパ
   ルス数及び／又は脱調の発生頻度を検出する検出手段
   と、 前記検出手段の検出結果に応じて前記ステッピングモー
   タの駆動電流値及び／又は前記ステッピングモータの駆
   動周波数を可変するよう前記電流供給手段の制御を行う
   制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。