JP2005227328A

JP2005227328A - 光学ユニットの制御装置、光学装置及び撮影装置

Info

Publication number: JP2005227328A
Application number: JP2004033264A
Authority: JP
Inventors: Kinketsu Chin; 金傑陳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】アクチュエータによって駆動される光学ユニットの撮影領域における停止位置精度を高める。
【解決手段】撮影に使用される第１の駆動領域と撮影に使用されない第２の駆動領域とでアクチュエータ（３３）による駆動が可能な光学ユニットの制御装置であって、前記光学ユニットの駆動に応じた信号を出力する検出手段（３４）と、前記光学ユニットの駆動を制御する駆動制御手段（３１）とを有し、前記制御手段は、前記検出手段からの信号に基づいて前記第２の駆動領域での前記光学ユニットの駆動速度を検出し、該検出された駆動速度に基づいて前記第１の駆動領域における前記光学ユニットの駆動を制御することを特徴とする光学ユニットの制御装置。
【選択図】図９

Description

本発明は、撮影レンズの制御性向上をはかる鏡筒駆動制御シーケンスに関するものである。

従来、撮影レンズの駆動制御においては、カメラの使用環境温度やカメラの電源電圧の状態によって駆動用モータの駆動条件（PWMや電圧等）を変えることによって（例えば、特許文献１参照）、鏡筒を一定のスピードで制御することで停止精度を向上させていた。
また、別の方法として、実際に駆動されている鏡筒のスピードを検出し、スピードが速い場合はブレーキ通電時間を増すようにし、遅くなったらブレーキ通電時間を減らすようにしてフィードバック制御を行い、鏡筒の停止位置精度を向上させているものもあった。
特開平１１−３２６７３９号公報（段落番号００４８）

しかしながら上記のように、実際に鏡筒が駆動されていない停止状態におけるカメラの状態情報（カメラの電源電圧やカメラが使われている温度条件）だけでは、鏡筒に加わっているメカ的な負荷まで把握して制御することはできない。

また、鏡筒の撮影領域での駆動スピードをブレーキ時間に反映させてモータを制御する場合、メカ的な負荷は考慮されるものの、鏡筒の撮影領域における移動量が少ない場合（待機位置から停止位置までの移動量が少ない場合）ほとんどフィードバックがかからない制御になるといった問題がある。

そこで、本発明は、レンズ鏡筒の停止位置精度を高めることを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明の光学ユニットの制御装置の構成は、撮影に使用される第１の駆動領域と撮影に使用されない第２の駆動領域とでアクチュエータによる駆動が可能な光学ユニットの制御装置であって、前記光学ユニットの駆動に応じた信号を出力する検出手段と、前記光学ユニットの駆動を制御する駆動制御手段とを有し、前記制御手段は、前記検出手段からの信号に基づいて前記第２の駆動領域での前記光学ユニットの駆動速度を検出し、該検出された駆動速度に基づいて前記第１の駆動領域における前記光学ユニットの駆動を制御することを特徴とする。

本願発明によれば、検出手段からの信号に基づいて第２の駆動領域での光学ユニットの駆動速度を検出し、この検出された駆動速度に基づいて第１の駆動領域における光学ユニットの駆動を制御できるようにしているため、第１の駆動領域における光学ユニットの停止位置精度を高めることができる。

また、本願発明に、例えば、光学ユニットの使用環境を測定する測定手段を設けるとともに、測定手段による測定結果と検出手段からの信号に基づいて検出された第２の駆動領域での光学ユニットの駆動速度とに基づいて、第１の駆動領域における光学ユニットの駆動を制御できるように構成した場合、使用環境が第１の駆動領域における光学ユニットの停止位置精度に与える影響を少なくできる。

以下、本発明の実施例について説明する。

まず、図１を用いて、本発明の実施例である制御装置が組み込まれたカメラの構成について説明する。ここで、図１は、本実施例のカメラの正面図である。

１００はカメラ本体であり、このカメラ本体の前面中央には、ズーミングが可能なレンズ鏡筒１１０が着脱可能に装着されている。カメラ本体１００の上面中央には、カメラ本体１００に対して開閉可能なストロボ発光装置１２０が設けられており、このストロボ発光装置１２０は、撮影時に開方向に駆動され、被写体に対して照明光を照射する。

ストロボ発光装置１２０の右側には、撮影モードを決定するダ撮影モードダイヤル１３０が設けられている。ストロボ発光装置１３０の左側には、２段式のレリーズスイッチ１４０が設けられており、第１ストローク操作で撮影準備動作（焦点検出動作及び測光動作）が開始され、第２ストローク操作で撮影動作（ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子１５０への露光及び撮像素子から出力された画像データの記録媒体への記録）が開始される。

次に、図２を用いてレンズ鏡筒１１０の構造について説明する。ここで、図２はレンズ鏡筒の分解斜視図である。円筒内周にメスヘリコイド１ａを持ち、外周に固定用のフランジ部分１ｂを持った固定ヘリコイド筒１は、その側面略中央に穴部１ｃを有する。更に、内周には複数本のキー溝部１ｄを有する。

固定メスヘリコイド筒１と係合するオスヘリコイド２ａを持ったオスヘリコイド筒２には、そのオスヘリコイド・リードに沿ったスパイラルギア２ｂが形成されている。このスパイラルギア２ｂは、固定メスヘリコイド筒１とオスヘリコイド筒２とが係合している状態では、穴部１ｃを通じて固定メスヘリコイド筒１の内側に突出した駆動ギア３に係合している。この駆動ギア３には、不図示の伝達機構を介してパルス式のモータ３３(アクチュエータ)がつながっている。

以上の構成によって、モータ３１の駆動力が伝達され、駆動ギア３が回転動作を開始すると、オスヘリコイド筒２は回転しながら固定メスヘリコイド筒１に対して物体側に移動する。また、オスヘリコイド筒２の内周には、これと回転可能に係合し、かつ光軸方向には抜け出ないように固定された直進筒４が収容される。

直進筒４の端部には、固定メスヘリコイド筒１のキー溝部１ｄに係合する複数本のキーが形成されている。従って、オスヘリコイド筒２が回転しながら固定メスヘリコイド筒１に対して物体側に移動すると、直進筒４は、オスヘリコイド筒２とは一体的に回転すること無く固定メスヘリコイド筒１に対して物体側に移動する。

更に、直進筒４の内周には、図中不図示のレンズユニットや、シャッター開閉機構、フォーカス用レンズ繰り出し機構等を保持するレンズ枠５，６が収容される。各レンズ枠５，６の外周には、複数本のカムピン５ａ，６ａが取付けられており、これらカムピン５ａ，６ａは、直進筒４に形成された光軸方向に延びる直進穴部４ｂに係合している。このため、各レンズ枠５，６は直進筒４に対して回転すること無く光軸方向に移動可能である。

また、オスヘリコイド筒２の内周には、直進穴部４ｂを貫通した各カムピン５ａ，６ａが係合し、オスヘリコイド筒２の回転に伴ってこれを光学条件を満足するよう案内するカム溝部(図中不図示)が形成されている。

以上の構成において、駆動ギア３が回転すると、オスヘリコイド筒２と直進筒４とが一体的に固定メスヘリコイド筒１に対して物体側に移動し、更に、そこから各レンズ枠５，６が物体側に移動可能なズーム鏡筒が構成される。

直進筒４の光軸方向端部上側には、台部４ｃが形成されており、この台部４ｃの上部には円柱状のピン部４ｄが形成されている。このピン部４ｄは固定メスヘリコイド筒１の上部に光軸方向に延びるよう形成された溝部１ｅに係合し、鏡筒のズーム動作に応じて光軸方向前後に移動する。ピン部４ｄの位置は、撮影レンズユニットを保持するレンズ枠５，６の位置と対応している。

次に、撮影レンズ(光学ユニット)のフォーカス機構について図３を用いて説明する。図３は、オスヘリコイド筒２の内側に形成されたカム溝部の展開図である。図中に丸囲みの「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」，「Ｅ」は、レンズ鏡筒１１０のズームポジションを表しており、それぞれ「Ｂ」はワイド端、「Ｃ」、「Ｄ」はミドルポジション、「Ｅ」はテレ端である。２１は第１レンズユニットを保持するレンズ枠５の外周に形成されたカムピン５ａが係合するカム溝部であり、このカム溝部２１はカムピン５ａと同一本数形成されている。２２は第２レンズユニットを保持するレンズ枠６の外周に形成されたカムピン６ａが係合するカム溝部２２であり、このカム溝部２２はカムピン６ａと同一本数形成されている。

図中の丸囲み「Ａ」で示す位置はカメラの沈胴位置(格納位置)であり、また、「Ｆ」で示す領域は、無限から至近までのフォーカス領域である。

カム溝部２２の「Ｆ」領域でカム溝部２２の方向がその手前までの方向と逆向きになっているのは、テレ側にオスヘリコイド筒２が繰り出される量と同等な量だけレンズ枠６を戻すためである。このため「Ｆ」領域では、レンズ枠６は光軸方向に全く動かず、レンズ枠５だけが動く。そして、この「Ｆ」領域で繰り出すことで、撮影レンズはフォーカス動作を行う。なお、他の各ポジション「Ｃ」,「Ｄ」,「Ｅ」でもこれと同一の動作によって撮影レンズのフォーカス動作が行われる。

次に、図４は参照して、本実施例のレンズ鏡筒に組み付けられた撮影レンズの駆動制御について説明する。ここで、図４は、カメラの機能ブロック図である。

３１は撮影レンズの動作制御を司るコントローラであり、このコントローラ３１は、後述する回転量検出器３４から出力された回転量を演算処理して速度を算出する演算処理回路３１ａとモータドライバ３２を介してモータ３３の回転速度を制御するＣＰＵ３１ｂを有している。

回転量検出器３４は、フォトインタラプタであり、不図示であるがモータ３３の出力軸に取り付けられた第１のギアと噛み合う第２のギアの出力軸に取り付けられたパルス板に対する光の透過及び非透過を検出することによって、モータ３３の回転量を検出できる構成となっている。

なお、撮影レンズの移動速度を検出するようにしてもよい。

３６は撮影レンズの動きに連動して変化する信号を検出するレンズ位置検出スイッチであり、３７は撮影レンズの動きに連動してレンズ鏡筒が沈端状態のあるかどうかを検出する沈端位置検出スイッチである。

図５は、図４のレンズ位置検出スイッチ３６と沈端位置検出スイッチ３７の波形のレンズの移動に伴う変化を示したタイミングチャートである。これらのスイッチ３６、３７の操作に応じて撮影領域、非撮影領域の２つの領域がある。

以上の構成を有するレンズ鏡筒の動作制御を、図６のフローチャートに基づいて具体的に説明する。まずは、非撮影領域から撮影領域にレンズ鏡筒１１０を移動させる。最初にメインスイッチをONにした（ステップＳ３１０）後で、電圧や温度を測定し（ステップＳ３２０）、撮影レンズを駆動させるべくレンズ制御初期化設定を行う（ステップＳ３３０）。

ここで、ステップＳ３３０にて実行される、レンズ制御初期化設定を図７のフローチャートを用いて説明する。

図７において、上述のステップＳ３２０にて設定された電圧値によって、レンズ制御のPWMを設定する（ステップＳ４１０）。ここで、ＰＷＭの値、すなわちパルス幅が大きくなると、撮影レンズの速度は速くなり、パルス幅が小さくなると、撮影レンズの速度は遅くなる。

次に、モータ３３の駆動方向を設定し（ステップＳ４２０）、ステップＳ４３０に進む。ステップＳ４３０においては念のために沈端位置検出スイッチ３７の状態を判定し、ONと判定された場合には、レンズの沈端位置信号が正しくないと見なしてエラーをリターンする（ステップＳ４６０）。これに対して、沈端位置検出スイッチ３７がOFFと判定されたら、スピード測定のパルス数を設定する（ステップＳ４４０）。ここでパルスは、回転量検出器３４の出力信号であり、設定されるパルス数はスピード測定の範囲を意味する。

以上の手順によって、初期化設定が終了すると、図６のステップＳ３４０に進む。ここでエラーがあった場合（ステップＳ４６０を通った場合）は、カメラ本体１００にエラーが表示される（ステップＳ３D０）。エラーがない場合は、モータドライバ３２を介してコントローラ３１から出力信号が出力され、モータ３３の速度制御が開始される（ステップＳ３５０）。

続くステップＳ３６０において、スピード安定のために所定位置への到達（沈端位置検出スイッチ３７がOFFからONに変化）まで待ち、スピードを測定するためのタイマーをスタートする（ステップＳ３７０）。

そして、回転量検出器３４からの出力信号により、モータ３３がステップＳ４４０において予め速度検知用として設定されたパルス数（本実施例では１００パルス）に達したかどうかを判断し（ステップＳ３８０）、達した場合にはタイマーを停止させ（ステップＳ３８５）、非撮影領域のスピードをコントローラ３１のＣＰＵに記憶する（ステップＳ３９０）。

次にステップＳ３Ａ０で、レンズ停止制御を行うが、これを図８のフローチャートで説明する。図８において、まずレンズ移動量検出スイッチ３６からの出力信号を用いて、沈道位置から物体側へ移動を開始した撮影レンズがWIDE端に達するまで待つ（ステップＳ５１０）。WIDE端に達したら、コントローラ３１からの出力信号に基づき、モータドライバ３２がモータ３３に逆通電又は短らくによるブレーキ制御を行ない（ステップＳ５２０）、モータ３３を停止させる（ステップＳ５３０）。

再び、図６に戻り新しいＰＷＭ値を設定する(Ｓ３B０)。これを図９のフローチャートを用いて説明する。まず、上述のステップＳ３９０で記憶した非撮影領域における撮影レンズのスピード値を取り出す(ステップＳ６１０)。次に、ステップＳ６２０においては、上記取り出したスピード値が基準値より大きいかどうか判断し、大きくなければ設定済みのPWM値のままで図６のステップＳ３B０に戻る。

ステップＳ６２０で基準値より大きいと判定した場合は、そのスピード値に基づき新しいPWM値を演算する（ステップＳ６３０）。例えば、検出スピードと基準値の差が所定量以下であるときは、ＰＷＭ値を設定済みのそれより小さく設定し、所定量以上であるときは、ＰＷＭ値を設定済みのそれよりかなり小さく設定する。

新しく設定されたＰＷＭ値は、コントローラ３１からモータドライバ３２に出力される（ステップＳ６４０）。この後、図６のステップＳ３C０に戻り、カメラ一般操作を受け付けるルーチンに移行する。

本実施例では、パルスモータに対してＰＷＭ値を変更したが、例えば、ＤＣモータに対して電圧を変更してもよい。

本発明の実施例であるカメラの正面図である本発明の実施例であるレンズ鏡筒の分解斜視図である。オスヘリコイド筒の内側の展開図である。本発明の実施例のカメラの概略構成を示すブロック図である。撮影レンズの移動に伴うパルス変化を示したタイミングチャートである。メインスイッチがONされた後の、撮影レンズの動作制御を示したフローチャートである。レンズ制御初期化動作のフローチャートである。本実施例のレンズ停止制御の詳細な動作を示すフローチャートである。本実施例のPWM自動演算制御の詳細な動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００カメラ本体
１１０レンズ鏡筒
１２０ストロボ発光装置
１３０撮影モードダイヤル
１４０レリーズスイッチ
１５０撮像素子

Claims

撮影に使用される第１の駆動領域と撮影に使用されない第２の駆動領域とでアクチュエータによる駆動が可能な光学ユニットの制御装置であって、
前記光学ユニットの駆動に応じた信号を出力する検出手段と、
前記光学ユニットの駆動を制御する駆動制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記検出手段からの信号に基づいて前記第２の駆動領域での前記光学ユニットの駆動速度を検出し、該検出された駆動速度に基づいて前記第１の駆動領域における前記光学ユニットの駆動を制御することを特徴とする光学ユニットの制御装置。
前記第１の駆動領域が前記光学ユニットのズーム駆動を行う領域であり、前記第２の領域が前記光学ユニットをズーム駆動端と格納位置との間での駆動を行う領域であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニットの制御装置。
該光学ユニットの使用環境を測定する測定手段を有し、
前記駆動制御手段は、前記測定手段による測定結果と前記検出手段からの信号に基づいて検出された前記第２の駆動領域での前記光学ユニットの駆動速度とに基づいて、前記第１の駆動領域における前記光学ユニットの駆動を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ユニットの制御装置。
前記駆動制御手段は、前記アクチュエータに印加する信号のパルス幅変調制御により前記光学ユニットの駆動の制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学ユニットの制御装置。
前記駆動制御手段は、前記光学ユニットの複数のズームポジションへの駆動を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学ユニットの制御装置。
請求項１から５のいずれか１つに記載の制御装置と、
前記光学ユニットとを有することを特徴とする光学装置。
請求項１から６のいずれか１つに記載の制御装置と、
前記光学ユニットと、
前記光学ユニットにより形成された被写体像を光電変換する光電変換素子を有することを特徴とする撮影装置。