JP2006201722A - レンズ駆動制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズ駆動制御を高精度に行うと共に、レンズ群をテレ側端又はワイド側端の停止可能位相位置に停止させることができ、ステップモータの通電を遮断しても、ステップモータがその停止位置において位相がずれるのを防止することができるレンズ駆動制御装置を提供する。
【解決手段】 ビデオカメラは、ズームレンズ１０２を駆動するズームモータ１１７と、ズームレンズ１０２の位置を検出するレンズ位置検出センサ１２２とを備える。ビデオカメラは、リセット位置Ｃｚの位相をＣ０とし、この位相Ｃ０と事前に記憶されているリセット位置カウンタをパルス値Ｐ０とからステップモータの現在位置の位相を計算し、リセット位置Ｃｚの位相Ｃ０に光学テレ側端位置とリセット位置との間のパルスカウント値を加算することにより計算した光学テレ側端位置の位相が非停止位相であるときは、テレ側端及びワイド側端位置を実際の光学テレ側端及びワイド側端位置よりも内側に設定する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、レンズ駆動制御装置及び方法に関し、特に撮像装置のレンズ駆動制御装置及び方法に関する。

従来、カムコーダ等の撮像装置は、一般的に、ステップモータによってズームレンズやフォーカスレンズの駆動を行うレンズ駆動制御装置を有する。

レンズ駆動制御装置としては、インナーフォーカスレンズタイプのものが広く用いられている。このレンズ駆動制御装置は、任意の被写体距離にある被写体を変倍しながら撮像する場合、ズームレンズの移動に伴う焦点面の変化を補正するためのフォーカスレンズの合焦軌跡が被写体距離によって異なるため、ズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置を正確に制御する必要がある。

図１３は、従来のインナーフォーカスレンズタイプのレンズ駆動制御装置の構成を概略的に説明する図である。

図１３のレンズ駆動制御装置は、被写体側から、固定されている第１のレンズ群１０１と、変倍を行う第２のレンズ群（以下「ズームレンズ」という）１０２と、絞り１０３と、固定されている第３のレンズ群１０４と、焦点調節機能、及び変倍による焦点面の移動を補正するコンペンセータレンズ機能を兼ね備えた第４のレンズ群（以下「フォーカスレンズ」という）１０５と、撮像面をもつＣＣＤ１０６とを備える。ズームレンズ１０２は、ワイド（広角）側及びテレ（望遠）側間で移動可能であり、フォーカスレンズ１０５は至近及び無限間で移動可能である。

図１３のレンズ駆動制御装置では、フォーカスレンズ１０５が焦点調節機能に加えてコンペンセータレンズ機能を兼ね備えているため、公知のように、ズームレンズ１０２の焦点距離が等しくても、ＣＣＤ１０６上に合焦させるためのフォーカスレンズ１０５の位置は被写体距離によって異なる。

ズームレンズ１０２の位置とフォーカスレンズ１０５の位置の関係は図１３に示す曲線で表わされる。図１４に示す曲線は、曲線ａ（被写体距離１０ｍ）が無限の被写体距離に合焦する位置に対応するもので、曲線ｂ（被写体距離５ｍ），曲線ｃ（被写体距離３ｍ）は、被写体がよりＣＣＤ１０６の撮像面に近い場合の合焦位置に対応するものである。従って、所定の被写体距離の被写体を撮像しながら変倍を行う場合、所定の被写体距離に対応して選択された図１４の曲線の軌跡に従ってフォーカスレンズ１０５を移動すれば合焦状態で変倍を行うことができる。

そこで、インナーフォーカスレンズを備えた撮像装置は、一般的に、図１４に示す複数の軌跡情報を何らかの形（軌跡そのものでも、レンズ位置を変数とした関数でもよい）でレンズ制御用のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）等に記憶させておき、ズームレンズ１０２の移動に対応して、その軌跡情報にしたがってフォーカスレンズ１０５を移動するように制御している。

次に、図１３のレンズ駆動制御装置におけるステップモータの駆動方法の一例を説明する。

レンズ駆動用のモータとしてステップモータを使用すれば、歩進パルス数に対する回転角度が一定のため、レンズの初期位置を決めれば、その後は歩進パルスをそのままインクリメント又はデクリメントしてパルス数をカウントすることによりレンズ位置の検出を正確に行うことができる。従って、エンコーダを用いる必要がなく、また、レンズ駆動制御が容易である。なお、ステップモータの駆動は、ステップモータに電圧（又は電流）を印加することによって行うが、低騒音で駆動を行うために正弦波形を用いる場合が多い。

図１５は、図１３のレンズ駆動制御装置におけるステップモータの構成を概略的に示す図である。

図１５のステップモータは、一対のモータ巻線コイル３，４及びマグネット６を有する
２相ステップモータ５と、モータ巻線コイル３に接続されたモータドライバ回路１と、モータ巻線コイル４に接続されたモータドライバ回路２と、モータドライバ回路１，２に夫々接続されたモータ制御を行うマイクロコンピュータ（マイコン）７とを備える。

マイコン７は、モータの駆動速度や停止位置を制御するためのプログラムを格納するＲＯＭ、プログラムの制御命令に従って周波数とデューティ比を設定しパルス信号（Ｅ、Ｆ）を出力するＰＷＭ波形生成ユニットと、高（「Ｈ」）及び低（「Ｌ」）信号出力可能なポート（Ａ、Ｂ）とを内蔵している。

図１６は、図１５におけるモータドライバ回路１，２の内部構成を概略的に示す図である。

図１６のモータドライバ回路１，２は、Ｖｃｃ端子とＧＮＤ端子の間に夫々直列に接続された、ＰＮＰトランジスタ８，９と、ダイオード１２，１４と、ダイオード１３，１５と、ＮＰＮトランジスタ１０，１１とを備え、さらに、出力端がＰＮＰトランジスタ８及びＮＰＮトランジスタ１１の各ベースに夫々抵抗１６，１９を介して接続され、一方の入力端が入力ＥＮ１に他方の入力端が入力ＩＮ１に接続されたＡＮＤゲート２０と、出力端がＰＮＰトランジスタ９及びＮＰＮトランジスタ１１の各ベースに夫々抵抗１８，１９を介して接続され、一方の入力端が入力ＥＮ１に他方の入力端がＮＯＴゲート２２を介して入力ＩＮ１に接続されたＡＮＤゲート２１とを備える。

ＰＮＰトランジスタ８及びＮＰＮトランジスタ１０の接続点は出力ＯＵＴ１に接続されており、ＰＮＰトランジスタ９及びＮＰＮトランジスタ１１の接続点は出力ＯＵＴ２に接続されている。出力ＯＵＴ１と出力ＯＵＴ２はモータ巻き線コイル３を介して接続されている。

以下、図１５におけるモータドライバ回路の作動をモータドライバ回路１に着目して説明する。

図１６において、入力ＥＮ１が「Ｈ」レベルで入力ＩＮ１が「Ｈ」レベルのとき、トランジスタ８及び１１はＯＮ状態となり、トランジスタ９及び１０はＯＦＦ状態となる。従って、モータ巻線コイル１３にはＯＵＴ１からＯＵＴ２の方向に電流が流れる。入力ＥＮ１が「Ｈ」レベルで入力ＩＮ１が「Ｌ」レベルのときは、トランジスタ９及びトランジスタ１０がＯＮ状態となり、トランジスタ８及びトランジスタ１１がＯＦＦ状態となる。従って、モータ巻線コイル３にはＯＵＴ２からＯＵＴ１の方向に電流が流れる。また、入力ＥＮ１が「Ｌ」レベルのときは入力ＩＮ１の入力レベルに関わらずＰＮＰトランジスタ８，９、ＮＰＮトランジスタ１０，１１はＯＦＦ状態となり、出力ＯＵＴ１，ＯＵＴ２はハイインピーダンス状態となる。これらの場合の入力と出力との関係を表１に示す。

なお、モータドライバ回路２の作動も上記と同様であり、ＩＮ２、ＥＮ２、ＯＵＴ３及びＯＵＴ４も表１に準ずる。

また、マイコン７からモータドライバ回路１，２に対して、パルス幅変調（ＰＷＭ）出力Ｅが入力ＩＮ１にパルス幅変調（ＰＷＭ）出力Ｆが入力ＩＮ２に入力される。また、入力ＥＮ１、入力ＥＮ２は、図１５に示すようにマイコン出力ポートＡ，Ｂに接続して「Ｈ」，「Ｌ」を制御してもよく、マイコン７に接続せずに「Ｈ」レベルに固定してもよい。

以下、図１６におけるモータ巻き線コイル３を流れる電流のパルス幅変調による制御方法を説明する。

図１６において、マイコン７はＰＷＭ出力Ｅ，Ｆを一定の周波数ｆｐでモータドライバ回路１，２に入力する。このＰＷＭ出力Ｅ，Ｆの「Ｈ」，「Ｌ」により上述した論理でモータ巻線コイル３，４に電流が流れるが、周波数ｆｐが高いためコイルのインダクタンスの影響でモータ巻線コイル３には図１７に示すようなデューティ比に応じた電流が流れる。従って、振動や騒音が小さくなるように正弦波駆動を行うためには、このＰＷＭデューティ比を略正弦波的に変化させれる。またさらに効率よくモータ駆動を行うためには、前記略正弦波の振幅を回転速度に応じて変化するようにＰＷＭデューティ比の変化を調整する。

ズームレンズ１０２は、画角を変更するときだけ駆動され、また、フォーカスレンズ１０５は焦点を合わせるときだけ駆動される。従って、画角を決めて一定の被写体距離で被写体を撮像している場合には、ズームレンズ１０２もフォーカスレンズ１０５も駆動する必要がない。そこで、レンズを停止しているときには、モータに通電しないようにして無駄な消費電力を抑えるようにするのが一般的である。なお、レンズ停止時にモータへの通電は、図１５における入力ＥＮ１，ＥＮ２を「Ｌ」レベルにすることにより禁止することができる。

ここで、ステップモータの停止位相をディテント位置だけに限定して停止させる場合にはモータに通電しなくても問題ないが、より細かい分解能の停止位相でモータを停止させる場合、ディテント位置とディテント位置の中間に停止することがある。その場合に、通電を停止した時にいずれかのディテント位置に回転する可能性がある。そこで、１−２相励磁方式のステップモータ制御において、1相励磁位置だけに限定して停止させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２２１５８６号公報

しかしながら、近年ではレンズ及びＣＣＤ等の撮像素子の小型化が進むと共に、レンズの高倍率化により、レンズの位置敏感度が大きくなる傾向であり、すなわち、図１３に示すレンズ合焦軌跡曲線において、テレ側における曲線の傾きが大きくなる傾向になっている。その結果、より高精度にレンズ駆動制御を行うためには、ズームレンズの制御分解能を高める必要がある。そのためには、レンズを動かすネジピッチを細かくするか、モータの極数を増やすか、モータの位相分解能を細かくすることになる。しかし、ネジピッチを細かくすると同じ速度で動かした時のレンズの移動距離が短くなってしまうため、端から端までの移動時間を従来通りに維持するためには、駆動速度を上げなければならず、騒音の問題が生じる可能性がある。また、モータの極数を増やすと、トルクが弱くなり、高速駆動ができず、端から端までの移動時間が長くなってしまう。従って、騒音の発生を抑えてレンズの移動時間の高速性を保ったまま位相分解能を高めるためには、モータの制御位相を１相励磁位置だけでなく、その１／２、１／４、１／８…と位相分解能を細かくしていかなければならない。

図１８は、図１５のステップモータの位相に対する電流の略正弦波形の関係を示すグラフである。

図１８において、２相のステップモータにおいて、Ａ相とＢ相の片方だけに電流が流れている状態が１相励磁位置の状態であり、略正弦波形では９０度毎に位置している。そして、１相励磁位置の中間位置を１／２相位置、更に１相位置と１／２相位置の中間位置を１／４相位置、また、１／４相位置と１相又は１／２相位置との中間位置を１／８相位置という。

ただし、前述したように、位相分解能を細かくしても、トルクの弱い位相位置でモータを停止して通電をＯＦＦ状態にするとディテントトルク位置に引っ張られてモータが回転する可能性がある。

本発明の目的は、レンズ駆動制御を高精度に行うと共に、レンズ群をテレ側端又はワイド側端の停止可能位相位置に停止させることができ、ステップモータの通電を遮断しても、ステップモータがその停止位置において位相がずれるのを防止することができるレンズ駆動制御装置及び方法を提供することにある。

請求項１記載のレンズ駆動制御装置は、光軸方向に移動する少なくとも１つレンズ群と、前記レンズ群を駆動するステップモータと、前記ステップモータの原点位置を前記ステップモータの制御上の最小位相単位で検出する原点位置検出手段と、前記レンズ群の位置を前記最小位相単位で算出するレンズ位置演算手段と、前記最小位相単位で検出されたステップモータの原点位置を前記最小位相単位よりも粗い位相単位で前記ステップモータの停止可能位相位置又は非停止位相位置に設定する停止位置設定手段とを備えることを特徴とする。

請求項９記載のレンズ駆動制御方法は、光軸方向に移動する少なくとも１つレンズ群を駆動するステップモータの原点位置を前記ステップモータの制御上の最小位相単位で検出し、前記レンズ群の位置を前記最小位相単位で算出し、前記最小位相単位で検出されたステップモータの原点位置を前記最小位相単位よりも粗い位相単位で前記ステップモータの停止可能位相位置又は非停止位相位置に設定することを特徴とする。

本発明によれば、ステップモータの原点位置をステップモータの制御上の最小位相単位で検出すると共にレンズ群の位置を最小位相単位で算出し、加えて、ステップモータの停止位置を最小位相単位よりも粗い位相単位でステップモータの停止可能位相位置又は非停止位相位置に設定するので、レンズ駆動制御を高精度に行うと共に、レンズ群をテレ側端又はワイド側端におけるステップモータの停止可能位相位置に停止させることができ、ステップモータの通電を遮断しても、ステップモータがその停止位置において位相がずれるのを防止することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るレンズ駆動制御装置を備える撮像装置の内部構成を概略的に示すブロック図で示したものである。

図１において、撮像装置としてのビデオカメラは、被写体側から、第１固定レンズ群１０１と、変倍を行う変倍レンズ群（ズームレンズ）１０２と、絞り１０３と、第２固定レンズ群１０４と、焦点調節機能及び変倍による焦点面の移動を補正するコンペンセータレンズ機能を兼ね備えた合焦レンズ群（フォーカスレンズ）１０５と、撮影面を有し、撮影面上に結像された光学的な被写体像を光電変換して映像信号として出力する撮像素子としてのＣＣＤ１０６と、ＣＣＤ１０６の出力を増幅する二重相関サンプリング（ＣＤＳ）自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）１０７と、ＡＧＣ１０７からの出力信号を後述する記録装置１０９及びモニタ装置１１０に対応した信号に変換するカメラ信号処理回路１０８と、カメラ信号処理回路１０８によって変換された信号を記録する記録装置１０９と、カメラ信号処理回路１０８によって変換された信号を表示するモニタ装置１１０とを備える。記録装置１０９は、動画や静止画を記録し、記録媒体としての磁気テープや半導体メモリから成る。

図１のビデオカメラは、さらに、ズームレンズ１０２を駆動するズームモータ１１７と、ズームモータ駆動用のドライバと、絞り１０３を駆動するＩＧメータ１２１と、ＩＧメータ１２１用のドライバ１２０と、ＡＧＣ１０７で増幅された映像信号のレベルに基づいてドライバ１２０に絞り制御信号を送出する絞り制御回路１１９と、フォーカスレンズ１０５を駆動するフォーカスモータ１１８と、フォーカスモータ駆動用のドライバ１１６と、ＡＧＣ１０７で増幅された映像信号から合焦のために最適な信号を取り出す範囲を設定するＡＦゲート１１１と、焦点検出に用いられる高周波成分、低周波成分及び輝度差成分（映像信号の輝度レベルの最大値と最小値の差分）を抽出するＡＦ信号処理回路１１２と、ズームレンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５の各位置を夫々検出する後述する図２のレンズ位置検出センサ１２２，１２３（実施の形態において「リセットセンサ」ともいう）と、ズームモータ駆動用ドライバ１１５、フォーカスモータ駆動用ドライバ１１６、ＡＦ信号処理回路１１２、カメラ信号処理回路１０８、記録装置１０９、及びレンズ位置検出センサ１２２，１２３に夫々接続されたカメラ／ＡＦマイコン１１３と、カメラ／ＡＦマイコン１１３に接続されたズームスイッチ１１４とを備える。

カメラ／ＡＦマイコン１１３は、ＡＦ信号処理回路１１２の出力信号に基づいてフォーカスレンズを制御すると共に、ズームスイッチ１１４の操作情報（操作部材の回転角度に応じた電圧が出力され、この出力電圧に応じて可変速ズームがなされる）を読み込んでズーム制御を行い、また、カメラ信号処理回路１０８の出力信号を制御する等を行う。ＡＦマイコン１１３は、ＡＦ信号処理回路１１２の出力信号レベルが最大となるように、フォーカスレンズ１０５を移動させることにより、自動焦点調節を行っている。

ＡＦゲート１１は、その大きさが可変であり、また複数設けられることもある。

絞り制御回路１１９は、ＡＧＣ回路１０７の出力信号のレベルを検出し、このレベルが一定レベル（適性露光量）でないときは、一定レベルにするための絞り量制御信号をＩＧドライバ１２０に出力し、ＩＧメータ１２１は、適性露光量を維持するように絞り１０３を駆動する。

ドライバ１１５，１１６は、夫々カメラ／ＡＦマイコン１１３から出力されるズームレンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５の駆動命令に従って駆動エネルギーを波形変更可能な電流としてズームモータ１１７及びフォーカスモータ１１８に出力する。

図２は、図１におけるレンズ位置検出センサ１２２の構成を概略的に示す斜視図である。

図２のレンズ位置検出センサ１２２は、ズームモータ１１７の原点位置（リセット位置）に配されたフォトセンサ１３０と、遮光板１３１とを備える。フォトセンサ１３０は、発光部１３２と受光部１３３とを備え、遮光板１３１は、ズームレンズ１０２又はフォーカスレンズ１０５に固定されていると共に、フォトセンサ１３０の発光部１３２と受光部１３３の間においてズームレンズ１０２又はフォーカスレンズ１０５の移動に応じて進退する。ズームレンズ１０２又はフォーカスレンズ１０５がテレ側とワイド側の間で光軸方向に移動すると、それと一体に遮光板１３１が移動し、フォトセンサ１３０の発光部１３２及び受光部１３３間の光路を遮ったとき、受光部１３３の出力信号は低（「Ｌ」）レベルになり、遮らないときは高（「Ｈ」）レベルになる。これにより、受光部１３３の出力信号が変化する位置を基準位置（ズームモータ１１７の原点位置）として、ズームレンズ１０２、フォーカスレンズ１０５が基準位置に存在するか否かを検知することができ、もって、ＡＦマイコン１１３は、この基準位置と、レンズ移動速度、レンズ移動方向等により、各レンズの位置を認識することができる。

以上の説明は、レンズ位置検出センサ１２２に対するものであるが、レンズ位置検出センサ１２３にも適用される。

ＡＦマイコン１１３には、ズームレンズ１０２をワイド側又はテレ側に移動させるためのズームスイッチ１１４が接続されている。ズームスイッチ１１４はその押圧に応じて電圧が変化するような回路構成になっており、ＡＦマイコン１１３はズームスイッチ１１４が操作された時にその電圧変化を検出し、その電圧に応じて可変速ズームの何速目のズーム速度でズームレンズ１０２を駆動させるかを決定する。

図３は、図１におけるレンズ駆動制御装置によって実行されるレンズ制御処理の手順を示すフローチャートである。

本実施の形態では、ステップモータ制御上の最小位相単位を図１８における１／８相の単位とし、停止可能位相単位を１／４相の単位とするが、最小位相単位に対して停止可能位相単位が粗い設定であれば、どのような位相単位で制御してもよい。

また、以下の説明は、ステップモータの位置カウントがワイド側からテレ側方向に増加する場合を対象としているが、テレ側からワイド側方向に増加する場合もこれに準ずる。ただし、その場合には、以下の説明において、カウンタのプラスとマイナスの符号が逆になる。

図３において、まず、電源がＯＮ状態になると（ステップＳ３０１でＹＥＳ）、ステップモータをその原点位置に移動する（リセットする）ことを１で示すリセットフラグを「１」に設定し（ステップＳ３０２）、リセットモードを「１」に設定し（ステップＳ３０３）、パルスカウンタ０を１相励磁位置にしてステップモータの位相を初期化する（ステップＳ３０４）。

次いで、レンズ駆動制御装置を撮像素子としてのＣＣＤ１０６の画像取り込み周期に同期させて実行するために１Ｖ周期期間（垂直同期期間）待機した（ステップＳ３０５でＹＥＳ）後、リセットフラグが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ３０６）。最初は、リセットフラグが「１」であるので、リセットを行うべく、リセットモードの値が「１」か、「２」か、「３」かを判別し（ステップＳ３０７）、最初は、リセットモードが「１」であるので、後述する図４のリセットモード１処理を実行する（ステップＳ３０８）。

ステップＳ３０６の判別の結果、リセットフラグが１でないときは、後述する図８の通常動作処理を実行し（ステップＳ３１１）、次いで、電源がＯＦＦ状態であるか否かを判別し（ステップＳ３１２）、ＯＦＦ状態でなければ、ステップＳ３０５以降の処理を繰り返し、電源がＯＦＦ状態であれば、本処理を終了する。

図４は、図３のステップＳ３０８で実行されるリセットモード１処理の手順を示すフローチャートである。

図４において、まず、リセットセンサ（図１におけるレンズ位置検出センサ１２２、以下同様）の出力が「Ｈ」であるか否かを判別する。本実施の形態では、ステップモータの位置カウントがワイド側からテレ側方向に増加する場合を想定しているので、ステップＳ４０１の判別の結果は、リセットセンサが「Ｈ」であるので、テレ側方向への駆動命令を送出し（ステップＳ４０２）、リセット動作時の駆動速度で１Ｖ期間に進むパルス数をＡ（最小位相単位（１／８相）の整数倍）とし、Ａパルス加算した位置を目標位置（Ｃｚ←Ｃｚ＋Ａ）としてズームモータ１１７を駆動し（ステップＳ４０３）、ステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０１の判別の結果、リセットセンサの出力が「Ｌ」であるときは、ワイド側方向への駆動命令を送出し（ステップＳ４０５）、リセット動作時の駆動速度で１Ｖ期間に進むパルス数をＡ（最小位相単位（１／８相）の整数倍）とし、Ａパルス減算した位置を目標位置（Ｃｚ←Ｃｚ−Ａ）としてズームモータ１１７を駆動して（ステップＳ４０６）、ステップＳ４０４に進む。

続くステップＳ４０４では、リセットモードを「２」に設定し、その後、本処理を終了して、図３のステップＳ３０５以降の処理を実行する。この場合、ステップＳ３０７の判別の結果、リセットモードが「２」であるので、後述する図５のリセットモード２処理を実行する（ステップＳ３０９）。

図５は、図３のステップＳ３０９で実行されるリセットモード２処理の手順を示すフローチャートである。

図５において、まず、ステップモータが１Ｖ前に設定された目標位置に到達しているものとして、１Ｖ前のステップモータの駆動方向がテレ側方向か否かを判別する（ステップＳ５０１）。この場合、駆動方向がテレ側方向なので、リセットセンサの出力が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わっているか否かを判別する（ステップＳ５０２）。

ステップＳ５０２の判別の結果、リセットセンサの出力が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わっていないときは、テレ側方向への駆動命令を送出し（ステップＳ５０３）、リセット動作時の駆動速度で１Ｖ期間に進むパルス数をＡ（最小位相単位（１／８相）の整数倍）とし、Ａパルス加算した位置を目標位置（Ｃｚ←Ｃｚ＋Ａ）としてモータを駆動して（ステップＳ５０４）、このステップＳ５０３〜Ｓ５０４の処理を、リセットセンサの出力が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わる（ステップＳ５０２でＹＥＳ）まで繰り返す。

ステップＳ５０２の判別の結果、リセットセンサの出力が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わると（ステップモータモータの原点位置を越えると）、ワイド側方向への駆動命令を送出し（ステップＳ５０５）、最小位相単位で１パルス分（１／８相分）減算した位置を目標位置（Ｃｚ←Ｃｚ−１）としてモータを駆動して（ステップＳ５０４）、ステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０１の判別の結果、ステップモータの駆動方向がワイド側方向のときは、リセットセンサの出力が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わっているか否かを判別する（ステップＳ５０８）。

ステップＳ５０８の判別の結果、リセットセンサの出力が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わっていないときは、ワイド側方向への駆動命令を送出し（ステップＳ５０９）、リセット動作時の駆動速度で１Ｖ期間に進むパルス数をＡ（最小位相単位（１／８相）の整数倍）とし、Ａパルス減算した位置を目標位置（Ｃｚ←Ｃｚ−Ａ）としてモータを駆動して（ステップＳ５１０）、このステップＳ５０９〜Ｓ５１０の処理をリセットセンサの出力が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わる（ステップＳ５０８でＹＥＳ）まで繰り返す。

ステップＳ５０８の判別の結果、リセットセンサの出力が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わると（ステップモータモータの原点位置を越えると）、テレ側方向への駆動命令を送出し（ステップＳ５１１）、最小位相単位で１パルス分（１／８相分）加算した位置を目標位置（Ｃｚ←Ｃｚ＋１）としてモータを駆動して（ステップＳ５１２）、ステップＳ５０７に進む。

続くステップＳ５０７では、リセットモードを「３」とし、本処理を終了して、その後、図３のステップＳ３０５以降の処理を実行する。この場合、ステップＳ３０７の判別の結果、リセットモードが「３」であるので、後述する図６のリセットモード３処理を実行する。

図６は、図３のステップＳ３１０で実行されるリセットモード３処理の手順を示すフローチャートである。

図６において、まず、ステップモータが１Ｖ前に設定された目標位置に到達しているものとして、１Ｖ前のステップモータの駆動方向がテレ側方向か否かを判別する（ステップＳ６０１）。この場合、ステップモータの駆動方向がワイド側方向なので、リセットセンサの出力が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わっているか否かを判別する（ステップＳ６１２）。

ステップＳ６１２の判別の結果、リセットセンサの出力が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わっていないときは、ワイド側方向への駆動命令を送出し（ステップＳ６１３）、最小位相単位で１パルス分（１／８相分）減算した位置を目標位置（Ｃｚ←Ｃｚ−１）としてモータを駆動して（ステップＳ６１４）、ステップＳ６１３〜Ｓ６１４の処理をリセットセンサの出力が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わる（ステップＳ６１２でＹＥＳ）まで繰り返す。

ステップＳ６０１の判別の結果、駆動方向がテレ側方向のときは、リセットセンサの出力が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わっているか否かを判別する（ステップＳ６０２）。

ステップＳ６０２の判別の結果、リセットセンサの出力が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わっていないときは、テレ側方向への駆動命令を送出し（ステップＳ６０３）、最小位相単位で１パルス分（１／８相分）加算した位置を目標位置（Ｃｚ←Ｃｚ＋１）としてモータを駆動して（ステップＳ６０５）、このステップＳ６０４〜Ｓ６０５の処理をリセットセンサの出力が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わる（ステップＳ６０２でＹＥＳ）まで繰り返す。

ステップＳ６０２の判別の結果、リセットセンサの出力が「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わっているとき、又は、ステップＳ６１２の判別の結果、リセットセンサの出力が「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わっているときは（ステップモータの原点位置を越えているときは）、ズーム駆動を停止し（ステップＳ６０６）、リセット位置（「Ｈ」から「Ｌ」へ、又は「Ｌ」から「Ｈ」への切換えを検出した位置）Ｃｚの位相をＣ０としてメモリに記憶し（ステップＳ６０７）、事前に記憶されているリセット位置カウンタをパルス値Ｐ０として書き込み（ステップＳ６０８）、ステップＳ６０７で記憶した位相Ｃ０とステップＳ６０８で書き込んだパルス値Ｐ０からステップモータの現在位置の位相を後述する算出方法により計算し（ステップＳ６０９）、後述する図７のテレ側端及びワイド側端算出処理を実行して、テレ側端及びワイド側端の位置を算出し（ステップＳ６１０）、最後に、リセットフラグを「０」に設定して（ステップＳ６１１）、本処理を終了する。

図７は、図６のステップＳ６１０で実行されるテレ側端又はワイド側端算出処理の手順を示すフローチャートである。

図７において、まず、ステップＳ６０７で記憶したリセット位置Ｃｚの位相Ｃ０に、光学テレ側端位置とリセット位置との間のパルスカウント値を正弦波１周期のパルス数（１／８相単位の場合は１周期に３２パルス数）で割ったときの余りから求めた位相を加算することにより、光学テレ側端位置の位相を計算し（ステップＳ７０１）、ステップＳ７０１で計算した光学テレ側端位置の位相がステップモータの停止可能位相であるか否かを判別し（ステップＳ７０２）、停止可能位相であるときは、光学テレ側端をそのまま実際の駆動上のテレ側端位置として設定する（ステップＳ７０３）と共に、停止可能な位相位置でないときは、実際の駆動上のテレ側端位置を光学テレ側端位置から１パルス分（１／８相分）ワイド側にずらした位置として（ステップＳ７０４）、ステップＳ７０５に進む。

次いで、ステップＳ６０９で記憶したリセット位置の位相Ｃ０から、光学ワイド側端位置とリセット位置との間のパルスカウント値を光学テレ側端位置とリセット位置との間のパルスカウント値を正弦波１周期のパルス数（１／８相単位の場合は１周期に３２パルス数）で割ったときの余りから求めた位相を減算することにより、光学ワイド側端位置におけるステップモータの位相を計算し（ステップＳ７０５）、ステップＳ７０５で計算した光学ワイド側端位置の位相がステップモータの停止可能な位相であるか否かを判別し（ステップＳ７０６）、停止可能位相位置であれば、光学ワイド側端をそのまま実際の駆動上のワイド側端位置として設定する（ステップＳ７０７）と共に、停止可能位相位置でないときは、実際の駆動上のワイド側端位置を光学ワイド側端位置から１パルス分（１／８相分）テレ側にずらした位置して（ステップＳ７０８）、本処理を終了する。

図７の処理によれば、光学テレ側端及びワイド側端におけるステップモータの位相が非停止位相であるときは、テレ側端及びワイド側端位置を実際の光学テレ側端及びワイド側端位置よりも内側（ステップモータの原点位置側）に設定する。

以下、リセット位置の位相とテレ側端及びワイド側端を含めた停止位置の関係を表２に示す。

スタータモータを最小位相単位（１／８相単位）で制御すると、１パルスおきに停止可能位相と非停止位相が交互に存在することになる（１／４相）。従って、リセット位置の位相は、リセットセンサの検出精度によって、停止可能位相になる場合と非停止位相になる場合がある。そして、事前に記憶されているリセット位置カウンタは、奇数である場合と偶数である場合がある。これによって、停止可能位置は次の４通りの場合が考えられる。１つ目は、リセット位置の位相が停止可能位相であり、リセット位置が偶数の場合で、停止可能位置は常にリセット位置カウンタが偶数の位置となる。２つ目は、リセット位置の位相が非停止位相であり、リセット位置が偶数の場合で、停止可能位置は常にカウンタが奇数の位置となる。３つ目は、リセット位置の位相が停止可能位相であり、リセット位置が奇数の場合で、停止可能位置は常にカウンタが奇数の位置となる。４つ目は、リセット位置の位相が非停止位相であり、リセット位置が奇数の場合で、停止可能位置は常にカウンタが偶数の位置となる。

前述した現在位置におけるステップモータの位相、及び光学テレ側端及び光学ワイド側端位置におけるステップモータの位相は、リセット位置を検出した時の位相と記憶されているリセット位置カウンタによって、表２の関係から停止位相であるか否かを判断することができる。

なお、本実施の形態では、ステップモータの最小位相単位を図１８における１／８相の単位とし、停止位相を１／４相の単位とする場合で説明したが、他の位相関係による制御であっても表２で説明したことと同様な考え方で、停止位相を算出することが容易にできる。

図８及び図９は、図６のステップＳ３１１で実行される通常動作処理の手順を示すフローチャートである。

図８において、現在のレンズ位置を読み出し（ステップＳ８０１）、次いで、ズームスイッチ１１４が操作されているか否かによって、ズーム命令を受けている否かを判別し（ステップＳ８０２）、ズーム命令を受けているときは、ステップＳ８０３以降のズーム処理を実行し、ズーム命令を受けていないときは、ステップＳ８１６以降のフォーカス処理を実行する。

以下、図８のステップＳ８０３以降のズーム処理を説明する。

まず、モータへの通電をＯＮにして（ステップＳ８０３）、ズームスイッチ１１４の操作状態に応じてモータの駆動速度を設定し（ステップＳ８０４）、ズームの操作方向がテレ側方向か否かを判別する（ステップＳ８０５）。

ステップＳ８０５の判別の結果、ズームレンズ１０２の駆動方向がテレ側方向のときは、ズームレンズ１０２の現在位置が駆動上のテレ側端位置であるか否かを判別し（ステップＳ８０６）、テレ側端位置でなければ、現在の位置に対してパルス数Ｂだけ大きい値であって、２Ｖ周期後には到達しているパルス数の値）を加算した位置を目標位置（Ｃｚ←Ｃｚ＋Ｂ）とし（ステップＳ８０７）、目標位置Ｃｚがテレ側端位置を越えているか否かを判別し（ステップＳ８０８）、超えていれば、目標位置Ｃｚを駆動上のテレ側端位置としてリミットチェックをした（ステップＳ８０９）後、越えていなければ直ちに、ズームレンズ１０２の駆動方向を記憶して（ステップＳ８０１４）、ズームレンズ１０２の現在位置が目標位置Ｃｚになるまでズームモータ１１７を駆動させて（ステップＳ８１５）、本処理を終了する。

ステップＳ８０７において、ステップＳ８０４で設定した駆動速度で１Ｖ期間に進むパルス数よりも＋α（１Ｖ期間に進むパルス数よりも小さいパルス数Ｂ）を加算して算出した目標位置Ｃｚの値は、最小位相単位（１／８相）ではなく、より細かな小数値であってもよい。これは、１Ｖ期間後に停止せずに連続的にズームモータ１１７を駆動させるためである。

ステップＳ８０５の判別の結果、ズームレンズ１０２の駆動方向がテレ側方向でなくワイド側方向であるときは、ズームレンズ１０２の現在位置が駆動上のワイド側端位置であるか否かを判別し（ステップＳ８１０）、ワイド側端位置でなければ、現在の位置から上記パルス数Ｂだけ大きい値であって、２Ｖ周期後には到達しているパルス数の値）を減算した位置を目標位置（Ｃｚ←Ｃｚ−Ｂ）とし（ステップＳ８１１）、目標位置Ｃｚがワイド側端位置を下回っているか否かを判別し（ステップＳ８１２）、下回っていれば、目標位置Ｃｚを駆動上のワイド側端位置としてリミットチェックをした（ステップＳ８１３）後、下回っていなければ直ちに、ズームレンズ１０２の駆動方向を記憶して（ステップＳ８０１４）、ズームレンズ１０２の現在位置が目標位置Ｃｚになるまでズームモータ１１７を駆動させて（ステップＳ８１５）、本処理を終了する。

ステップＳ８０６の判別の結果、ズームレンズ１０２の現在位置が駆動上のテレ側端位置であるとき、又はステップＳ８１０の判別の結果、ズームレンズ１０２の現在位置が駆動上のワイド側端位置であるときは、ズームモータ１１７を停止して（ステップＳ８２１）、ズームモータ１１７への通電をＯＦＦ状態にした（ステップＳ８２２）後、本処理を終了する。

以下、図９のステップＳ８１６以降のフォーカス処理を説明する。

まず、１Ｖ前に設定した目標位置におけるステップモータの位相が停止可能位相であるか否かを判別し、停止可能位相でないときは、ステップＳ８１４で記憶した駆動方向がテレ側方向であったか否かを判別し、テレ側方向であるときは、ステップＳ８０７で設定していた目標位置Ｃｚよりもテレ側で一番近いステップモータの停止可能位相位置を目標位置する（ステップＳ８１８）と共に、テレ側以上でなくワイド側方向であるときは、ステップＳ８１１で設定していた目標位置よりもワイド側で一番近い停止可能位相位置を目標位置として（ステップＳ８１９）、ステップＳ８２０に進む。

ステップＳ８１６の判別の結果、１Ｖ前に設定した目標位置が停止可能位相であるときは、ステップＳ８１７〜Ｓ８１９をスキップして、直ちにステップＳ８２０に進む。

ステップＳ８２０では、ズームレンズ１０２の現在位置Ｃｚが目標位置になったか否かを判別し、目標位置になっていれば、ズームモータ１１７を停止して（ステップＳ８２１）、ズームモータ１１７への通電をＯＦＦ状態にした（ステップＳ８２２）後、目標位置になっていなければ直ちに、本処理を終了する。

本実施の形態によれば、ステップモータ１１７のリセット位置をステップモータ１１７の最小位相単位で検出すると共にズームレンズ１０５の位置を最小位相単位で算出し、加えて、ステップモータ１１７のテレ側端及びワイド側端位置を最小位相単位よりも粗い位相単位でステップモータ１１７の停止可能位相位置又は非停止位相位置に設定するので、レンズ駆動制御を高精度に行うと共に、ズームレンズ１０５をテレ側端又はワイド側端におけるステップモータ１１７の停止可能位相位置に停止させることができ、ステップモータの通電を遮断しても、ステップモータがその停止位置において位相がずれるのを防止することができる。

上記実施の形態は、ズームレンズ１０２及びリセット位置検出センサ１２２を対象としているが、フォーカスレンズ１０５及びリセット位置検出センサ１２３も同様である。

図１０は、図７のテレ側端及びワイド側端算出処理の第１の変形例の手順を示すフローチャートである。

図７の処理では、テレ側端・ワイド側端位置が実際の光学設計上のテレ側端・ワイド側端位置よりも内側に設定されるので、ズームストロークが狭くなるので、本処理では、ズームストロークを維持したままテレ側端・ワイド側端位置をシフトさせるものである。

図１０の処理は、図１０のステップＳ１００１〜Ｓ１００８が図７のステップＳ７０１〜Ｓ７０８に夫々対応しており、図７の処理と基本的に同様である。異なる点は、駆動ワイド側端の算出方法だけであり、以下、その点のみを説明する。

図１０において、ステップＳ１００６の判別の結果、ステップＳ１００５で計算した光学ワイド側端位置におけるステップモータの位相が停止可能位相でないときは、実際の駆動上のワイド側端位置を光学ワイド側端位置から１パルス分（１／８相分）ワイド側にずらして（ステップＳ１００８）、本処理を終了する。

図１０の処理によれば、計算した光学テレ側端位置及び光学ワイド側端位置におけるステップモータの位相が夫々停止可能位相でないときは（ステップＳ１００２及びＳ１００６で夫々ＮＯ）、駆動テレ側端をワイド側にずらす（ステップＳ１００４）と共に、駆動ワイド側端もワイド側にずらす（ステップＳ１００８）ので、て、ズームレンズ１０２のズームストロークを維持することができる。

図１１は、図７のテレ側端及びワイド側端算出処理の第２の変形例の手順を示すフローチャートである。

図１１の処理では、ズームストロークを維持したままテレ側端・ワイド側端位置をシフトさせる点では、図１０の処理と同様であるが、テレ側端側にメカ端余裕が広いレンズの場合には、同様にズームストロークを維持したまま、テレ側端・ワイド側端の位置をテレ方向にずらすことも可能である。

図１１の処理は、図１１のステップＳ１１０１〜Ｓ１１０８が図７のステップＳ７０１〜Ｓ７０８に夫々対応しており、図７の処理と基本的に同様である。異なる点は、駆動テレ側端の算出方法だけであり、以下、その点のみを説明する。

図１１において、ステップＳ１１０２の判別の結果、ステップＳ１１０１で計算した光学テレ側端位置におけるステップモータの位相が停止可能位相でないときは、実際の駆動上のワイド側端位置を光学ワイド側端位置から１パルス分（１／８相分）テレ側にずらして（ステップＳ１１０４）、ステップＳ１１０５以降の処理を実行して、本処理を終了する。

図１１の処理によれば、計算した光学テレ側端位置及び光学ワイド側端位置におけるステップモータの位相が夫々停止可能位相でないときは（ステップＳ１１０２及びＳ１２０６で夫々ＮＯ）、駆動テレ側端をテレ側にずらす（ステップＳ１２０４）と共に、駆動ワイド側端もテレ側にずらす（ステップＳ１２０８）ので、ズームレンズ１０２のズームストロークを維持つつテレ側端及びワイド側端位置をテレ側方向にずらすことができる。

図１２は、図７のテレ側端及びワイド側端算出処理の第３の変形例の手順を示すフローチャートである。

図７の処理では、テレ側端・ワイド側端位置が実際の光学設計上のテレ側端・ワイド側端位置よりも内側に設定されるので、設計上のズームストロークが狭くなるが、本処理では、ズームストロークを拡大するようにテレ側端・ワイド側端位置をずらすものである。

図１２の処理は、図９のステップＳ１２０１〜Ｓ１２０８が図７のステップＳ７０１〜Ｓ７０８に夫々対応しており、図７の処理と基本的に同様である。異なる点は、駆動テレ側端及び駆動ワイド側端の算出方法だけであり、以下、その点のみを説明する。

図１２において、ステップＳ１２０２の判別の結果、ステップＳ１２０１で計算した光学テレ側端位置におけるステップモータの位相が停止可能位相であるときは、実際の駆動上のワイド側端位置を光学ワイド側端位置から１パルス分（１／８相分）テレ側にずらして（ステップＳ１２０４）、ステップＳ１２０５に進む。

また、ステップＳ１２０６の判別の結果、ステップＳ１２０５で計算した光学ワイド側端位置におけるステップモータの位相が停止可能位相であるときは、実際の駆動上のワイド側端位置を光学ワイド側端位置から１パルス分（１／８相分）ワイド側にずらして（ステップＳ１２０８）、本処理を終了する。

図１２の処理によれば、計算した光学テレ側端位置及び光学ワイド側端位置におけるステップモータの位相が夫々停止可能位相であるときは（ステップＳ１２０２及びＳ１２０６で夫々ＮＯ）、駆動テレ側端をテレ側にずらす（ステップＳ１２０４）と共に、駆動ワイド側端をワイド側にずらす（ステップＳ１２０８）ので、ズームレンズ１０２のズームストロークを拡大することができ、もって実質的な駆動倍率を増加させることができる。

本発明の実施の形態に係るレンズ駆動制御装置を備える撮像装置の内部構成を概略的に示す図である。 図１におけるレンズ位置検出手段の構成を概略的に示す斜視図である。 図１におけるレンズ駆動制御装置によって実行されるレンズ制御処理の手順を示すフローチャートである。 図３のステップＳ３０８で実行されるリセットモード１処理の手順を示すフローチャートである。 図３のステップＳ３０９で実行されるリセットモード２処理の手順を示すフローチャートである。 図３のステップＳ３１０で実行されるリセットモード３処理の手順を示すフローチャートである。 図６のステップＳ６１０で実行されるテレ側端及びワイド側端算出処理の手順を示すフローチャートである。 図３のステップＳ３１１で実行される通常動作処理の手順を示すフローチャートである。 図８に続くフローチャートである。 図７のテレ側端及びワイド側端算出処理の第１の変形例の手順を示すフローチャートである。 図７のテレ側端及びワイド側端算出処理の第２の変形例の手順を示すフローチャートである。 図７のテレ側端及びワイド側端算出処理の第３の変形例の手順を示すフローチャートである。 従来のインナーフォーカスタイプのレンズシステムの構成を概略的に示す図である。 被写体距離毎のズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ位置の関係を示すグラフである。 ステップモータの構成を概略的に示す図である。 図１５におけるモータドライバ回路の内部構成を概略的に示す図である。 図１６におけるモータ巻線コイルに流れる電流のデューティ比を説明する図である。 図１３のステップモータの位相に対する電流の略正弦波形の関係を示すグラフである。

符号の説明

１０１ 第１固定レンズ群
１０２ 変倍レンズ群（ズームレンズ）
１０４ 第２固定レンズ群
１０５ 合焦レンズ群（フォーカスレンズ）
１１３ カメラ／ＡＦマイコン
１１４ ズームスイッチ
１１７ ズームモータ
１１８ フォーカスモータ
１２２，１２３ レンズ位置検出センサ

Claims (9)

1. 光軸方向に移動する少なくとも１つレンズ群を駆動するステップモータの原点位置を前記ステップモータの制御上の最小位相単位で検出する原点位置検出手段と、前記レンズ群の位置を前記最小位相単位で算出するレンズ位置演算手段と、前記最小位相単位で検出されたステップモータの原点位置を前記最小位相単位よりも粗い位相単位で前記ステップモータの停止可能位相位置又は非停止位相位置に設定する停止位置設定手段とを備えることを特徴とするレンズ駆動制御装置。
2. 前記停止位置設定手段は、前記原点位置から前記レンズ群のテレ側端又はワイド側端位置までの距離が前記粗い位相単位の整数倍であり、且つ前記原点位置における前記ステップモータの位相が停止可能なものでない場合、前記テレ側端及びワイド側端位置とは異なる制御上のテレ側端及びワイド側端位置を前記ステップモータの停止可能位相位置に設定することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動制御装置。
3. 前記停止位置設定手段は、前記原点位置から前記レンズ群のテレ側端及びワイド側端位置までの距離が前記粗い位相単位の整数倍でなく、且つ前記原点位置における前記ステップモータの位相が停止可能なものである場合、前記テレ側端及びワイド側端位置とは異なる制御上のテレ側端及びワイド側端位置を前記ステップモータの停止可能位相位置に設定することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動制御装置。
4. 前記停止位置設定手段は、前記テレ側端及び前記ワイド側端位置とは異なる制御上のテレ側端及びワイド側端位置を前記原点位置側に最小位相単位分ずらして設定することを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ駆動制御装置。
5. 前記停止位置設定手段は、前記テレ側端及び前記ワイド側端位置とは異なる制御上のテレ側端及びワイド側端位置を前記ワイド側に最小位相単位分ずらして設定することを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ駆動制御装置。
6. 前記停止位置設定手段において、前記テレ側端及びワイド側端位置とは異なる制御上のテレ側端及びワイド側端位置を前記テレ側に最小位相単位分ずらして設定することを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ駆動制御装置。
7. 前記停止位置設定手段は、前記テレ側端及びワイド側端位置とは異なる制御上のテレ側端及びワイド側端位置を前記原点位置から外側に最小位相単位分ずらして設定することを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ駆動制御装置。
8. 前記レンズ群は、ズームレンズ群又は前記フォーカスレンズ群から成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のレンズ駆動制御装置。
9. 光軸方向に移動する少なくとも１つレンズ群を駆動するステップモータの原点位置を前記ステップモータの制御上の最小位相単位で検出し、前記レンズ群の位置を前記最小位相単位で算出し、前記最小位相単位で検出されたステップモータの原点位置を前記最小位相単位よりも粗い位相単位で前記ステップモータの停止可能位相位置又は非停止位相位置に設定することを特徴とするレンズ駆動制御方法。

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