JP2013088647A - レンズ及びレンズ駆動用モータの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ駆動用モータの低速駆動時における発熱を抑制可能なンズ及びレンズ駆動用モータの制御方法を提供する。
【解決手段】本発明のレンズ１００は、フォーカスレンズＬと、該フォーカスレンズＬを駆動するレンズ駆動用モータ１０１と、カメラボディ１０より前記フォーカスレンズＬの駆動量及び駆動指示速度に対応する駆動指示情報を受信し、前記駆動指示情報に基づく前記駆動指示速度が一定の値以上の場合、前記駆動指示速度で前記駆動量を移動するよう前記フォーカスレンズＬを駆動する第１制御を行い、前記駆動指示速度が前記一定の値未満の場合、前記駆動指示速度より速い駆動速度で前記フォーカスレンズＬを駆動する高速駆動と、前記レンズ駆動用モータ１０１の駆動停止と、を繰り返して前記駆動量を移動するよう前記フォーカスレンズを駆動させる第２制御を行う制御部１０２，１０３と、を備えること、を特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、レンズ及びレンズ駆動用モータの制御方法に関するものである。

従来、レンズ鏡筒とカメラボディとの間で通信機能を有するカメラシステムがある。そして、フォーカスレンズ駆動用モータとして、ステッピングモータを使用するレンズ鏡筒がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−０９６９２号公報

しかし、ステッピングモータは、低速で駆動すると、発熱量が多くなり、モータの破損や周辺の制御回路等にも悪影響を及ぼす可能性がある。このような発熱対策として、低速駆動時にモータ駆動電流を下げる方法がある。しかし、駆動電流を下げることにより、トルク不足に陥る可能性がある。
また、各励磁相（各ステップ）の停止時に通電を断って、無励磁状態とする制御方法もある。しかし、各励磁相（各ステップ）の停止時間が一定以上に満たないと、制御不可になってしまう。このため、マイクロステップ駆動のように、小刻みに動かす場合に不向きである。

本発明の課題は、レンズ駆動用モータの低速駆動時における発熱を抑制可能なンズ及びレンズ駆動用モータの制御方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、フォーカスレンズ（Ｌ）と、該フォーカスレンズ（Ｌ）を駆動するレンズ駆動用モータ（１０１）と、カメラボディ（１０）より前記フォーカスレンズ（Ｌ）の駆動量及び駆動指示速度に対応する駆動指示情報（駆動信号）を受信し、前記駆動指示情報に基づく前記駆動指示速度が一定の値以上の場合、前記駆動指示速度で前記駆動量を移動するよう前記フォーカスレンズ（Ｌ）を駆動させる第１制御を行い、前記駆動指示速度が前記一定の値未満の場合、前記駆動指示速度より速い高速駆動速度で前記フォーカスレンズ（Ｌ）を駆動する高速駆動と、前記レンズ駆動用モータ（１０１）の駆動停止と、を繰り返して前記駆動量を移動するよう前記フォーカスレンズを駆動させる第２制御を行う制御部（１０２，１０３）と、を備えること、を特徴とするレンズ（１００）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ（１００）であって、前記制御部（１０２，１０３）は、受信した前記駆動指示情報に基づく前記第１制御または第２制御を、次の駆動指示情報を受信するまで行うこと、を特徴とするレンズである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のレンズ（１００）であって、前記レンズ駆動用モータ（１０１）は、ステッピングモータ（１０１）であり、前記制御部（１０２，１０３）は、受信した前記駆動指示情報における前記駆動指示速度に対応する情報を前記ステッピングモータ（１０１）駆動用のパルス速度の情報に変換し、該パルス速度を閾値と比較し、前記パルス速度が前記閾値以上の場合、前記第１制御を行い、前記パルス速度が前記閾値より小さい場合、前記第２制御を行うこと、を特徴とするレンズ（１００）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載のレンズ（１００）であって、前記制御部（１０２，１０３）は、前記第２制御において、カメラボディよりコマンドとして指定される駆動指示情報と、コマンドを受信したタイミングからの経過時間により決定するレンズ目標位置の算出を制御サイクル毎に行い、レンズ目標位置とフォーカスレンズ（Ｌ）位置の差が被写界深度以内に収まるようにモータ駆動を行うことを特徴とするレンズである。
請求項５に記載の発明は、フォーカスレンズ（Ｌ）と、該フォーカスレンズ（Ｌ）を駆動するレンズ駆動用モータ（１０１）と、を備えるレンズ（１００）内において、カメラボディ（１０）より前記フォーカスレンズ（Ｌ）の駆動量及び駆動指示速度に対応する情報（駆動信号）を受信し、前記信号に基づく前記駆動指示速度が一定の値以上の場合、前記駆動指示速度で前記駆動量を移動するよう前記フォーカスレンズ（Ｌ）を駆動する第１制御を行い、前記駆動指示速度が前記一定の値未満の場合、前記駆動指示速度より速い高速駆動速度で前記フォーカスレンズ（Ｌ）を駆動する高速駆動と、前記レンズ駆動用モータ（１０１）の駆動停止と、を繰り返して前記駆動量を移動するよう前記フォーカスレンズを駆動させる第２制御を行うこと、を特徴とするレンズ駆動用モータ（１０１）の制御方法である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、レンズ駆動用モータの低速駆動時における発熱を抑制可能なンズ及びレンズ駆動用モータの制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態を示すカメラシステムの回路構成のブロック図である。 カメラシステムの動作を説明するフローチャートである。 カメラシステムの低速制御モードの動作を説明するフローチャートである。 各ステップにおけるモータに加えられる電流と通電状態とを示す。

以下、本発明にかかるカメラシステム１の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示すカメラシステム１の回路構成のブロック図である。カメラシステム１は、カメラボディ１０と、該カメラボディ１０に対して着脱可能なレンズ１００とを備える。

カメラボディ１０は、被写体像を撮像する撮像部１１と、被写体像光より撮像部１１における合焦状態を検出する焦点検出部１２と、撮像部１１で撮像された画像のデジタル処理画像を表示する表示部１３と、表示部１３を制御する表示制御部１４と、図示しない電源より供給された電力をカメラボディ１０の各部、及びレンズ１００に供給する電源回路部１５と、カメラボディ１０全体を制御するカメラＣＰＵ１６とを備える。カメラＣＰＵ１６は、供給電力や、レンズ１００と通信する操作関連の情報などを一括して管理し、カメラボディ１０の各部を制御するマイクロコンピュータである。また、カメラＣＰＵ１６は、レンズ１００に駆動指示情報などを送信し、後述するレンズＣＰＵ１０３と協働してレンズ１００の各部を制御する。
さらにカメラボディ１０は、合焦及び撮像動作を開始するレリーズスイッチ２０、各種設定を行うダイヤル２１や操作スイッチ２２を備える。

レンズ１００は、レンズ鏡筒１０４と、レンズ群（図示しない）と、フォーカスレンズＬと、該フォーカスレンズＬを駆動して合焦させるためのフォーカスレンズ駆動用モータ１０１を備える。このフォーカスレンズ駆動用モータ１０１はステッピングモータである。
また、レンズ１００は、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１を制御するモータ駆動回路１０２と、カメラボディ１０から送信された信号を処理するとともに、レンズ１００全体を制御するレンズＣＰＵ１０３を備える。

レンズＣＰＵ１０３は、レンズ１００の各部を統括制御するマイクロコンピュータである。レンズＣＰＵ１０３は、後述の通信接点を介して、カメラＣＰＵ１６から駆動指示情報（駆動信号）などを受信したり、レンズ１００の駆動情報などをカメラＣＰＵ１６に送信したりする。また、レンズＣＰＵ１０３は、カメラＣＰＵ１６から受信した駆動指示情報に基づいて、モータ駆動回路１０２を駆動させる。

レンズ１００とカメラボディ１０との間には、マウント部２００が設けられている。マウント部２００は、レンズ１００とカメラボディ１０との両方に設けられた、互いに対応する各種接点を備える。
各種接点は、モータ等を駆動するためのパワー電源用接点２０１と、ロジック電源用接点２０２と、カメラボディ１０とレンズ１００との間のシリアル通信を行うシリアル通信用接点２１０を備える。

シリアル通信用接点２１０は、ハンドシェイクライン接点２１１と、データライン接点２１２，２１３と、クロック信号用接点２１４と、グランド用接点２１５とを備える。
ハンドシェイクライン接点２１１は、カメラＣＰＵ１６とレンズＣＰＵ１０３とが所定の制御信号によって通信するためのハンドシェイクラインを中継する。
データライン接点２１２，２１３は、カメラＣＰＵ１６とレンズＣＰＵ１０３との相互間でデータの送受信を行うためのデータラインを中継する。
クロック信号用接点２１４は、カメラＣＰＵ１６とレンズＣＰＵ１０３とのクロック同期をとるためのクロックラインを中継する。

次に、本実施形態のカメラシステム１の動作について説明する。
本実施形態のカメラシステム１は、被写体が動く場合、被写体がボケないように、その被写体の動きを予測して、フォーカスレンズを駆動する追尾動作が可能なカメラシステム１である。追尾動作を行う追尾モードは、操作スイッチ２２やダイヤル２１により選択される。

レンズ１００を通してカメラボディ１０に入射した被写体光は、撮像部１１に入射する。そして、撮像部１１により撮像された光は、デジタル変換された後、表示制御部１４により制御されて表示部１３に表示される。
レリーズスイッチ２０が半押しされると、焦点検出部１２は、被写体光または撮像部１１に撮像された画像より、合焦状態を検出する。カメラＣＰＵ１６は、合焦状態や被写体の移動情報より、追尾のためのフォーカスレンズ駆動速度等に対応する信号を生成する。そしてカメラＣＰＵ１６は、シリアル通信用接点２１０を介して、フォーカスレンズ駆動速度情報／モータ回転量と像面移動量の関係／被写界深度情報をレンズＣＰＵ１０３に送信する。

ここで、被写体を追尾して合焦状態を保つ場合、被写体の動きが比較的遅いと、フォーカスレンズＬの移動速度も遅くなる。フォーカスレンズＬを低速で移動させる場合、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の駆動時間も相対的に長くなり、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の温度が上昇する可能性がある。
そこで、本実施形態では、カメラボディ１０から指示されたフォーカスレンズ駆動速度が、閾値以上の場合と、閾値よりも低速の場合とで、制御方法を切り替えるものである。

以下、図２のフローチャートを用いて、具体的にカメラシステム１の動作について説明する。
まず、レンズＣＰＵ１０３は、カメラＣＰＵ１６から、シリアル通信用接点２１０を介して、フォーカスレンズＬの駆動コマンドを受信する（ステップＳ１０１）。
フォーカスレンズＬの駆動コマンドは、フォーカスレンズＬの駆動速度情報及び駆動量情報等を含む。ここで、駆動量情報とはカメラボディよりコマンド受信した時刻におけるレンズ位置と合焦位置の像面距離を示す。ここでは、カメラボディより駆動量情報が０（ゼロ）を指定された場合について説明する。

次に、レンズＣＰＵ１０３は、受信した駆動コマンドを解析し、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１を駆動する際に必要なパルス速度に変換する（ステップＳ１０２）。
変換したパルス速度を、あらかじめ設定された閾値と比較する（ステップＳ１０３）。

パルス速度が閾値以上の場合（ステップＳ１０３，ＮＯ）、フォーカスレンズ制御モードを通常制御（第１制御）モードとする。そして、カメラＣＰＵ１６からの指示に相当する、ステップ１０２で変換したパルス速度（周波数）で、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１を連続的に駆動するようにモータ駆動回路１０２に指示する（ステップＳ１０５）。

一方、パルス速度が閾値より小さい場合（ステップＳ１０３，ＹＥＳ）、フォーカスレンズ制御モードを低速制御（第２制御）モードとする（ステップＳ１０４）。

図３は、この低速制御モードのフローチャートである。図４は、各ステップにおけるモータに加えられる電流と通電状態とを示す。
まず、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の回転に先立ち、前励磁（励磁ＯＮ）処理を開始する（ステップＳ１０６）。
前励磁は、励磁をＯＮにした状態で、一定値の電圧を流し、一定時間、ウェイト処理を行うものである（ステップＳ１０７）。この前励磁処理によって、フォーカスレンズが所定位置に安定する。一定時間経過するまで、ステップＳ１０７は継続する（ステップＳ１０７，Ｎｏ）。

前励磁処理完了後（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、モータ駆動回路１０２は、駆動電流をカメラボディ１０からコマンド指定された速度よりも速い一定の速度にて、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１を駆動する（ステップＳ１０８）。

一定時間ごとに（一定の周期で）、カメラＣＰＵ１６が指定したレンズ駆動量とレンズ駆動速度から、レンズ目標位置の算出及び更新を行い、また、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の回転数と回転角度から、フォーカスレンズＬの現在位置を算出する（ステップＳ１０９）。

ステップＳ１０９で算出した現在のフォーカスレンズの目標位置と、フォーカスレンズ現在位置の比較をする（ステップＳ１１０）。
レンズ目標位置に対し、現在のフォーカスレンズＬの位置が追いつく、もしくは追い越した場合、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の回転を停止する（ステップＳ１１１）。

ここで、フォーカスレンズの目標位置とは、被写体を追尾して合焦させるためのフォーカスレンズの位置を示し、ボディより指定された駆動速度情報（Ｖｆ）とコマンドを受信したタイミングからの経過時間（Δｔ）により決定する値である。また、コマンドを受信した地点におけるフォーカスレンズ位置を基準にすると、コマンドを受信したタイミングからΔｔ時間経過した後の目標位置変化量（ΔＸ）は、次式により求めることが可能である。
ΔＸ ＝ Ｖｆ×Δｔ …（１）
そして、現在のフォーカスレンズＬの位置がレンズ目標位置に追いつく、もしくは追い越した場合とは以下の場合をいう。
すなわち、前記Δｔ時間の間に、フォーカスレンズ移動量（ΔＰ）の値が次の関係を満たす場合を意味する。
ΔＰ ≧ ΔＸ …（２）

フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の回転を停止した後、カメラボディ１０より動作停止要求がない場合（ステップＳ１１２，Ｎｏ）、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の冷却を目的として、一定時間励磁（フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の通電状態）をＯＦＦする（ステップＳ１１３）。また、目標位置が、現在位置と一定以内の場合は（ステップＳ１１４，ＮＯ）、励磁ＯＦＦを継続する。

ここで、このモータ停止期間中に発生するフォーカスレンズ現在位置と目標位置のずれ量を、像面位置のずれ（ピントずれ量）に換算し、被写界深度内に収まるようにする。
目標位置が、現在位置と一定以上ずれた場合（ステップＳ１１４，ＹＥＳ）、ステップ１０６に戻り、再度（前）励磁ＯＮ処理を行い、規定時間後（ステップＳ１０７）モータ駆動を開始する（ステップＳ１０８）。

ここで、目標位置が現在位置と一定以上ずれた場合とは、目標位置と現在位置の差が、事前に決定しておく閾値（Ｗ）の値以上となることを示す。また、閾値（Ｗ）の値は、次処理にて実行する前励磁（ステップ１０６）期間中においても、目標位置と現在位置の差が被写界深度以内に収まるような値とする必要がある。すなわち、前励磁時間をＴｅとした場合、閾値（Ｗ）の値は次式の関係を満たす必要がある。
Ｗ ≦ 被写界深度 − （Ｖｆ×Ｔｅ） …（３）

そして、上述のように、ステップ１０９に進み、レンズ目標位置に対し、フォーカスレンズの現在位置が追いつく、もしくは追い越した場合（ステップＳ１０１）、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の回転を停止する（ステップＳ１１１）。そして、ステップ１１２からステップ１１４まで進む。
本実施形態では、このように、カメラボディ１０から動作停止要求がない限り、ステップ１０６からステップ１１４の駆動停止サイクル（図４）が繰り返し行われる。

ステップ１１２においてカメラボディ１０から動作停止要求があった場合（ステップＳ１１２，ＹＥＳ）、後励磁を開始し（ステップＳ１１５）、所定時間経過した後、終了する（ステップＳ１１６）。

以上、本実施形態によると、カメラＣＰＵ１６から指示されたフォーカスレンズ駆動指示速度が閾値よりも低速の場合、一定速度でフォーカスレンズを動かすのではなく、小刻みに駆動（通電ＯＮ）と停止（通電ＯＦＦ）とのサイクルを繰り返す。すなわち、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の駆動速度と停止（通電ＯＦＦ）時間を調節し、平均速度がカメラボディ１０からの指示速度と同等になるようする。
また、この制御にて発生する（カメラボディ１０の指示に対する）像面位置のずれが、被写界深度内に収まるように、フォーカスレンズＬの位置制御を行う（追尾動作等における被写体ボケ対策）。
フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の停止可能な時間を、カメラボディ１０からのフォーカスレンズ駆動速度情報／モータ回転量と像面移動量の関係／被写界深度情報等により算出する。この停止時間によりフォーカスレンズ駆動用モータ１０１は冷却される。
本制御により、フォーカスレンズ駆動用モータ１０１の低速駆動条件において一定方向に電流が流れ続けることが防止され、過度な発熱を抑えることが可能となり、同時に省電力化を図ることができる。

以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（変形例１）
例えば、本実施形態では、レンズ１００がカメラボディ１０に対して着脱可能な形態について説明したが、これに限らず、レンズ鏡筒とカメラボディとが一体型のカメラシステムであってもよい。
なお、実施形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
（変形例２）
図３のフローチャートのステップＳ１１３では、停止期間中においてモータに対する励磁状態（通電）をＯＦＦとしているが、これに限らず、停止期間中においてもモータに対し低電圧をかけてモータの温度上昇を防ぐ処理であってもよい。

１：カメラシステム、１０：カメラボディ、１６：カメラＣＰＵ、１００：レンズ鏡筒、１０１：フォーカスレンズ駆動用モータ、１０２：モータ駆動回路、１０３：レンズＣＰＵ、Ｌ：フォーカスレンズ

Claims (5)

1. フォーカスレンズと、
   該フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動用モータと、
   カメラボディより前記フォーカスレンズの駆動量及び駆動指示速度に対応する駆動指示情報を受信し、
   前記駆動指示情報に基づく前記駆動指示速度が一定の値以上の場合、前記駆動指示速度で前記駆動量を移動するよう前記フォーカスレンズを駆動させる第１制御を行い、
   前記駆動指示速度が前記一定の値未満の場合、前記駆動指示速度より速い高速駆動速度で前記フォーカスレンズを駆動する高速駆動と、前記レンズ駆動用モータの駆動停止と、を繰り返して前記駆動量を移動するよう前記フォーカスレンズを駆動させる第２制御を行う制御部と、を備えること、
   を特徴とするレンズ。
2. 前記制御部は、受信した前記駆動指示情報に基づく前記第１制御または第２制御を、次の駆動指示情報を受信するまで行うこと、
   を特徴とするレンズ。
3. 請求項１または２に記載のレンズであって、
   前記レンズ駆動用モータは、ステッピングモータであり、
   前記制御部は、受信した前記駆動指示情報における前記駆動指示速度に対応する情報を前記ステッピングモータ駆動用のパルス速度の情報に変換し、該パルス速度を閾値と比較し、
   前記パルス速度が前記閾値以上の場合、前記第１制御を行い、
   前記パルス速度が前記閾値より小さい場合、前記第２制御を行うこと、
   を特徴とするレンズ。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載のレンズであって、
   前記カメラボディより前記駆動情報を受信したタイミングから所定時間間隔毎に、前記フォーカスレンズの現在位置と、前期フォーカスレンズの前記駆動情報に基づく到達目標位置とを算出し、前記到達目標位置と前記現在位置との差が被写界深度以内に収まるよう前記レンズ駆動用モータを制御すること、
   を特徴とするレンズ。
5. フォーカスレンズと、
   該フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動用モータと、を備えるレンズ内において、
   カメラボディより前記フォーカスレンズの駆動量及び駆動指示速度に対応する情報を受信し、
   前記駆動情報に基づく前記駆動指示速度が一定の値以上の場合、前記目標位置まで、前記駆動指示速度前記駆動指示速度で前記駆動量を移動するよう前記フォーカスレンズを駆動する第１制御を行い、
   前記駆動指示速度が前記一定の値未満の場合、前記駆動指示速度より速い高速駆動速度で前記フォーカスレンズを駆動する高速駆動と、前記レンズ駆動用モータの駆動停止と、を繰り返して前記駆動量を移動するよう前記フォーカスレンズを駆動させる第２制御を行うこと、
   を特徴とするレンズ駆動用モータの制御方法。

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