JP2020024299A - Optical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学機器に関する。 The present invention relates to an optical device.
従来、ステッピングモータを備えた光学機器において、ステッピングモータの駆動力を複数のギア等で構成される減速機構を介してレンズ群を駆動する構造が知られている。また、減速機構の小型化および軽量化を図ると、ステッピングモータの駆動力により減速機構が変形する可能性がある。その結果、例えば所望の位置までレンズ群を駆動した後にステッピングモータの駆動を停止すると、減速機構の変形分だけ戻ろうとする力が発生し、ステッピングモータを逆転する方向に回転させる場合がある。このような逆転する回転量が大きい場合、ステッピングモータは、次の駆動開始の際に周期がずれ、脱調する可能性がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an optical device including a stepping motor, a structure is known in which a driving force of the stepping motor drives a lens group via a reduction mechanism including a plurality of gears. Further, if the reduction mechanism is reduced in size and weight, the reduction mechanism may be deformed by the driving force of the stepping motor. As a result, for example, when the driving of the stepping motor is stopped after driving the lens group to a desired position, a force for returning by the amount of deformation of the speed reduction mechanism is generated, and the stepping motor may be rotated in the reverse direction. If the amount of reverse rotation is large, the cycle of the stepping motor may be shifted at the start of the next drive, and the stepping motor may lose synchronism.
そこで特許文献１には、基準位置でのモータの駆動相を記憶しておき、記憶した駆動相が検出した駆動相と異なる場合、基準位置を補正する方法が開示されている。これにより、逆転するモータの回転量が大きい場合にモータの脱調を防止することができる。 Therefore, Patent Document 1 discloses a method of storing a driving phase of a motor at a reference position, and correcting the reference position when the stored driving phase is different from the detected driving phase. This can prevent the motor from stepping out when the reverse rotation of the motor is large.
しかし、特許文献１に開示されているように基準位置を補正すると、ステッピングモータの制御位置とレンズ群の位置との関係が変化する。このため、逆転する回転量によりレンズ群（鏡筒）の制御位置がずれてしまう。 However, when the reference position is corrected as disclosed in Patent Literature 1, the relationship between the control position of the stepping motor and the position of the lens group changes. For this reason, the control position of the lens group (lens barrel) shifts due to the amount of reverse rotation.
そこで本発明は、鏡筒の制御位置を保ちつつ、ステッピングモータの脱調を低減可能な小型かつ安価な光学機器を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a small and inexpensive optical device capable of reducing the step-out of the stepping motor while maintaining the control position of the lens barrel.
本発明の一側面としての光学機器は、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの駆動力を増幅して伝達する駆動伝達部と、前記駆動伝達部から伝達された前記駆動力により駆動される被駆動部と、前記ステッピングモータの回転量を検出する回転検出センサと、前記回転検出センサにより検出された前記回転量に基づいて前記ステッピングモータを制御する制御部とを備えた光学機器であって、前記制御部は、前記ステッピングモータの駆動停止から駆動開始までの間における前記ステッピングモータの回転位置の変化を補正する。 An optical apparatus according to one aspect of the present invention includes a stepping motor, a drive transmitting unit that amplifies and transmits a driving force of the stepping motor, and a driven unit that is driven by the driving force transmitted from the drive transmitting unit. An optical device comprising: a rotation detection sensor that detects a rotation amount of the stepping motor; and a control unit that controls the stepping motor based on the rotation amount detected by the rotation detection sensor. The unit corrects a change in the rotational position of the stepping motor during a period from the stop of the driving of the stepping motor to the start of the driving.
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。 Other objects and features of the present invention will be described in the following embodiments.
本発明によれば、鏡筒の制御位置を保ちつつ、ステッピングモータの脱調を低減可能な小型かつ安価な光学機器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a small and inexpensive optical device capable of reducing the step-out of the stepping motor while maintaining the control position of the lens barrel.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、図１および図２を参照して、本実施形態におけるレンズ装置（レンズ鏡筒、光学機器）の構成について説明する。図１は、レンズ鏡筒１の断面図である。図２は、ステッピングモータによる駆動機構の拡大斜視図である。レンズ鏡筒１は、不図示の交換レンズシステム用カメラ（カメラ本体）に取り付けられることで撮影可能となる。 First, a configuration of a lens device (a lens barrel and an optical device) according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a sectional view of the lens barrel 1. FIG. 2 is an enlarged perspective view of a driving mechanism using a stepping motor. The lens barrel 1 can be photographed by being attached to a camera (camera body) for an interchangeable lens system (not shown).
１２は、ガラスや樹脂等からなる撮影レンズ（光学素子）である。図１において、撮影レンズ１２は前側レンズ１２ａおよび後側レンズ１２ｂを有するように示されているが、その他のレンズの図示を省略している。１１は、撮影レンズ１２を保持する保持枠である。保持枠（保持部）１１は、金属や樹脂からなる円筒形状を有し、撮影レンズ１２の中心が光軸ＯＡと略一致するように撮影レンズ１２の外径部を保持している。保持枠１１には、その円筒形状の外周部にカムフォロア１３が設けられている。カムフォロア１３は、保持枠１１の円筒の周方向に３か所に設けられている。これら３か所の支持により、光軸ＯＡの方向（光軸方向）の位置、光軸ＯＡと直交する方向（光軸直交方向）の位置、および、光軸ＯＡに対する傾きが決定される。本実施形態において、保持枠１１、撮影レンズ１２、および、カムフォロア１３を合わせて繰出し鏡筒（被駆動部）１０という。繰出し鏡筒１０は、後述する仕組みにより、光軸方向に進退可能に構成されている。繰出し鏡筒１０が光軸方向に進退することにより、被写体からの光束が結像する位置を変化させ、撮影する写真の焦点位置を変化させることができる。 Reference numeral 12 denotes a photographing lens (optical element) made of glass, resin, or the like. In FIG. 1, the taking lens 12 is shown to have a front lens 12a and a rear lens 12b, but illustration of other lenses is omitted. Reference numeral 11 denotes a holding frame for holding the taking lens 12. The holding frame (holding portion) 11 has a cylindrical shape made of metal or resin, and holds an outer diameter portion of the photographing lens 12 such that the center of the photographing lens 12 substantially coincides with the optical axis OA. The holding frame 11 is provided with a cam follower 13 on the outer periphery of the cylindrical shape. The cam followers 13 are provided at three locations in the circumferential direction of the cylinder of the holding frame 11. With these three positions, the position in the direction of the optical axis OA (optical axis direction), the position in the direction perpendicular to the optical axis OA (direction orthogonal to the optical axis), and the inclination with respect to the optical axis OA are determined. In the present embodiment, the holding frame 11, the photographing lens 12, and the cam follower 13 are collectively referred to as an extension lens barrel (driven portion) 10. The extension barrel 10 is configured to be able to advance and retreat in the optical axis direction by a mechanism described later. By moving the extension lens barrel 10 back and forth in the optical axis direction, it is possible to change the position where the light beam from the subject forms an image and change the focal position of the photograph to be taken.
２４は、繰出し鏡筒１０が光軸方向への進退を案内する案内筒である。案内筒２４は、円筒形状を有する。また案内筒２４は、カムフォロア１３の位置に対応して、光軸ＯＡと平行な案内溝２４３を有し、レンズ鏡筒１内で移動しないように固定されている。案内溝２４３は、カムフォロア１３が嵌合する溝幅を有する。案内溝２４３により、カムフォロア１３の光軸直交方向の位置が決定される。また案内溝２４３は、光軸ＯＡと平行な貫通溝であるため、光軸方向においてカムフォロア１３を移動可能に支持する。 Reference numeral 24 denotes a guide tube that guides the extension barrel 10 in the optical axis direction. The guide cylinder 24 has a cylindrical shape. The guide tube 24 has a guide groove 243 parallel to the optical axis OA corresponding to the position of the cam follower 13, and is fixed so as not to move in the lens barrel 1. The guide groove 243 has a groove width in which the cam follower 13 fits. The position of the cam follower 13 in the direction orthogonal to the optical axis is determined by the guide groove 243. Since the guide groove 243 is a through groove parallel to the optical axis OA, the guide groove 243 supports the cam follower 13 movably in the optical axis direction.
２５は、繰出し鏡筒１０が光軸方向へ進退する際に、光軸方向の位置を決定するカム環である。カム環２５は、アルミ等の金属からなり、円筒形状を有する。カム環２５は、案内筒２４に対して、光軸ＯＡを回転軸として回転可能に設けられている。またカム環２５は、光軸方向に移動しないように、バヨネット溝２５１を有し、案内筒２４に設けられたバヨネット爪２４１と係合している。これによりカム環２５は、光軸方向には移動せず、光軸周りに回転することができる。またカム環２５は、カム溝２５３を有する。カム溝２５３は、カムフォロア１３が嵌合する溝幅を有し、カムフォロア１３の光軸方向の位置を決定する。なおカム溝２５３は、カム環２５の円筒面に設けられ、光軸ＯＡと平行でなくかつ光軸直交方向にも平行でない貫通溝である。このため、カム環２５の回転とともに、カム溝２５３とカムフォロア１３との嵌合位置が変化することで、繰出し鏡筒１０は光軸方向に移動する。これにより、繰出し鏡筒１０は、繰出し鏡筒１０の全長が最短の状態（図１に示される状態）と繰出し鏡筒１０が繰出した状態（不図示）との間で移動可能となる。 Reference numeral 25 denotes a cam ring that determines a position in the optical axis direction when the extension barrel 10 advances and retreats in the optical axis direction. The cam ring 25 is made of a metal such as aluminum and has a cylindrical shape. The cam ring 25 is provided rotatably with respect to the guide cylinder 24 around the optical axis OA as a rotation axis. The cam ring 25 has a bayonet groove 251 so as not to move in the optical axis direction, and is engaged with a bayonet claw 241 provided on the guide cylinder 24. Thereby, the cam ring 25 can rotate around the optical axis without moving in the optical axis direction. The cam ring 25 has a cam groove 253. The cam groove 253 has a groove width to which the cam follower 13 fits, and determines the position of the cam follower 13 in the optical axis direction. The cam groove 253 is a through groove that is provided on the cylindrical surface of the cam ring 25 and that is neither parallel to the optical axis OA nor parallel to the optical axis orthogonal direction. For this reason, as the cam ring 25 rotates, the fitting position between the cam groove 253 and the cam follower 13 changes, so that the extension lens barrel 10 moves in the optical axis direction. Thereby, the extension barrel 10 can be moved between a state where the entire length of the extension barrel 10 is the shortest (a state shown in FIG. 1) and a state where the extension barrel 10 is extended (not shown).
次に、図８を参照して、カムフォロア１３の挙動を説明する。図８は、カムフォロア１３の挙動の模式図であり、カム環２５の表面を一部の部品を省略して示している。カム環２５が矢印Ａ１の方向に回転すると、カム溝２５３は一緒に回転（移動）する。一方、案内溝２４３は、カム環２５が回転しても移動しないため、カム溝２５３と案内溝２４３との関係は変化する。その結果、カム溝２５３および案内溝２４３の両方に嵌合したカムフォロア１３は、矢印Ａ２の方向に移動する。カムフォロア１３は、繰出し鏡筒１０の一部であるため、繰出し鏡筒１０が光軸方向に移動する。 Next, the behavior of the cam follower 13 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram of the behavior of the cam follower 13 and shows the surface of the cam ring 25 with some components omitted. When the cam ring 25 rotates in the direction of arrow A1, the cam groove 253 rotates (moves) together. On the other hand, since the guide groove 243 does not move even when the cam ring 25 rotates, the relationship between the cam groove 253 and the guide groove 243 changes. As a result, the cam follower 13 fitted in both the cam groove 253 and the guide groove 243 moves in the direction of arrow A2. Since the cam follower 13 is a part of the extension barrel 10, the extension barrel 10 moves in the optical axis direction.
図１および図２に示されるように、カム環２５には、内歯ギア２６が取り付けられている。内歯ギア２６は、樹脂成型で作られている。内歯ギア２６は、カム環２５に取り付けられているため、一体部品として加工することも可能である。ただし、本実施形態では、繰出し鏡筒１０が重い場合を想定し、繰出し鏡筒１０の保持位置精度を高めるため、カム環２５を金属製としている。カム環２５と内歯ギア２６とを一体で加工すると、複雑な加工が必要となり高コストになる。一方、カム環２５と内歯ギア２６とを別の部品とすることで、それぞれの部品を安価に製造することができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, an internal gear 26 is attached to the cam ring 25. The internal gear 26 is made by resin molding. Since the internal gear 26 is attached to the cam ring 25, it can be processed as an integral part. However, in the present embodiment, the cam ring 25 is made of metal in order to increase the holding position accuracy of the extension barrel 10 on the assumption that the extension barrel 10 is heavy. When the cam ring 25 and the internal gear 26 are integrally formed, complicated processing is required and the cost increases. On the other hand, by forming the cam ring 25 and the internal gear 26 as separate parts, the respective parts can be manufactured at low cost.
２３は、内歯ギア２６と噛合する減速ギアＣである。２２は、減速ギアＣ２３と噛合する減速ギアＢである。２１は、減速ギアＢと噛合する減速ギアＡである。減速ギアＡ２１は、ステッピングモータ６０４の回転軸上に設置されたピニオンギア３２と噛合しており、ピニオンギア３２の回転を減速しながら内歯ギア２６へ伝達することができる。本実施形態において、減速ギアＡ２１、減速ギアＢ２２、減速ギアＣ２３、内歯ギア２６、および、カム環２５を合わせて、駆動伝達部６０３という。このような構成により、ステッピングモータ６０４の駆動力を駆動伝達部６０３で減速することで増幅し、重い繰出し鏡筒１０を光軸方向に進退させることが可能となる。 23 is a reduction gear C that meshes with the internal gear 26. Reference numeral 22 denotes a reduction gear B that meshes with the reduction gear C23. Reference numeral 21 denotes a reduction gear A that meshes with the reduction gear B. The reduction gear A21 meshes with the pinion gear 32 provided on the rotation axis of the stepping motor 604, and can transmit the rotation of the pinion gear 32 to the internal gear 26 while reducing the rotation. In the present embodiment, the reduction gear A21, the reduction gear B22, the reduction gear C23, the internal gear 26, and the cam ring 25 are collectively referred to as a drive transmission unit 603. With such a configuration, the driving force of the stepping motor 604 is amplified by being decelerated by the drive transmission unit 603, and the heavy feeding barrel 10 can be moved forward and backward in the optical axis direction.
ステッピングモータ６０４は、基板４０と電気的に接続され、基板４０に搭載されたレンズ制御マイコン（制御部）６０９からの指令に基づいて駆動される。なお、レンズ制御マイコン６０９の詳細については後述する。ステッピングモータ６０４の出力シャフト３３上には、回転方向に遮光／開口を所定周期で繰り返すパルス板６０５とピニオンギア３２とが設置されている。パルス板６０５の遮光／開口をフォトインタラプタ（回転検出センサ）６０１で検出することで、出力シャフト３３の回転量を検出することができる。 The stepping motor 604 is electrically connected to the board 40 and is driven based on a command from a lens control microcomputer (control unit) 609 mounted on the board 40. The details of the lens control microcomputer 609 will be described later. On the output shaft 33 of the stepping motor 604, a pulse plate 605 and a pinion gear 32 that repeat light blocking / opening in a rotating direction at a predetermined period are provided. The amount of rotation of the output shaft 33 can be detected by detecting the light blocking / opening of the pulse plate 605 with the photo interrupter (rotation detection sensor) 601.
付勢ばね２７は、案内筒２４のフランジ２４２とカム環２５との間を付勢している。付勢ばね２７で発生する付勢力により、バヨネット溝２５１とバヨネット爪２４１との係合部の摩擦力が増加し、カム環２５の回転方向に回り難くすることができる。カム環２５を回り難くすることで、繰出し鏡筒１０が不用意に光軸方向へ移動することを回避することができる。例えば、繰出し鏡筒１０の重量によりカム環２５を回転させる力よりも大きな力を加え、カム環２５が回り出さない程度に回り難くすることで、繰出し鏡筒１０が自重で移動することを防止することができる。 The urging spring 27 urges between the flange 242 of the guide cylinder 24 and the cam ring 25. By the urging force generated by the urging spring 27, the frictional force of the engaging portion between the bayonet groove 251 and the bayonet claw 241 increases, so that the cam ring 25 is hardly rotated in the rotation direction. By making it hard to rotate around the cam ring 25, it is possible to avoid the careless movement of the extension lens barrel 10 in the optical axis direction. For example, by applying a force larger than the force for rotating the cam ring 25 due to the weight of the extension barrel 10 and making it difficult for the cam ring 25 to rotate so as not to rotate, the extension barrel 10 is prevented from moving by its own weight. can do.
次に、図９を参照して、駆動伝達部６０３の変形の様子について説明する。図９は、減速ギアＣ２３と内歯ギア２６との噛合部（ギア噛合部）の拡大図である。図９（ａ）は、当接点２６１で減速ギアＣ２３と内歯ギア２６とが当接している状態を示している。このとき、減速ギアＣ２３を回転させる力は作用していない。図９（ｂ）は、ステッピングモータ６０４の駆動力が前段のギア列で増幅され、減速ギアＣ２３に矢印Ａ３の方向の回転力が作用している状態で、かつ内歯ギア２６が動き出す直前の状態を示している。この状態では、減速ギアＣ２３の全体が支持部ごと変形量ｄ１だけ、弾性変形している。当接点２６１における接触角により、減速ギアＣ２３が内歯ギア２６から離れる方向へ変形量ｄ１だけ弾性変形する。変形量ｄ１に応じて、当接点２６１が移動して、減速ギアＣ２３が角度ｒ１だけ回転する。すなわち、内歯ギア２６が動き出す前に、弾性変形により角度ｒ１だけ減速ギアＣ２３が回転する。 Next, a state of deformation of the drive transmission unit 603 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an enlarged view of a meshing portion (gear meshing portion) between the reduction gear C23 and the internal gear 26. FIG. 9A shows a state where the reduction gear C <b> 23 and the internal gear 26 are in contact with each other at the contact point 261. At this time, no force for rotating the reduction gear C23 is applied. FIG. 9B shows a state in which the driving force of the stepping motor 604 is amplified by the preceding gear train, the rotational force in the direction of arrow A3 is acting on the reduction gear C23, and immediately before the internal gear 26 starts moving. The state is shown. In this state, the entire reduction gear C23 is elastically deformed by the deformation amount d1 together with the support portion. Due to the contact angle at the contact point 261, the reduction gear C23 is elastically deformed in the direction away from the internal gear 26 by the deformation amount d1. The contact 261 moves according to the deformation amount d1, and the reduction gear C23 rotates by the angle r1. That is, before the internal gear 26 starts to move, the reduction gear C23 rotates by the angle r1 due to elastic deformation.
内歯ギア２６が動き出した後も、矢印Ａ３の方向に力が作用している間、減速ギアＣ２３は、被駆動部の負荷の反力を受け続けるため、弾性変形状態を保ちながら回転する。繰出し鏡筒１０が停止した後、ステッピングモータ６０４の駆動力を解除する。同時に、減速ギアＣ２３の回転力も解除される。そのとき、駆動開始時の逆をたどることになり、図９（ｂ）のように角度ｒ１分の変形した状態から、駆動方向である矢印Ａ３と反対方向へ角度ｒ１だけ回転する動きとなり、図９（ａ）の状態へ至る。本実施形態において、図９を参照して駆動伝達部６０３の変形の様子を説明した。ただし、これは変形の一例であり、各ギアの噛合部で同様の変形が起きうる。また、ギアの歯そのものが倒れる変形や、ギアがねじれることによる変形なども発生する可能性がある。いずれの弾性変形も、ステッピングモータ６０４の駆動量を解除した際に、ギアが反対方向に回転する原因となりうる。 Even after the internal gear 26 starts to move, the reduction gear C23 continues to receive the reaction force of the load of the driven portion while the force acts in the direction of the arrow A3, and thus rotates while maintaining the elastic deformation state. After the extension lens barrel 10 stops, the driving force of the stepping motor 604 is released. At the same time, the rotational force of the reduction gear C23 is also released. At this time, the reverse of the driving start is followed, and the state is changed from the deformed state of the angle r1 as shown in FIG. 9B by the angle r1 in the direction opposite to the arrow A3 which is the driving direction. 9 (a) is reached. In the present embodiment, the state of the deformation of the drive transmission unit 603 has been described with reference to FIG. However, this is an example of the deformation, and the same deformation may occur at the meshing portion of each gear. In addition, there is a possibility that the teeth of the gears themselves may be deformed or the gears may be twisted. Any elastic deformation may cause the gear to rotate in the opposite direction when the driving amount of the stepping motor 604 is released.
減速ギアＣ２３が角度ｒ１だけ回転する間、内歯ギア２６は移動しない。すなわち、ステッピングモータ６０４から見ると、減速ギアＣ２３が角度ｒ１回転する間、繰出し鏡筒１０を動かすことができず、空転していることになる。図１０は、減速機構（減速ギアＡ２１、Ｂ２２、Ｃ２３、ピニオンギア３１）の概念図である。図１０において、弾性変形による空転となる減速ギアＣ２３の角度ｒ１をピニオンギア３２の回転量に換算した角度ｐ１を第１の空転量という。角度ｒ１から角度ｐ１への換算は、ピニオンギア３１、減速ギアＡ２１、および、減速ギアＢ２２の変形分等を含み、それぞれを減速比に従って増幅した角度になっている。 While the reduction gear C23 rotates by the angle r1, the internal gear 26 does not move. That is, when viewed from the stepping motor 604, while the reduction gear C23 rotates by the angle r1, the extension lens barrel 10 cannot be moved, and is idle. FIG. 10 is a conceptual diagram of the reduction mechanism (reduction gears A21, B22, C23, and pinion gear 31). In FIG. 10, an angle p1 obtained by converting the angle r1 of the reduction gear C23 that is idle due to elastic deformation into the rotation amount of the pinion gear 32 is referred to as a first idle amount. The conversion from the angle r1 to the angle p1 includes the deformation of the pinion gear 31, the reduction gear A21, and the reduction gear B22 and the like, and is an angle amplified according to the reduction ratio.
一方、図９（ｃ）を参照して、駆動伝達部６０３の反転時の幾何学的な空転について説明する。減速ギアＣ２３と内歯ギア２６とが当接点２６１で当接した状態において、矢印Ａ４の方向に減速ギアＣ２３を回転する場合を考える。減速ギアＣ２３が矢印Ａ３と反対方向である矢印４の方向に回転しようとすると、隙間２６２があるため、減速ギアＣ２３が回転し始めても内歯ギア２６へ力を伝達することができない。すなわち、隙間２６２を埋めるまで減速ギアＣ２３が空転してから、内歯ギア２６と当接し力を伝達することができる。矢印Ａ４の方向に減速ギアＣ２３が回転した結果、図９（ｄ）の状態に至る。このときの減速ギアＣ２３の回転角度をｒ２とする。このような空転は、各ギアの噛合部や部品の当接部で同様に生じうる。 On the other hand, with reference to FIG. 9C, a description will be given of the geometric idling of the drive transmission unit 603 when the drive transmission unit 603 is inverted. Consider a case where the reduction gear C23 is rotated in the direction of arrow A4 in a state where the reduction gear C23 and the internal gear 26 are in contact with each other at the contact point 261. When the reduction gear C23 attempts to rotate in the direction of arrow 4 opposite to the arrow A3, there is a gap 262, so that even if the reduction gear C23 starts to rotate, no force can be transmitted to the internal gear 26. That is, after the reduction gear C23 idles until the gap 262 is filled, the force can be transmitted by contacting the internal gear 26. As a result of the rotation of the reduction gear C23 in the direction of arrow A4, the state shown in FIG. 9D is reached. The rotation angle of the reduction gear C23 at this time is defined as r2. Such an idling can similarly occur at the meshing portion of each gear or the contact portion of the component.
図１０において、幾何学的な空転となる減速ギアＣ２３の角度ｒ２をピニオンギア３２の回転量に換算した角度ｐ２を第２の空転量という。角度ｒ２から角度ｐ２への換算は、ピニオンギア３１、減速ギアＡ２１、および、減速ギアＢ２２等の各部の隙間を埋めることを含み、それぞれを減速比に従って増幅した角度になっている。 In FIG. 10, an angle p2 obtained by converting the angle r2 of the reduction gear C23 that forms a geometric idling into the rotation amount of the pinion gear 32 is referred to as a second idling amount. The conversion from the angle r2 to the angle p2 includes filling in the gaps between the components such as the pinion gear 31, the reduction gear A21, and the reduction gear B22, and the respective angles are amplified according to the reduction ratio.
繰出し鏡筒１０を光軸方向の所定方向に駆動した後、ステッピングモータ６０４を反転させて繰出し鏡筒１０が動き出すまでの量を全空転量ｐ３とする。このとき全空転量ｐ３は、前述の２つの空転量（第１の空転量（角度）ｐ１、第２の空転量（角度）ｐ２）を用いて、以下の式（１）のように表される。 After driving the extension lens barrel 10 in a predetermined direction in the optical axis direction, the amount by which the stepping motor 604 is reversed to the point where the extension lens barrel 10 starts moving is referred to as a total idle rotation amount p3. At this time, the total amount of slip p3 is expressed by the following formula (1) using the two amounts of slip (the first amount of slip (angle) p1 and the second amount of slip (angle) p2). You.
ｐ３＝ｐ１＋ｐ２＋ｐ１ ・・・ （１）
前述のとおり、第１の空転量ｐ１は、幾何学的には各部品が当接した状態から、繰出し鏡筒１０が動き出すまでの変形量（弾性変形量）を表している。すなわち、ステッピングモータ６０４が反転する場合、弾性変形が戻る分と、反転後に当接した状態から、反対方向への弾性変形が見込まれる。このため全空転量ｐ３は、第１の空転量ｐ１が２回分カウントされることになる。全空転量ｐ３は、製造工程の中で事前に測定され、ＥＥＰＲＯＭ等の記録部６１６（図４参照）に記憶されている。
p3 = p1 + p2 + p1 (1)
As described above, the first idling amount p1 geometrically represents the amount of deformation (the amount of elastic deformation) from the state in which the parts are in contact with each other until the extending barrel 10 starts to move. That is, when the stepping motor 604 reverses, elastic deformation in the opposite direction can be expected from the state where the elastic deformation returns and the state where the stepping motor 604 abuts after the reverse. For this reason, the total amount of slip p3 is obtained by counting the first amount of slip p1 twice. The total idling amount p3 is measured in advance in the manufacturing process and is stored in the recording unit 616 (see FIG. 4) such as an EEPROM.
次に、図４を参照して、本実施形態におけるカメラシステムについて説明する。図４は、カメラシステム１００のブロック図である。カメラシステム１００は、エンコーダを有するステッピングモータ６０４を搭載した交換レンズ１と、交換レンズ１を着脱可能なカメラ本体（撮像装置）２とを備えて構成される。 Next, a camera system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram of the camera system 100. The camera system 100 includes an interchangeable lens 1 equipped with a stepping motor 604 having an encoder, and a camera body (imaging device) 2 to which the interchangeable lens 1 can be attached and detached.
繰出し鏡筒１０は、被写体（不図示）からの光束を集光し、撮像光学系の焦点調整を行うための撮影レンズ１２を含む。集光した光束は、カメラ本体２に設けられたＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（不図示）により映像化される。６０９は、モータの駆動制御や様々なセンサからの信号に対して各種処理を行うためのレンズ制御マイコン（制御部）である。６０３は減速機等の駆動伝達部、６０４はステッピングモータ（モータ）である。ステッピングモータ６０４の回転軸が回転することで、駆動伝達部６０３を介して、繰出し鏡筒１０を移動させることができる。繰出し鏡筒１０は、矢印に示される光軸方向に移動し、焦点調整を行う。 The extension barrel 10 includes a photographing lens 12 for condensing a light beam from a subject (not shown) and performing focus adjustment of an imaging optical system. The collected light flux is visualized by an image pickup device (not shown) such as a CCD sensor or a CMOS sensor provided in the camera body 2. Reference numeral 609 denotes a lens control microcomputer (control unit) for controlling driving of the motor and performing various processes on signals from various sensors. Reference numeral 603 denotes a drive transmission unit such as a reduction gear, and 604 denotes a stepping motor (motor). By rotating the rotation shaft of the stepping motor 604, the extension barrel 10 can be moved via the drive transmission unit 603. The extension lens barrel 10 moves in the optical axis direction indicated by the arrow to adjust the focus.
レンズ制御マイコン６０９のモータ制御部６１３は、ステッピングモータ６０４を駆動するための制御信号を生成する。モータ制御部６１３は、２相駆動、１−２相駆動、または、マイクロステップ駆動等の駆動方式に合わせて、ステッピングモータ６０４の各相への励磁パターンを生成する。モータ制御部６１３により生成された制御信号は、モータドライバ６０７でモータ駆動に必要な電流・電圧（駆動信号）に変換され、ステッピングモータ６０４に供給される。ステッピングモータ６０４は、生成する励磁パターン（励磁相）の変化をカウントし、回転量（モータ制御位置）として把握する。 The motor control unit 613 of the lens control microcomputer 609 generates a control signal for driving the stepping motor 604. The motor control unit 613 generates an excitation pattern for each phase of the stepping motor 604 according to a driving method such as two-phase driving, one-two-phase driving, or micro-step driving. The control signal generated by the motor control unit 613 is converted into a current / voltage (drive signal) necessary for driving the motor by the motor driver 607, and is supplied to the stepping motor 604. The stepping motor 604 counts a change in the generated excitation pattern (excitation phase) and grasps it as a rotation amount (motor control position).
次に、エンコーダ（回転検出センサ）について説明する。ステッピングモータ６０４の回転軸の先には、パルス板６０５が設けられている。パルス板６０５の遮光部がフォトインタラプタ６０１ａ、６０１ｂを通過することで、フォトインタラプタ６０１ａ、６０１ｂの出力が変化し、ステッピングモータ６０４の回転を検出することが可能である。複数のフォトインタラプタ６０１ａ、６０１ｂを用いることにより、回転角の検出精度が向上し、回転方向も検出することができる。なお本実施形態では、回転検出センサとして２つのフォトインタラプタ６０１ａ、６０１ｂを用い、互いの出力位相をずらすことで回転方向を判定するが、これに限定されるものではない。例えば、ホール素子とマグネットや機械的なスイッチ機構とを用いても同様の検出が可能である。６０８は、２つのフォトインタラプタ６０１ａ、６０１ｂの出力を増幅、レベル変換し、レンズ制御マイコン６０９で検出可能な信号レベルに変換するための信号処理回路である。 Next, an encoder (a rotation detection sensor) will be described. A pulse plate 605 is provided at the end of the rotation shaft of the stepping motor 604. When the light blocking portion of the pulse plate 605 passes through the photo interrupters 601a and 601b, the output of the photo interrupters 601a and 601b changes, and the rotation of the stepping motor 604 can be detected. By using the plurality of photo interrupters 601a and 601b, the detection accuracy of the rotation angle is improved, and the rotation direction can be detected. In the present embodiment, two photo-interrupters 601a and 601b are used as rotation detection sensors, and the rotation direction is determined by shifting the output phases of each other. However, the present invention is not limited to this. For example, similar detection is possible by using a Hall element and a magnet or a mechanical switch mechanism. Reference numeral 608 denotes a signal processing circuit for amplifying and level-converting the outputs of the two photo-interrupters 601a and 601b, and converting the output into a signal level detectable by the lens control microcomputer 609.
６０２は、繰出し鏡筒１０の基準位置を検出するためのフォトインタラプタである。信号処理回路６０６は、フォトインタラプタ６０２の出力を、レンズ制御マイコン６０９で検出可能な信号レベル（例えば、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗレベル）に変換する。フォトインタラプタ６０２の出力がＨｉｇｈからＬｏｗレベル、または、ＬｏｗからＨｉｇｈレベルに変化する時点での移動量を基準位置として用いることで、繰出し鏡筒１０の位置を絶対位置として扱うことが可能になる。本実施形態では、前述の基準位置の検出動作をリセット動作という。 Reference numeral 602 denotes a photo interrupter for detecting a reference position of the extension lens barrel 10. The signal processing circuit 606 converts the output of the photo interrupter 602 to a signal level (for example, High / Low level) detectable by the lens control microcomputer 609. By using the movement amount at the time when the output of the photo interrupter 602 changes from High to Low level or from Low to High level as the reference position, the position of the extension lens barrel 10 can be treated as an absolute position. In the present embodiment, the above-described operation of detecting the reference position is referred to as a reset operation.
６１９ａ、６１９ｂ、６１９ｃは、通信ラインにおける交換レンズ１の接点部である。接点部６１９ａ、６１９ｂ、６１９ｃはそれぞれ、クロック信号ライン、カメラ本体２から交換レンズ１へのデータライン、および、交換レンズ１からカメラ本体２へのデータラインの接点部である。本実施形態では３線式のシリアル通信を例としているが、調歩同期通信やＬＶＤＳ（低電圧作動信号）等の通信方式でもよい。 Reference numerals 619a, 619b, and 619c denote contact portions of the interchangeable lens 1 in the communication line. The contact portions 619a, 619b, and 619c are contact portions of a clock signal line, a data line from the camera body 2 to the interchangeable lens 1, and a data line from the interchangeable lens 1 to the camera body 2, respectively. In the present embodiment, three-wire serial communication is described as an example. However, communication systems such as start-stop synchronous communication and LVDS (low-voltage operation signal) may be used.
６１６はＥＥＰＲＯＭ等のデータを書き換え可能な記録部である。記録部６１６は、例えば、交換レンズ１の使用時間や使用回数、ステッピングモータ６０４の駆動時間等を記録する。交換レンズ１には、マニュアルフォーカス操作部（ＭＦ操作部）６１７、および、オートフォーカス／マニュアルフォーカス切り替えスイッチ（ＡＦ／ＭＦスイッチ）６１８等の操作手段が設けられている。 A recording unit 616 is a rewritable data unit such as an EEPROM. The recording unit 616 records, for example, the use time and the number of uses of the interchangeable lens 1, the drive time of the stepping motor 604, and the like. The interchangeable lens 1 is provided with operation means such as a manual focus operation unit (MF operation unit) 617 and an autofocus / manual focus switch (AF / MF switch) 618.
次に、レンズ制御マイコン６０９の動作について説明する。６１０は、カメラ本体２との通信を行うためのレンズ通信部である。レンズ通信部６１０は、カメラ本体２から駆動命令、カメラ識別情報、ステータス、および、撮影条件等を受信し、レンズ識別情報(レンズＩＤ)、ステータス、繰出し鏡筒１０の位置等の交換レンズ１に関する各種情報をカメラ本体２へ送信する。カメラ本体２へ送信する繰出し鏡筒１０の位置は、ステッピングモータ６０４の回転量（モータ制御位置）そのものではなく、繰出し鏡筒１０自身の位置情報であることが好ましい。したがって、駆動伝達部６０３の減速機等のガタ成分や可逆な弾性変形を考慮し、回転量をフォーカス位置（図１１中の被駆動部制御位置Ｐｆ）として変換することが必要である。 Next, the operation of the lens control microcomputer 609 will be described. Reference numeral 610 denotes a lens communication unit for performing communication with the camera body 2. The lens communication unit 610 receives a drive command, camera identification information, status, shooting conditions, and the like from the camera body 2 and relates to the interchangeable lens 1 such as lens identification information (lens ID), status, and the position of the extension barrel 10. Various information is transmitted to the camera body 2. It is preferable that the position of the extension barrel 10 transmitted to the camera body 2 is not the rotation amount of the stepping motor 604 (motor control position) itself but the position information of the extension barrel 10 itself. Therefore, it is necessary to convert the amount of rotation as the focus position (the driven part control position Pf in FIG. 11) in consideration of the play component and the reversible elastic deformation of the speed reducer and the like of the drive transmission unit 603.
６１１は、モータ駆動の際、繰出し鏡筒１０の移動量またはステッピングモータ６０４の回転量と回転速度とを指示する駆動指示部である。繰出し鏡筒１０の移動量は、前述のリセット動作のため、繰出し鏡筒１０の絶対位置としても管理することが可能である。６１２は、パルス板６０５およびフォトインタラプタ６０１ａ、６０１ｂを用いてステッピングモータ６０４の回転状態を検出する回転検出部である。６１３はモータ制御部である。モータ制御部６１３は、オープン制御によりステッピングモータ６０４を駆動する。またモータ制御部６１３は、信号処理回路６０８および回転検出部６１２から得られるステッピングモータ６０４の回転情報に基づいて、ステッピングモータ６０４へ印加する駆動波形のタイミング生成を行うフィードバック制御による駆動も行うことができる。６１４は、前述の各機能およびその他の制御プログラムが格納されているＲＯＭである。６１５は、前述の各機能およびその他の制御プログラムで利用する演算結果並びにデータを一時保管するＲＡＭである。 Reference numeral 611 denotes a drive instruction unit that instructs the amount of movement of the extension lens barrel 10 or the amount and rotation speed of the stepping motor 604 when the motor is driven. The amount of movement of the extension barrel 10 can be managed as the absolute position of the extension barrel 10 for the above-described reset operation. A rotation detection unit 612 detects the rotation state of the stepping motor 604 using the pulse plate 605 and the photo interrupters 601a and 601b. 613 is a motor control unit. The motor control unit 613 drives the stepping motor 604 by open control. Further, the motor control unit 613 can also perform drive by feedback control for generating timing of a drive waveform to be applied to the stepping motor 604 based on rotation information of the stepping motor 604 obtained from the signal processing circuit 608 and the rotation detection unit 612. it can. A ROM 614 stores the above-described functions and other control programs. Reference numeral 615 denotes a RAM for temporarily storing operation results and data used in the above-described functions and other control programs.
次に、カメラ本体２について説明する。７００は、撮影動作や表示、記録装置への映像の記録等の様々な制御を行うためのカメラ制御マイコンである。７０１は、交換レンズ１との通信を行うためのカメラ通信部である。カメラ通信部７０１は、カメラ本体２から交換レンズ１へ駆動命令や各種情報を送信し、また、交換レンズ１の状態を受信する。カメラ通信部７０１とレンズ装置１との通信は、接点部７１１ａ、７１１ｂ、７１１ｃを介して行われる。接点部７１１ａ、７１１ｂ、７１１ｃはそれぞれ、カメラ本体２のクロック信号ライン、カメラ本体２から交換レンズ１へのデータライン、および、交換レンズ１からカメラ本体２へのデータラインの接点部である。 Next, the camera body 2 will be described. Reference numeral 700 denotes a camera control microcomputer for performing various controls such as a photographing operation, display, and recording of video to a recording device. A camera communication unit 701 communicates with the interchangeable lens 1. The camera communication unit 701 transmits a drive command and various information from the camera body 2 to the interchangeable lens 1 and receives a state of the interchangeable lens 1. Communication between the camera communication unit 701 and the lens device 1 is performed via contact points 711a, 711b, and 711c. The contact portions 711a, 711b, and 711c are contact portions of a clock signal line of the camera body 2, a data line from the camera body 2 to the interchangeable lens 1, and a data line from the interchangeable lens 1 to the camera body 2, respectively.
７０２は、交換レンズ１がカメラ本体２から要求された動作を行うようにするため、交換レンズ１に対する指示を生成するレンズ制御部である。フォーカスレンズに関して説明すると、レンズ制御部７０２は、例えばオートフォーカスを行う場合、交換レンズ１に対して合焦位置までの移動量を算出する。この移動量は、カメラ通信部７０１を介して交換レンズ１へ駆動命令として与えられ、交換レンズ１は所望のフォーカシングを行い、合焦が完了する。７０３は、オートフォーカスを行うＡＦ制御部である。ＡＦ制御部７０３は、位相差センサを用いて合焦位置を決定する位相差ＡＦや、撮像素子から得られるコントラスト値がピークとなるようにフォーカスレンズを駆動することで合焦位置を得るコントラストＡＦを行う。例えばオートフォーカスを行う場合、カメラ本体２は交換レンズ１に内蔵されたステッピングモータ６０４の回転量（モータ制御位置）ではなく、光学的な変化を示す繰出し鏡筒１０自身の位置情報が必要である。７０４、７０５はそれぞれ、交換レンズ１と同様に、制御プログラムが格納されているＲＯＭ、および、演算結果やデータを一時保管するＲＡＭである。 Reference numeral 702 denotes a lens control unit that generates an instruction for the interchangeable lens 1 so that the interchangeable lens 1 performs an operation requested by the camera body 2. Describing the focus lens, the lens controller 702 calculates the amount of movement of the interchangeable lens 1 to the in-focus position, for example, when performing autofocus. This movement amount is given as a drive command to the interchangeable lens 1 via the camera communication unit 701, the interchangeable lens 1 performs desired focusing, and the focusing is completed. Reference numeral 703 denotes an AF control unit that performs autofocus. The AF control unit 703 is a phase difference AF that determines a focus position using a phase difference sensor, or a contrast AF that obtains a focus position by driving a focus lens so that a contrast value obtained from an image sensor becomes a peak. I do. For example, when performing autofocus, the camera body 2 needs not the rotation amount (motor control position) of the stepping motor 604 built in the interchangeable lens 1 but the position information of the extension barrel 10 itself indicating an optical change. . Similarly to the interchangeable lens 1, reference numerals 704 and 705 denote a ROM in which a control program is stored and a RAM for temporarily storing calculation results and data.
なお、カメラ本体２と交換レンズ１との通信ラインおよび電源ライン（不図示）は、マウント部を介して接続されている。通信は、各種イベントの発生のタイミングで、または固定周期で行われる。なお、固定周期とは、例えばカメラ本体２の映像表示で用いられる垂直同期信号の周期等である。 Note that a communication line and a power supply line (not shown) between the camera body 2 and the interchangeable lens 1 are connected via a mount unit. The communication is performed at the timing of occurrence of various events or at a fixed cycle. The fixed cycle is, for example, a cycle of a vertical synchronizing signal used for displaying an image on the camera body 2 or the like.
７０６は、撮影モードの切換えを行う切換え部（撮影モード切換え部）である。ここで撮影モードとは、静止画撮影を行うモードや動画撮影を行うモードであり、合わせてオートフォーカス方式の切換えも兼ねることになる。例えば、静止画撮影モードは前述した位相差ＡＦであり、動画撮影モードではコントラストＡＦを行う。７０７は、静止画撮影を行う際に使用するレリーズスイッチ、７０８は動画撮影を行う際に使用する録画スイッチである。７０９は、撮影中の映像を表示するための液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置である。記録装置７１０は、撮影した静止画像や動画像を記録する。 Reference numeral 706 denotes a switching unit (photographing mode switching unit) that switches the photographing mode. Here, the shooting mode is a mode for shooting a still image or a mode for shooting a moving image, and also serves as switching of the autofocus method. For example, the still image shooting mode is the above-described phase difference AF, and the moving image shooting mode performs contrast AF. Reference numeral 707 denotes a release switch used when shooting a still image, and 708 denotes a recording switch used when shooting a moving image. Reference numeral 709 denotes a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display for displaying an image being captured. The recording device 710 records a photographed still image or moving image.
次に、図３を参照して、ステッピングモータ６０４の構成について説明する。８０１はマグネットからなるロータ部、８０２、８０３はそれぞれＡ相およびＢ相の励磁コイルである。励磁コイル８０２、８０３はそれぞれ、ステータとして機能し、励磁コイル８０２、８０３のそれぞれの内部には鉄芯が設けられている。励磁コイル８０２、８０３に対して流す電流、すなわち端子間に印加する電圧を変化させることで、発生する磁界が変化し、ロータが回転する。８０４はモータドライバであり、図４のモータドライバ６０７に相当する。 Next, the configuration of the stepping motor 604 will be described with reference to FIG. Reference numeral 801 denotes a rotor unit formed of a magnet, and 802 and 803 denote A-phase and B-phase excitation coils, respectively. The exciting coils 802 and 803 each function as a stator, and an iron core is provided inside each of the exciting coils 802 and 803. By changing the current flowing through the excitation coils 802 and 803, that is, the voltage applied between the terminals, the generated magnetic field changes and the rotor rotates. Reference numeral 804 denotes a motor driver, which corresponds to the motor driver 607 in FIG.
次に、図５を参照して、本実施形態におけるステッピングモータ６０４の回転検出処理について説明する。図５は、ステッピングモータ６０４の回転検出処理のフローチャートである。図５の各ステップは、主に、回転検出部６１２等のレンズ制御マイコン６０９により実行される。 Next, a rotation detection process of the stepping motor 604 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart of the rotation detecting process of the stepping motor 604. Each step in FIG. 5 is mainly executed by the lens control microcomputer 609 such as the rotation detection unit 612.
まずステップＳ１０１において、回転検出部６１２は、ステッピングモータ６０４の駆動が停止しているか否か（停止状態または駆動状態のいずれであるか）を判定する。ここで駆動状態は、モータドライバ６０７がステッピングモータ６０４へ駆動信号（電圧）を印加している状態である。一方、停止状態は、モータドライバ６０７がステッピングモータ６０４への駆動信号の印加を停止または減電した状態である。ステップＳ１０１にてステッピングモータ６０４が駆動状態である場合、回転検出部６１２は、停止状態となるまでステップＳ１０１の判定を繰り返す。一方、ステッピングモータ６０４が停止状態である場合、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、レンズ制御マイコン６０９は、ステッピングモータ６０４の停止状態直後の励磁相（モータ励磁相）をＲＡＭ６１５に記憶する。 First, in step S101, the rotation detecting unit 612 determines whether the driving of the stepping motor 604 is stopped (whether the driving is in the stopped state or the driving state). Here, the driving state is a state in which the motor driver 607 is applying a driving signal (voltage) to the stepping motor 604. On the other hand, the stopped state is a state where the application of the drive signal to the stepping motor 604 is stopped or the power is reduced by the motor driver 607. If the stepping motor 604 is in a driving state in step S101, the rotation detecting unit 612 repeats the determination in step S101 until the stepping motor 604 is stopped. On the other hand, if the stepping motor 604 is in a stopped state, the process proceeds to step S102. In step S102, the lens control microcomputer 609 stores the excitation phase (motor excitation phase) immediately after the stop state of the stepping motor 604 in the RAM 615.
続いてステップＳ１０３において、回転検出部６１２は、ステッピングモータ６０４の回転（回転状態）を検出したか否かを判定する。回転状態の検出は、図４の信号処理回路６０８の出力状態（フォトインタラプタ６０１ａ、６０１ｂの出力信号）を監視することで実現できる。本実施形態での検出は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとの切り替わりを回転検出部６１２に入力することにより、レンズ制御マイコン６０９への割込み処理として行われる。ステップＳ１０３にてステッピングモータ６０４の回転が検出されていない場合、ステッピングモータ６０４の回転が検出されるまでステップＳ１０３の判定を繰り返す。一方、ステッピングモータ６０４の回転が検出された場合、ステップＳ１０４に進む。 Subsequently, in step S103, the rotation detection unit 612 determines whether the rotation (rotation state) of the stepping motor 604 has been detected. The detection of the rotation state can be realized by monitoring the output state of the signal processing circuit 608 in FIG. 4 (output signals of the photo interrupters 601a and 601b). The detection in this embodiment is performed as an interrupt process to the lens control microcomputer 609 by inputting the switching between the High level and the Low level to the rotation detection unit 612. If the rotation of the stepping motor 604 is not detected in step S103, the determination in step S103 is repeated until the rotation of the stepping motor 604 is detected. On the other hand, when the rotation of the stepping motor 604 is detected, the process proceeds to step S104.
ステップＳ１０４において、回転検出部６１２は、ステップＳ１０３にて検出されたステッピングモータ６０４の回転の方向が正転方向または反転方向のいずれであるかを判定する。図４を参照して説明したように、２つのフォトインタラプタ６０１ａ、６０１ｂを用いて出力位相をずらすことにより、回転検出部６１２はステッピングモータ６０４の回転方向を判定することができる。ステップＳ１０４にて回転方向が正転方向である場合、ステップＳ１０５に進む。一方、回転方向が反転方向である場合、ステップＳ１０６に進む。 In step S104, the rotation detection unit 612 determines whether the rotation direction of the stepping motor 604 detected in step S103 is the normal rotation direction or the reverse rotation direction. As described with reference to FIG. 4, the rotation detection unit 612 can determine the rotation direction of the stepping motor 604 by shifting the output phase using the two photo interrupters 601a and 601b. If the rotation direction is the normal rotation direction in step S104, the process proceeds to step S105. On the other hand, when the rotation direction is the reverse direction, the process proceeds to step S106.
ステップＳ１０５において、回転検出部６１２は、回転検出用のカウント値（回転検出のカウンタ）をインクリメントする。一方、ステップＳ１０６において、回転検出部６１２は、回転検出用のカウント値をデクリメントする。ステップＳ１０５またはステップＳ１０６にて回転検出用のカウント値を更新（インクリメントまたはデクリメント）した後、次の回転状態を検出するため、ステップＳ１０３に戻る。 In step S105, the rotation detection unit 612 increments a rotation detection count value (a rotation detection counter). On the other hand, in step S106, the rotation detection unit 612 decrements the count value for rotation detection. After updating (incrementing or decrementing) the count value for rotation detection in step S105 or step S106, the process returns to step S103 to detect the next rotation state.
図５を参照して説明した回転検出処理を行うことにより、ステッピングモータ６０４の停止直後から、駆動伝達部６０３の弾性変形によりステッピングモータ６０４の回転軸がどの程度回転したかを検出（カウント）することが可能である。 By performing the rotation detection processing described with reference to FIG. 5, immediately after the stop of the stepping motor 604, the degree of rotation of the rotation axis of the stepping motor 604 due to the elastic deformation of the drive transmission unit 603 is detected (counted). It is possible.
次に、図６を参照して、ステッピングモータ６０４の駆動開始処理について説明する。図６は、ステッピングモータ６０４の駆動開始処理のフローチャートである。図６の各ステップは、主に、モータ制御部６１３等のレンズ制御マイコン６０９により実行される。 Next, a drive start process of the stepping motor 604 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart of the driving start processing of the stepping motor 604. Each step in FIG. 6 is mainly executed by the lens control microcomputer 609 such as the motor control unit 613.
まずステップＳ２０１において、レンズ制御マイコン６０９は、前回のステッピングモータ６０４の停止状態から駆動開始までの期間において、ステッピングモータ６０４の回転が検出されたか否か、すなわち回転検出用のカウント値がゼロであるか否かを判定する。回転検出用のカウント値がゼロである場合、本フローを終了する。一方、回転検出用のカウント値がゼロでない場合、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２において、レンズ制御マイコン６０９（モータ制御部６１３）は、ステッピングモータ６０４の停止時に（ステップＳ１０２にて）記憶された励磁相（モータ励磁相）を読み出す。 First, in step S201, the lens control microcomputer 609 determines whether or not the rotation of the stepping motor 604 has been detected during the period from the previous stop state of the stepping motor 604 to the start of driving, that is, the count value for rotation detection is zero. It is determined whether or not. If the count value for detecting rotation is zero, the flow ends. On the other hand, if the count value for rotation detection is not zero, the process proceeds to step S202. In step S202, the lens control microcomputer 609 (motor control unit 613) reads the excitation phase (motor excitation phase) stored when the stepping motor 604 stops (in step S102).
続いてステップＳ２０３において、モータ制御部６１３は、回転検出用のカウント値に基づいて、モータ励磁相の補正量を算出する。回転検出用のカウント値の分解能とモータ励磁相の分解能とが同一である場合、回転検出用のカウント値からモータ励磁相をそのまま算出することができる。一方、回転検出用のカウント値の分解能がモータ励磁相の分解能よりも細かい場合も同様に、回転検出用のカウント値からモータ励磁相への換算が可能である。一方、回転検出用のカウント値の分解能がモータ励磁相の分解能よりも粗い場合、モータ励磁相を特定することができない可能性がある。したがって、回転検出用のカウント値の分解能は、モータ励磁相の電気角３６０°を２分割した電気角１８０°よりも細かい分解能とすることが好ましい。本実施形態において、回転検出用のカウント値は、モータ励磁相の電気角３６０°を４分割した分解能として説明する。なお、この詳細については、図７を参照して後述する。 Subsequently, in step S203, the motor control unit 613 calculates a correction amount of the motor excitation phase based on the count value for detecting rotation. When the resolution of the rotation detection count value and the resolution of the motor excitation phase are the same, the motor excitation phase can be directly calculated from the rotation detection count value. On the other hand, when the resolution of the rotation detection count value is finer than the resolution of the motor excitation phase, the conversion from the rotation detection count value to the motor excitation phase can be similarly performed. On the other hand, when the resolution of the rotation detection count value is lower than the resolution of the motor excitation phase, the motor excitation phase may not be able to be specified. Therefore, it is preferable that the resolution of the count value for rotation detection be a resolution finer than the electrical angle 180 ° obtained by dividing the electrical angle 360 ° of the motor excitation phase into two. In the present embodiment, the count value for rotation detection will be described as a resolution obtained by dividing the electrical angle 360 ° of the motor excitation phase into four. The details will be described later with reference to FIG.
続いて、図６のステップＳ２０４において、モータ制御部６１３は、ステッピングモータ６０４の回転量を示すモータパルスカウント値（図１１中のモータ制御位置Ｐｍ）を書き換える。モータパルスカウント値は、ステッピングモータ６０４の停止直後の値から、前述した回転検出用のカウント値を加減算することで求めることが可能である。なお、モータ励磁相と同様に分解能が異なる場合、回転検出用のカウント値をモータパルスカウント値の分解能に換算する必要がある。 Subsequently, in step S204 in FIG. 6, the motor control unit 613 rewrites the motor pulse count value (the motor control position Pm in FIG. 11) indicating the rotation amount of the stepping motor 604. The motor pulse count value can be obtained by adding or subtracting the above-described count value for rotation detection from the value immediately after the stepping motor 604 stops. When the resolution is different from that of the motor excitation phase, it is necessary to convert the count value for rotation detection into the resolution of the motor pulse count value.
続いてステップＳ２０５において、モータ制御部６１３は、図１１中の被駆動部制御位置Ｐｆを示すフォーカスパルスカウント値を生成する。フォーカスパルスカウント値は、モータパルスカウント値を用いて生成される。ただし本実施形態では、ステッピングモータ６０４の停止状態における回転位置の変化は駆動伝達部６０３の変形によるものであるため、モータパルスカウント値は被駆動部制御位置Ｐｆの変化に影響しない。このためフォーカスパルスカウント値は、被駆動部制御位置Ｐｆの変化としてのみを示す値として生成される。またフォーカスパルスカウント値は、レンズ通信部６１０とカメラ通信部７０１とを介して交換レンズ１からカメラ本体２に送信される。続いてステップＳ２０６において、モータ制御部６１３は、モータドライバ６０７に制御信号を出力してステッピングモータ６０４に駆動信号を印加することでステッピングモータ６０４の駆動を開始する。 Subsequently, in step S205, the motor control unit 613 generates a focus pulse count value indicating the driven unit control position Pf in FIG. The focus pulse count value is generated using the motor pulse count value. However, in the present embodiment, the change in the rotational position in the stopped state of the stepping motor 604 is due to the deformation of the drive transmission unit 603, so that the motor pulse count value does not affect the change in the driven unit control position Pf. Therefore, the focus pulse count value is generated as a value indicating only a change in the driven portion control position Pf. The focus pulse count value is transmitted from the interchangeable lens 1 to the camera body 2 via the lens communication unit 610 and the camera communication unit 701. Subsequently, in step S206, the motor control unit 613 starts driving the stepping motor 604 by outputting a control signal to the motor driver 607 and applying a drive signal to the stepping motor 604.
次に、図７を参照して、ステッピングモータ６０４の回転量（機械角）、電気角（励磁相）、および、回転検出センサ（フォトインタラプタ６０１）の出力信号の関係について説明する。図７は、ステッピングモータ６０４の機械角および電気角（駆動電圧：Ａ相、Ｂ相）、並びに、回転検出センサの出力信号（回転検出Ｘ、Ｙ）の関係図である。 Next, the relationship between the rotation amount (mechanical angle) of the stepping motor 604, the electrical angle (excitation phase), and the output signal of the rotation detection sensor (photo interrupter 601) will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the mechanical angle and the electrical angle (drive voltage: A-phase, B-phase) of the stepping motor 604, and the output signals (rotation detection X, Y) of the rotation detection sensor.
本実施形態では、ステッピングモータ６０４が１回転、すなわち３６０°回転すると、電気角は３６０°×５＝１８００°回転するように構成されている。励磁相と電気角との関係は、Ａ相→Ｂ相→ＮＡ相→ＮＢ相で電気角３６０°となる。なお、逆方向に回転する場合、励磁相の入力順番はＡ相→ＮＢ相→ＮＡ相→Ｂ相となる。電気角３６０°に対して、回転検出センサは４パルスのパルス出力（エッジ出力）が発生する。このような構成において、励磁相の分解能と回転検出用のカウント値の分解能とは同一である。 In the present embodiment, when the stepping motor 604 makes one rotation, that is, rotates 360 °, the electrical angle rotates 360 ° × 5 = 1800 °. The relationship between the excitation phase and the electrical angle is 360 ° electrical angle in A phase → B phase → NA phase → NB phase. When rotating in the opposite direction, the input order of the excitation phase is A phase → NB phase → NA phase → B phase. For an electrical angle of 360 °, the rotation detection sensor generates a pulse output (edge output) of four pulses. In such a configuration, the resolution of the excitation phase and the resolution of the count value for rotation detection are the same.
なお、図６のステップＳ２０３にて説明したように、励磁相の分解能と回転検出用のカウント値の分解能とが互いに異なってもよい。ただし、回転検出用のカウント値の分解能が粗過ぎる場合、例えば励磁相がＡ相である場合、ステッピングモータ６０４の１回転における５か所のＡ相のうち、どのＡ相に位置しているかが電気角および回転検出用のカウント値からは特定することができない。このため、モータ励磁相の電気角３６０°を２分割より細かな分解能とする必要がある。 As described in step S203 of FIG. 6, the resolution of the excitation phase and the resolution of the count value for rotation detection may be different from each other. However, when the resolution of the count value for rotation detection is too coarse, for example, when the excitation phase is the A phase, which A phase among the five A phases in one rotation of the stepping motor 604 is determined. It cannot be specified from the electrical angle and the count value for detecting rotation. For this reason, it is necessary to make the electric angle 360 ° of the motor excitation phase a resolution finer than two divisions.
電気角が同じ位置では、機械角が異なっても通電波形は同じになる。例えば、機械角０°、７２°は、同じ電気角となるため、通電波形が同じになっている。ここで、機械角０°／電気角０°の位置でステッピングモータ６０４を停止し、その後、前述の弾性変形やその他外力などにより機械角７２°まで移動したとする。このような状態でモータパルスカウントを書き換えずに次の駆動を開始してしまうと、電気角０°で通電を開始することになり、ステッピングモータ６０４はスムーズに駆動を開始することができる。しかし、機械角が７２°ずれているにも関わらず、モータパルスカウントを変更していないため、ステッピングモータ６０４はいわゆる脱調した状態となる。ここでは、機械角７２°であるため、電気角３６０°ずれた場合を説明した。しかし、電気角１８０°相当だけステッピングモータ６０４が回転したと想定すると、その次の駆動時において、機械角０°の位置と機械角７２°の位置との中間位置となるため、いずれの機械角に同期して制御されるかが不明となる。すなわち、モータ停止時に電気角１８０°以上だけステッピングモータ６０４の回転位置が変化した場合、前述の図５の処理を行う必要がある。 At the position where the electrical angle is the same, the conduction waveform is the same even if the mechanical angle is different. For example, since the mechanical angles 0 ° and 72 ° have the same electrical angle, the energization waveforms are the same. Here, it is assumed that the stepping motor 604 is stopped at the position of mechanical angle 0 ° / electrical angle 0 °, and then moved to mechanical angle 72 ° by the above-described elastic deformation or other external force. If the next drive is started without rewriting the motor pulse count in such a state, energization is started at an electrical angle of 0 °, and the stepping motor 604 can start the drive smoothly. However, since the motor pulse count is not changed even though the mechanical angle is shifted by 72 °, the stepping motor 604 is in a so-called step-out state. Here, the case where the electrical angle is shifted by 360 ° has been described because the mechanical angle is 72 °. However, assuming that the stepping motor 604 has rotated by an electrical angle of 180 °, the next drive will be at an intermediate position between the mechanical angle of 0 ° and the mechanical angle of 72 °. It is unknown whether it will be controlled in synchronization with. That is, when the rotation position of the stepping motor 604 changes by an electrical angle of 180 ° or more when the motor stops, the above-described processing in FIG. 5 needs to be performed.
次に、図１１を参照して、本実施形態におけるステッピングモータ６０４の駆動停止から駆動開始までの挙動について説明する。図１１は、ステッピングモータ６０４の駆動停止から駆動開始までの挙動の説明図である。図１１において、横軸は時間経過を示し、縦軸は以下の３つの位置を示している。 Next, with reference to FIG. 11, a description will be given of the behavior of the stepping motor 604 from the stop to the start of driving in the present embodiment. FIG. 11 is an explanatory diagram of the behavior of the stepping motor 604 from driving stop to driving start. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the following three positions.
モータ制御位置Ｐｍは、ステッピングモータ６０４を制御するモータパルスカウントを示している。詳細は後述するが、本実施形態では高分割のマイクロステップ駆動を行うため、制御位置の分解能は高く、滑らかに変化させることができる。モータ制御位置Ｐｍに関して、ステッピングモータ６０４へ通電している状態を実線で示し、通電していない状態を点線で示している。 The motor control position Pm indicates a motor pulse count for controlling the stepping motor 604. Although details will be described later, in the present embodiment, the resolution of the control position is high, and the resolution can be changed smoothly because high-resolution microstep driving is performed. Regarding the motor control position Pm, a state where the stepping motor 604 is energized is indicated by a solid line, and a state where the stepping motor 604 is not energized is indicated by a dotted line.
被駆動部制御位置Ｐｆは、フォーカスパルスカウントであり、繰出し鏡筒１０の制御位置を示している。繰出し鏡筒１０には、直接、光軸方向の位置を検出するセンサ等が設けられていない。ステッピングモータ６０４の位置は、フォトインタラプタ６０１により検出される。しかし前述のとおり、駆動伝達部６０３には、幾何学的な隙間や弾性変形する部分が存在するため、繰出し鏡筒１０の実際の位置は、モータ制御位置Ｐｍと一致しない。このため、繰出し鏡筒１０の位置は、モータ制御位置Ｐｍから駆動伝達部６０３の影響を加味して連動させた被駆動部制御位置Ｐｆとして表すことで、より正しい位置を保つことができる。 The driven portion control position Pf is a focus pulse count, and indicates a control position of the extension barrel 10. The extension lens barrel 10 is not provided with a sensor or the like for directly detecting a position in the optical axis direction. The position of the stepping motor 604 is detected by the photo interrupter 601. However, as described above, since the drive transmission unit 603 has a geometric gap and a portion that is elastically deformed, the actual position of the extension lens barrel 10 does not match the motor control position Pm. For this reason, the position of the extension lens barrel 10 can be maintained at a more correct position by expressing the position as the driven part control position Pf that is linked from the motor control position Pm in consideration of the influence of the drive transmission unit 603.
回転位置Ｐｒは、回転検出用のカウント値であり、フォトインタラプタ６０１の検出結果から算出されたピニオンギア３１の回転位置を示している。本実施形態では、２つのフォトインタラプタ６０１ａ、６０１ｂを使用することで、ステッピングモータ６０４の回転方向を検出することができる。ただし、光の明暗で離散的に回転を検知するため、位置検出の分解能は、マイクロステップ駆動の分解能よりも粗く、階段状の波形で表現している。 The rotation position Pr is a count value for rotation detection, and indicates the rotation position of the pinion gear 31 calculated from the detection result of the photo interrupter 601. In the present embodiment, the rotation direction of the stepping motor 604 can be detected by using the two photo interrupters 601a and 601b. However, since rotation is discretely detected depending on the brightness of light, the resolution of position detection is coarser than the resolution of microstep driving, and is expressed by a step-like waveform.
図１１（ａ）は、ステッピングモータ６０４の駆動開始の際に、その直前の駆動と同じ方向に駆動する正転状態を示している。図の左端から時間Ｔ１まではモータへ印加する駆動信号の励磁相を順次入力し、モータ制御位置Ｐｍの位置を変化させながら通電して繰出し鏡筒１０が移動している状態である。このときレンズ制御マイコン６０９は、励磁相の入力に同期してモータパルスカウントをインクリメントしている。被駆動部制御位置Ｐｆは、モータ制御位置Ｐｍと連動して変化している。被駆動部制御位置Ｐｆは、レンズ制御マイコン６０９によりフォーカスパルスカウントとして管理される位置情報である。回転位置Ｐｒは、レンズ制御マイコン６０９の回転検出部６１２でカウントされる回転検出用のカウント値に相当し、ステッピングモータ６０４の回転と共に一方向に変化する。 FIG. 11A shows a forward rotation state in which the driving of the stepping motor 604 is started in the same direction as the immediately preceding driving when the driving is started. From the left end of the figure to time T1, the excitation phase of the drive signal applied to the motor is sequentially input, the current is supplied while the position of the motor control position Pm is changed, and the feeding barrel 10 is moving. At this time, the lens control microcomputer 609 increments the motor pulse count in synchronization with the input of the excitation phase. The driven part control position Pf changes in conjunction with the motor control position Pm. The driven part control position Pf is position information managed by the lens control microcomputer 609 as a focus pulse count. The rotation position Pr corresponds to a rotation detection count value counted by the rotation detection unit 612 of the lens control microcomputer 609, and changes in one direction with the rotation of the stepping motor 604.
時間Ｔ１で繰出し鏡筒１０が目標位置に到達し、モータ制御位置Ｐｍを一定位置で通電する状態へ変化させる。このとき、被駆動部制御位置Ｐｆおよび回転位置Ｐｒも一定位置を保っている。時間Ｔ２において、ステッピングモータ６０４への通電を解除する。ステッピングモータ６０４への通電を解除するか、または電圧を減電すると、前述のとおり、駆動伝達部６０３の弾性変形した部分は、駆動方向と反対方向に戻るように動く。その結果、ピニオンギア３１が第１の空転量ｐ１だけ戻り、回転位置Ｐｒとして、逆転量である第１の空転量ｐ１が検出される。このとき繰出し鏡筒１０は、前述のとおり、付勢ばね２７でカム環２５を回り難くすることにより、繰出し鏡筒１０の位置が変化しないように構成されている。なお回転位置Ｐｒは、離散的なデータであるため、検出結果が厳密には第１の空転量ｐ１と一致しない可能性もあるが、ここでは説明を容易にするため、第１の空転量ｐ１が検出されたものとする。 At time T1, the extension lens barrel 10 reaches the target position, and changes the motor control position Pm to a state where power is supplied at a constant position. At this time, the driven part control position Pf and the rotation position Pr are also kept constant. At time T2, the power supply to the stepping motor 604 is released. When the energization of the stepping motor 604 is stopped or the voltage is reduced, as described above, the elastically deformed portion of the drive transmission unit 603 moves to return in the direction opposite to the drive direction. As a result, the pinion gear 31 returns by the first slip amount p1, and the first slip amount p1, which is the reverse rotation amount, is detected as the rotational position Pr. At this time, as described above, the extending barrel 10 is configured so that the biasing spring 27 makes it difficult to rotate around the cam ring 25 so that the position of the extending barrel 10 does not change. Since the rotational position Pr is discrete data, the detection result may not exactly coincide with the first slip amount p1, but here, the first slip amount p1 is described here for ease of explanation. Is detected.
一方、モータ制御位置Ｐｍは、通電していな状態であるが、次回の駆動命令が来た時点で、時間Ｔ２で停止した位置を保ったままの状態では、実際のステッピングモータ６０４の位置を異なる位置で通電することになる。このため、回転位置Ｐｒの変化に応じて、モータ制御位置Ｐｍを変更する。このときのモータ制御位置Ｐｍの補正量（変更量）をｍ１とする。補正量ｍ１は、第１の空転量（角度）ｐ１と同じにしてもよいが、回転位置Ｐｒの分解能が粗いこと等を考慮し、補正量ｍ１を第１の空転量ｐ１とは異なる角度としてもよい。一方、繰出し鏡筒１０は、位置を保ったままの状態であるため、モータ制御位置Ｐｍを変更しても、被駆動部制御位置Ｐｆは変更しない。 On the other hand, the motor control position Pm is in a state where power is not supplied, but the position of the actual stepping motor 604 differs when the position stopped at the time T2 is maintained at the time when the next driving command comes. It will be energized at the position. Therefore, the motor control position Pm is changed according to the change in the rotation position Pr. The correction amount (change amount) of the motor control position Pm at this time is m1. Although the correction amount m1 may be the same as the first slip amount (angle) p1, the correction amount m1 is set to an angle different from the first slip amount p1 in consideration of the fact that the resolution of the rotational position Pr is coarse. Is also good. On the other hand, since the extension lens barrel 10 remains in the position, even if the motor control position Pm is changed, the driven portion control position Pf is not changed.
次の駆動開始タイミングである時間Ｔ３において、回転位置Ｐｒで検出した位置に応じて、モータ制御位置Ｐｍを補正量ｍ１だけ変更する。このため、通電開始と共に、スムーズにステッピングモータ６０４の制御を開始することができる。また励磁相については、補正量ｍ１を用いて、図７を参照して説明したモータ制御位置（機械角または電気角）と励磁相との関係から求めることができる。ただし、繰出し鏡筒１０は、モータ制御位置Ｐｍを補正量ｍ１だけ戻してから通電を開始するため、モータ制御位置Ｐｍの位置が補正量ｍ１だけ進む間は動き出さない。このため、モータ制御位置Ｐｍは変化するが、被駆動部制御位置Ｐｆは変化しない。時間Ｔ４において、モータ制御位置Ｐｍは補正量ｍ１だけ移動するため、ここから被駆動部制御位置Ｐｆをモータ制御位置Ｐｍと連動して変化させ始める。 At time T3, which is the next drive start timing, the motor control position Pm is changed by the correction amount m1 according to the position detected at the rotational position Pr. For this reason, the control of the stepping motor 604 can be started smoothly with the start of energization. The excitation phase can be obtained from the relationship between the motor control position (mechanical angle or electrical angle) and the excitation phase described with reference to FIG. 7 using the correction amount m1. However, since the feeding barrel 10 starts energization after returning the motor control position Pm by the correction amount m1, it does not move while the position of the motor control position Pm advances by the correction amount m1. Thus, the motor control position Pm changes, but the driven part control position Pf does not change. At time T4, since the motor control position Pm moves by the correction amount m1, the driven part control position Pf starts to change in conjunction with the motor control position Pm.
以上のように、モータ制御位置Ｐｍおよび被駆動部制御位置Ｐｆを制御することにより、繰出し鏡筒１０の位置を正しく保つことができる。また、モータ制御位置Ｐｍを回転位置Ｐｒに応じて変化させることにより、ステッピングモータ６０４を脱調させない制御が可能となる。 As described above, by controlling the motor control position Pm and the driven portion control position Pf, the position of the extension lens barrel 10 can be correctly maintained. Further, by changing the motor control position Pm according to the rotation position Pr, it is possible to perform control without causing the stepping motor 604 to lose synchronism.
図１１（ｂ）は、ステッピングモータ６０４の駆動開始の際に、その直前の駆動と反対方向に駆動する反転状態を示している。なお、時間Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７はそれぞれ、図１１（ａ）中の時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に相当する。これらは、正転状態の場合と同じであるため、説明を省略する。 FIG. 11B shows an inversion state in which, when the driving of the stepping motor 604 is started, the driving is performed in the direction opposite to the immediately preceding driving. Note that times T5, T6, and T7 correspond to times T1, T2, and T3 in FIG. 11A, respectively. Since these are the same as those in the normal rotation state, the description is omitted.
時間Ｔ７においてステッピングモータ６０４への通電を開始すると、ピニオンギア３１が回転を開始する。しかし、反転時には前述の全空転量ｐ３が存在するため、すぐには繰出し鏡筒１０は動き出さない。前述の式（１）で表されるように、ｐ１＋ｐ２＋ｐ１だけピニオンギア３１が回転したところから、繰出し鏡筒１０が動き始める。ここで、時間Ｔ７以前に、回転位置Ｐｒの変化に伴って、第１の空転量（角度）ｐ１は既にピニオンギア３１の回転が済んでいる。このため駆動開始となる時間Ｔ７からは、ｐ１＋ｐ２だけ回転することで、全空転量ｐ３の回転が完了する時間Ｔ８から、被駆動部制御位置Ｐｆをモータ制御位置Ｐｍと連動して変化させ始める。換言すると、レンズ制御マイコン６０９は、時間Ｔ７の駆動開始後、全空転量ｐ３から第１の空転量ｐ１を差し引いた量ｐ１＋ｐ２だけ駆動した後に、時間Ｔ８から被駆動部制御位置Ｐｆをモータ制御位置Ｐｍに連動させる。以上より、反転時にも繰出し鏡筒１０の位置を正しく保つことが可能となる。 When energization of the stepping motor 604 is started at time T7, the pinion gear 31 starts rotating. However, at the time of reversal, since the above-mentioned total slip amount p3 exists, the extension lens barrel 10 does not immediately start moving. As expressed by the above equation (1), the extension lens barrel 10 starts moving after the pinion gear 31 has rotated by p1 + p2 + p1. Here, before the time T7, the first slip amount (angle) p1 has already been rotated by the pinion gear 31 with the change of the rotation position Pr. Therefore, from the time T7 at which the drive starts, by rotating by p1 + p2, the driven portion control position Pf starts to change in conjunction with the motor control position Pm from the time T8 at which the rotation of the total amount of idling p3 is completed. In other words, the lens control microcomputer 609, after starting driving at time T7, drives by the amount p1 + p2 obtained by subtracting the first amount of idling p1 from the total amount of idling p3, and then shifts the driven part control position Pf from the time T8 to the motor control position. Link with Pm. As described above, the position of the extension lens barrel 10 can be maintained correctly even at the time of inversion.
本実施形態において、図５中のステップＳ１０５およびステップＳ１０６の累積量をカウントしておくことも可能である。例えば、レンズ鏡筒１に何らかの外力や衝撃が加わることで累積量が大きく変化した場合、図５のフローチャートの処理を中止し、前述のリセット動作を行うことも可能である。図１１を参照して説明した処理は、モータ駆動停止の際に、繰出し鏡筒１０が移動しないことを前提としている。しかし、外力や衝撃が加わることで、繰出し鏡筒１０が移動したとしても、図５を参照して説明したようにモータパルスカウントを変化させて、繰出し鏡筒１０の位置を保ちながら制御を続けることも可能である。しかし、外力や衝撃が加わった場合、レンズ制御マイコン６０９は、異常が発生したと判定し、ステップＳ１０５またはステップＳ１０６の変化量が所定量以上である場合にリセット動作を行ってもよい。リセット動作により、繰出し鏡筒１０の絶対的な位置を再確認できるため、繰出し鏡筒１０の位置を確実に再現することが可能となる。 In the present embodiment, it is also possible to count the cumulative amounts of steps S105 and S106 in FIG. For example, if the cumulative amount changes greatly due to the application of some external force or impact to the lens barrel 1, the processing in the flowchart of FIG. 5 may be stopped and the above-described reset operation may be performed. The processing described with reference to FIG. 11 is based on the premise that the extension barrel 10 does not move when the motor drive is stopped. However, even if the extension barrel 10 moves due to the application of an external force or an impact, the control is continued while maintaining the position of the extension barrel 10 by changing the motor pulse count as described with reference to FIG. It is also possible. However, when an external force or impact is applied, the lens control microcomputer 609 may determine that an abnormality has occurred, and perform a reset operation when the amount of change in step S105 or step S106 is equal to or greater than a predetermined amount. Since the absolute position of the extension barrel 10 can be confirmed again by the reset operation, the position of the extension barrel 10 can be reliably reproduced.
このように本実施形態において、光学機器（レンズ鏡筒１）は、ステッピングモータ６０４、駆動伝達部６０３、被駆動部（繰出し鏡筒１０）、回転検出センサ（フォトインタラプタ６０１）、および、制御部（レンズ制御マイコン６０９）を有する。駆動伝達部６０３は、ステッピングモータの駆動力を増幅して伝達する。被駆動部は、駆動伝達部から伝達された駆動力により駆動される。回転検出センサは、ステッピングモータの回転量を検出する。制御部は、回転検出センサにより検出された回転量に基づいてステッピングモータを制御する。また制御部は、ステッピングモータの駆動停止から駆動開始までの間におけるステッピングモータの回転位置の変化を補正する。 As described above, in the present embodiment, the optical device (lens barrel 1) includes a stepping motor 604, a drive transmission unit 603, a driven unit (extending barrel 10), a rotation detection sensor (photo interrupter 601), and a control unit. (Lens control microcomputer 609). The drive transmission unit 603 amplifies and transmits the driving force of the stepping motor. The driven part is driven by the driving force transmitted from the drive transmission part. The rotation detection sensor detects a rotation amount of the stepping motor. The control unit controls the stepping motor based on the rotation amount detected by the rotation detection sensor. Further, the control unit corrects a change in the rotational position of the stepping motor between the time when the driving of the stepping motor is stopped and the time when the driving is started.
好ましくは、制御部は、ステッピングモータの駆動を開始する際に、ステッピングモータの回転位置の変化量（第１の空転量ｐ１）に基づいて補正量ｍ１を決定し、補正量を用いてステッピングモータを制御する。より好ましくは、制御部は、ステッピングモータの駆動停止から駆動開始までの間にステッピングモータの回転位置が変化したか否かを判定する。そして制御部は、回転位置が変化した場合、補正量を用いてステッピングモータを制御する。 Preferably, when starting the driving of the stepping motor, the control unit determines the correction amount m1 based on the amount of change in the rotational position of the stepping motor (first idling amount p1), and uses the correction amount to determine the correction amount m1. Control. More preferably, the control unit determines whether or not the rotational position of the stepping motor has changed between the time when the driving of the stepping motor is stopped and the time when the driving is started. Then, when the rotation position changes, the control unit controls the stepping motor using the correction amount.
好ましくは、制御部は、回転検出センサにより検出されたステッピングモータの回転量に基づいて、回転位置Ｐｒを決定（算出）する。より好ましくは、制御部は、ステッピングモータの制御位置を示すモータ制御位置Ｐｍと、被駆動部の制御位置（被駆動部制御位置Ｐｆ）と、ステッピングモータの回転位置Ｐｒとに基づいて、ステッピングモータを制御する。より好ましくは、制御部は、モータ制御位置を補正量だけ変更した後、被駆動部の制御位置をモータ制御位置に連動させる。また好ましくは、制御部が、駆動停止の前にステッピングモータを第１の方向（正転方向）に駆動しており、駆動開始の後にステッピングモータを第１の方向とは反対の第２の方向（反転方向）に駆動する場合を考える。このとき制御部は、予め記憶された量（全空転量ｐ３）から補正量を差し引いた量だけ回転位置を変化させた後、被駆動部の制御位置をモータ制御位置に連動させる。 Preferably, the control unit determines (calculates) the rotation position Pr based on the rotation amount of the stepping motor detected by the rotation detection sensor. More preferably, the control unit controls the stepping motor based on the motor control position Pm indicating the control position of the stepping motor, the control position of the driven unit (the driven unit control position Pf), and the rotation position Pr of the stepping motor. Control. More preferably, after changing the motor control position by the correction amount, the control unit links the control position of the driven unit with the motor control position. Preferably, the control unit drives the stepping motor in the first direction (forward rotation direction) before the driving is stopped, and drives the stepping motor in the second direction opposite to the first direction after the driving is started. Consider the case of driving in (inversion direction). At this time, the control unit changes the rotational position by an amount obtained by subtracting the correction amount from the amount stored in advance (total idling amount p3), and then links the control position of the driven unit to the motor control position.
好ましくは、変化量（第１の空転量ｐ１）は、ステッピングモータの駆動停止前の駆動方向と反対方向に変化し、ステッピングモータの電気角１８０°以上である。また好ましくは、制御部は、変化量が所定量以上である場合、リセット動作を行う。また好ましくは、ステッピングモータの回転位置の変化は、駆動伝達部の変形（弾性変形）により生じる。また好ましくは、ステッピングモータの回転位置が変化した場合、被駆動部の位置は変化しない。 Preferably, the change amount (first slip amount p1) changes in a direction opposite to the driving direction before the driving of the stepping motor is stopped, and is equal to or more than the electrical angle of the stepping motor of 180 °. Preferably, the control unit performs a reset operation when the change amount is equal to or more than a predetermined amount. Preferably, the change in the rotational position of the stepping motor is caused by the deformation (elastic deformation) of the drive transmission unit. Preferably, when the rotation position of the stepping motor changes, the position of the driven portion does not change.
好ましくは、回転検出センサの分解能は、ステッピングモータの電気角１８０°よりも小さい。また好ましくは、光学機器は、被駆動部の光軸方向における位置を決定するカム環２５を有する。駆動伝達部は、カム環を回転させるギア（減速ギアＡ２１、減速ギアＢ２２、減速ギアＣ２３）を有する。より好ましくは、被駆動部は、カム環のカム溝２５３に沿って光軸方向に進退する光学素子（撮影レンズ１２）を有する。 Preferably, the resolution of the rotation detection sensor is smaller than the electrical angle 180 ° of the stepping motor. Also preferably, the optical device has a cam ring 25 for determining the position of the driven portion in the optical axis direction. The drive transmission unit has gears (reduction gear A21, reduction gear B22, reduction gear C23) for rotating the cam ring. More preferably, the driven portion has an optical element (photographing lens 12) that moves in the optical axis direction along the cam groove 253 of the cam ring.
本実施形態によれば、鏡筒の制御位置を保ちつつ、ステッピングモータの脱調を低減可能な小型かつ安価な光学機器を提供することができる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a small and inexpensive optical device capable of reducing the step-out of the stepping motor while maintaining the control position of the lens barrel.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.
例えば本実施形態では、ステッピングモータを用いてレンズ鏡筒を駆動する光学機器（撮像装置）について説明したが、本発明は他の光学機器にも適用可能である。 For example, in the present embodiment, an optical device (imaging device) that drives a lens barrel using a stepping motor has been described, but the present invention can be applied to other optical devices.
１ レンズ鏡筒（光学機器）
１０ 繰出し鏡筒（被駆動部）
６０１ フォトインタラプタ（回転検出センサ）
６０３ 駆動伝達部
６０４ ステッピングモータ
６０９ レンズ制御マイコン（制御部）
1 lens barrel (optical equipment)
10 Extension lens barrel (driven part)
601 Photo interrupter (rotation detection sensor)
603 Drive transmission unit 604 Stepping motor 609 Lens control microcomputer (control unit)
Claims (14)
前記ステッピングモータの駆動力を増幅して伝達する駆動伝達部と、
前記駆動伝達部から伝達された前記駆動力により駆動される被駆動部と、
前記ステッピングモータの回転量を検出する回転検出センサと、
前記回転検出センサにより検出された前記回転量に基づいて前記ステッピングモータを制御する制御部と、を備えた光学機器であって、
前記制御部は、前記ステッピングモータの駆動停止から駆動開始までの間における前記ステッピングモータの回転位置の変化を補正することを特徴とする光学機器。 A stepper motor,
A drive transmitting unit that amplifies and transmits the driving force of the stepping motor;
A driven unit driven by the driving force transmitted from the drive transmission unit,
A rotation detection sensor for detecting a rotation amount of the stepping motor,
A control unit that controls the stepping motor based on the rotation amount detected by the rotation detection sensor,
The optical apparatus according to claim 1, wherein the control unit corrects a change in a rotation position of the stepping motor from a time when the driving of the stepping motor is stopped until a time when the driving is started.
前記ステッピングモータの前記回転位置の変化量に基づいて補正量を決定し、
前記補正量を用いて前記ステッピングモータを制御することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。 The control unit, when starting the driving of the stepping motor,
Determine a correction amount based on the change amount of the rotation position of the stepping motor,
The optical apparatus according to claim 1, wherein the stepping motor is controlled using the correction amount.
前記ステッピングモータの前記駆動停止から前記駆動開始までの間に前記ステッピングモータの前記回転位置が変化したか否かを判定し、
前記回転位置が変化した場合、前記補正量を用いて前記ステッピングモータを制御することを特徴とする請求項２に記載の光学機器。 The control unit includes:
It is determined whether the rotational position of the stepping motor has changed between the stop of the driving of the stepping motor and the start of the driving,
The optical device according to claim 2, wherein when the rotation position changes, the stepping motor is controlled using the correction amount.
前記駆動伝達部は、前記カム環を回転させるギアを有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学機器。 A cam ring for determining a position of the driven portion in the optical axis direction,
The optical device according to claim 1, wherein the drive transmission unit includes a gear that rotates the cam ring.
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| JP2018148767A JP2020024299A (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Optical apparatus |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114518630A (en) * | 2020-11-19 | 2022-05-20 | 成都极米科技股份有限公司 | Backlash elimination method and device, electronic equipment and computer-readable storage medium |
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- 2018-08-07 JP JP2018148767A patent/JP2020024299A/en active Pending
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| CN114518630B (en) * | 2020-11-19 | 2023-09-01 | 成都极米科技股份有限公司 | Null back elimination method, device, electronic equipment and computer readable storage medium |
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