JP2021135432A - Lens device and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレンズ装置および撮像装置に関する。 The present invention relates to a lens device and an imaging device.
映像撮影(撮像装置)に用いられるレンズ装置は、ズームレンズ群やフォーカスレンズ群等の可動光学部材を有している。また、当該光学部材は、レンズ装置が接続されているカメラ(撮像装置本体)からの指令や種々の操作部材の操作により、動かすことができる。レンズ装置は、高画質化、高倍率化が求められ、それに伴い、レンズ群の重量増加や枚数増加、カム機構による複数のレンズ群の複雑な軌跡での協調駆動が必要となっている。 The lens device used for image photographing (imaging device) has a movable optical member such as a zoom lens group and a focus lens group. Further, the optical member can be moved by a command from a camera (imaging device main body) to which the lens device is connected or by operating various operating members. The lens device is required to have high image quality and high magnification, and accordingly, it is necessary to increase the weight and the number of lens groups, and to coordinately drive a plurality of lens groups in a complicated trajectory by a cam mechanism.
しかし、このようなレンズ装置の姿勢(水平面に対する光軸の成す角度、姿勢角や仰俯角ともいう)や温度が変動すると、レンズ群に対する重力の影響やカム機構に塗布されたグリスの粘性の変化等によって、レンズ群を移動させるのに必要な負荷(駆動負荷)が変化してしまう。また、この駆動負荷はレンズ群の位置によっても変化しうる。 However, when the attitude (the angle formed by the optical axis with respect to the horizontal plane, the attitude angle and the elevation / depression angle) and temperature of such a lens device fluctuate, the influence of gravity on the lens group and the change in the viscosity of the grease applied to the cam mechanism The load (drive load) required to move the lens group changes due to such factors. This drive load can also change depending on the position of the lens group.
駆動負荷の大きさがゼロまたはゼロ近傍においては、レンズ群の駆動制御が不安定な状況になり易い。特許文献1は、可動光学部材の駆動負荷が閾値よりも小さい場合に駆動負荷を大きくする駆動負荷の調整手段を有することを開示している。 When the magnitude of the drive load is zero or near zero, the drive control of the lens group tends to be unstable. Patent Document 1 discloses that it has a drive load adjusting means for increasing the drive load when the drive load of the movable optical member is smaller than the threshold value.
特許文献1のレンズ装置は、光学部材の位置と駆動負荷との間の関係を示すテーブルを有している。当該テーブルは、レンズ装置の個体差や環境変化、経時変化には対応しがたい。本発明は、例えば、光学部材の駆動負荷の調整に有利なレンズ装置を提供することを目的とする。 The lens device of Patent Document 1 has a table showing the relationship between the position of the optical member and the driving load. It is difficult for the table to respond to individual differences in the lens device, changes in the environment, and changes over time. An object of the present invention is, for example, to provide a lens device that is advantageous for adjusting a driving load of an optical member.
上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、可動な光学部材と、前記光学部材を駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動電流を検出する検出部と、前記光学部材の駆動負荷としての第1負荷に付加する第2負荷を生成する負荷生成部と、前記検出部により検出された前記駆動電流に基づいて、前記負荷生成部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the lens device of the present invention includes a movable optical member, a drive unit for driving the optical member, a detection unit for detecting a drive current of the drive unit, and a drive load of the optical member. It is characterized by having a load generation unit that generates a second load to be added to the first load, and a control unit that controls the load generation unit based on the drive current detected by the detection unit. do.
本発明によれば、例えば、光学部材の駆動負荷の調整に有利なレンズ装置を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a lens device that is advantageous for adjusting the driving load of an optical member.
図1は本発明の実施例であるレンズ装置の構成を示している。本実施例のレンズ装置100は、レンズ装置100が着脱可能なカメラ装置200とともに撮像装置を構成する。
FIG. 1 shows the configuration of a lens device according to an embodiment of the present invention. The
レンズ装置100は、制御手段であるCPU(制御部)101と、ズーム可動部(可動光学部材)であるズームカム筒102、バリエータレンズ103、コンペンセータレンズ104と、ズームカム筒102の位置を検出する位置検出部105を含む。
The
さらに、ズームカム筒102を駆動するためのモータ106(駆動部)と、ズームカム筒102を駆動するために必要な負荷(以後、駆動負荷と記載する)を生成する負荷生成部107と、電流検出部108(検出部)により構成される。
Further, a motor 106 (driving unit) for driving the
位置検出部105は、ズームカム筒102の位置を検出するものであり、例えばエンコーダである。
モータ106は、ズームカム筒102を回転駆動するためのアクチュエータであり、例えばDCモータである。モータ106はギア列等によりズームカム筒102と係合し、CPU101からの駆動信号によりズームカム筒102を回転駆動する。ズームカム筒102が回転すると、バリエータレンズ103およびコンペンセータレンズ104がズームカム筒102のカム溝に沿って光軸方向に前後移動し、変倍動作が行われる。
The
The
負荷生成部107は、CPU101からの制御信号により、ズームカム筒102の回転に対して物理的に駆動負荷を付加する機構を有している。負荷生成部107は、制御により駆動負荷を変化させることができるデバイスであり、例えば磁気粘性流体を用いたデバイスである。磁気粘性流体は、電圧を印加すると、その印加電圧に応じて内部に構成されるコイルにより磁力が発生し、その磁力が変化することにより、磁気粘性流体の粘度が変化する部材である。負荷生成部107は、CPU101による駆動負荷調整値に基づき、磁気粘性流体への印加電圧を制御することにより、ズームカム筒102の回転に対する駆動負荷を変化させることができる。
The
なお、本実施形態では負荷生成部107は磁気粘性流体を用いたデバイスとしたが、制御により駆動負荷を変化させることが可能なデバイスであれば他でもよい。
In the present embodiment, the
電流検出部108は、モータ106に流れる電流を検出することができる。電流検出部108におけるモータ106に流れる電流は、例えば、電流検出抵抗R1の両端の電位差を、抵抗R1〜R3とオペアンプで構成される差動増幅回路で検出してCPU101に入力し、CPU101において、検出された電位差を電流検出抵抗R1で除算することで得られる。ズームカム筒102の駆動負荷の大きさは、電流検出部108で検出したモータ106の電流値に比例した値となる。従って、モータ106の電流値を検出することによって、ズームカム筒102を移動させるのに必要な駆動負荷の大きさを知ることができる。
The
また、レンズ装置100は可動光学部材として、ズーム可動部のほかに、図示しない焦点調整を行うフォーカス可動部や、光量調整を行うアイリス可動部が構成される。
Further, as a movable optical member, the
カメラ装置200は、レンズ装置100で形成された像を撮像素子201で撮り、映像データに変換する装置である。該映像データは、記録装置で記録したり、外部装置へ出力したりする。
The
図2は、ズームカム筒102の駆動負荷(第1負荷)の変動特性の例を示している。横軸はズームカム筒102の回転角であり、図面左側が広角端側で図面右側が望遠端側である。両端部に近づくほど駆動負荷が重く、中央付近では駆動負荷が小さい特性を有している。駆動負荷が小さくゼロ付近の値になる図2の色塗の領域では、駆動制御が不安定になる。
FIG. 2 shows an example of fluctuation characteristics of the drive load (first load) of the
図3は、本実施例におけるズームカム筒102の駆動負荷調整を行った時の駆動電流と、駆動負荷の調整量の関係を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the drive current when the drive load of the
図3(a)に示すグラフは負荷生成部107による駆動負荷調整をしない場合の駆動電流値である。横軸はズームカム筒102の回転角であり、縦軸は電流検出部108で検出したモータ106の電流値である。図3(a)の色塗の領域は、図2の駆動制御が不安定になる駆動負荷の領域に相当する電流値の領域である。色塗の領域より少し大きい電流値を電流下限値(第1閾値)として、図3(a)に破線で示している。
The graph shown in FIG. 3A is a drive current value when the drive load is not adjusted by the
図3(b)は、負荷生成部107による駆動負荷調整を行った場合の電流値を示しており、図3(c)は負荷生成部107による駆動負荷の調整量(負荷調整量、第2負荷)を示している。図3(b)の縦軸は電流値、図3(c)の縦軸は負荷調整量である。電流検出値が電流下限値未満になると、負荷生成部107により駆動負荷を付加する。
FIG. 3B shows the current value when the drive load is adjusted by the
また、負荷生成部107により駆動負荷を付加している状態で、電流検出値が下限値よりも大きくなると、駆動負荷を減らす。ここでは、電流検出値が電流下限値よりも大きくなると駆動負荷を減らすとしたが、下限値よりも少し大きな値(下限値+α(α>0))を超えた場合に駆動負荷を減らすようにして制御を安定させるようにしても良い。
Further, when the current detection value becomes larger than the lower limit value while the drive load is applied by the
電流検出値が電流下限値未満となる場合に駆動負荷を加えることで、制御が不安定な色塗の領域に入ることが無くなり、安定した駆動制御が可能になる。また、駆動負荷を加えている状態で電流検出値が下限値よりも大きくなる場合に、駆動負荷を減らすことで、負荷生成部107の電力を無駄に消費することが無い。
By applying a drive load when the current detection value is less than the current lower limit value, it is possible to prevent the control from entering an unstable colored region and enable stable drive control. Further, when the current detection value becomes larger than the lower limit value while the drive load is applied, the power of the
駆動負荷トルクを加えている状態において、電流検出値が電流下限値より少し大きな値を超えた場合に駆動負荷を減らしてより安定な制御をするようにしてもよいので、電流検出値が電流下限値以上(第1閾値以上)である第2閾値(下限値+α(α≧0))より大きくなる場合に、駆動負荷トルクを減らす制御をすることにより本発明の効果を享受することができる。 When the drive load torque is applied and the current detection value exceeds a value slightly larger than the current lower limit value, the drive load may be reduced for more stable control, so that the current detection value is the current lower limit value. When it becomes larger than the second threshold value (lower limit value + α (α ≧ 0)) which is equal to or more than the value (first threshold value or more), the effect of the present invention can be enjoyed by controlling the drive load torque to be reduced.
図4は本実施例における負荷調整処理の流れを示したフローチャートである。まずステップS10において、電流検出部108によりモータ106の電流値を検出する。ステップS11では、電流検出値が電流下限値未満か否かを判定し、下限値未満の場合はステップS12において、電流値に応じた駆動負荷加算量を算出する。
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the load adjustment process in this embodiment. First, in step S10, the
駆動負荷加算量は、電流検出値と電流下限値の差分に応じた値として算出する。ただし、電流値が急激に変動した場合は、電流検出値と電流下限値との差分が大きくなるため、駆動負荷加算量も大きな値となる。制御の1指令で大きな駆動負荷を付加すると、駆動制御に影響を与える可能性があるため、駆動負荷加算量に上限を設け、複数回の指令で徐々に駆動負荷を増やしていくなどの制御を行ってもよい。ステップS13ではステップS12で算出した駆動負荷加算量を負荷生成部107に出力し、終了する。
The drive load addition amount is calculated as a value corresponding to the difference between the current detection value and the current lower limit value. However, when the current value fluctuates abruptly, the difference between the current detection value and the current lower limit value becomes large, so that the drive load addition amount also becomes a large value. If a large drive load is added with one control command, it may affect the drive control. Therefore, control such as setting an upper limit on the drive load addition amount and gradually increasing the drive load with multiple commands is performed. You may go. In step S13, the drive load addition amount calculated in step S12 is output to the
ステップS11において電流検出値が下限値未満ではない場合、ステップS14において、負荷生成部107によって駆動負荷を加算中か否かを判断する。駆動負荷の加算中ではない場合は、処理を終了する。
If the current detection value is not less than the lower limit value in step S11, the
駆動負荷の加算中の場合は、ステップ15において、電流検出値が(下限値+α(α>0))より大きいか否かを判定する。電流検出値が(下限値+α)以下である場合は、駆動負荷調整量を変化させずに終了する。電流検出値が(下限値+α)より大きい場合は、ステップS16において、電流値に応じ、駆動負荷加算量の減算量を算出する。
When the drive load is being added, in
減算量は、例えば、電流検出値と(下限値+α)との差に基づき、減少させた駆動負荷加算量を適用したときのモータ106の電流値が(下限値+α)より小さくなるような値として算出する。ステップS17ではステップS16で算出した駆動負荷減算量を負荷生成部107に出力し、終了する。
The subtraction amount is, for example, a value such that the current value of the
ズームカム筒102の停止時は、ズームカム筒102自身の駆動負荷によらず(ズームカム筒102の回転位置によらず)、電流値が小さくなることがある。停止時は、電流値が電流下限値未満となっても制御が不安定になるわけではない。そこで、停止時は、負荷生成部107から出力する駆動負荷の値を変化させないように制御しても良い。ズームカム筒102の停止状態を判断するためには、例えば位置検出部105で検出されるズームカム筒102の位置の値が変動しないことを確認すればよい。
When the
また、ズームカム筒102の加速中、減速中は、モータ106の電流値の変動が大きくなるため、駆動負荷調整量の変動も大きくなり、制御が不安定になる可能性がある。そこで、加速中、減速中の場合は、負荷生成部107から出力する駆動負荷の値を変化させないように制御しても良い。加速中または減速中であるかどうかは、位置検出部105で検出されるズームカム筒102の位置を微分処理して算出される速度の変化率を確認することで判断できる。
Further, during acceleration and deceleration of the
以上により、負荷生成部107による駆動負荷の調整が実施される。本実施例では電流検出値をもとに駆動負荷の調整を行うことにより、可動光学部材の個体差や、環境変化、経時変化がある場合においても、その変化に応じた最適な駆動負荷の調整が可能になり、制御の安定性を高めることができる。
As described above, the drive load is adjusted by the
実施例1で説明した内容と同様の構成要素は、同一符号で示し、説明を省略する。
実施例1においては、ズームカム筒102の駆動負荷は回転位置によらず正方向の値として説明したが、駆動負荷は回転位置によって負方向の値となることもあり得る。駆動制御が不安定となるのは、絶対値として駆動負荷が小さい場合(ゼロ付近の場合)であり、この領域(制御不安定領域)を、図5の色塗の領域で示している。
The same components as those described in the first embodiment are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
In the first embodiment, the drive load of the
よって、負方向の駆動負荷において、駆動負荷の絶対値が下限値以上の場合は、駆動負荷の調整を行わなくても安定した駆動制御が可能である。ゆえに、駆動電流の絶対値が下限値未満の場合に、駆動負荷の調整を行うとしても良い。 Therefore, when the absolute value of the drive load is equal to or greater than the lower limit value in the drive load in the negative direction, stable drive control is possible without adjusting the drive load. Therefore, the drive load may be adjusted when the absolute value of the drive current is less than the lower limit value.
図6に、駆動電流の絶対値が下限値未満の場合に、駆動負荷の調整を行う場合の駆動電流と駆動負荷の調整量の関係を示す。 FIG. 6 shows the relationship between the drive current and the adjustment amount of the drive load when the drive load is adjusted when the absolute value of the drive current is less than the lower limit value.
図6(a)に示すグラフは負荷生成部107による駆動負荷調整をしない場合の駆動電流値である。本実施例におけるズームカム筒102の駆動負荷変動特性は実施例1の場合と異なり、駆動負荷は望遠端側で負の値となる。これより、駆動負荷と比例関係にある駆動電流の値も望遠端側で負の値となる。
The graph shown in FIG. 6A is a drive current value when the drive load is not adjusted by the
図6(b)は、負荷生成部107による駆動負荷の調整を行った場合の電流値を示す。図6(c)は負荷生成部107による駆動負荷の調整量を示す。図6(b)の縦軸は駆動負荷に対応する電流値、図6(c)の縦軸は負荷調整量である。電流検出値の絶対値が電流下限値未満になると、負荷生成部107により駆動負荷を増加させる。これより、電流値(または駆動負荷の値)が、正方向、負方向ともに、制御が不安定な領域となるのを防ぐことができ、安定した制御が可能となる。
FIG. 6B shows the current value when the drive load is adjusted by the
図6(c)の破線は負荷調整される駆動負荷の調整量の上限値を示している。駆動負荷の調整量の上限値(第3閾値)は、例えば、電流下限値の2倍の電流分を増加させるのに相当する駆動負荷の量に設定する。すなわち、駆動負荷の調整量は、例えば、電流下限値の2倍の電流分を増加させるのに相当する駆動負荷の量以下(第3閾値以下)の値をとるように調整される。 The broken line in FIG. 6C shows the upper limit of the adjustment amount of the drive load for which the load is adjusted. The upper limit value (third threshold value) of the adjustment amount of the drive load is set to, for example, the amount of the drive load corresponding to increasing the current amount twice the lower limit value of the current. That is, the adjustment amount of the drive load is adjusted so as to take a value equal to or less than the amount of the drive load (below the third threshold value) corresponding to increasing the current amount twice the lower limit value of the current, for example.
この場合、駆動負荷の調整量が上限値を超えたタイミングで、駆動負荷の調整量(加算量)をゼロとしても、電流値が負方向の安定領域に入ることになる。よって、駆動負荷の調整量が上限値を超える場合は、駆動負荷を加算しなくても安定した制御が可能なため、負荷生成部107から出力している駆動負荷の調整量を減らす。
In this case, even if the adjustment amount (addition amount) of the drive load is set to zero at the timing when the adjustment amount of the drive load exceeds the upper limit value, the current value enters the stable region in the negative direction. Therefore, when the adjustment amount of the drive load exceeds the upper limit value, stable control is possible without adding the drive load, so that the adjustment amount of the drive load output from the
また、駆動負荷を加算している状態において、電流値が図6(b)の正方向に示す下限値よりも大きくなると、制御が安定する領域に入るため、駆動負荷の調整量を減らす。制御が安定した領域に入った場合に、駆動負荷の調整量を減らすことによって、負荷生成部107の消費電力を削減できる。
Further, when the current value becomes larger than the lower limit value shown in the positive direction in FIG. 6B in the state where the drive load is added, the control is stable, so that the adjustment amount of the drive load is reduced. When the control enters a stable region, the power consumption of the
例示した実施例では、可動光学部材としてズームレンズ群への適用を例示して説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、フォーカスレンズ群、開口絞り等にも適用することができる。 In the illustrated embodiment, the application to the zoom lens group as the movable optical member has been illustrated and described, but the present invention is not limited to this, and can be applied to the focus lens group, the aperture diaphragm, and the like. ..
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および変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.
100 ・・・・ レンズ装置
102 ・・・・ ズームカム筒(光学部材)
103 ・・・・ バリエータレンズ(光学部材)
104 ・・・・ コンペンセータレンズ(光学部材)
106 ・・・・ モータ(駆動部)
107 ・・・・ 負荷生成部
108 ・・・・ 電流検出部(検出部)
100 ・ ・ ・ ・
103 ・ ・ ・ ・ Variator lens (optical member)
104 ・ ・ ・ ・ Compensator lens (optical member)
106 ・ ・ ・ ・ Motor (drive unit)
107 ・ ・ ・ ・
Claims (10)
前記光学部材を駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動電流を検出する検出部と、
前記光学部材の駆動負荷としての第1負荷に付加する第2負荷を生成する負荷生成部と、
前記検出部により検出された前記駆動電流に基づいて、前記負荷生成部を制御する制御部と、
を有することを特徴とするレンズ装置。 Movable optics and
A drive unit that drives the optical member and
A detection unit that detects the drive current of the drive unit,
A load generating unit that generates a second load to be added to the first load as a driving load of the optical member, and a load generating unit.
A control unit that controls the load generation unit based on the drive current detected by the detection unit, and a control unit that controls the load generation unit.
A lens device characterized by having.
前記レンズ装置によって形成された像を撮る撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。 The lens device according to any one of claims 1 to 9.
An image sensor that captures the image formed by the lens device,
An imaging device characterized by having.
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