JP2021193431A - 焦点距離可変レンズ装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズシステムが経年変化した場合であっても、レンズシステムの最大屈折力を所望の値に制御できる焦点距離可変レンズ装置を提供する。【解決手段】焦点距離可変レンズ装置１は、入力される駆動信号Ｃｆに応じて屈折率が変化する液体共振式の液体レンズユニット３と、液体レンズユニット３から得られる電圧電流位相差と目標位相差との比較に基づいて、駆動信号Ｃｆの周波数を液体レンズユニット３の共振周波数に制御する共振ロック制御部６１１と、液体レンズユニット３の校正時に設定された校正時目標位相差と液体レンズユニット３の初期設定時に設定された初期設定時目標位相差とに基づいて目標有効電力の補正を行う補正部６１３と、液体レンズユニット３に供給される有効電力と補正部６１３により補正された目標有効電力との比較に基づいて、駆動信号Ｃｆの電圧を制御する屈折力制御部６１２と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、焦点距離可変レンズ装置およびその制御方法に関する。

焦点距離可変レンズとして、液体共振式のレンズシステムが開発されている。液体共振式のレンズシステムでは、周期的な駆動信号により内部の液体に定在波を生じさせており、焦点位置が高周波で周期的に変化する。
前述したレンズシステムでは、外気温の影響または稼働に伴う発熱などにより、レンズシステム内部の液体等の温度が変化し、定在波が得られる交流信号の周波数（レンズシステムの共振周波数）が変化する。このため、レンズシステムに入力される駆動信号の周波数が一定であるとレンズシステムの共振周波数のピークからずれてしまい、定在波を効率的に得ることができない。そこで、特許文献１に開示のレンズシステムでは、共振周波数の変化に対して駆動信号の周波数を自動的に追従させる共振ロック機能が採用されている。

また、共振ロック機能によってレンズシステムに定在波が得られた場合であっても、レンズシステム内部の液体等の温度の変化により、レンズシステムで得られる最大屈折力が変化してしまうことがある。そこで、特許文献２に開示のレンズシステムでは、レンズシステムの最大屈折力とレンズシステムに供給される有効電力とが相関関係を有することを利用して、有効電力の制御を行っている。すなわち、レンズシステムに供給される有効電力が目標値になるように駆動電力の電圧を調整することで、レンズシステムで得られる最大屈折力を所望の値に制御している。

特開２０１８-１８９７００号公報 特開２０２０−０３４７２５号公報

しかし、特許文献２に開示のレンズシステムでは、レンズシステムの経年変化により、レンズシステムに供給される有効電力と、レンズシステムの最大屈折力との相関関係に変化が生じることがある。この場合、レンズシステムに供給される有効電力が目標値に制御されていても、レンズシステムの最大屈折力が所望の値に制御できなくなってしまう。

本発明の目的は、レンズシステムが経年変化した場合であっても、レンズシステムの最大屈折力を所望の値に制御できる焦点距離可変レンズ装置およびその制御方法を提供することにある。

本発明の焦点距離可変レンズ装置は、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化する液体共振式のレンズシステムと、前記駆動信号の入力により前記レンズシステムに加えられる駆動電圧と駆動電流との間の位相差である電圧電流位相差について所定の目標位相差を設定し、前記レンズシステムから得られる前記電圧電流位相差と前記目標位相差との比較に基づいて、前記駆動信号の周波数を前記レンズシステムの共振周波数に制御する共振ロック制御部と、前記レンズシステムの校正時に設定された前記目標位相差である校正時目標位相差と前記校正時に設定された前記レンズシステムの目標有効電力とを記憶する記憶部と、前記レンズシステムの初期設定時に設定された前記目標位相差である初期設定時目標位相差と前記校正時目標位相差とに基づいて、前記目標有効電力を補正する補正部と、前記レンズシステムに供給される前記有効電力と前記補正部により補正された前記目標有効電力との比較に基づいて、前記駆動信号の電圧を制御する屈折力制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の焦点距離可変レンズ装置では、レンズシステムの経年変化により、駆動信号の周波数をレンズシステムの共振周波数に制御するための目標位相差の値が変化する。この目標位相差の変化は、すなわちレンズシステムにおける電圧電流位相差の変化となるため、レンズシステムの有効電力とレンズシステムの最大屈折力との間の関係に変化を与える。
そこで、本発明の焦点距離可変レンズ装置では、レンズシステムの校正時に設定された目標位相差である校正時目標位相差と、レンズシステムの初期設定時に設定された目標位相差である初期設定時目標位相差との差異に応じて、レンズシステムの屈折力制御のための目標有効電力を補正する。なお、レンズシステムの初期設定とは、レンズシステムの校正後、レンズシステムの動作を開始するときに行われる設定である。
このような構成によれば、レンズシステムの校正後、レンズシステムの有効電力とレンズシステムの最大屈折力との関係に経年変化が生じている場合であっても、補正後の目標有効電力に基づいた屈折力制御を行うことにより、レンズシステムの最大屈折力を所望の値に制御することができる。

本発明の焦点距離可変レンズ装置において、前記補正部は、前記初期設定時目標位相差が前記校正時目標位相差より増加している場合、前記目標有効電力を減少させ、前記初期設定時目標位相差が前記校正時目標位相差より減少している場合、前記目標有効電力を増加させることが好ましい。
このような構成によれば、目標有効電力を適切な値に補正することができる。

本発明の焦点距離可変レンズ装置の制御方法は、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化する液体共振式のレンズシステムと、前記駆動信号の入力により前記レンズシステムに加えられる駆動電圧と駆動電流との間の位相差である電圧電流位相差について所定の目標位相差を設定し、前記レンズシステムから得られる前記電圧電流位相差と前記目標位相差との比較に基づいて、前記駆動信号の周波数を前記レンズシステムの共振周波数に制御する共振ロック制御部と、前記レンズシステムの校正時に設定された前記目標位相差である校正時目標位相差と前記校正時に設定された前記レンズシステムの目標有効電力とを記憶する記憶部と、を備える焦点距離可変レンズ装置の制御方法であって、前記レンズシステムの初期設定時に設定された前記目標位相差である初期設定時目標位相差と前記校正時目標位相差とに基づいて、前記目標有効電力を補正する補正ステップと、前記レンズシステムに供給される有効電力と前記補正ステップにより補正された前記目標有効電力との比較に基づいて、前記駆動信号の電圧を制御する屈折力制御ステップとを含むことを特徴とする。
本発明の焦点距離可変レンズ装置の制御方法によれば、上述した本発明の焦点距離可変レンズ装置の効果と同様の効果を奏する。

本発明によれば、レンズシステムの最大屈折力を制御できる焦点距離可変レンズ装置およびその方法を提供できる。

本発明の一実施形態にかかる焦点距離可変レンズ装置を示す模式図。 前記実施形態のレンズ制御部および制御用ＰＣを示すブロック図。 前記実施形態において駆動信号の周波数掃引により得られる電圧電流位相差を示すグラフ。 前記実施形態のレンズシステムにおける有効電力と最大屈折力との関係を示すグラフ。 前記実施形態のレンズシステムにおける電圧電流位相差と駆動効率との関係を示すグラフ。 前記実施形態の焦点距離可変レンズ装置における屈折力制御の処理手順を示すフローチャート。 前記実施形態において駆動信号の周波数に対する有効電力の変化を示すグラフ。

本発明の一実施形態について説明する。
図１には、本実施形態にかかる焦点距離可変レンズ装置１の全体構成が示されている。焦点距離可変レンズ装置１は、合焦位置Ｐｆまでの合焦距離Ｄｆを周期的に変化させつつ撮像領域におかれた測定対象物９の表面の画像を検出するものである。

（焦点距離可変レンズ装置の構成）
図１に示すように、焦点距離可変レンズ装置１は、測定対象物９の表面に交差する光軸Ａ上に配置された対物レンズ２、液体レンズユニット３および画像検出部４と、測定対象物９の表面をパルス照明するパルス照明部５と、液体レンズユニット３などの動作を制御するレンズ制御部６と、レンズ制御部６を操作するための制御用ＰＣ７とを備えている。

対物レンズ２は、既存の凸レンズまたはレンズ群によって構成される。
液体レンズユニット３は、液体共振式のレンズシステムを内部に構成するものであり、この液体レンズユニット３では、レンズ制御部６から入力される駆動信号Ｃｆに応じて屈折率が変化する。駆動信号Ｃｆは、液体レンズユニット３が有する振動部材を振動させる正弦波状の交流信号である。駆動信号Ｃｆの周波数（加振周波数）が液体レンズユニット３の共振周波数に調整されると、液体レンズユニット３の内部の液体に定在波が生じ、当該液体の屈折率が周期的に変化する。
本実施形態の焦点距離可変レンズ装置１において、合焦位置Ｐｆまでの合焦距離Ｄｆは、対物レンズ２の焦点距離を基本としつつ、液体レンズユニット３の屈折率の変化に従って、周期的に変化する。

画像検出部４は、既存のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサあるいは他の形式のカメラ等で構成される。画像検出部４は、対物レンズ２および液体レンズユニット３を介して入射される測定対象物９の画像Ｌｇを検出し、所定の信号形式の検出画像Ｉｍとして制御用ＰＣ７へ出力する。

パルス照明部５は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子で構成される。パルス照明部５は、所定時間だけ照明光Ｌｉを発光させ、測定対象物９の表面に対するパルス照明を行うことができる。測定対象物９で反射された反射光Ｌｒは、対物レンズ２および液体レンズユニット３によって画像Ｌｇを形成し、画像検出部４に入射する。

焦点距離可変レンズ装置１において、液体レンズユニット３の駆動、パルス照明部５の発光および画像検出部４の画像検出は、レンズ制御部６からの駆動信号Ｃｆおよび発光信号Ｃｉおよび画像検出信号Ｃｃにより制御される。これらを制御するレンズ制御部６の設定などを操作するために、制御用ＰＣ７が接続されている。

（レンズ制御部および制御用ＰＣ）
図２には、本実施形態のレンズ制御部６および制御用ＰＣ７の構成が示されている。
レンズ制御部６は、液体レンズユニット３、画像検出部４およびパルス照明部５の各動作を制御する専用ユニットである。なお、レンズ制御部６は、複数のＩＣ等によってハードウェア的に構成されてもよいし、ＣＰＵを備えるコンピュータを中心に構成され、ＣＰＵが記憶部６４に格納されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。

レンズ制御部６は、液体レンズユニット３に駆動信号Ｃｆを出力する駆動制御部６１と、パルス照明部５に発光信号Ｃｉを出力する発光制御部６２と、画像検出部４に画像検出信号Ｃｃを出力する画像検出制御部６３と、種々の情報が記録される記憶部６４と、を有する。

駆動制御部６１は、駆動信号Ｃｆに基づいて振動する液体レンズユニット３の振動状態Ｖｆを検出すると共に、検出された振動状態Ｖｆに基づいて制御される正弦波状の交流信号を駆動信号Ｃｆとして出力する。
なお、液体レンズユニット３の振動状態Ｖｆとは、具体的には、駆動信号Ｃｆにより液体レンズユニット３に供給される駆動電圧Ｖ、駆動電流Ｉおよび有効電力Ｐ、ならびに、駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉの位相差である電圧電流位相差θである。
ここで、有効電力Ｐは、駆動電圧Ｖの実効値をＶｅ、駆動電流Ｉの実効値をＩｅとするとき、以下の式（１）によって算出可能である。
Ｐ＝Ｖｅ・Ｉｅ・ｃｏｓθ ・・・式（１）

駆動制御部６１は、振動状態Ｖｆに基づいて駆動信号Ｃｆを制御するための機能として、共振ロック制御部６１１、屈折力制御部６１２および補正部６１３を有する。
共振ロック制御部６１１は、駆動信号Ｃｆの入力により液体レンズユニット３が動作する間、液体レンズユニット３から検出される電圧電流位相差θが目標位相差θ_ｔ（例えば校正時目標位相差θ_ｔｃまたは初期設定時目標位相差θ_ｔｍ）を保つように、駆動信号Ｃｆの周波数（駆動周波数）を調整する。これにより、駆動周波数が液体レンズユニット３の共振周波数にロックされる。なお、共振ロック制御部６１１の詳細については、特開２０１８-１８９７００号公報を参照できる。

屈折力制御部６１２は、駆動信号Ｃｆの入力により液体レンズユニット３が動作する間、液体レンズユニット３から検出される有効電力Ｐが目標有効電力Ｐｔを保つように、駆動信号Ｃｆの電圧を調整する。これにより、屈折力制御部６１２は、液体レンズユニット３の最大屈折力Ｄを制御する。
補正部６１３は、共振ロック制御部６１１の初期設定に応じて、目標有効電力Ｐｔを補正する。
屈折力制御部６１２および補正部６１３の詳細については後述する。

発光制御部６２は、発光信号Ｃｉによってパルス照明部５の発光タイミングを制御する。例えば、駆動信号Ｃｆが任意の位相になった時点で発光信号Ｃｉを出力することにより、当該位相に対応する合焦位置Ｐｆで測定対象物９がパルス照明される。

画像検出制御部６３は、画像検出信号Ｃｃによって画像検出部４による画像検出のタイミングを制御する。画像検出部４は、画像検出信号Ｃｃのオンからオフまでの期間に検出した画像Ｌｇを１フレーム分の検出画像Ｉｍとして出力する。

制御用ＰＣ７は、レンズ制御部６に各種設定操作などを行うレンズ操作部７１と、画像検出部４から検出画像Ｉｍを取り込んで処理する画像処理部７２と、焦点距離可変レンズ装置１に対するユーザの操作を受け付ける操作インターフェイス７３とを有する。
制御用ＰＣ７は、汎用のパーソナルコンピュータで構成され、専用のソフトウェアを実行することで、所期の機能を実現している。すなわち、レンズ操作ソフトウェアを実行することで、レンズ制御部６を制御するレンズ操作部７１の機能が実現される。また、画像処理ソフトウェアを実行することで、画像検出部４からの検出画像Ｉｍを処理する画像処理部７２の機能が実現される。これらのレンズ操作ソフトウェアおよび画像処理ソフトウェアは、制御用ＰＣ７の表示画面および入力装置を用いた操作インターフェイス７３を介してユーザが操作することができる。

（校正処理）
焦点距離可変レンズ装置１では、校正処理により、駆動信号Ｃｆの設定周波数ｆｈｔと、目標位相差θ_ｔである校正時目標位相差θ_ｔｃと、目標有効電力Ｐｔとがそれぞれ設定され、記憶部６４に記憶される。

この校正処理において、まず、共振ロック制御部６１１は、液体レンズユニット３に駆動信号Ｃｆを印加し、この駆動信号Ｃｆの周波数を所定の下限値から上限値まで掃引することで、電圧電流位相差θのピークスキャンを行う。これにより、図３に実線で示すようなグラフが得られる。このとき、共振ロック制御部６１１は、電圧電流位相差θのピーク値θｐを求め、このピーク値θｐよりも低い所定値を校正時目標位相差θ_ｔｃとして設定し、記憶部６４に記憶させる。
また、共振ロック制御部６１１は、駆動信号Ｃｆの周波数について、電圧電流位相差θが校正時目標位相差θ_ｔｃになる２つの周波数のうちの一方の周波数（図３の例では低い方の周波数）を求め、当該周波数が液体レンズユニット３の共振周波数であるとして、当該周波数を駆動信号Ｃｆの設定周波数ｆｈｔに設定する。
なお、校正時目標位相差θ_ｔｃは、例えば電圧電流位相差θのピーク値θｐに対して所定の比率を有する値であってもよいし、ピーク値θｐよりも所定の値だけ小さい値であってもよい。

その後、共振ロック制御部６１１は、設定周波数ｆｈｔに調整された駆動信号Ｃｆを液体レンズユニット３に印加し、校正時目標位相差θ_ｔｃに基づく共振ロック制御を行う。
例えば、液体レンズユニット３から得られる電圧電流位相差θが校正時目標位相差θ_ｔｃよりも減少した場合には、液体レンズユニット３の共振周波数が増加側に変化したという推測に基づき、駆動信号Ｃｆの設定周波数ｆｈｔを現在値よりも増加させる。なお、図３では、液体レンズユニット３の共振周波数が設定周波数ｆｈｔから周波数ｆｈｕに増加した例を点線で示している。
一方、液体レンズユニット３から得られる電圧電流位相差θが校正時目標位相差θ_ｔｃよりも増加した場合には、液体レンズユニット３の共振周波数が減少側に変化したという推測に基づき、駆動信号Ｃｆの設定周波数ｆｈｔを現在値よりも減少させる。

この共振ロック制御が周期的に行われている間、屈折力制御部６１２は、有効電力Ｐを所定範囲で変更させる。そして、校正者は、有効電力Ｐが変更するごとに、液体レンズユニット３の最大屈折力Ｄを公知の屈折率測定法により測定する。
ここで、図４には、校正時における有効電力Ｐと最大屈折力Ｄとの関係が実線Ｌ１で示されている。
屈折力制御部６１２は、液体レンズユニット３の最大屈折力Ｄが校正者の所望値Ｄｔとなるときの有効電力Ｐの値を、目標有効電力Ｐｔとして設定し、記憶部６４に記憶させる。

（補正処理）
焦点距離可変レンズ装置１では、液体レンズユニット３の経年変化により、駆動信号Ｃｆの設定周波数ｆｈｔを液体レンズユニット３の共振周波数に制御するための目標位相差θ_ｔの値が変化する。この目標位相差θ_ｔの変化は、すなわち液体レンズユニット３における電圧電流位相差θの変化となるため、液体レンズユニット３の有効電力Ｐと液体レンズユニット３の最大屈折力Ｄとの間の関係に変化を与える。
例えば、図４は、校正時の有効電力Ｐと最大屈折力Ｄとの関係を実線Ｌ１で示すと共に、経年変化後の有効電力Ｐと最大屈折力Ｄとの関係を鎖線Ｌ２，Ｌ３で示している。
このような変化が生じた場合、液体レンズユニット３に供給される有効電力Ｐが校正時に設定された目標有効電力Ｐｔに制御されていても、液体レンズユニット３の最大屈折力Ｄが所望値Ｄｔからずれてしまう（図４の矢印参照）。
そこで、本実施形態の焦点距離可変レンズ装置１は、このような経年変化に対応するために、液体レンズユニット３の屈折力制御に利用する目標有効電力を補正する。

以下、目標有効電力を補正する方法の原理について説明する。
液体レンズユニット３には、最大屈折力Ｄおよび有効電力Ｐにより表される駆動効率Ｄ^２／Ｐと目標位相差θ_ｔとの間に、図５に示すような関係性が存在する。この関係性は、以下の式（２）によって表される。
Ｄ^２／Ｐ＝ａcosθ＋ｂ ・・・（２）
なお、式（２）において、ａ，ｂは、液体レンズユニット３の構造や液体の特性に由来する固有の値である。

上記式（２）は、以下の式（３）に変換可能である。この式（３）によれば、焦点距離可変レンズ装置１の校正時における最大屈折力Ｄと、経年変化後における焦点距離可変レンズ装置１の駆動時における最大屈折力Ｄとが互いに同じ所望値Ｄｔに設定される場合、以下の式（４）を満たすことが条件になると分かる。
Ｄ^２＝（ａcosθ＋ｂ）Ｐ ・・・（３）
（ａcosθ_ｔｃ＋ｂ）Ｐｔ＝（ａcosθ_ｔｍ＋ｂ）Ｐｔｒ ・・・（４）
なお、上記式（４）において、θ_ｔｃは、校正時に設定される校正時目標位相差であり、θ_ｔｍは、後述する初期設定時に設定される初期設定時目標位相差である。Ｐｔは、校正時に設定される目標有効電力であり、Ｐｔｒは、補正後の目標有効電力である。

上記式（４）によれば、経年変化後において校正時と同様の所望の最大屈折力Ｄを得る場合、補正後の目標有効電力Ｐｔｒは、以下の式（５）を満たすことが条件になると分かる。すなわち、以下の式（５）により、補正後の目標有効電力Ｐｔｒを算出できる。
Ｐｔｒ＝（ａcosθ_ｔｃ＋ｂ）Ｐｔ／（ａcosθ_ｔｍ＋ｂ） ・・・（５）

（補正処理を含んだ屈折力制御処理）
次に、本実施形態の補正処理を含んだ屈折力制御処理について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
例えば、作業者が操作インターフェイス７３を操作し、レンズ操作部７１が液体レンズユニット３の起動指令を駆動制御部６１に入力すると、設定周波数ｆｈｔに調整された駆動信号Ｃｆが液体レンズユニット３に印加開始され、図６に示すフローチャートが開始する。

図６において、共振ロック制御部６１１は、初期設定として、前述の校正処理と同様、電圧電流位相差θのピークスキャンを行い、電圧電流位相差θのピーク値θｐよりも低い所定値を初期設定時目標位相差θ_ｔｍとして設定し、記憶部６４に記憶させる（ステップＳ１）。
なお、ここでは説明を省略するが、共振ロック制御部６１１は、ステップＳ１の後、所定の周期で共振ロック制御を実施する。この共振ロック制御の方法は、校正処理で説明した方法と同様である。

補正部６１３は、ステップＳ１で設定された初期設定時目標位相差θ_ｔｍと校正時目標位相差θ_ｔｃとを比較し、初期設定時目標位相差θ_ｔｍと校正時目標位相差θ_ｔｃとの絶対差が閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
なお、閾値Ｔｈ１は、検出誤差を考慮して予め設定された値である。

初期設定時目標位相差θ_ｔｍと校正時目標位相差θ_ｔｃとの絶対差が閾値Ｔｈ１以上である場合（ステップＳ２；Ｙｅｓの場合）、補正部６１３は、校正処理時に設定された目標有効電力Ｐｔを補正する（ステップＳ３；補正ステップ）。
具体的には、補正部６１３は、校正時に設定された目標有効電力Ｐｔ、校正時目標位相差θ_ｔｃ、ステップＳ１で設定された初期設定時目標位相差θ_ｔｍ、および、所定の定数に基づいて、上述の式（５）により、補正後の目標有効電力Ｐｔｒを算出する。

一方、初期設定時目標位相差θ_ｔｍと校正時目標位相差θ_ｔｃとの絶対差が閾値Ｔｈ１未満である場合、（ステップＳ２；Ｎｏの場合）、補正部６１３は、目標有効電力Ｐｔをそのまま補正後の目標有効電力Ｐｔｒとして扱う。

その後、ステップＳ４〜Ｓ８において、屈折力制御部６１２は、従来と同様の屈折力制御を行う（屈折力制御ステップ）。
具体的には、屈折力制御部６１２は、液体レンズユニット３の有効電力Ｐを所定周期で取得し（ステップＳ４）、取得された有効電力Ｐと目標有効電力Ｐｔｒとの絶対差を算出し、当該絶対差が閾値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
なお、閾値Ｔｈ２は、検出誤差を考慮して予め設定された値である。

有効電力Ｐの検出値と目標有効電力Ｐｔｒとの絶対差が閾値Ｔｈ２以上である場合（ステップＳ５；Ｙｅｓの場合）、屈折力制御部６１２は、有効電力Ｐの検出値の変化の方向（減少か増加か）を判定する（ステップＳ６）。
そして、有効電力Ｐが減少した場合（ステップＳ６；Ｙｅｓの場合）、屈折力制御部６１２は、駆動信号Ｃｆの電圧（駆動電圧Ｖ）を現在値より増加させ（ステップＳ７）、有効電力Ｐが増加した際には、駆動電圧Ｖを現在値より減少させる（ステップＳ８）。
なお、ステップＳ７またはＳ８における駆動電圧Ｖの変化量は、有効電力Ｐの検出値と目標有効電力Ｐｔｒとの差異に対応してもよい。
また、図７は、説明のために、駆動信号Ｃｆの周波数に対する有効電力Ｐの変化を示すグラフである。この図７に示す例では、変化前の有効電力Ｐを実線で示し、減少側に変化した有効電力Ｐを点線で示している。このような変化が生じた場合には、駆動電圧Ｖを増加させることで有効電力Ｐを目標有効電力Ｐｔｒに近づける。

一方、有効電力Ｐの検出値と目標有効電力Ｐｔｒとの絶対差が閾値Ｔｈ２未満である場合（ステップＳ５；Ｎｏの場合）、ステップＳ４に戻り、有効電力Ｐの監視を継続する。
以上のステップＳ５〜ステップＳ８によれば、液体レンズユニット３における有効電力Ｐは目標有効電力Ｐｔｒに制御される。これにより、液体レンズユニット３の最大屈折力Ｄが所望の値に安定化される。

（本実施形態の効果）
本実施形態の焦点距離可変レンズ装置１は、液体レンズユニット３に供給される有効電力Ｐと目標有効電力Ｐｔｒとの比較に基づいて駆動信号Ｃｆの電圧を制御する屈折力制御部６１２と、目標有効電力Ｐｔの補正を行う補正部６１３と、を備える。また、補正部６１３は、共振ロック制御部６１１により液体レンズユニット３の校正時に設定された目標位相差θ_ｔである校正時目標位相差θ_ｔｃと、共振ロック制御部６１１により液体レンズユニット３の初期設定時に設定された目標位相差θ_ｔである初期設定時目標位相差θ_ｔｍとに基づいて、目標有効電力Ｐｔを補正する。
このような本実施形態の焦点距離可変レンズ装置１では、液体レンズユニット３の校正後、液体レンズユニット３の有効電力Ｐと液体レンズユニット３の最大屈折力Ｄとの関係に経年変化が生じている場合であっても、補正後の目標有効電力Ｐｔｒに基づいた屈折力制御が行われることにより、液体レンズユニット３の最大屈折力Ｄを所望の値に制御することができる。

また、本実施形態において、補正部６１３は、初期設定時目標位相差θ_ｔｍが校正時目標位相差θ_ｔｃより増加している場合、目標有効電力を減少させ、初期設定時目標位相差θ_ｔｍが校正時目標位相差θ_ｔｃより減少している場合、目標有効電力Ｐｔを増加させることが好ましい。
このような構成によれば、目標有効電力Ｐｔを適切な値に補正することができる。

（変形例）
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。

前記実施形態において、共振ロック制御部６１１は、電圧電流位相差θのピーク値θｐを求め、このピーク値θｐよりも低い所定値を目標位相差θ_ｔ（例えば校正時目標位相差θ_ｔｃまたは初期設定時目標位相差θ_ｔｍ）として設定しているが、本発明はこれに限られない。
例えば、共振ロック制御部６１１は、電圧電流位相差θのピーク値θｐを目標位相差θ_ｔとして設定してもよい。この場合、共振ロック制御部６１１は、電圧電流位相差θだけでなく、駆動電流Ｉを監視することで、共振ロック制御を行うことができる。具体的には、共振ロック制御部６１１は、電圧電流位相差θが低下している場合、駆動電流Ｉが低下しているか否かを判定する。そして、共振ロック制御部６１１は、駆動電流Ｉが低下している場合、駆動信号Ｃｆの設定周波数ｆｈｔを下げ、駆動電流Ｉが上昇している場合、駆動信号Ｃｆの設定周波数ｆｈｔを上げる。これにより、駆動信号Ｃｆの設定周波数ｆｈｔが液体レンズユニット３の共振周波数にロックされる。
なお、このような変形例では、共振ロック制御部６１１の制御中に参照対象が変動することを回避するために、屈折力制御部６１２が駆動電圧を増減させる間、共振ロック制御部６１１が待機状態になることが望ましい。

前記実施形態では、液体レンズユニット３の駆動および制御を行うために、レンズ制御部６と制御用ＰＣ７との組み合わせを用いたが、これらは一体の装置として構成されてもよい。

１…焦点距離可変レンズ装置、２…対物レンズ、３…液体レンズユニット（レンズシステム）、４…画像検出部、５…パルス照明部、６…レンズ制御部、６１…駆動制御部、６１１…共振ロック制御部、６１２…屈折力制御部、６１３…補正部、６２…発光制御部、６３…画像検出制御部、６４…記憶部、７…制御用ＰＣ、７１…レンズ操作部、７２…画像処理部、７３…操作インターフェイス、９…測定対象物、Ａ…光軸、Ｃｃ…画像検出信号、Ｃｆ…駆動信号、Ｃｉ…発光信号、Ｄｆ…合焦距離、Ｐｆ…合焦位置、Ｉｍ…検出画像、Ｌｇ…画像、Ｌｉ…照明光、Ｌｒ…反射光、Ｖｆ…振動状態、θ…電圧電流位相差、ｆｈｔ…設定周波数、Ｄ…最大屈折力、Ｐ…有効電力、Ｐｔ，Ｐｔｒ…目標有効電力。

Claims (3)

1. 入力される駆動信号に応じて屈折率が変化する液体共振式のレンズシステムと、
   前記駆動信号の入力により前記レンズシステムに加えられる駆動電圧と駆動電流との間の位相差である電圧電流位相差について所定の目標位相差を設定し、前記レンズシステムから得られる前記電圧電流位相差と前記目標位相差との比較に基づいて、前記駆動信号の周波数を前記レンズシステムの共振周波数に制御する共振ロック制御部と、
   前記レンズシステムの校正時に設定された前記目標位相差である校正時目標位相差と前記校正時に設定された前記レンズシステムの目標有効電力とを記憶する記憶部と、
   前記レンズシステムの初期設定時に設定された前記目標位相差である初期設定時目標位相差と前記校正時目標位相差とに基づいて、前記目標有効電力を補正する補正部と、
   前記レンズシステムに供給される有効電力と前記補正部により補正された前記目標有効電力との比較に基づいて、前記駆動信号の電圧を制御する屈折力制御部と、を備える
   ことを特徴とする焦点距離可変レンズ装置。
2. 請求項１に記載の焦点距離可変レンズ装置において、
   前記補正部は、前記初期設定時目標位相差が前記校正時目標位相差より増加している場合、前記目標有効電力を減少させ、前記初期設定時目標位相差が前記校正時目標位相差より減少している場合、前記目標有効電力を増加させる
   ことを特徴とする焦点距離可変レンズ装置。
3. 入力される駆動信号に応じて屈折率が変化する液体共振式のレンズシステムと、
   前記駆動信号の入力により前記レンズシステムに加えられる駆動電圧と駆動電流との間の位相差である電圧電流位相差について所定の目標位相差を設定し、前記レンズシステムから得られる前記電圧電流位相差と前記目標位相差との比較に基づいて、前記駆動信号の周波数を前記レンズシステムの共振周波数に制御する共振ロック制御部と、
   前記レンズシステムの校正時に設定された前記目標位相差である校正時目標位相差と前記校正時に設定された前記レンズシステムの目標有効電力とを記憶する記憶部と、を備える焦点距離可変レンズ装置の制御方法であって、
   前記レンズシステムの初期設定時に設定された前記目標位相差である初期設定時目標位相差と前記校正時目標位相差とに基づいて、前記目標有効電力を補正する補正ステップと、
   前記レンズシステムに供給される有効電力と前記補正ステップにより補正された前記目標有効電力との比較に基づいて、前記駆動信号の電圧を制御する屈折力制御ステップと、を含むことを特徴とする焦点距離可変レンズ装置の制御方法。

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