JP2964915B2 - レンズ駆動制御装置 - Google Patents
レンズ駆動制御装置Info
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
- G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
- G02B7/10—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens
- G02B7/102—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens controlled by a microcomputer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等のレン
ズ駆動制御装置に関するものである。
ズ駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のビデオカメラ等においては、レン
ズ駆動手段としてステップモータが多く用いられてい
る。しかし、近年のビデオカメラは、その高機能化、高
性能化に伴い高速・高精度にレンズを駆動することが必
要となっている。さらに、小型化、軽量化も必要とされ
ており、レンズ駆動手段としてボイスコイルモータが用
いられるようになってきた。
ズ駆動手段としてステップモータが多く用いられてい
る。しかし、近年のビデオカメラは、その高機能化、高
性能化に伴い高速・高精度にレンズを駆動することが必
要となっている。さらに、小型化、軽量化も必要とされ
ており、レンズ駆動手段としてボイスコイルモータが用
いられるようになってきた。
【０００３】図３はレンズ駆動手段としてボイスコイル
モータを用いた適用例を示したものである。図３におい
て３１はレンズ群、３２はレンズ群を保持するレンズ保
持枠、３３はレンズ保持枠に巻かれた駆動コイル、３４
はレンズ保持枠の移動を支えるガイドシャフト、３７は
マグネット３５とヨーク３６を保持する取り付け座、３
８はレンズ保持枠３２の位置を検出する位置検出素子で
ある。レンズ保持枠３２は平行に固定されたガイドシャ
フト３４により、光軸方向には自由に移動が可能となっ
ている。駆動コイル３３に電流を流すことにより駆動力
を発生し、レンズ保持枠３２及び、レンズ群３１が光軸
方向に駆動される。位置検出素子３８としては、直動型
の可変抵抗器といった接触式のものや、マグネットと磁
気抵抗（ＭＲ）素子によるものや、発光素子と光電変化
素子によるものといった非接触式のものが考えられる。
モータを用いた適用例を示したものである。図３におい
て３１はレンズ群、３２はレンズ群を保持するレンズ保
持枠、３３はレンズ保持枠に巻かれた駆動コイル、３４
はレンズ保持枠の移動を支えるガイドシャフト、３７は
マグネット３５とヨーク３６を保持する取り付け座、３
８はレンズ保持枠３２の位置を検出する位置検出素子で
ある。レンズ保持枠３２は平行に固定されたガイドシャ
フト３４により、光軸方向には自由に移動が可能となっ
ている。駆動コイル３３に電流を流すことにより駆動力
を発生し、レンズ保持枠３２及び、レンズ群３１が光軸
方向に駆動される。位置検出素子３８としては、直動型
の可変抵抗器といった接触式のものや、マグネットと磁
気抵抗（ＭＲ）素子によるものや、発光素子と光電変化
素子によるものといった非接触式のものが考えられる。
【０００４】図４はレンズ駆動制御装置のブロック図を
示したものであり、４は変倍を行うズームレンズ群、６
は焦点調節を行うフォーカスレンズ群、７、９は各レン
ズ群を駆動するアクチュエータ、１０、１２は各アクチ
ュエータを駆動するドライブ回路、１、３は各レンズ群
の位置を検出するレンズ位置検出手段であり、５は絞
り、８は絞りを駆動するアクチュエータ、１１はアクチ
ュエータを駆動するドライブ回路、２は絞り値を検出す
る絞り値検出手段である。１３は撮像素子であり、各レ
ンズ群、絞りと同一の光軸上に配設されており、１４の
映像信号処理回路により所望の映像情報を得る。１４の
映像信号処理回路により得られた映像情報と、操作者に
より入力された焦点距離情報により、１６の目標位置算
出手段により各レンズ群の目標位置が算出される。１７
の制御手段により、目標位置算出手段により算出された
目標位置に各レンズ群を位置制御する。
示したものであり、４は変倍を行うズームレンズ群、６
は焦点調節を行うフォーカスレンズ群、７、９は各レン
ズ群を駆動するアクチュエータ、１０、１２は各アクチ
ュエータを駆動するドライブ回路、１、３は各レンズ群
の位置を検出するレンズ位置検出手段であり、５は絞
り、８は絞りを駆動するアクチュエータ、１１はアクチ
ュエータを駆動するドライブ回路、２は絞り値を検出す
る絞り値検出手段である。１３は撮像素子であり、各レ
ンズ群、絞りと同一の光軸上に配設されており、１４の
映像信号処理回路により所望の映像情報を得る。１４の
映像信号処理回路により得られた映像情報と、操作者に
より入力された焦点距離情報により、１６の目標位置算
出手段により各レンズ群の目標位置が算出される。１７
の制御手段により、目標位置算出手段により算出された
目標位置に各レンズ群を位置制御する。
【０００５】図５はボイスコイルモータにより、目標と
する位置にレンズ群を追従させるための制御手段１７の
一例を示したブロック図である。１６の目標位置算出手
段により算出された目標位置と、位置センサにより検出
されたレンズ群の位置との差から位置誤差信号５１を算
出し、位相補償を行うことにより操作量５２が算出され
る。算出された操作量に応じた駆動力により、レンズ駆
動モータが駆動されレンズ群の位置が制御される。高速
で、かつ、ビデオカメラに加わる振動・衝撃等による外
乱に対して強いレンズ駆動制御装置として、例えば特開
平６−２０１９７４号公報に示されるように、複数の補
償手段、あるいは補償手段の係数を複数具備し、位置誤
差信号に応じて切り替えて制御を行う方法が記載されて
いる。
する位置にレンズ群を追従させるための制御手段１７の
一例を示したブロック図である。１６の目標位置算出手
段により算出された目標位置と、位置センサにより検出
されたレンズ群の位置との差から位置誤差信号５１を算
出し、位相補償を行うことにより操作量５２が算出され
る。算出された操作量に応じた駆動力により、レンズ駆
動モータが駆動されレンズ群の位置が制御される。高速
で、かつ、ビデオカメラに加わる振動・衝撃等による外
乱に対して強いレンズ駆動制御装置として、例えば特開
平６−２０１９７４号公報に示されるように、複数の補
償手段、あるいは補償手段の係数を複数具備し、位置誤
差信号に応じて切り替えて制御を行う方法が記載されて
いる。
【０００６】レンズ駆動手段として駆動力を常に発生し
ていないとレンズの位置を保持することができないボイ
スコイルモータのようなモータでは、撮影時のビデオカ
メラの姿勢に応じてレンズ群、レンズ保持枠に加わる重
力の影響を受けてしまう。そのため、目標とするレンズ
群の位置と実際のレンズ群の位置とがずれてしまい、ピ
ントのあった安定な画像を得ることが困難である。例え
ば、特開平６−２０１９７５号公報に、姿勢差を検出
し、その検出結果に応じてレンズ群を駆動制御する位相
補償手段を切り替えたり、係数を変えて補償を行う方法
が記載されている。
ていないとレンズの位置を保持することができないボイ
スコイルモータのようなモータでは、撮影時のビデオカ
メラの姿勢に応じてレンズ群、レンズ保持枠に加わる重
力の影響を受けてしまう。そのため、目標とするレンズ
群の位置と実際のレンズ群の位置とがずれてしまい、ピ
ントのあった安定な画像を得ることが困難である。例え
ば、特開平６−２０１９７５号公報に、姿勢差を検出
し、その検出結果に応じてレンズ群を駆動制御する位相
補償手段を切り替えたり、係数を変えて補償を行う方法
が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ボイスコイルモータを
レンズ駆動手段として用いると、駆動力を常に発生して
いないとレンズの位置を保持することができないため、
撮影時のビデオカメラの姿勢に応じてレンズ群、レンズ
保持枠に加わる重力の影響を受けてしまう。そのため、
目標とするレンズ群の位置と実際のレンズ群の位置とが
ずれてしまい、ピントのあった安定な画像を得ることが
困難であった。そこで、本発明は上記の点に着目してな
されたものであり、ビデオカメラの姿勢によらず目標と
するレンズ群の位置と、実際のレンズ群の位置とを速や
かに一致させることを目的とするものである。
レンズ駆動手段として用いると、駆動力を常に発生して
いないとレンズの位置を保持することができないため、
撮影時のビデオカメラの姿勢に応じてレンズ群、レンズ
保持枠に加わる重力の影響を受けてしまう。そのため、
目標とするレンズ群の位置と実際のレンズ群の位置とが
ずれてしまい、ピントのあった安定な画像を得ることが
困難であった。そこで、本発明は上記の点に着目してな
されたものであり、ビデオカメラの姿勢によらず目標と
するレンズ群の位置と、実際のレンズ群の位置とを速や
かに一致させることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するための手段として、変倍を行うズームレンズ群
と、焦点調節を行うフォーカスレンズ群と、前記各レン
ズ群を駆動するレンズ駆動手段と、前記各レンズ群の位
置を検出するレンズ位置検出手段と、一定期間毎に前記
各レンズ群の目標位置を算出する目標位置算出手段と、
前記目標位置算出手段によって算出された目標位置に一
定期間毎に移動とトラッキングを繰り返して前記各レン
ズ群を位置制御する制御手段と、直前の一定期間におけ
る前記制御手段の制御状態がトラッキング状態にあった
か否かを判別する制御状態判別手段と、前記制御状態判
別手段の判別結果がトラッキング状態である場合は、そ
のトラッキング状態の制御操作量中から重力の影響分を
抽出して姿勢変化による姿勢変化補正量を算出する補正
量算出手段とを備えることによりビデオカメラ等の姿勢
が変化しても目標とするレンズ群の位置と、実際のレン
ズ群の位置とを速やかに一致させることができる。ま
た、前記フォーカスレンズ群及び／又は前記ズームレン
ズ群の位置に対する前記レンズ駆動手段の出力の変化を
補正する補正係数を記憶する記憶手段を備え、前記記憶
手段の補正係数に基づいて前記姿勢変化補正量を修正す
ることにより、レンズ位置により駆動力の差がある場合
においても安定に動作させることができる。
成するための手段として、変倍を行うズームレンズ群
と、焦点調節を行うフォーカスレンズ群と、前記各レン
ズ群を駆動するレンズ駆動手段と、前記各レンズ群の位
置を検出するレンズ位置検出手段と、一定期間毎に前記
各レンズ群の目標位置を算出する目標位置算出手段と、
前記目標位置算出手段によって算出された目標位置に一
定期間毎に移動とトラッキングを繰り返して前記各レン
ズ群を位置制御する制御手段と、直前の一定期間におけ
る前記制御手段の制御状態がトラッキング状態にあった
か否かを判別する制御状態判別手段と、前記制御状態判
別手段の判別結果がトラッキング状態である場合は、そ
のトラッキング状態の制御操作量中から重力の影響分を
抽出して姿勢変化による姿勢変化補正量を算出する補正
量算出手段とを備えることによりビデオカメラ等の姿勢
が変化しても目標とするレンズ群の位置と、実際のレン
ズ群の位置とを速やかに一致させることができる。ま
た、前記フォーカスレンズ群及び／又は前記ズームレン
ズ群の位置に対する前記レンズ駆動手段の出力の変化を
補正する補正係数を記憶する記憶手段を備え、前記記憶
手段の補正係数に基づいて前記姿勢変化補正量を修正す
ることにより、レンズ位置により駆動力の差がある場合
においても安定に動作させることができる。
【０００９】
【作用】これによって、ビデオカメラ等の姿勢によらず
目標とするレンズ群の位置と、実際のレンズ群の位置と
を速やかに一致させることができ、常に安定な画像を得
ることができる。
目標とするレンズ群の位置と、実際のレンズ群の位置と
を速やかに一致させることができ、常に安定な画像を得
ることができる。
【００１０】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明のレンズ駆動制御装置の第一
の実施例を示すブロック構成図である。４は変倍を行う
ズームレンズ群、６は焦点調節を行うフォーカスレンズ
群、７、９は各レンズ群を駆動するアクチュエータ、１
０、１２は各アクチュエータを駆動するドライブ回路、
１、３は各レンズ群の位置を検出するレンズ位置検出手
段であり、５は絞り、８は絞りを駆動するアクチュエー
タ、１１はアクチュエータを駆動するドライブ回路、２
は絞りの位置を検出する位置検出手段である。１３は撮
像素子であり、各レンズ群、絞りと同一の光軸上に配設
されており、１４の映像信号処理回路により所望の映像
情報を得る。
説明する。図１は、本発明のレンズ駆動制御装置の第一
の実施例を示すブロック構成図である。４は変倍を行う
ズームレンズ群、６は焦点調節を行うフォーカスレンズ
群、７、９は各レンズ群を駆動するアクチュエータ、１
０、１２は各アクチュエータを駆動するドライブ回路、
１、３は各レンズ群の位置を検出するレンズ位置検出手
段であり、５は絞り、８は絞りを駆動するアクチュエー
タ、１１はアクチュエータを駆動するドライブ回路、２
は絞りの位置を検出する位置検出手段である。１３は撮
像素子であり、各レンズ群、絞りと同一の光軸上に配設
されており、１４の映像信号処理回路により所望の映像
情報を得る。
【００１１】１４の映像信号処理回路により得られた映
像情報と、操作者により入力された焦点距離情報によ
り、１６の目標位置算出手段により各レンズ群の目標位
置が算出される。１８の制御状態判別手段により、１７
の制御手段の動作状態を検出判別し、動作状態に応じて
制御手段１７の出力から補正量算出手段１９により、姿
勢変化の影響を打ち消す姿勢変化補正量を算出する。レ
ンズ駆動手段としてのボイスコイルモータの力学モデル
は、図６に示すように考えることができる。図中のｍは
可動部質量、Ｂは粘性係数、ｋはバネ定数、ｘ（ｔ）は
レンズ群の移動による変位、Ｆはボイスコイルモータに
よる駆動力である。また、カメラ、ビデオカメラの姿勢
変化により、ボイスコイルモータの可動部であるレンズ
及び、レンズ保持枠に加わる重力の影響は図７で示され
る。このとき、ボイスコイルモータの運動方程式は式
(1)で表すことができる。
像情報と、操作者により入力された焦点距離情報によ
り、１６の目標位置算出手段により各レンズ群の目標位
置が算出される。１８の制御状態判別手段により、１７
の制御手段の動作状態を検出判別し、動作状態に応じて
制御手段１７の出力から補正量算出手段１９により、姿
勢変化の影響を打ち消す姿勢変化補正量を算出する。レ
ンズ駆動手段としてのボイスコイルモータの力学モデル
は、図６に示すように考えることができる。図中のｍは
可動部質量、Ｂは粘性係数、ｋはバネ定数、ｘ（ｔ）は
レンズ群の移動による変位、Ｆはボイスコイルモータに
よる駆動力である。また、カメラ、ビデオカメラの姿勢
変化により、ボイスコイルモータの可動部であるレンズ
及び、レンズ保持枠に加わる重力の影響は図７で示され
る。このとき、ボイスコイルモータの運動方程式は式
(1)で表すことができる。
【数１】 式(1)より、姿勢変化により生じる重力の影響である Ｆ
g＝ｍｇｓｉｎθ を打ち消すことにより、式(2)に示す
ように姿勢変化によらず一定の特性を持ったボイスコイ
ルモータの制御を行えば良いこととなる。なおＫtは、
駆動電流と発生力の変換定数である。
g＝ｍｇｓｉｎθ を打ち消すことにより、式(2)に示す
ように姿勢変化によらず一定の特性を持ったボイスコイ
ルモータの制御を行えば良いこととなる。なおＫtは、
駆動電流と発生力の変換定数である。
【００１２】姿勢変化により生じる重力の影響を打ち消
す方法を以後に示す。図８にレンズ駆動の動作例を示
す。レンズの目標位置及び、移動開始の指令が１フィー
ルド毎に指示され、その間にレンズの目標位置への移
動、セトリングを行い、トラッキング状態に移る。移動
時においては、目標位置へ速やかに移動するために速応
性のある制御が必要であり、トラッキング動作時におい
ては目標位置との定常偏差がなく、ビデオカメラに加わ
る振動等によらず、目標位置に停止しているために外乱
に強い制御が必要である。このように、要求される特性
が異なるために、２種類以上の制御則が用いられる。
す方法を以後に示す。図８にレンズ駆動の動作例を示
す。レンズの目標位置及び、移動開始の指令が１フィー
ルド毎に指示され、その間にレンズの目標位置への移
動、セトリングを行い、トラッキング状態に移る。移動
時においては、目標位置へ速やかに移動するために速応
性のある制御が必要であり、トラッキング動作時におい
ては目標位置との定常偏差がなく、ビデオカメラに加わ
る振動等によらず、目標位置に停止しているために外乱
に強い制御が必要である。このように、要求される特性
が異なるために、２種類以上の制御則が用いられる。
【００１３】ここで、トラッキング動作における制御則
は、レンズの目標位置と実際の位置との定常偏差をなく
すことが必要である。そのために、大きな比例ゲインに
よって定常偏差を小さくすることが行われているが、式
(1)で表されるボイスコイルモータのステップ応答にお
いて、理論的に定常偏差をゼロとすることができる積分
動作を制御系に導入することを考える。積分動作のある
制御系の一例として、Ｉ−ＰＤ制御系を図９に示す。図
中のＫiは積分ゲイン、Ｋpは比例ゲイン、Ｋdは速度ゲ
イン、ｕ（ｋ）は操作量、ｘ（ｋ）はレンズ群の移動に
よる変位、ｒ（ｋ）は目標位置、Ｇp（ｚ）はボイスコ
イルモータの伝達関数を表す。ここで、離散時間系によ
る表現で示したが、連続時間系においても同様である。
トラッキング動作により目標位置に停止している場合に
は、誤差信号が微小であるためＰＤ補償部の出力も微小
となる。よって、姿勢変化により生じる重力の影響は、
積分補償部の出力により打ち消されることになる。
は、レンズの目標位置と実際の位置との定常偏差をなく
すことが必要である。そのために、大きな比例ゲインに
よって定常偏差を小さくすることが行われているが、式
(1)で表されるボイスコイルモータのステップ応答にお
いて、理論的に定常偏差をゼロとすることができる積分
動作を制御系に導入することを考える。積分動作のある
制御系の一例として、Ｉ−ＰＤ制御系を図９に示す。図
中のＫiは積分ゲイン、Ｋpは比例ゲイン、Ｋdは速度ゲ
イン、ｕ（ｋ）は操作量、ｘ（ｋ）はレンズ群の移動に
よる変位、ｒ（ｋ）は目標位置、Ｇp（ｚ）はボイスコ
イルモータの伝達関数を表す。ここで、離散時間系によ
る表現で示したが、連続時間系においても同様である。
トラッキング動作により目標位置に停止している場合に
は、誤差信号が微小であるためＰＤ補償部の出力も微小
となる。よって、姿勢変化により生じる重力の影響は、
積分補償部の出力により打ち消されることになる。
【００１４】一方、移動時においては、目標位置へ速や
かに移動するために速応性が必要であること、移動開始
時の誤差量が大きいため積分動作により不安定となるこ
とがあるため、制御系に積分動作を入れることは困難で
ある。そこで、移動時の制御系の一例として、ＰＤ制御
系を考えると、重力の影響を打ち消すことができず、姿
勢変化により動作特性に影響を受けてしまう。
かに移動するために速応性が必要であること、移動開始
時の誤差量が大きいため積分動作により不安定となるこ
とがあるため、制御系に積分動作を入れることは困難で
ある。そこで、移動時の制御系の一例として、ＰＤ制御
系を考えると、重力の影響を打ち消すことができず、姿
勢変化により動作特性に影響を受けてしまう。
【００１５】移動時における姿勢変化による重力の影響
を打ち消す本発明は、図８の動作例に示したように、一
定期間毎（１フィールド毎）に移動、トラッキングが繰
り返されていることに着目したものである。式(1)、(2)
及び、前述のトラッキング時における積分補償部の出力
が重力の影響を打ち消していることから、移動開始直前
のトラッキング状態における積分補償部の出力を、移動
時のＰＤ補償部の出力に加算することにより、重力の影
響を打ち消すことができる。積分補償部の出力を移動時
に利用するためには、移動開始直前のトラッキング状態
において、各レンズ群４、６は、目標位置に整定してい
ることが必要である。そのため、制御状態をモニタし、
目標位置への整定状態を判別する制御状態判別手段が必
要となる。この制御状態判別手段１８は、制御対象のレ
ンズ群がトラッキング状態にあり、且つ、その定常偏差
が所定値以下であるか否かを判別する。なお、移動開始
直前における積分補償部の出力値は、次フィールドにお
いてトラッキング状態に切り替わる時の積分補償部の初
期値として利用することもできる。また、トラッキング
動作を行う制御系の一例としてＩ−ＰＤ制御系による説
明を行ったが、他の制御系による場合においても、移動
開始直前の制御部出力値のＤＣ値を利用する等により同
様な動作を行うことができる。
を打ち消す本発明は、図８の動作例に示したように、一
定期間毎（１フィールド毎）に移動、トラッキングが繰
り返されていることに着目したものである。式(1)、(2)
及び、前述のトラッキング時における積分補償部の出力
が重力の影響を打ち消していることから、移動開始直前
のトラッキング状態における積分補償部の出力を、移動
時のＰＤ補償部の出力に加算することにより、重力の影
響を打ち消すことができる。積分補償部の出力を移動時
に利用するためには、移動開始直前のトラッキング状態
において、各レンズ群４、６は、目標位置に整定してい
ることが必要である。そのため、制御状態をモニタし、
目標位置への整定状態を判別する制御状態判別手段が必
要となる。この制御状態判別手段１８は、制御対象のレ
ンズ群がトラッキング状態にあり、且つ、その定常偏差
が所定値以下であるか否かを判別する。なお、移動開始
直前における積分補償部の出力値は、次フィールドにお
いてトラッキング状態に切り替わる時の積分補償部の初
期値として利用することもできる。また、トラッキング
動作を行う制御系の一例としてＩ−ＰＤ制御系による説
明を行ったが、他の制御系による場合においても、移動
開始直前の制御部出力値のＤＣ値を利用する等により同
様な動作を行うことができる。
【００１６】図２は、本発明のレンズ駆動制御装置の第
二の実施例を示すブロック構成図である。４は変倍を行
うズームレンズ群、６は焦点調節を行うフォーカスレン
ズ群、７、９は各レンズ群を駆動するアクチュエータ、
１０、１２は各アクチュエータを駆動するドライブ回
路、１、３は各レンズ群の位置を検出するレンズ位置検
出手段であり、５は絞り、８は絞りを駆動するアクチュ
エータ、１１はアクチュエータを駆動するドライブ回
路、２は絞りの位置を検出する位置検出手段である。１
３は撮像素子であり、各レンズ群、絞りと同一の光軸上
に配設されており、１４の映像信号処理回路により所望
の映像情報を得る。
二の実施例を示すブロック構成図である。４は変倍を行
うズームレンズ群、６は焦点調節を行うフォーカスレン
ズ群、７、９は各レンズ群を駆動するアクチュエータ、
１０、１２は各アクチュエータを駆動するドライブ回
路、１、３は各レンズ群の位置を検出するレンズ位置検
出手段であり、５は絞り、８は絞りを駆動するアクチュ
エータ、１１はアクチュエータを駆動するドライブ回
路、２は絞りの位置を検出する位置検出手段である。１
３は撮像素子であり、各レンズ群、絞りと同一の光軸上
に配設されており、１４の映像信号処理回路により所望
の映像情報を得る。
【００１７】１４の映像信号処理回路により得られた映
像情報と、操作者により入力された焦点距離情報によ
り、１６の目標位置算出手段により各レンズ群の目標位
置が算出される。１８の制御状態判別手段により、１７
の制御手段の動作状態を検出判別し、動作状態に応じて
制御手段１７の出力から補正量算出手段１９により、姿
勢変化の影響を打ち消す姿勢変化補正量を算出する。レ
ンズ位置によるレンズ駆動アクチュエータの発生力の変
化を補正する補正係数を記憶した２０の記憶手段より、
レンズ位置検出手段１、３の出力値に応じて補正係数を
読みだし、２１の姿勢変化補正量修正手段により姿勢変
化補正量の修正を行う。
像情報と、操作者により入力された焦点距離情報によ
り、１６の目標位置算出手段により各レンズ群の目標位
置が算出される。１８の制御状態判別手段により、１７
の制御手段の動作状態を検出判別し、動作状態に応じて
制御手段１７の出力から補正量算出手段１９により、姿
勢変化の影響を打ち消す姿勢変化補正量を算出する。レ
ンズ位置によるレンズ駆動アクチュエータの発生力の変
化を補正する補正係数を記憶した２０の記憶手段より、
レンズ位置検出手段１、３の出力値に応じて補正係数を
読みだし、２１の姿勢変化補正量修正手段により姿勢変
化補正量の修正を行う。
【００１８】レンズ駆動手段としてボイスコイルモータ
を用いた場合に寸法的、構造的な制約により、可動範囲
全域にわたり均一な駆動力を発生することが困難な場合
があり、図１０に示すようにレンズ位置により駆動力の
差が生じてしまうことがある。この差がレンズの移動前
後において大きい場合には、姿勢変化補正量を一定とし
ても実際に発生する駆動力が異なってしまうために、補
正量が大きすぎたり、小さすぎたりして動作が不安定と
なってしまうことがある。このような場合には、図１１
に示すように駆動力の補正係数を導入することにより改
善することができる。駆動力補正係数は、駆動力７１に
対応した補正係数７２を乗ずることにより、レンズ位置
によらず駆動力が一定となるような値とする。また、レ
ンズ位置により領域分割し、補正係数をテーブルに記憶
しておくことも考えられる。
を用いた場合に寸法的、構造的な制約により、可動範囲
全域にわたり均一な駆動力を発生することが困難な場合
があり、図１０に示すようにレンズ位置により駆動力の
差が生じてしまうことがある。この差がレンズの移動前
後において大きい場合には、姿勢変化補正量を一定とし
ても実際に発生する駆動力が異なってしまうために、補
正量が大きすぎたり、小さすぎたりして動作が不安定と
なってしまうことがある。このような場合には、図１１
に示すように駆動力の補正係数を導入することにより改
善することができる。駆動力補正係数は、駆動力７１に
対応した補正係数７２を乗ずることにより、レンズ位置
によらず駆動力が一定となるような値とする。また、レ
ンズ位置により領域分割し、補正係数をテーブルに記憶
しておくことも考えられる。
【００１９】図１２にレンズ位置による駆動力の補正方
法について示す。レンズ位置がＡ点からＢ点に移動した
場合を考えると、Ａ、Ｂ二点間において、先に述べた補
正係数の定義から、
法について示す。レンズ位置がＡ点からＢ点に移動した
場合を考えると、Ａ、Ｂ二点間において、先に述べた補
正係数の定義から、
【数２】 が成立している。よって、Ｂ点においてＡ点と同じ駆動
力を発生するためには、Ａ点における操作量のＨb／Ｈa
倍が必要となる。このような補正を行うことにより、レ
ンズ位置により駆動力の差が存在しても移動前後の駆動
力をほぼ一定とする事ができ、姿勢変化による補正を安
定に行うことができる。
力を発生するためには、Ａ点における操作量のＨb／Ｈa
倍が必要となる。このような補正を行うことにより、レ
ンズ位置により駆動力の差が存在しても移動前後の駆動
力をほぼ一定とする事ができ、姿勢変化による補正を安
定に行うことができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明のレンズ駆動
制御装置によれば、カメラ、ビデオカメラの姿勢によら
ず目標とするレンズ群の位置と、実際のレンズ群の位置
とを速やかに一致させるため、安定した画像が得られる
という効果がある。
制御装置によれば、カメラ、ビデオカメラの姿勢によら
ず目標とするレンズ群の位置と、実際のレンズ群の位置
とを速やかに一致させるため、安定した画像が得られる
という効果がある。
【図１】本発明のレンズ駆動制御装置の一実施例を示す
ブロック構成図
ブロック構成図
【図２】本発明のレンズ駆動制御装置の第二実施例を示
すブロック構成図
すブロック構成図
【図３】ボイスコイルモータによるレンズ駆動機構を示
す分解斜視図である
す分解斜視図である
【図４】従来例のレンズ駆動制御装置のブロック図
【図５】制御手段のブロック図
【図６】ボイスコイルモータの力学モデルを示す図
【図７】ボイスコイルモータの可動部であるレンズ及
び、レンズ保持枠に加わる重力の影響を示す図
び、レンズ保持枠に加わる重力の影響を示す図
【図８】本発明におけるレンズ駆動の態様の一例を示す
図
図
【図９】Ｉ−ＰＤ制御系を示す図
【図１０】レンズ位置による駆動力の変化を示す図
【図１１】レンズ位置による駆動力の補正係数の一例を
示す図
示す図
【図１２】レンズ位置による駆動力の補正方法の説明図
１ ズームレンズ位置検出器 ３ フォーカスレンズ位置検出器 ４ ズームレンズ ６ フォーカスレンズ ７ ズームレンズ駆動モータ ９ フォーカスレンズ駆動モータ １０ ズームレンズ駆動回路 １２ フォーカスレンズ駆動回路 １３ 撮像素子 １４ 映像信号処理回路 １５ ＣＰＵ １６ 目標位置算出手段 １７ 制御手段 １８ 制御状態判別手段 １９ 補正量算出手段 ２０ 記憶手段 ２１ 補正量修正手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−201975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−253379（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 7/08 - 7/105
Claims (2)
- 【請求項１】変倍を行うズームレンズ群と、焦点調節を
行うフォーカスレンズ群と、前記各レンズ群を駆動する
レンズ駆動手段と、前記各レンズ群の位置を検出するレ
ンズ位置検出手段と、一定期間毎に前記各レンズ群の目
標位置を算出する目標位置算出手段と、前記目標位置算
出手段によって算出された目標位置に一定期間毎に移動
とトラッキングを繰り返して前記各レンズ群を位置制御
する制御手段と、 直前の一定期間における前記制御手段の制御状態がトラ
ッキング状態にあったか否かを判別する制御状態判別手
段と、 前記制御状態判別手段の判別結果がトラッキング状態で
ある場合は、そのトラッキング状態の制御操作量中から
重力の影響分を抽出して姿勢変化による姿勢変化補正量
を算出する 補正量算出手段とを備えたことを特徴とする
レンズ駆動制御装置。 - 【請求項２】請求項１記載のレンズ駆動制御装置におい
て、前記フォーカスレンズ群及び／又は前記ズームレン
ズ群の位置に対する前記レンズ駆動手段の出力の変化を
補正する補正係数を記憶する記憶手段を備え、前記記憶
手段の補正係数に基づいて前記姿勢変化補正量を修正す
ることを特徴とするレンズ駆動制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129530A JP2964915B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | レンズ駆動制御装置 |
| US08/638,547 US5847874A (en) | 1995-04-28 | 1996-04-26 | Control apparatus for positional control of an optical system |
| CN96108906A CN1084881C (zh) | 1995-04-28 | 1996-04-27 | 用于光学系统位置控制的控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129530A JP2964915B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | レンズ駆動制御装置 |
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| JPH08304689A JPH08304689A (ja) | 1996-11-22 |
| JP2964915B2 true JP2964915B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=15011801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7129530A Expired - Lifetime JP2964915B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | レンズ駆動制御装置 |
Country Status (3)
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| JP (1) | JP2964915B2 (ja) |
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1995
- 1995-04-28 JP JP7129530A patent/JP2964915B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-04-26 US US08/638,547 patent/US5847874A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-27 CN CN96108906A patent/CN1084881C/zh not_active Expired - Fee Related
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| US5847874A (en) | 1998-12-08 |
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