JP3244862B2 - 光学制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラ等に用いて
好適なレンズ制御装置に関するもので、さらに詳しくは
マニユアルレンズ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラの小型軽量化が急速に進む
につれて、レンズシステムそのものも飛躍的に小型化さ
れつつある。その典型的な例は、所謂前玉フォーカスタ
イプからインナーフォーカスタイプへの転換である。特
にビデオカメラの分野に於いてはインナーフォーカスタ
イプのレンズシステムを用いた製品が数多く発表されて
いる。

【０００３】インナーフォーカスタイプレンズシステム
の一構成例を図２に示す。同図に於いて、１０１は固定
の第１のレンズ群、１０２は光軸と平行に移動すること
によって変倍を行う第２のレンズ群、１０３は絞り、１
０４は固定の第３のレンズ群、１０５は光軸と平行に移
動することによりフォーカシングを行い、かつ変倍時に
は１０２の動きに合わせて補正動作を行うことにより、
変倍時のピント面の移動を防止するフォーカスコンペー
セータ機能を有した第４のレンズ群（以下フォーカスレ
ンズと称することにする）、１１５は撮像素子等の撮像
面である。

【０００４】フォーカスレンズ１０５は小型軽量とする
ことができ、その駆動用のアクチュエータや駆動伝達系
を小さく単純にすることが出来る。図３はフォーカスレ
ンズ１０５を駆動するアクチュエータとその駆動伝達系
の様子を示したもので、１１１はアクチユエータである
ところのステツピングモータ、３０１は直接ネジ切りが
されているリードスクリユウで構成されたステツピング
モータ１１１の出力軸、３０２は出力軸３０１の軸受け
のベアリング、３０３はステツプモータ１１１の出力軸
３０１と常時噛合し、出力軸３０１が回転することによ
って光軸と平行に移動し、その結果接続されているフォ
ーカスレンズ１０５を光軸と平行に移動させるラック、
３０４はフォーカスレンズ１０５が光軸と垂直な面内を
回転してしまうことを防止するための案内棒である。

【０００５】図２のようなインナーフォーカスタイプの
レンズシステムではフォーカスレンズ１０５が変倍中の
ピント面移動を補正するので、前玉フォーカスタイプの
レンズシステムに用いられるようなカム環を必要とせ
ず、変倍レンズ移動用のアクチユエータも、図３と同様
の形式に小型単純化することが可能である。

【０００６】図４は変倍動作中におけるフオーカスレン
ズのピント面の位置変化を示す特性図で、横軸は変倍レ
ンズ位置、縦軸がフオーカスレンズ位置すなわち被写体
距離を示している。変倍動作中のフォーカスレンズのピ
ント面補正軌跡は、同図に示すとおり被写体距離によっ
て異なっており、また軌跡の傾きもテレ側で急峻となる
傾向にあり、焦点距離によって大きく変化することか
ら、フォーカスレンズ用アクチュエータには幅広い速度
応答と高い停止位置精度が要求される。そしてこれらの
要求を満足するアクチユエータとして、例えばステツピ
ングモータが用いられているわけである。

【０００７】ステッピングモータに供給する歩進パルス
は、レンズ制御用のマイクロコンピユータ内で作り出す
ことが出来る。そこでレンズ制御用マイコンで、マイコ
ン自身が出力した歩進パルスの数をレンズの初期位置か
らカウントしておくことにより、レンズ位置検出用のエ
ンコーダ等を特別に設けなくとも、レンズの位置を正確
に知ることが出来る。

【０００８】以上のように、図２に示すようなインナー
フォーカスタイプのレンズシステムは、制御の点で前玉
フオーカスタイプのレンズシステムに比較して制御が複
雑となるものの小型軽量化に大きく寄与している。

【０００９】ところで、前玉フォーカスタイプのレンズ
システムでは一般的な、「鏡筒に嵌合した距離環を回転
させることによって距離環と機械的に接続したフォーカ
スレンズを移動させてピント合わせをする機構」は、そ
の回転量に比例してレンズが移動する。従って、粗調節
から微調節まで円滑にピント合わせ動作を行うことがで
きる等の点で優れている。

【００１０】しかしながらインナーフォーカスタイプの
レンズシステムに於いては、可動レンズが全て鏡筒内に
配置されているため、機械的に結合したカム環等を用
い、制御回路を介さずにレンズを回転させると、ステッ
ピングモータの駆動パルスのカウント値と実際のレンズ
位置の間にエラーが生じる問題があり、また単純構造と
した駆動伝達系が、機械的なマニュアル動作に不向きな
構造である等の理由により、機械的に距離環とレンズを
結合し、外力でレンズを移動させることが困難である。

【００１１】そこで、インナーフォーカスタイプのレン
ズシステムを用いたビデオカメラの中には、図５に示す
ようなエンコーダを鏡筒に嵌合させ、このエンコーダの
回転方向と回転スピードを電気的に検出することによっ
てフォーカスレンズを移動させる方式を採用しているも
のがある。

【００１２】図５において、５０１は鏡筒に嵌合する回
転タイプのエンコーダ、５０２は光を反射する部分と透
過する部分とを持つエンコーダの櫛形構造部、５０３と
５０４は、それぞれ投光部と受光部を持つ投受光素子
で、エンコーダ５０１の回転に伴う櫛形構造部５０２か
らの反射光を受光したときとそうでない時とで出力信号
の状態が変化する。エンコーダ５０１を回転させると投
受光素子５０３と５０４の出力信号がそれぞれ変化す
る。５０３と５０４の位置関係は、２つの出力信号の位
相が適当な量だけずれるように決められていて、出力信
号の変化の周期で回転スピードを検出し、２つの信号の
位相関係で回転方向を検出する仕組みになっている。

【００１３】レンズ制御装置では投受光素子５０３と５
０４の出力信号を取り込んで、その信号の状態によって
レンズの駆動方向と駆動スピードを決定する。

【００１４】図５のようなエンコーダを装備することに
より、インナーフォーカスタイプのレンズシステムであ
りながら、あたかも前玉フォーカスタイプと同じような
操作感でマニュアルのピント合わせを行うことができ
る。

【００１５】また鏡筒に嵌合していないところは図５の
エンコーダと異なるが、回転量に比例してレンズを移動
させ、粗調整から微調整まで円滑にピント合わせ動作を
行わせる点については図５と同等の性能を有し、図５の
エンコーダよりも安価なものを、エンドレスタイプのボ
リウムを用いて構成することができる。

【００１６】図６は上記エンドレスタイプのボリウムエ
ンコーダの概念図である。同図に於いて、１２１はエン
ドレスタイプのボリウムエンコーダユニット、６０１は
抵抗体、６０２，６０３は１８０°対向する関係で回転
軸６０４によつて回転自在に取り付けら、且つ回転軸６
０４でそれぞれ絶縁された摺動子、６０５，６０６はプ
ルダウン抵抗である。また摺動子６０２，６０３が回転
したときの１２１の出力信号の変化の様子を図７（ａ）
に示す。

【００１７】摺動子６０２，６０３の出力端子をそれぞ
れＡチャンネル、Ｂチャンネルとする。図６で摺動子６
０２，６０３が反時計まわりに回転すると、Ａチャンネ
ル、Ｂチャンネルの出力信号共、０から電源１２３の＋
電位まで上昇し、抵抗体のない部分を摺動し始めるとプ
ルダウン抵抗によって０に戻る。６０２と６０３は１８
０°対向して取り付けられているので、Ａチャンネルと
Ｂチャンネルの出力波形は位相が１８０°ずれて等しい
形となる。

【００１８】図７において、７０１の時点で摺動子６０
２，６０３の回転方向が時計まわりに変わると、摺動子
が抵抗体のない部分を摺動している部分では０を出力し
ているが、抵抗体と接触すると出力信号は直ちに電源１
２３の＋電位を示し、その後次第に小さくなって再び抵
抗体のない部分に至ったとき０を示す。Ａチャンネルと
Ｂチャンネルの出力波形の位相差は１８０°である。

【００１９】このように摺動子の出力信号の傾きの正負
が回転方向によって変化し、又、傾き量が回転スピード
によって変化するので、傾きの正負と傾き量を検出する
ことにより、回転方向と回転スピードを認識することが
でき、この情報に基づいてフォーカスレンズをする。

【００２０】エンドレスタイプのボリウムエンコーダを
用いた場合、各摺動子に関して抵抗体のなくなる部分で
出力信号の不連続点が存在する。そこで、図８に示すよ
うな処理を行って、一方の摺動子の出力信号が不連続に
なったことを検出したらもう一方の摺動子の出力信号の
サンプリングに切り換えることで、不連続点を検出する
ことを避けてサンプリングを行うことが可能になる。

【００２１】図８において、step８０１で処理の実行が
開始されると、step８０２でサンプリングタイミングに
至ったかどうか確認する。step８０２でサンプリングタ
イミングの到来が確認された後、step８０３で前回のサ
ンプリングの対象がＡチャンネル出力であればstep８０
４へ、Ｂチャンネル出力であればstep８０７へ処理が振
り分けられる。そして前回のサンプリングの対象がＡチ
ャンネル出力である場合には、step８０４とstep８０５
で今回のサンプリング結果が、図７の上限しきい値７０
２及び下限しきい値７０３の間にあるかどうかを確認す
る。Ａチャンネル出力レベルが該しきい値の外側にある
場合、前記不連続点が近いか又は不連続点を通過して既
に抵抗体の無い部分を摺動していることになるので、処
理をstep８０９に移してＢチャンネルのサンプリングを
行う。Ａチャンネル出力レベルが上記しきい値の内側に
あれば、step８０６でＡチャンネル出力レベルのサンプ
リングを行う。

【００２２】step８０３で前回Ｂチャンネル出力のサン
プリングを行っていたとすると、step８０７，step８０
８でＡチャンネルと同様、Ｂチャンネル出力レベルと各
しきい値の比較を行い、Ｂチャンネル出力レベルが各し
きい値の外側にあればＡチャンネルのサンプリングに切
り換え、そうでなければstep８０９でＢチャンネルのサ
ンプリングを行う。

【００２３】以上のようにしてエンドレスタイプのボリ
ウムエンコーダを用い、機械式のフオカスリングを回転
するのと同様の操作感覚で、電気的にフオーカスレンズ
を操作することができる。

【００２４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
の例によれば、ボリウムを高速で回転させたときに、回
転量や回転スピードを正確に読み取れない場合があり、
結果として円滑なマニユアルフォーカス動作を行えない
場合がある。

【００２５】図９はその状態を説明するための図面であ
る。

【００２６】フォーカスボリウムを手動で回転させる場
合、回転ムラのために摺動子の出力波形の周期は実際は
図９のように操作の度に刻々と変化する。又、１つの摺
動子の出力波形を見ても、増加（逆に回転した場合には
減少）の傾きが途中から大きくなったり小さくなったり
する。

【００２７】今、出力レベルサンプリング周期を図９の
様にとると、各サンプリング点は９０１〜９０８の部分
になる。９０１〜９０４のサンプリングの部分では摺動
子の回転が比較的速い。従って図８のフローチヤートの
アルゴリズム通りにサンプリングを行うと、たとえば９
０１でＢチャンネルのレベルを読み取った後、９０２で
Ｂチャンネルのレベルが上限しきい値を上回っているの
でＡチャンネルの出力レベルを読み取り、９０３ではＡ
チャンネルのレベルが下限しきい値を下回っているので
Ｂチャンネルの出力レベルを読み取る。

【００２８】ここで摺動子の出力レベルの変化量を得な
ければ摺動子の回転量も回転速度も計算することはでき
ない。即ち、９０６〜９０８の様に、連続して２回以上
同じ摺動子の出力レベルを得たときに、その出力レベル
の変化量が正確に得られるわけである。

【００２９】しかしながら、９０１〜９０４の様に、サ
ンプリング間隔より短い周期で前記不連続点が存在する
と、サンプリングの度にサンプリングするチヤンネルが
変更されるので、摺動子の出力レベルの変化量を正確に
把握できず、円滑なマニュアルフォーカス動作を行うこ
とができないことになる。

【００３０】また速く回転したときにも正確な変化量を
得ようとしてサンプリング間隔を短くしてしまうと、ゆ
っくり回転したときに１サンプリング期間の摺動子の出
力レベルの変化量が検出しにくくなってしまう。特に、
信号伝達線路に重畳するノイズ成分を除去しようとして
平均値を取ったり時間軸上で積分を行ったりすると、ボ
リウム出力の小さな変化は全く検出されなくなるので、
ゆっくり回すとレンズは移動せず、回転スピードを速め
て行くと突然大きくレンズが移動するといつた不都合が
生じ、円滑なマニュアルフォーカス動作が行えない状態
になる。

【００３１】以上の様に、回転量や回転スピードを検出
する為の回転情報の中に上記の如き不連続点が含まれて
いると、サンプリング期間を長くした場合、高速化回転
されると不連続点を取り込んで誤検出してしまう。一
方、不連続点の検出を確実に行おうとサンプリング期間
を短くした場合、低速回転されると出力信号の変化量が
小さくなり、応答性能が劣化してしまうという欠点があ
った。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために為されたものであって、外部からの操作
によって光学系の状態を変化させるための操作手段と、
前記操作手段の操作状態を第１のサンプリング周期で検
出する第１の検出手段と、前記第１のサンプリング周期
にて検出される前記第１の検出手段の検出結果に基いて
前記操作手段の操作状態の変化を演算する演算手段と、
前記演算手段の演算結果を前記第１のサンプリング周期
よりも長い第２のサンプリング周期でサンプリングする
第２の検出手段と、前記第２のサンプリング周期にてサ
ンプリングされた前記演算手段の演算結果に基づいて前
記光学系の状態を制御する制御手段とを有する光学制御
装置とするものである。また、本発明は、外部からの操
作によって被制御部材の駆動状態を変化させるための操
作手段と、前記操作手段の操作状態を第１のサンプリン
グ周期で検出する第１の検出手段と、前記第１のサンプ
リング周期にて検出される前記第１の検出手段の検出結
果に基いて前記操作手段の操作状態の変化を演算する演
算手段と、前記演算手段の演算結果を前記第１のサンプ
リング周期よりも長い第２のサンプリング周期でサンプ
リングする第２の検出手段と、前記第２のサンプリング
周期にてサンプリングされた前記演算手段の演算結果に
基づいて前記被制御部材の駆動状態を制御する制御手段
とを有する制御装置とするものである。

【００３３】

【作用】これによつて実際に操作手段を構成するボリウ
ム等の回転量と回転スピードを検出する為の回転情報の
中に、誤検出の原因となる不連続点を含まないような検
出動作を行うことができ、誤検出することなく常に正確
で安定且つ操作性の良好なマニユアル操作を実現するこ
とができる。

【００３４】

【実施例】以下、実施例によって本発明の内容を具体的
に説明する。

【００３５】図１は本発明の特徴を有するマニュアルフ
ォーカス機構の構成図であって、図２、図３及び図６に
おいて説明したブロックと同様の構成を有するブロツク
には同じ番号を付してある。

【００３６】図１において、１０９，１１０はそれぞれ
変倍レンズと絞りを動かす為のアクチユエータ、１１
２，１１３，１１４はそれぞれアクチユエータ１０９，
１１０，１１１を駆動する為のドライバ、１１６は増幅
器、１１７はオートフオーカスを行う際の焦点状態評価
値として映像信号中より焦点状態に応じて変化する高周
波成分を抽出するハイパスフイルタ、１１８は例えばマ
イクロコンピユータ（以下マイコンと称す）等で構成さ
れているレンズ制御装置、１１９は増幅器１１６より出
力される映像信号の輝度レベルを検出し、この輝度レベ
ルの平均値が一定となるようにドライバ１１３を駆動し
て絞りを制御する絞り制御回路、１２０はドライバ１１
４を制御してアクチユエータ１１１を駆動しフオーカス
レンズ１０５をマキユアル操作するためのエンドレスタ
イプのボリウムエンコーダ、１２１はオートフォーカス
とマニュアルフォーカスを切り換える為のスイッチ、１
２２はプルアップ抵抗器である。

【００３７】マイコン１１８は、オートフォーカスモー
ドの場合には、フオーカスレンズ１０５を駆動しながら
ハイパスフイルタ１１７の出力を監視し、ハイパスフイ
ルタ１１７の高周波成分出力信号が極大値を示す位置に
フオーカスレンズ１０５を移動させることにより自動的
に焦点調節を行う。またスイッチ１２１を操作すること
によりマニユアルフォーカスモードとなった場合には、
エンドレスタイプのボリウムエンコーダ１２０の出力信
号を読み取って、ボリウムエンコーダ１２０の回転方向
と回転量を検出し、検出結果に対応させてフオーカスレ
ンズ１０５を移動させる。

【００３８】次にボリウムエンコーダ１２０の回転の様
子をマイコン１１８で検出し、ボリウムエンコーダ１２
０の操作に応じたフオーカスレンズ移動量に対応させる
方法について、以下に説明する。

【００３９】図１０はマイコン１１８内に於いて行われ
る、読み取り摺動子出力の切り換え操作と回転状態判別
動作のフローチャートである。図１０の処理の結果得ら
れる情報は、前記不連続点を取り除いたボリウムの回転
情報であり、ボリウムが一定スピードで回転している場
合には、図７（ｂ）における７０４又は７０６で示すよ
うな軌跡を得ることを目的としている。

【００４０】即ち図１０の処理を通して、(1) Ａチヤン
ネル，Ｂチヤンネルの読み取り出力が切り換わるまで
は、同一チヤンネルの出力端子のレベルのみサンプリン
グし、(2) 読み取り出力の切り換え時には、切り換え先
の出力レベルＶｂとこの時のメモリＲの値Ｒｂを記憶
し、(3) サンプリング期間毎に得られる出力レベルと、
切り換わって最初の出力レベルＶｂの差分を取り、(4)
サンプリング期間毎にこの差分値をＲｂに加算し、加算
値をメモリＲに記憶することにより、連続的なボリウム
の回転量を検出するものである。

【００４１】図１０においてstep１００１で処理の実行
が開始されると、step１００２で摺動子のＡチヤンネル
とＢチヤンネルそれぞれの出力電圧をＡ／Ｄ変換し、デ
ジタル信号に変換する。

【００４２】step１００３では、マイコン１１８内のフ
ラグＦが０かどうかを確認する。このフラグはマイコン
１１８の初期設定がなされているか否かを示すものであ
り、例えばシステムの電源が投入された直後でマイコン
１１８が稼働したばかりであるとすると、Ａチャンネル
とＢチャンネルのどちらを読めばよいか等の初期設定を
行う必要がある。フラグＦが０であるということは、そ
の初期設定が為されていないことを意味する。

【００４３】step１００３でフラグＦ＝０と判断される
と、step１００４で先に説明したメモリＲを０にクリア
し、更にstep１００５で後述するメモリＲ０を０クリア
した後、step１００６，step１００７でＡチャンネルの
出力レベルが図７に示す上限しきい値７０２と下限しき
い値７０３の間にあるかどうかを確認する。Ａチャンネ
ルの出力レベルが７０２より大または７０３より小であ
れば（step１００６またはstep１００７で”Ｙ”判
定）、Ａチヤンネルの出力レベルがしきい値７０２，７
０３間になく、Ｂチャンネルで回転の様子を検出すべく
step１０１５に処理を移す。

【００４４】Ａチャンネルの出力レベルが上記しきい値
の間にある場合（step１００６，１００７で”Ｎ”判
定）、Ｂチャンネルの出力レベルがしきい値の外側にあ
るかどうかをstep１００８，step１００９で確認する。
その結果、Ｂチャンネル出力レベルがしきい値の外側に
あれば（step１００８またはstep１００９で”Ｙ”判
定）、Ａチャンネルで回転の様子を検出すべくstep１０
２１の処理に移る。またstep１００６，step１００７，
step１００８，step１００９の処理の結果、Ａチヤンネ
ル，Ｂチヤンネルいずれの出力レベルも上記しきい値７
０２，７０３の間にある場合（step１００６〜step１０
０９ですべて”Ｎ”判定）、回転の様子を検出する為の
出力端子の特定ができないので、step１０２４で処理を
終わり、再びstep１００１から処理を開始する。

【００４５】尚、ＡチャンネルとＢチャンネルの両方の
出力レベルが同時に上記しきい値の間にある場合とは、
例えば図７（ａ）における７０５の位置にボリウムが停
止している場合であって、電源投入直後にこの位置にボ
リウムがあると、ＡチャンネルとＢチャンネルのどちら
がしきい値を越えてこの値に至ったのか、即ちどちらが
不連続点に存在するのかを判断することができない。そ
こで初期状態で７０５の位置にボリウムが存在するとき
には、敢えて回転検出を開始せず、撮影者がボリウムを
回転して別の位置に至り、チャンネルの特定ができるよ
うになるまで待機する。

【００４６】このような待機を行っても、撮影者が極小
さい角度だけボリウムを回転させれば、不連続点にある
摺動子の出力レベルはしきい値の外側の値となり、この
時点から回転量の検出が可能になる。従って実使用上の
違和感，不都合は全く無い。

【００４７】さて、step１００３において、フラグＦ＝
０の判定が行われた後、例えばstep１００６あるいはst
ep１００７でＡチヤンネルの出力レベルが上記しきい値
の外側にあると認められた場合、step ０１５でフラグ
Ｆに２を代入する。フラグＦ＝２はＢチヤンネルをサン
プリングするという意味である。そしてstep１０１６で
メモリＲｂにメモリＲの値を代入する。更にstep１０１
７でチヤンネル切り換え時の切り換え先（この場合Ｂチ
ヤンネル）のチヤンネルの出力端子のレベルＢをメモリ
Ｖｂに記憶し、step１０２４で処理を完了する。これに
より次にサンプリングするチヤンネルがＢチヤンネルに
切り換えられる。

【００４８】図１０のフローチヤートに示す処理は周期
的に繰り返して行われる。これまで説明した初期状態か
らの処理が完了し、次にstep１００１から処理が開始さ
れると、step１００３ではフラグＦ＝２となっているの
で、step１０１０の処理へ移る。step１０１０の判定の
結果フラグＦ＝２である場合、Ｂチャンネル出力を観測
すべくstep１０１８の処理に移る。

【００４９】step１０１８，step１０１９では、Ｂチャ
ンネルの出力レベルが上記しきい値７０２，７０３の間
にあるかどうかを判断する。Ｂチャンネルの出力レベル
がしきい値の間にある場合（step１０１８，step１０１
９で”Ｎ”判定）には、step１０２０において、step１
００２でサンプリングしたところの最新のＢチャンネル
出力値Ｂと、Ｂチヤンネルに切り換わった最初のＢチャ
ンネル出力値であるメモリＶｂの内容との差分値ＶＯＬ
を演算する。そしてstep１０１４でこの差分値ＶＯＬと
切り換わった最初のメモリＲｂの内容とを加算してメモ
リＲに格納し、step１０２４で処理を終了し、step１０
０１に戻る。

【００５０】step１０１８から再び処理がstep１００１
に戻ったとき、この時点ではフラグＦの値は変化してい
ないので、再びstep１０１８，１０１９の処理によつて
Ｂチヤンネルの出力レベルがしきい値７０２，７０３の
間に存在するか否かの判定が行われ、しきい値の間にst
ep１００２でサンプリングした最新のＢチャンネル出力
レベルが存在すれば、step１０２０の処理を行って、上
述のようにＢとそれまでのメモリＲｂの内容との差分値
ＶＯＬを演算し、これをstep１０１４でメモリＲｂの値
に加算してメモリＲに格納し、再度書き換える。

【００５１】上記処理を繰り返していると、やがてＢチ
ャンネル出力端子の出力レベルがしきい値を上回るか下
回るかする。その時、step１０１８あるいはstep１０１
９からstep１０２１へと処理が移行され、フラグＦを１
に書き換える。フラグＦ＝１はＡチャンネル出力をサン
プリングするという意味で、ＢチャンネルからＡチヤン
ネルへと切り換えることを意味する。そしてstep１０２
２でメモリＲｂにメモリＲの内容を格納し、またstep１
０２３でチヤンネルを切り換えるときの切り換え先（Ａ
チャンネル）のチヤンネルの出力端子のレベルＡをメモ
リＶｂに格納し、step１０２４で処理を終わり、step１
００１の処理に戻る。

【００５２】次にstep１００１の処理を開始すると、st
ep１００３で今回はＦ＝１であるから、step１０１０か
らstep１０１１の処理へ進み、step１０１１，step１０
１２，step１０１３でＢチャンネルの時と同様の処理を
行い、step１００２でサンプリングした最新のＡチヤン
ネル出力端子のレベルＡと、メモリＶｂに格納されてい
たチヤンネル切り換え時のＡチヤンネル出力レベルとの
差分値ＶＯＬを演算し、これをメモリＲｂの内容すなわ
ち前回のメモリＲの内容に加算してメモリにＲへと再度
格納し、step１０２４へと抜ける。

【００５３】またstep１０１１，step１０２１の判定に
おいて、Ａチャンネルの出力レベルがしきい値の外側で
あつたときには、step１０１５へと移行して再びＢチャ
ンネルのサンプリング動作に移る。

【００５４】このように、ボリウムの最大回転スピード
を考慮して、同一の出力端子出力レベルを連続して２回
以上回転状態の検出に用いられるように、図１０の処理
を繰り返し実行する周期と上記２つのしきい値の関係を
決定した上で図１０の処理を実行すると、メモリＲの値
はボリウムが同一方向に回転を続ける限り７０４で示す
軌跡の様に増加を続け、途中で逆に回転すると７０６で
示す軌跡の様に減少に転ずる。

【００５５】メモリＲの増減で特徴的なのは、もともと
のボリウム出力に非抵抗体部を摺動するときの不連続点
があるにも関わらず、この不連続点が除かれて、ボリウ
ムの回転の様子をそのまま現す増減特性を示し得る点で
ある。

【００５６】従って、回転の途中で回転の向きが変更に
なれば、メモリＲの値は図７における軌跡７０４から軌
跡７０６への切り換わりに示されるとおり、増加してい
たものが減少に転ずる。

【００５７】また図１１において１１０１に示されるよ
うな回転ムラを生じている場合、図１１の軌跡１１０２
の様にゆっくり回転しているときには増加の傾きが小さ
く、速く回転させるとその傾きが大きくなる。

【００５８】次に上述の図１０に示すフローチヤートの
処理を行うことによつて得た図７の特性７０４，７０６
に示すボリウムの特性すなわちメモリＲの内容に基づい
て実際にフオーカスレンズを駆動制御する処理について
図１２のフローチヤートを用いて説明する。

【００５９】図１２は前記メモリＲのデータを用いてボ
リウムの回転スピードや回転の向きを検出し、その検出
結果からフォーカスレンズ１０５動きを決定する為の処
理を示すフローチヤートである。この図１２の処理は図
１０の処理を１回実行するごとに行われる。

【００６０】図１２において、step１２０１で処理の実
行が開始されると、step１２０２でフラグＦが０かどう
かを確認する。フラグＦが０の場合、前述のようにボリ
ウムの出力チャンネルの特定ができない状態であるの
で、step１２０３でフォーカスレンズを停止する。そし
てstep１２１６でメモリＲ０にメモリＲの内容を代入す
る。

【００６１】フラグＦ＝０の時、メモリＲの値は図１０
のstep１００４の処理で０となっているから、Ｒ０も０
となる。このメモリＲ０はもともとボリウムの各チヤン
ネルの出力端子のレベルをサンプリングする周期（第１
のサンプリング周期）すなわち図１０のフローチヤート
の処理を繰り返す周期よりも長い第２のサンプリング周
期毎に書き換えられるものであって、サンプリング期間
１周期の間に第１のメモリの値がどれだけ変化したかを
計算する為に設けられている。

【００６２】step１２０２でフラグＦが０でないと判断
されると、step１２０４でカウンタＮの値が所定値（図
１２では仮にＮ＝５とする）に至ったかどうかを確認す
る。この図１２の処理は図１０の処理が１回行なわれる
ごとに必ず行われる。従って図１０の処理の繰り返し周
期と図１２の処理の繰り返し周期は等しいが、step１２
０４の条件を満たさないとメモリＲの増加，減少分の計
算は行われない。

【００６３】図１０の処理の繰り返し周期と図１２の処
理の繰り返し周期を第１のサンプリング周期とすると、
step１２０４でＮの値を５と比較するのであれば、第２
のサンプリング周期は実質的には第１のサンプリング周
期の５倍の長さということになる。step１２０４でカウ
ンタの値が所定値に至っていないと判断される場合、st
ep１２０５でカウンタＮの値をインクリメントしてstep
１２１７で処理を終わる。

【００６４】その後、図１０の処理を終えて再びstep１
２０１から図１２の処理を行う動作を繰り返すうちに、
カウンタＮの値がstep１２０４で所定値（Ｎ＝５）に至
ったと判断される。その場合には、step１２０６でカウ
ンタＮを０クリアし、step１２０７でその時点に於ける
メモリＲの内容と、第２のサンプリング期間の１周期前
のメモリＲの値が格納されているメモリＲ０の内容との
差分Δが計算される。処理を実行して最初にstep１２０
７に至った場合、図１０のstep１００８とstep１０１９
でメモリＲとＲ０はそれぞれ０クリアされているので、
その差分Δも０となる。

【００６５】step１２０８はノイズや量子化誤差による
データの揺らぎをカツトするブロツクで、しきい値ｋの
値を適当に（２程度）とることによって、ノイズ等によ
る誤動作を防止することができる。step１２０７の計算
の結果、｜Δ｜＝０となっていればstep１２０８からst
ep１２０３に処理を移行し、フォーカスレンズを移動し
ない。

【００６６】step１２０８で｜Δ｜がｋより大きいか等
しいとすると、step１２０９でΔの符号が確認される。
Δの符号の正負によって、メモリＲの値の前回からの増
減が判断でき、ボリウムの回転方向が検出できる。

【００６７】この例に於いては、Δが増加しているとき
step１２１２で至近方向へ、減少しているときstep１２
１１で無限方向に駆動する判断を行うとする。Δの大き
さはフォーカスレンズの駆動スピードを決定する為の値
であるので、無限方向に向かうときには、step１２１０
でΔの絶対値をとりΔに代入しておく。

【００６８】step１２１１やstep１２１２でフォーカス
レンズの駆動方向が決定したら、１２１３でフォーカス
レンズの駆動スピードを計算する。

【００６９】フォーカスレンズの駆動スピードの計算方
法は任意に設定して構わないが、ここでは第１のサンプ
リング周期を垂直同期期間Ｖと同期させ、１垂直同期期
間に変化するメモリＲのデータ変化量に比例した量だけ
レンズを移動させる方法をとつている。

【００７０】step１２１３に於けるフォーカス駆動スピ
ードｆｓｐ［ｐｐｓ］決定の為の演算式は、 ｆｓｐ［ｐｐｓ］＝ｐ＊｜Δ｜＊（垂直同期信号周波
数）／５・・・（１） である。（１）式に於いて、ｐはΔの１ＬＳＢ変化当た
りのフォーカススピード（ＰＰＳ）増加量であって、最
後に５で割っているのは、Δの一垂直同期期間当たりの
変化量を算出する為のものである（第２のサンプリング
期間は垂直同期期間の５倍の長さ５Ｖとなる）。

【００７１】step１２１４は、step１２１３の算出結果
がステツピングモータの駆動限界スピード（ここでは６
００（ｐｐｓ）とする）を越えているかどうかを確認す
る為の処理で、step１２１４で駆動限界スピードを越え
ていないと判断されればstep１２１６に移行し、越えて
いれば駆動限界スピード以下の駆動スピードをstep１２
１５で定義してstep１２１６へ移行する。

【００７２】step１２１６ではメモリＲ０の値として現
在のメモリＲの値を代入し、次にカウンタＮが５となっ
たときにその時のメモリＲの値との比較に備える。そし
てstep１２１７で一連の処理を終了し、再び図１０の処
理の後、step１２０１から処理を実行する。

【００７３】以上、短い第１のサンプリング周期で図１
０の処理を実行することにより、ボリウムの摺動子が非
抵抗体部を摺動している時に発生する不連続点を取り除
き、ボリウムの動きをそのまま反映する形にメモリＲの
内容を増減させることができ，これをもとに図１２の処
理によつて誤動作なく正確，安定且つ円滑にフオーカス
レンズの駆動制御を行うことができる。

【００７４】このように、ボリウムの動きをそのまま反
映しながら変化するメモリＲの内容を、第１のサンプリ
ング周期よりも長い第２のサンプリング周期でサンプリ
ングし、ボリウムの回転スピードや回転量を検出する手
段を設けることにより、ノイズの影響を除去しながら、
ゆっくりボリウムを回転させても確実に回転量を検出す
ることができるようになり、結果として高速でボリウム
を回転させても、又低速でボリウムを回転させても、ボ
リウムの回転に円滑に応答するマニュアルフォーカス動
作を実現することができる。

【００７５】尚、上限しきい値７０２と下限しきい値７
０３の設定は、図７に示す軌跡７０８と７０９に示され
るように、時点７０８で７０３を下回って別のチャンネ
ルに切り換わった場合、切り換わり先の出力レベルは上
限しきい値７０２を下回っているように、また時点７０
９で上限しきい値７０２を上回って別のチャンネルに切
り換わったときには、切り換わり先の出力レベルが下限
しきい値７０３を上回っているようにヒステリシスを設
けておくことにより、切り換わりポイントに於ける切り
換え制御の発振を防ぐことができる。

【００７６】次に本発明における第２の実施例について
説明する。図１３は本発明におけるレンズ制御装置の制
御用マイクロコンピユータ１１８内の処理を示すフロー
チヤートである。図１３の処理は図１０の処理の改良型
であって、図１０と同等の機能を有するブロックには同
じ番号を付してある。

【００７７】図１０のフローチヤートと図１３のフロー
チヤートの処理の違いは、step１３０２とstep１３０３
の判別ブロックを追加したところである。

【００７８】しきい値と第１のサンプリング周期は予め
定められたボリウムの最大回転スピードをもとに設定さ
れているから、当初の設定よりも速くボリウムが回転し
てしまった場合（例えばＡチャンネル出力値７０７をサ
ンプリングした後、次のサンプリング期間内にボリウム
が７０５の位置まで回転してしまうような場合）、２回
目のサンプリング時には上のしきい値を一旦上回ったの
を検出できずに７０５のレベルを検出し、出力レベルが
増加から減少に転じてしまったと誤認識することが考え
られる。

【００７９】そこでstep１３０２とstep１３０３では、
ボリウム出力が通常の回転では検出されないような減少
の仕方を示した場合、即ち７０７のサンプリングの後７
０５のサンプリングを行ってしまうような場合には、メ
モリＲの書き換えを中止し、メモリＲ上においては回転
しなかったとするようなアルゴリズムに設定されてい
る。

【００８０】本実施例によれば、step１３０２とstep１
３０３において、それぞれＡチヤンネル，Ｂチヤンネル
の出力レベルの変化量が所定値以下か否かを判定し、所
定値以下の減少であつた場合のみ正常のボリウム操作に
よるレベル変化であると判断し、step１０１３，１０２
０以降に進み、メモリＲの内容を書き換え、各チヤンネ
ルの変化量が所定値を越える場合には、step１３０４へ
と抜け、メモリＲの書き換えを行わないように動作す
る。

【００８１】すなわちstep１３０２，step１３０３にお
いて、それぞれ各チヤンネルの出力電圧の変化量すなわ
ちここでは減少量ＶＯＬ−（Ａ−Ｖｂ），ＶＯＬ−（Ｂ
−Ｖｂ）が０．２Ｐ以下か否かの判定を行う。ここでＰ
は図７においてボリウムの出力電圧レベルの最大振幅Ｐ
の２０％に相当する値であり、ここでは減少量を見てい
るので判定式はそれぞれ図示のようになる。

【００８２】尚、最大振幅Ｐの２０％を減少量の判定基
準としたのは、正常なボリウム操作において最高速でボ
リウムを回転させた場合に生じ得る出力電圧の変化量を
実験及び統計によつて求めたものであり、この変化量を
越える変化については正常な操作による減少ではないと
判定するものである。

【００８３】ここで１回待機することにより、３回目の
サンプリングに於いてはＡチャンネル出力値はしきい値
を下回ってサンプリングされる確立が高まり、ボリウム
の高速回転中、レンズが誤って逆転するという極めて不
自然なレンズの動きをほとんど押さえることができる。

【００８４】尚、ボリウムの高速回転中、上記のような
レンズの停止が１回だけ挿入されても、実際のレンズの
動きとしてはこれを明確に認識することはできず、本出
願人による実験によつても確認された。但し、レンズが
途中で逆転した場合には、これを明確に認識することが
できる。

【００８５】尚、上述の実施例によれば、フオーカスレ
ンズのマニユアル操作について本発明を適用した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、ズ
ームレンズ、絞り当の他の光学系、あるいはカメラ以外
の各種電子機器においてもマニユアル操作を行う装置に
おいては適用可能である。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
操作手段の操作状態を正確、確実に検出できるものであ
る。

【００８７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるレンズ制御装置のブロツク図で
ある。

【図２】インナーフオーカスタイプのレンズシステムの
構成図である。

【図３】フオーカスレンズ駆動系の構造を示す図であ
る。

【図４】インナーフオーカスレンズにおける変倍動作に
応じて変化するピント面の変化を示す特性図である。

【図５】レンズを駆動するための操作環に取りつけられ
たエンコーダの一例を示す図である。

【図６】レンズを駆動するための操作環に取りつけられ
たエンコーダとしてのエンドレスボリウムの構造を示す
図である。

【図７】エンドレスボリウムの動作及び特性を説明する
ための図である。

【図８】エンドレスボリウムの動作を説明するためのフ
ローチヤートである。

【図９】図６乃至図８に示すエンドレスボリウムの動作
及び特性を説明するための図である。

【図１０】本発明の第１の実施例の動作を説明するため
のフローチヤートである。

【図１１】本発明におけるエンコーダの動作を説明する
ためのエンコーダ波形図である。

【図１２】本発明における図１０の処理結果を用いたフ
オーカスレンズ制御動作を説明するためのフローチヤー
トである。

【図１３】本発明における第２の実施例の動作を説明す
るためのフローチヤートである。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの操作によって光学系の状態を
   変化させるための操作手段と、前記操作手段の操作状態
   を第１のサンプリング周期で検出する第１の検出手段
   と、前記第１のサンプリング周期にて検出される前記第
   １の検出手段の検出結果に基いて前記操作手段の操作状
   態の変化を演算する演算手段と、前記演算手段の演算結
   果を前記第１のサンプリング周期よりも長い第２のサン
   プリング周期でサンプリングする第２の検出手段と、前
   記第２のサンプリング周期にてサンプリングされた前記
   演算手段の演算結果に基づいて前記光学系の状態を制御
   する制御手段とを有することを特徴とする光学制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記光学系はフオーカスレンズであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光学制御装置。
3. 【請求項３】 前記操作手段は、エンドレスボリウムエ
   ンコーダであることを特徴とする請求項１に記載の光学
   制御装置。
4. 【請求項４】 外部からの操作によって被制御部材の駆
   動状態を変化させるための操作手段と、前記操作手段の
   操作状態を第１のサンプリング周期で検出する第１の検
   出手段と、前記第１のサンプリング周期にて検出される
   前記第１の検出手段の検出結果に基いて前記操作手段の
   操作状態の変化を演算する演算手段と、前記演算手段の
   演算結果を前記第１のサンプリング周期よりも長い第２
   のサンプリング周期でサンプリングする第２の検出手段
   と、前記第２のサンプリング周期にてサンプリングされ
   た前記演算手段の演算結果に基づいて前記被制御部材の
   駆動状態を制御する制御手段とを有することを特徴とす
   る制御装置。