JPH02130512A - バックラッシュ補償型駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野ゴ 本発明は、モータ等の駆動源から出力を歯車伝動系を介
して被駆動体を駆動する駆動系において、歯車のバック
ラッシュを検出する検出器および歯車のバックラッシュ
の影響を取り除いて良好に被駆動体を駆動制御するバッ
クラッシュ補償型駆動装置に関するものである。

［従来の技術］ この種の駆動系に細かい制御を加えて被駆動体の制御量
を厳しく管理する場合、パックラッシェ量をできるだけ
小さくし、かつ一定に保つような工夫が行なわれている
。

そして、このようにして得られたギヤを用いて歯車伝動
系を構成しても、バックラッシュ量にはバラツキが生じ
るので、実際には理論計算および実測を行なって代表的
なバックラッシュ量を設定し、−律にバックラッシュの
除去を行なっている。

［発明が解決しようとする課題１ ところで、このようなバックラッシュの除去方法では、
理論計算や実測時における温度、湿度、負荷等の環境条
件を満足し、バラツキが一定範囲内にあるときには良好
なバックラッシュ除去が行なえるものの、前記諸条件の
バランスが崩れて被駆動体の制御量、例えば移動速度が
変化し、バラツキが大きくなると、十分なバックラッシ
ュ除去が行なえなくなるという欠点があった。

また、２つの被駆動体を異なるモータにより同時に駆動
させる場合、一方の被駆動体にモータからの出力を伝達
する伝動系にバックラッシュがあると、その分一方の被
駆動体の移動開始が遅れることになり、高精度の駆動制
御ができなくなるという欠点があった。

本発明の第１の目的は、上述した従来例の欠点を除去し
、温度、湿度、負荷等の環境条件や、モータ駆動電圧等
の諸条件が設計時と異なったりして、被駆動体の駆動速
度等の制御量が変化しても、実際のバックラッシュ量を
検出できる検出器を提供するものである。

また第２の目的はバックラッシュの影響を除去して、高
精度に被駆動体を駆動させることができるバックラッシ
ュ補償型駆動装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の目的を達成するための要旨とするところ
は、駆動源からの出力をバックラッシュを有する伝動系
を介して被駆動体に伝達し駆動させる駆動機構における
該被駆動体の位置を検出する位置検出手段と、該位置検
出手段からの位置情報に基づき該駆動源の駆動開始時か
ら該被駆動体が該伝動系のバックラッシュを見込んで移
動を開始するまでの時間遅れを演算するバックラッシュ
演算手段とから構成したことを特徴とするバックラッシ
ュ検出器にある。

また第２の目的を達成するための要旨とするところは、
第１の駆動源からの出力をバックラッシュを有する第１
の伝動系を介して第１の被駆動体に伝達し駆動させると
ともに、第２の駆動源からの出力を直接又は伝動系を介
して第２の被駆動体に伝達し駆動させる駆動系において
、上記したバックラッシュ検出器にて該第１の伝動系の
時間遅れを演算し、該第２の駆動源を該時間遅れを見込
んで駆動制御する制御手段を有することを特徴とするバ
ックラッシュ補償型駆動装置にある。

［作　用］ 上記の如く構成したバックラッシュ検出器は、バックラ
ッシュを有する伝動系におけるバックラッシュを駆動系
の実際の使用状態で演算し検出する。

また上記の如く構成したバックラッシュ補償型駆動装置
は、バックラッシュ検出器にて検出した時間遅れを見込
んで第２の駆動源を駆動するので、第１の被駆動体と第
２の被駆動体とを高精度に駆動制御することができる。

［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明によるバックラッシュ検出器の一実施例
を用いた駆動装置を、ビデオカメラのレンズ駆動系に適
用し、バックラッシュを補償する駆動装置の一実施例を
示す概略構成図である。

１０１は後記するレンズ群、レンズ駆動回路、レンズ移
動量を検知するエンコーダを包含するレンズユニット、
１０２は後記する撮像素子、該撮像素子からの情報に基
づいてボケ量（デフォーカス量）を検知して焦点を調整
すべくレンズ駆動命令を出力するところの自動焦点調節
装置（ＡＦ装置）を備えたカメラユニットである。

このレンズユニット１０１は、ズーム機構を備え、１０
３は固定の前玉レンズ（Ｆレンズ）、１０４はズーム操
作を行なうバリエータレンズ（以下Ｖレンズと略す）　
、１０５はフォーカシングな行なうレンズ（以下Ｃレン
ズと略す）　、　１０６は絞り、１０７は光束を撮像面
に合焦させるＲＲレンズ群で、これらのレンズは図示の
如く光軸方向に沿って配置され、■レンズ１０４とＣレ
ンズ１ｉｌ１５は夫々光軸方向に移動可能に不図示の支
持案内手段により支持されている。■レンズ１０４は不
図示の歯車伝動系に連結され、入力側に連結された不図
示のモータに通電することで、■レンズ１０４を移動さ
せることができるようになっている。また、Ｃレンズ１
０５は不図示のステップモータにより直接又は不図示の
伝動系を介して駆動される。

１０８および１０９はＶレンズ１０４およびＣレンズ１
０５を夫々駆動するための前記各モータを駆動するモー
タドライブ回路、１１０は絞り１０６を駆動する絞りド
ライブ回路、１１１はＡＰ装置から焦点や露出を調節す
るために出力されろ駆動命令を各ドライブ回路１０８．
１０９．１１０に伝達する伝送路である。１１２〜１１
４は■レンズ１０４、Ｃレンズ１０５、絞り１１４の移
動量を検出し電気信号に変換するＶレンズエンコーダ、
Ｃレンズエンコータ、絞りエンコーダ、１１５は各エン
コーダ１１２〜１１４からの出力信号をＡＦ装置に伝達
する伝送路である。

１１６はレンズユニット１０１のレンズ群を通過した被
写体光を受光するＣＣＤ等からなる撮像素子、１１７は
撮像素子１１６から出力されるアナログ信号であるとこ
ろの映像信号をＡＰ装置で処理しやすくするためにデジ
タル変換等を行なう変換回路、１１ｇは変換回路１１７
から出力される映像信号を基に、撮像面における映像の
ボケ量を演算し、ボケを修正する方向にレンズを移動さ
せるべくレンズ伝送路ｌ１１にレンズ駆動命令を出力す
るＡＦ種機能、適正露出を得るために絞り１０６を駆動
するＡＥ種機能を有するマイクロコンピュータ等からな
るＡＦ装置である。

このズームレンズユニットは、被写体距離に応じてズー
ム用のＶレンズ１０４とフォーカス用のＣレンズ１０５
との位置関係が第２図に示すように異なり、ズーム操作
時にＶレンズ１０４とＣレンズ１０５とを被写体距離に
応じた理想的軌跡に沿って駆動させないとボケでしまう
、このため、合焦状態にあるＶレンズ１０４とＣレンズ
１０５゛との位置（エンコーダ１１２．１１３により検
出する）から被写体距離を特定し、例えば■レンズ１０
４を一定速度で移動させ、被写体距離に対する曲線デー
タからＣレンズ１０５が次に移動すべき位置を予測して
Ｃレンズ１０５を駆動することで、ボケることな（ズー
ミングが可能となる。なお、ＡＰ装置１１８にはこの曲
線のデータが記憶されている。

また、このＡＦ装置１１ｇはレンズ駆動機構のバックラ
ッシュを考慮してレンズ駆動用のモータを駆動制御する
レンズ駆動制御部を有し、第３図に示すフローチャート
に基づいて、以下このレンズ駆動制御部の動作を説明す
る。

先ず動作の説明を行なう前にフローチャート全体の構成
を説明する。

３０１は作業の開始を宣言するブロック、３０２は電源
が投入されているか否かを判別するブロック、３０３は
撮影前にズームレンズ（Ｖレンズ１０４．を駆動させる
ブロック、３０４はズームレンズ（■レンズ１０４）の
移動速度を測定できる状態にあるか否かを判別するブロ
ック、３０５はズーム速度を測定中、一定の周期で１つ
づつズーム速度測定用カウンタをインクリメントさせる
ブロック、３０らはズームレンズ（Ｖレンズ１０４）の
移動速度の測定を開始してから所定量だけ移動したか否
かを判別するブロック、３０７はズームレンズ（Ｖレン
ズ１０４）の移動を停止させるブロック、３０８はズー
ム速度測定の結果として得られたズーム速度測定用カウ
ンタのカウンタ値を、設計上のズーム速度標準値で割リ
、その商をメモリＡに取り込むブロック、３０９は設計
止定められたレンズ駆動機構における標準バックラッシ
ュ量にメモリＡの内容を乗じ、積をメモリＢに取り込む
ブロック、　３１１はズーム速度測定用カウンタの値を
クリアーするブロック、　３１２は通常の撮影を行なう
カメラモードへの移行を許可するブロック、３１３はズ
ームスイッチが押されているか否かを判別するブロック
、　３１４はズームスイッチの押された方向（望遠側ま
たは広角側、）にズームレンズを駆動させるブロック、
３１５はズームの駆動方向がズームスイッチを押す前の
駆動方向と異なっているかを判別するブロック、３１６
はＣレンズ１０５を停止させておくブロック、　３１７
はバックラッシュ除去用カウンタの値を一定の周期で１
つづつインクリメントさせるブロック、３１８はバック
ラッシュ除去用のカウンタの値がメモリＢの内容と等し
くなったか否かを判別するブロック、３１９はバックラ
ッシュ除去用カウンタの値をクリアするブロック、３２
０は第２図に示す曲線に従ってズーム中Ｃレンズ１０５
を駆動するブロック、　３２１はＶレンズ１０４が停止
している時、Ｃレンズ１０５のみを駆動して、通常のＡ
Ｐ動作を行なうブロック、　３２２は電源が切られたか
否かを判別するブロック、　３２３は作業の終了を宣言
するブロックである。

このように構成したレンズ駆動制御部の動作を以下に説
明する。

３０１によってバックラッシュ除去の作業が開始され、
３０２において電源投入が例えばメインスイッチのオン
によって確認されると、　３０３でバックラッシュ除去
のためのズームレンズの駆動が開始される。なお、ズー
ムレンズ（Ｖレンズ１０４）の駆動は、■レンズ駆動用
のモータを一定速度で回転して行なわれる。３０４でズ
ームレンズが速度測定に適した位置にあるか、ズーム速
度測定用カウンタの状態は正常どうか等の確認を行なっ
た後、測定準備が完了していれば３０５で測定を開始す
る。

３０５では％Ｖレンズ１０４の位置を検出するエンコー
ダ１１２．からの位置情報に基づきズーム速度測定用カ
ウンタの値が０から１つづつ一定の周期で増加する。な
お、この周期は後述のバックラッシュ除去用カウンタに
用いるものと等しく、またズーム速度標準値や標準バッ
クラッシュ量もこの周期を単位とした「周期の数」とし
て表現される。３０６でズーム速度測定を開始してから
のズームレンズ（Ｖレンズ１０４）の移動量を観察し、
この移動量がズーム速度標準値を定める時に用いた移動
量に等しくなるまでズーム速度測定用カウンタのインク
リメントを継続する。３０６でズームレンズの移動量が
所定の値に至ったと判断されたら、３０７でズームレン
ズの移動を停止する。その後、３０８でズーム速度測定
用カウンタの値、すなわちズームレンズの移動速度をズ
ームレンズのズーム速度標準値で割ることにより、標準
値の何倍かを計算し、その商をメモリＡに取り込む、３
０９でメモリＡの内容、すなわち速度誤差にＶレンズ駆
動機構の標準バックラッシュ量を乗じ、その値をメモリ
Ｂに取り込む。

この標準バックラッシュ量は、ズームレンズ（Ｖレンズ
１０４）をズーム速度標準値で駆動させた時に生ずるバ
ックラッシュ量で、　３０９での演算結果、すなわちメ
モリＢの内容は測定結果に基づくズームレンズ駆動系の
バックラッシュ量ということになる。

３１０で目盛りＢの内容をバックラッシュ量として採用
し、必要であれば他のメモリに格納する。　　３１１で
ズーム速度測定用カウンタをクリアして次の使用に備え
、３１２で通常の撮影動作を開始する。

３１３でズームスイッチがオンしたか否かを確認し、オ
ンしていなければＣレンズ１０５だけを動かす通常のＡ
Ｆモードとなる（　３２１）　、　　３１３でズームス
イッチの投入が確認されると、　３１４で図−んむスイ
ッチの指定する方向にズームレンズを駆動させる。この
時、３１５でズームレンズの駆動方向がその前に駆動し
ていた方向と逆方向、すなわちバックラッシュが生じる
方向と判断された時、Ｃレンズ１０５は停止状態のまま
とし、■レンズ１０４を駆動するズームモータのみを駆
動する。そして、この時、バックラッシュ除去カウンタ
がズーム速度測定用カウンタで用いられたものと等しい
周期で１つづつインクリメントを開始する。３１８でバ
ックラッシュ除去カウンタの値がメモリＢの内容と等し
いか否かを観察し、等しくなければバックラッシュはま
だ除去されていないものとみなしてＣレンズ１０５の駆
動停止を継続する。バックラッシュ除去カウンタの値が
メモリＢの内容と等しくなった時、　３１９でバックラ
ッシュ除去カウンタの値をクリアし、　３２０で第２図
の曲線に沿ったＣレンズ１０５の駆動を行なう、この動
作は３２２で電源が切られたと判断されるまで連続的に
繰り返され、３１５でズーム方向がバックラッシュので
ない方向と判断された時は勿論、−度バツクラッシュを
除去した後にズーミングを同一方向に連続的に行なった
場合でも、　３１６〜３１８の作業は行なわれず、　３
１５〜３１９ヘジヤンプした作業となる。したがって、
必要以上にバックラッシュ除去が行なわれることはない
。

上述の作業を行なうことによりカメラの電源投入時に測
定したズームレンズの駆動速度にしたがってバックラッ
シュ量を設定できるので、温度、湿度、電源電圧や負荷
の変動にも応用したバックラッシュ除去を行なうことが
可能となる。

第４図は他の実施例を示すレンズ駆動制御部のフローチ
ャートの一部を示し、第３図に示すフローチャートのブ
ロック３１４と　３１５との間に挿入される。なお、第
４図中、第３図に示すブロックと同一のブロックには同
じ番号を付し、また本実施例の説明は、第４図に示すブ
ロックのみについて説明する。

３１３においてズームスイッチがオンすると、３１４で
スイッチの指定方向にズームレンズが移動する。ズーム
レンズの駆動が行なわれると、３０４でズーム速度を測
定できる状態にズームレンズの位置やズーム速度測定カ
ウンタがあるか否かを判断し、測定不可能であれば前に
測定して算出したバックラッシュ量でバックラッシュ補
正を行なうべ（３１５以降の作業に入る。

３０４で測定可能な状態にあると判断されると、３０５
および３０６でズーム速度の測定を行ない、３０８と　
３０９で現在のズームレンズ駆動系におけるバックラッ
シュ量を計算し、その結果をメモリＢに新たに入力する
。その後、　３１０でメモリＢの内容を採用し、　３１
１でズーム速度測定用カウンタをクリアし、新しく算出
されたバックラッシュ量を用いて３１５以降の作業でバ
ック４ラツシエを除去する。

このように、本実施例は、３１４と３１５との間に上記
した作業を割り込ませることにより、ズーム中は常にズ
ーム速度の測定を行なって最新のバックラッシュ量を算
出し、それを用いることができるので、上記した実施例
よりもさらに精度の良いバックラッシュ補正を行なうこ
とが可能となる。

なお上記した各実施例はいずれもカメラのズームレンズ
を駆動制御する制御装置を例にしたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、歯車伝達機構を介してモータ
等の駆動源により被駆動体を駆動する装置に適用できる
。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明のバックラッシュ検出
器によれば、伝動系を含む駆動系に対する温度、湿度、
電源電圧や負荷等に変動が生じ、設計時における駆動系
の諸条件が異なった状態となっても、被駆動体の実際の
駆動状態でバックラッシュ量を得ることができる。

また本発明によるバックラッシュ補償型駆動装置によれ
ば、伝動系を含む駆動系に対する温度、湿度、電源電圧
や負荷等に変動が生じ、設計時における駆動系の諸条件
が異なった状態となっても、第１の駆動体と第２の駆動
体とを高精度に駆動制御でき、これをズームレンズの変
倍用レンズおよびフォーカス用レンズの駆動に適用する
と、迅速に、しかもボケのないズーム操作を行なうこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す該略図、第２図は被写
体距離をパラメータとしてＶレンズとＣレンズとの位置
関係を示す線図、第３図および第４図はフローチャート
である。 １０１　： １０２： １０３゜ １０６： １１１゜ １１２゜ １１６： １１７　： １１８　： レンズユニット カメラユニット １０４、　１０５　Ｃレンズ 絞り　　　　　１０７：ＲＲレンズ群 １０９、　１１０．　　ニドライブ回路１１５　：伝送
路 １１３、　１１４　：エンコーダ 撮像素子 変換回路 ＡＦ装置。 第 図 ■レンズ位置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　駆動源からの出力をバックラッシュを有する伝動系
   を介して被駆動体に伝達し駆動させる駆動機構における
   該被駆動体の位置を検出する位置検出手段と、該位置検
   出手段からの位置情報に基づき該駆動源の駆動開始時か
   ら該被駆動体が該伝動系のバックラッシュを見込んで移
   動を開始するまでの時間遅れを演算するバックラッシュ
   演算手段とから構成したことを特徴とするバックラッシ
   ュ検出器。 ２　第１の駆動源からの出力をバックラッシュを有する
   第１の伝動系を介して第１の被駆動体に伝達し駆動させ
   るとともに、第２の駆動源からの出力を直接又は伝動系
   を介して第２の被駆動体に伝達し駆動させる駆動系にお
   いて、請求項１に記載のバックラッシュ検出器にて該第
   １の伝動系の時間遅れを演算し、該第２の駆動源を該時
   間遅れを見込んで駆動制御する制御手段を有することを
   特徴とする バックラッシュ補償型駆動装置。 ３　請求項２の第１の被駆動体はズームレンズにおける
   変倍用レンズであり、第２の被駆動体はフォーカス用レ
   ンズであることを特徴とするバックラッシュ補償型駆動
   装置。