JPH11119084A - レンズ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズの異常停止を速やかに検出してモータ
を停止し、モータやその駆動系にかかる負担を最小限に
抑制する。 【解決手段】 モータによりレンズを所定の目標位置ま
で電動駆動するにあたり、目標位置までの残駆動量が予
め決められた所定量を下回った時点でレンズの減速を開
始すべくモータを制御し、目標位置に達するとモータを
停止するレンズ駆動制御装置において、レンズ駆動時に
レンズの減速度を演算する演算手段と、演算された減速
度が予め決められた基準値を越えるか否かを判定し、基
準値を越える場合に異常信号を出力する判定手段と、残
駆動量が所定量以上のときに異常信号が出力されると、
レンズが目標位置に達していなくてもモータを停止する
制御手段とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズを目標位置
まで電動駆動して停止させるレンズ駆動制御装置に関
し、特にレンズが異常停止した場合の対策を講じたもの
である。

【０００２】

【従来の技術】焦点検出結果に基づいてフォーカシング
レンズをモータにて電動駆動するカメラでは、レンズ駆
動開始後、レンズの目標位置までの残駆動量が所定量を
下回った時点でレンズの減速を開始し、目標位置に達す
るとモータを停止するようにしている。レンズ駆動中に
レンズがその駆動端（望遠端あるいは至近端）に達した
場合やギアなどのレンズ駆動系に異常が発生した場合に
は、モータ駆動中であるにも拘わらずレンズが停止（以
下、異常停止と呼ぶ）してしまうため、モータやレンズ
駆動系の負荷が増大し、故障などの原因となる。したが
って、レンズが異常停止した場合には、速やかにこれを
検知してモータを停止する必要がある。

【０００３】従来のレンズ異常停止検出方法として、次
の２通りの方法がある。 （１）レンズ駆動に応じてパルスを発生するエンコーダ
の出力を所定のサンプリング時間間隔で逐次サンプリン
グし、その都度パルス発生の有無を調べる。そして、予
め決められた時間（判定時間）の間パルスが発生しない
状態が続いたらレンズが異常停止していると判断する。
上記判定時間は数１０回のサンプリングが可能な時間で
あり、レンズ異常停止の有無を正確に判定するには最低
でも数十ｍｓｅｃは必要である。 （２）所定のサンプリング時間間隔で上記エンコーダの
出力に基づいてレンズの位置を算出し、レンズ位置が予
め決められた時間（判定時間）変化しない場合にレンズ
が異常停止していると判断する。上記算出されるレンズ
位置は、本来レンズの駆動制御に用いられるものである
が、それとは別にレンズ位置の演算値を上記判定時間間
隔で所定のメモリに記憶し、今回算出されたレンズ位置
と前回のレンズ位置（記憶値）とが等しい場合に異常停
止と判断する。上記サンプリング時間は数百μｓｅｃ〜
数ｍｓｅｃ程度であるが、レンズの異常停止の有無を正
確に判定するには判定時間を数十ｍｓｅｃ程度に設定す
る必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記（１），（２）の
判定方法では、レンズの異常停止を判定するのにいずれ
も数十ｍｓｅｃという比較的長い判定時間を必要とする
から、レンズが異常停止した後もかなりの時間に渡って
モータに電流が流れることになり、モータやギアあるい
は電気回路に負担がかかり、それらの破損の要因となっ
ていた。特に高速でレンズを駆動する場合は電流も大き
くなるためメカや電気回路の負担は大きく、破損の頻度
が高い。

【０００５】本発明の目的は、レンズの異常停止を速や
かに検出してモータを停止し、モータやその駆動系にか
かる負担を最小限に抑制したレンズ駆動制御装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、駆動
信号に応答してモータによりレンズを駆動するレンズ駆
動制御装置に適用される。そして、レンズの駆動時にレ
ンズの駆動速度の変化を演算する演算手段と、演算され
た駆動速度の変化が予め決められた基準値を越えるか否
かを判定し、基準値を越える場合に異常であることを示
す異常信号を出力する判定手段と、異常信号が出力され
ると駆動信号の出力中であってもモータを停止する制御
手段とを具備し、これにより上記問題点を解決する。請
求項２の発明は、モータによりレンズを所定の目標位置
まで駆動するレンズ駆動制御装置に適用され、レンズの
駆動時に前記レンズの駆動速度の変化を演算する演算手
段と、演算された駆動速度の変化が予め決められた基準
値を越えるか否かを判定し、基準値を越える場合に異常
であることを示す異常信号を出力する判定手段と、目標
位置までの残駆動量が予め決められた所定量以上のとき
に異常信号が出力されると、レンズが目標位置に達して
いなくてもモータを停止する制御手段とを具備するもの
である。請求項３の発明は、異常信号が出力され、かつ
異常信号出力後のレンズの駆動速度が所定値以下の場合
にモータを停止するようにしたものである。請求項４の
発明は、レンズの移動に伴ってパルスを発生するパルス
エンコーダを更に備え、パルスエンコーダの出力パルス
に基づいてレンズの駆動速度を演算し、異なる時点で演
算された駆動速度の差に基づいてレンズの駆動速度の変
化を演算するようにしたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１〜図４により本発明をカメラ
の焦点調節装置に適用した場合の一実施の形態を説明す
る。図１は本実施の形態におけるカメラの焦点調節装置
を模式的に示す図である。被写体からの光束は、撮影レ
ンズ鏡筒３１を透過してカメラボディ１１内のメインミ
ラー１９に導かれ、一部の光束はメインミラー１９で反
射されて上方のファインダ光学系に導かれる。他の光束
はメインミラー１９を透過してサブミラー２０で反射さ
れ、カメラ底部にある測距素子１２に受光される。

【０００８】測距素子１２は受光光束に応じた焦点検出
信号をＣＰＵ１３（演算手段，判定手段，制御手段を構
成する）に出力し、ＣＰＵ１３は焦点検出信号に基づい
て被写体像とフィルム面とのずれ量を算出するととも
に、そのずれ量をレンズの駆動量に換算して駆動ドライ
バ１５に出力する。駆動ドライバ１５は、そのレンズ駆
動量だけ合焦レンズ（以下、単にレンズと呼ぶ）１８を
駆動すべくレンズ駆動モータ１４を駆動制御し、モータ
１４の駆動力はレンズ鏡筒３１内のレンズ駆動機構１７
を介してレンズ１８に伝達され、レンズ１８が光軸方向
に駆動される。レンズ１８の移動に伴い、パルスエンコ
ーダ１６は、モータ１４の出力軸の回転に応じたパルス
を発生してＣＰＵ１３に入力する。

【０００９】レンズ駆動が開始されるとＣＰＵ１３は、
所定のサンプリング時間間隔（５００μｓｅｃないしは
１ｍｓｅｃ間隔）でパルスエンコーダ１６のパルス出力
を取り込み、これに基づいてレンズ位置を算出するとと
もに、そのレンズ位置からレンズ１８の目標位置（レン
ズ駆動量によって決まる）までの残駆動量を算出する。
また、前回のレンズ位置と今回のレンズ位置との差をサ
ンプリング時間間隔で除してレンズ駆動速度を算出し、
目標レンズ駆動速度と算出されたレンズ駆動速度との偏
差、およびレンズ１８の残駆動量に基づいてモータ１４
に印加すべき電圧のデューティを算出する。残駆動量を
ｄＸ、速度偏差をｄＶとすると、例えば Ｐ＝α×ｄＸ＋β×ｄＶ によりデューティが求められ、その都度モータに印加さ
れる。

【００１０】さらにＣＰＵ１３は、今回のサンプリング
によって演算されたレンズ駆動速度と、前回のサンプリ
ング時に演算されたレンズ駆動速度（これはメモリに記
憶されている）との差をレンズ１８の減速度として算出
する。このレンズ減速度はレンズの異常停止の有無を判
定する際に用いるが、その詳細は後述する。

【００１１】図２はレンズ駆動時におけるレンズ位置お
よびレンズ駆動速度の時間的変化を示している。図から
分かるように、レンズ１８が停止している時点Ｔ0でモ
ータ１４が駆動されてレンズ駆動が開始され、時点Ｔ1
まで加速される。Ｔ1以降は最高速度を保ったまま駆動
され、レンズ１８の残駆動量が予め決められた所定値に
達した時点ｔ2で減速が開始され、目標位置に達した時
点ｔ3で停止する。このレンズ駆動方式によれば、レン
ズ駆動系が正常の場合にはレンズ１８が目標位置より十
分手前の位置にあるとき（期間Ｔ0〜Ｔ2）には加速状態
か等速状態にある。したがって、もしこの期間内でレン
ズ１８が急激に減速したとしたら、それはレンズ１８が
その制限端にぶつかったか、あるいはギアが噛んでしま
ったなどのレンズ駆動系の異常発生が原因と考えられ
る。

【００１２】図３はレンズ駆動系に異常が発生した場合
の一例を示している。この例では、加速期間（Ｔ0’〜
Ｔ1’）および等速期間の前半は異常が発生しておら
ず、通常と同様のレンズ駆動が行われるが、等速期間途
中の時点Ｔ2’で異常が発生し、レンズ１８が急激に減
速した後に異常停止している。

【００１３】本実施の形態では、逐次演算されるレンズ
の残駆動量が所定値（図２の時点Ｔ2における値）以上
であり、かつ上述の方法で演算されたレンズの減速度が
所定値を越えた場合、すなわち本来レンズ１８が減速す
るはずのない期間（Ｔ0〜T2）でレンズ１８の急激な減
速が認められた場合には、レンズ駆動系に異常が発生し
たかレンズ１８が駆動端に達したと判断して、モータ１
４を強制的に停止する。そして、以降はレンズ１８がい
ったん逆方向に駆動されるまではこの方向へのレンズ駆
動は行わない。

【００１４】レンズの減速度は、上述したようにエンコ
ーダ出力のサンプリングによって得られるレンズ駆動速
度の前回と今回の差として求められるので、サンプリン
グ時間間隔である５００μｓｅｃないしは１ｍｓｅｃで
求めることができる。このことは、異常判定に必要な判
定時間が５００μｓｅｃないしは１ｍｓｅｃで済むこと
を意味し、これは従来の判定時間である数１０ｍｓｅｃ
と比べて格段に短い。したがって、従来方法よりも早期
に異常を検知してモータを停止させることができ、モー
タやその駆動系の負担を最小限に軽減できる。

【００１５】上記異常判定で異常が認めらなかった場
合、レンズ駆動を通常通り続行するか、あるいは念のた
めに従来方法を用いて更に異常停止判定を行い、異常停
止が判定されるとモータを停止するようにしてもよい。
またレンズの減速度による異常判定方法は、レンズ１８
を意図的に減速する期間（Ｔ2〜Ｔ3）では用いることが
できないため、減速期間では従来方法のみを用いて異常
停止判定を行い、異常停止が判定されるとモータを停止
するようにすればよい。なお従来の異常停止判定方法は
上述した（１），（２）のいずれの方法でもよい。

【００１６】図４は上述の動作を実現するためのフロー
チャートである。このフローは、エンコーダ出力のサン
プリングの都度、レンズ１８の残駆動量およびレンズの
減速度が演算された後にＣＰＵ１３で実行されるもので
ある。つまりレンズ駆動中に５００μｓｅｃないし１ｍ
ｓｅｃの時間間隔で繰り返し実行される。

【００１７】ステップＳ１０１では算出されたレンズの
残駆動量が所定値以上か否かを判定し、所定値以上であ
ればまだ減速期間でないと判断してステップＳ１０２に
進む。ステップＳ１０２では、レンズの減速度、つまり
前回のレンズ駆動速度（記憶値）から今回演算した駆動
速度を引いた値が所定値を上回るか否かを判定すること
により、急激な減速が起こったか否かを判定する。急激
な減速が起こったと判定された場合には、レンズ駆動系
の異常あるいは駆動端と判断してステップＳ１０３でモ
ータ１４を停止してリターンする。ステップＳ１０１で
レンズの残駆動量が所定値未満と判定された場合（減速
期間に入った場合）、およびステップＳ１０２で急激な
減速が起こっていないと判定された場合にはステップＳ
１０４に進み、従来通りのレンズ異常判定を行う。従来
方法でレンズの異常停止が判定されると、モータ１４を
停止し、異常停止が判定されない場合にはリターンす
る。なお、レンズ１８が目標位置に達したか否かは別の
ルーチン（不図示）で判定され、目標位置に達するとモ
ータ１４が停止される。

【００１８】図５および図６により他の実施の形態を説
明する。図５はレンズ駆動中にトルク変動が発生した例
を示している。時点Ｔ0”からＴ2”までは正常に動作し
ているが、Ｔ2”でレンズ駆動トルクが変動し、このた
めレンズ駆動速度が一瞬低下するが、すぐに元の速度に
回復する。このようにレンズ駆動系が正常であるにも拘
わらず、トルク変動によってレンズ駆動速度が一時的に
低下することがあり、これをレンズ駆動系の異常と誤認
しないようにする必要がある。そこで本実施の形態で
は、レンズ駆動速度が急激に低下したと判断したＴ2”
から所定時間Ｔp経過後の駆動速度を確認し、その速度
が所定値以上であれば異常なしと判断してレンズ駆動を
続行する。一方、所定時間後の駆動速度が所定値未満の
場合にはレンズ駆動系の異常と判断してモータを停止す
る。

【００１９】ここで上記所定時間Ｔpは、トルク変動後
のレンズ駆動速度の復帰時間を考慮すると、エンコーダ
パルスのサンプリング時間よりは長い時間を必要とする
ものの、高々１０ｍｓｅｃ程度で十分であり、従来のレ
ンズ異常停止の判定時間（数十ｍｓｅｃ）よりは短くで
きる。したがって本実施の形態によっても減速期間以前
の異常を従来と比べて早期に検知でき、モータを迅速に
停止することができる。

【００２０】図６は上述の動作を実現するためのフロー
チャートであり、これは先の実施の形態と同様に５００
μｓｅｃないし１ｍｓｅｃの時間間隔で繰り返し実行さ
れるものである。ステップＳ２０１では減速フラグが
「１」か否かを判定する。減速フラグはレンズ駆動開始
時に「０」にリセットされ、所定値以上の減速が判定さ
れるとステップＳ２０８で「１」に設定されるものであ
り、これが「０」であればステップＳ２０６に進む。

【００２１】ステップＳ２０６，Ｓ２０７では上述した
図４のステップＳ１０１，Ｓ１０２と同一の判定処理を
行い、いずれかが否定されると、すなわち減速期間に入
っている場合、あるいはレンズの減速度が所定値以内の
場合にはステップＳ２０９で従来通りのレンズ異常停止
判定を行う。一方、減速期間以前でレンズの減速度が所
定値を上回る場合には、ステップＳ２０８で減速フラグ
を「１」に設定するとともに、現在時刻Ｔcをメモリに
記憶してリターンする。

【００２２】ステップＳ２０１で減速フラグが「１」で
あると判定すると、ステップＳ２０２で現在時刻がＴc
＋Ｔpか否か、つまり所定値以上の減速が判定されてか
ら所定時間Ｔpが経過したか否かを判定する。この判定
は時刻を確認する方法の他に、このフローの実行回数を
係数するカウンタを設け、そのカウント値が所定値に達
したか否かで判定するようにしてもよい。所定時間Ｔp
がまだ経過していなければそのままリターンし、経過し
ていればステップＳ２０３でレンズ駆動速度が所定値を
上回るか否かを判定する。駆動速度が所定値を上回る場
合には、レンズの減速が単なるトルク変動によるものと
判断し、ステップＳ２０４で減速フラグをゼロリセット
してリターンする。一方、駆動速度が所定値以下の場合
には、レンズの減速が異常発生に起因するものと判断し
てステップＳ２０５に進み、モータ１４を停止してステ
ップＳ２０４に進む。

【００２３】なお以上では、レンズをフォーカシング駆
動する例について説明したが、ズーミング駆動の場合に
も本発明を適用できる。ズーミング駆動は、通常、ズー
ミング操作部材が手動操作されているときのみレンズを
駆動するもので、目標位置は存在しないが、例えばステ
ップズーム（予め設定された焦点距離にレンズを駆動す
る方式）や定倍率撮影（撮影距離に拘わらず被写体が一
定のサイズで撮影されるよう焦点距離を設定する方式）
を行う場合には焦点距離の目標値、つまりレンズの目標
位置が存在するので、上述と同様のレンズ制御が可能で
ある。

【００２４】またフォーカシングやズーミングにおい
て、目標位置を持たないものにも本発明を適用できる。
目標位置を持たないフォーカシングの一例としてスキャ
ン動作がある。これは、基本的には焦点検出不能のとき
に検出を可能ならしめるために、レンズを至近方向ある
いは無限遠方向に目標位置を設定せずに駆動するもので
ある。駆動後、レンズの制限端に達したという信号を受
けて駆動方向を変えるかレンズを停止させる等の処理を
行う。この駆動課程において、駆動速度の低下が予め決
められた基準値を越える場合に異常発生と判断し、モー
タを強制的に停止するようにすればよい。また通常のズ
ーミングの際にもレンズ駆動速度の低下が予め決められ
た基準値を越える場合にモータを停止するようにすれば
よい。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、駆動信号に応
答してモータによりレンズを駆動するものにおいて、演
算された駆動速度の変化が予め決められた基準値を越え
る場合に異常と判断し、駆動信号の出力中であってもモ
ータを停止するようにしたので、レンズの目標位置を設
定せずに駆動する場合に従来の異常停止判定と比べて異
常を早期に検知してモータを停止することができ、モー
タやその駆動系の負担を最小限に軽減でき、破損の頻度
を低減することが可能となる。請求項２の発明によれ
ば、モータによりレンズを所定の目標位置まで駆動する
ものにおいて、演算された駆動速度の変化が予め決めら
れた基準値を越える場合に異常と判断し、レンズが目標
位置に達していなくてもモータを停止するようにしたの
で、レンズを目標位置まで駆動する場合も従来の異常停
止判定と比べて異常を早期に検知してモータを停止する
ことができ、モータやその駆動系の負担を最小限に軽減
でき、破損の頻度を低減することが可能となる。上記異
常信号が出力され、かつ異常信号出力後のレンズの駆動
速度が所定値以下の場合にモータを停止するようにすれ
ば、単なるトルク変動による一時的な減速を異常と誤認
することが防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるカメラの焦点調節機構を説
明する図。

【図２】レンズが正常に駆動されているときのレンズ位
置およびレンズ駆動速度の時間的変化を示す図。

【図３】図２と同様の図であり、異常発生時の状態を示
す。

【図４】一実施の形態の動作を説明するフローチャー
ト。

【図５】図２と同様の図であり、トルク変動により一時
的に駆動速度が低減された状態を示す。

【図６】トルク変動を考慮した他の実施の形態の動作を
説明するフローチャート。

【符号の説明】

１１ カメラボディ １２ 測距素子 １３ ＣＰＵ １４ レンズ駆動モータ １５ 駆動ドライバ １６ パルスエンコーダ １７ レンズ駆動機構 １８ 合焦レンズ ３１ 撮影レンズ鏡筒

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動信号に応答してモータによりレンズ
   を駆動するレンズ駆動制御装置において、 前記レンズの駆動時に前記レンズの駆動速度の変化を演
   算する演算手段と、 前記演算された駆動速度の変化が予め決められた基準値
   を越えるか否かを判定し、基準値を越える場合に異常で
   あることを示す異常信号を出力する判定手段と、 前記異常信号が出力されると前記駆動信号の出力中であ
   っても前記モータを停止する制御手段とを具備すること
   を特徴とするレンズ駆動制御装置。
2. 【請求項２】 モータにより所定の目標位置までレンズ
   を駆動するレンズ駆動制御装置において、 前記レンズの駆動時に前記レンズの駆動速度の変化を演
   算する演算手段と、 前記演算された駆動速度の変化が予め決められた基準値
   を越えるか否かを判定し、基準値を越える場合に異常で
   あることを示す異常信号を出力する判定手段と、 前記目標位置までの残駆動量が予め決められた所定量以
   上のときに前記異常信号が出力されると、前記レンズが
   前記目標位置に達していなくても前記モータを停止する
   制御手段とを具備することを特徴とするレンズ駆動制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記異常信号が出力さ
   れ、かつ前記異常信号出力後の前記レンズの駆動速度が
   所定値以下の場合に前記モータを停止することを特徴と
   する請求項１または２に記載のレンズ駆動制御装置。
4. 【請求項４】 レンズの移動に伴ってパルスを発生する
   パルスエンコーダを更に備え、前記演算手段は、前記パ
   ルスエンコーダの出力パルスに基づいて前記レンズの駆
   動速度を演算し、異なる時点で演算された前記駆動速度
   の差に基づいて前記レンズの駆動速度の変化を演算する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレン
   ズ駆動制御装置。