JPH02210313A - カメラ及びレンズユニット - 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） 本発明はビデオカメラ等を始めとするカメラシステムに
関する。

（背景技術） 従来より、カメラシステムにおいては、交換レンズ化が
広〈実施されている。そして近年、ビデオカメラ、電子
カメラ等を含むカメラシステムにおいても交換レンズビ
デオカメラシステムに対する要望が強く、またこれと並
行して自動焦点調節装置（ＡＦ）、自動露出装置（ＡＥ
）、パワーズーム機構等（ＺＯＯＭ）、自動化及び多機
能化がはかられている。したがってレンズユニット内に
はカメラ側より供給された制御情報に基づいて、レンズ
、絞り等の被駆動部を駆動するためのモータ等の駆動手
段が複数給配されている。

ところで、このような被駆動部と駆動部とは通常ギヤに
よる動力伝達手段によって連結されているため、バック
ラッシュが存在する。そしてこのバックラッシュの期間
は、駆動系が制御情報によって駆動されているにもかか
わらず、被駆動部は駆動されていないことになる。

いまＡＦ動作を例にして説明すると、カメラ側よりレン
ズ移動命令がでているにもがかわらず。

バックラッシュの期間内はレンズが移動しないため、カ
メラ側のＡＦ回路においては、レンズを移動しても焦点
信号に変化がない状態が発生する。

この状態は、映像信号中の合焦度に応じた成分を抽出し
、該成分が最大となるようにレンズを移動する山登り制
御においては合焦点に到達した時の動作に似ており、カ
メラ側のＡＦ回路でこれを合焦点と誤検出してレンズを
止めてしまう危険がある。バックラッシュは駆動方向を
反転した時に所謂不感帯を生じるため、レンズの駆動方
向を変更するたびにレンズが停止してしまうという不都
合を生じる。

このような問題点を解決するため、本出願人は先に出願
された特願昭６３−２１６９２９号によって、レンズ側
でバックラッシュ除去期間中、カメラ本体へとｂｕｓｙ
信号を出力し、カメラ側においてｂｕｓｙ信号の出力さ
れている期間、制御情報の演算あるいはレンズ側への制
御情報の送信を一時停止、保留するようにし、バックラ
ッシュ除去期間中における誤動作を防止したレンズを提
案している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の特願昭６３−２１６９２９号にお
いても、さらに改良が可能であることがその後の研究、
開発によってわかってきた。

すなわち上記の装置によると、カメラ本体はレンズから
のｂｕｓｙ信号がな（なるまでレンズへの送信を停止又
は保留する為、ＡＦ以外の、映像信号の変化に対応した
自動絞り調節やズーミングなど他のユニットも一時的に
作動しなったり制御情報の送信を保留される等、システ
ム上の問題が生じる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の問題点を解消することを目的としてなさ
れたもので、その特徴とするところは、カメラ本体に対
し着脱自在のレンズユニットであって、前記カメラ本体
側からの信号に基ずき、前記レンズユニット内における
複数の被駆動部を駆動する複数の駆動手段と、前記各被
駆動部の状態を検出して検出情報を出力する検出手段と
、前記各被駆動部ごとに前記各駆動手段との間の駆動遅
れを検出して該駆動遅れを吸収し得る期間所定の制御信
号を発生する手段と、前記各検出情報と前記各制御信号
とを前記カメラ本体へと時分割に供給する通信手段とを
備えたカメラのレンズユニットである。

（作用） これによって、レンズユニット内の各被駆動部ユニット
ごとに駆動手段との間の応答の遅れを検出でき、他の駆
動系に影響を及ぼすことなく、各被駆動部ユニットごと
に制御情報と実際の動作との間のずれによる制御系の誤
動作を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明におけるレンズユニットを各図を参照しな
がら、そのｌ実施例について詳述する。

第１図を用いて、実施例の全体の概略回路の構成を説明
する。図面中央の一点破線を境にして、右側がカメラ本
体、左側がレンズとなっている。

被写体１の光が光学系２により、ＣＣＤ等の撮像素子３
上に結偉する。その出力がカメラ信号処理回路４にてテ
レビジョン信号に変換され出力される。一方、該テレビ
ジョン信号は周知のＡＷＢ　（自動ホワイトバランス）
回路５．ＡＦ回路６、ＡＥ回路７（自動露出制御）等各
種の自動調整機構に利用される。該自動調整機構の制御
信号源として制御回路５．６．７より、各制御信号が出
力される。カメラ信号処理の色バランスを調整するＡＷ
Ｂ回路５の制、開信号は該処理回路４へ入力され、残り
の制御信号はカメラマンコン９へ入力され。

る、又、光学系２の焦点距離を設定するズームスイッチ
８の発生する制御信号も、カメラマイコン９へ入力され
る。データ通信路１３はレンズマイコン１４へ接続され
、通信データは、すべて−旦レンズマイコン１４が受信
する。カメラマイコン９に入力された各種制御信号Ｃ１
、Ｃ２、Ｃ３は、カメラマイコン９内のＲＯＭにメモリ
ーされたプログラムに従って処理され、レンズ側に関係
する情報はデータ通信路１３を介してレンズマイコン１
４へ供給される。２８はズーム用モータであり、光学系
２におけるズーム作用に関係するレンズを光軸方向に移
動制御させる為の駆動源である。このズーム用モータ２
８はズームスイッチ８の操作信号（Ｃ３）をカメラマイ
コン９を介してレンズマイコン１４が受けてドライバ２
５を作動させることにより駆動される。、２９はＡＥ用
モータであり、光学系２内の絞りの開閉を制御する為の
駆動源である。このモータ２９の駆動はＡＥ回路７の制
御信号（Ｃ２）をカメラマイコン９が受けて適正な絞り
値を求める為の演算を行ない、レンズマイコン１４に対
して駆動指令を出し、この指令に基づいてレンズマイコ
ンエ４がドライバ２６を作動させることにより行なわれ
る。３０はＡＦ用モータであり、光学系２における合焦
に関係するレンズを光軸方向に移動制御させるための駆
動源である。このＡＦ用モータ３０の駆動はＡＦ回路６
の制御信号（Ｃ１）をカメラマイコン９が受けて合焦方
向及びデフォーカス量を求める為の演算を行い、レンズ
マイコン１４に対して駆動指令を出し、この指令に基ず
いてレンズマイコン１４がドライバ２７を作動させるこ
とにより行なわれる。３１はズーム用のエンコーダであ
り、ズーム作用に関係するレンズの動きをコード板もし
くはパルス板により検出し、その検出情報をレンズマイ
コン１４に対して供給する。３２は絞り用エンコーダで
あり、絞り移動部材の動きを検出し、その検出情報をレ
ンズマイコン１４に対して供給する。３３はＡＦ用めエ
ンコーダであり、合焦に関係するレンズの動きをレンズ
の図示しない距離環等に連動するパルス板により、パル
ス読取りにより検出し、その検出情報をレンズマイコン
１４に対して供給する。なお、エンコーダ３３が合焦に
関係するレンズの両方向、すなわち至近側への移動と無
限側への移動とが判別できるように構成されている。無
論、エンコーダ３３からレンズマイコン１４へ供給され
る信号は上記合焦に関係するレンズの移動方向に係る情
報も含まれる。

尚、レンズマイコン１４による各モータ２８．２９．３
０の制御は、回転方向、駆動／停止、スピード等をコン
トロールするものである。又、レンズマイコン１４から
カメラマイコン９へのデータ送信は、時分割シリアルデ
ータとして出力する。

次に、第２図にカメラマイコン９とレンズマイコン１４
との間における通信データを示す。カメラマイコンから
レンズマイコンへと送信される制御情報ＣＴＬは、ＡＦ
、ＡＥ、２００Ｍ回路の各ユニットごとに制御命令を順
にシリアルに格納してｌパケットを形成する構造となっ
ており、これをカメラ側におけるテレビジョン信号の垂
直同期信号（Ｖ周期）に同期してレンズマイコン１４へ
と送信する。

一方、データ通信路１３は双方向バスで構成されており
、レンズマイコン１４は、カメラマイコン９から制御信
号を受取ると同時に、ＡＦ、ＡＥ、ＺＯＯＭの各エンコ
ーダ３３，３２．３１によって検出された光学系の状態
を表わす検出情報なＣＴＬの各データ領域に応じて順次
格納して１パケツトとした検圧情報ＬＴＣをカメラマイ
コン９へと返信する。ＣＴＬとＬＴＣのパケット送信周
期はＶ周期でほぼ同時に行われるが、レンズマイコン１
４は、カメラマイコンより制御情報ＣＴＬを受取り、こ
れに基づいて光学系を制御した結果を検出してカメラマ
イコン９へと返信するので、その検出情報はたとえば次
のＶ期間で返信する。

同図において、互いに対応するパケットを矢印で示す。

このように、レンズマイコン１４からカメラマイコン９
へは各ユニットごとのエンコーダ情報等（ＬＴＣ）が伝
達される。

一方、ＣＴＬ、ＬＴＣ各パケット内のデータ構造は第２
図（ｂ）のようになっており、ＣＴＬはその先頭にパケ
ットの開始部分であることを示す所定のデータパターン
によるヘッダが形成され、続いてＡＦ制御情報（速度情
報等）、ＡＥ制御情報、ズーム制御情報がシリアルに配
された構成となっており、ＬＴＣも同様のデータ形式を
とり、先頭にヘッダ、続いてフォーカシングレンズ位置
検出情報、絞り値検出情報、ズームすなわち焦点距離情
報がシリアルに配された構成となっている。そして特に
ＬＴＣでは各ユニットのエンコーダ情報の中にそれぞれ
被駆動系の駆動遅れを示すビットが設けられ（以下ｂｕ
Ｓｙ信号と呼ぶ）ている、このｂｕｓｙ信号は、カメラ
マイコンより送信されてきた制御情報内の指令にしたが
って各被駆動系を駆動する際、駆動部との間にバックラ
ッシュ等による駆動誤差が生じた際１を立てるフラグビ
ットであり、ＬＴＣとともに、レンズマイコンへと返信
される。

次に第３図のフローチャートに基すき実施例のポイント
に係るレンズマイコン１４の動作を説明する。

この制御フローは、カメラマイコン９より送信された制
御情報ＣＴＬの指令により、レンズ側のモータ２８．２
９もしくは３０を駆動して光学系の状態を変化する際に
スタートされる。

フローがスタートすると、カメラ本体側のカメラマイコ
ン９より送信されて（る制御情報ＣＴＬを受信し、その
指令内容を解読する（ステップ１）。レンズ側モータ２
８．２９、もしくは３０のいずれのモータについても、
その直前の移動方向が正転（＋端点）、逆転（一端点）
かによりフローは別れ（ステップ２）、正転ならステッ
プ３へ進み、逆転ならステップ６へ進む。これらのステ
ップは、モータの出力伝達系の駆動ギヤと従動ギヤとの
間に必ずバックラッシュが存在するため。

今回のカメラマイコン９からのレンズ側モータ２８．２
９もしくは３０の回動制御に係る指令の出る時点で駆動
ギヤと従動ギヤとどの方向で噛合っていたかを判別する
必要があるためである。

すなわち第４図で見ると、第４図（ａ）の状態なのか、
第４図（ｂ）の状態なのかにより以後のフローが別れる
からである。

第４図（ａ）、第４図（ｂ）はレンズを駆動する駆動系
における、それぞれ駆動部側ギヤ１００と被駆動部側ギ
ヤ１０１との間の回転方向の異なる状態におけるバック
ラッシュｄの状態を示すものである。

そしてレンズマイコン１４内には、これらの駆動方向を
示すフラグｒＲＥＶＥＲＳＥＪが設ケられている。今回
のＣＴＬの指令の直前の状態において、レンズ側モータ
２８．２９もしくは３０の駆動方向が正転であったなら
ｒＲＥＶＥＲＳＥＪのフラグには“０”が、逆方向であ
ったならフラグにｌ“が立っている。

そして、ステップ３においてｒＲＥＶＥＲＳＥ」のフラ
グが“０”の際に、カメラマイコン９の指指が今回は逆
方向（今までのモータの駆動方向と今受けた指令とが逆
となる）に切換った際ステップ４へ進み、そうでな（今
までのモータ駆動方向と今回の指令とが同じ正転方向の
際にステップ５へ進む。

ステップ４に進んだ場合は、ｒＲＥＶＥＲＳＥ」のフラ
グに“ｌ”を立ててステップ９へ進む。

ステップ５に進んだ場合は、ｒＲＥＶＥＲＳＥ」のフラ
グを“０“のままでステップ１２のＥＮＤへ進み、フロ
ーを終了する。

ステップ２で方向が逆であり、ステップ６に進んだ場合
は、ｒＲＥＶＥＲ３ＥＪのフラグが“１”であった場合
には、カメラマイコン９の指令が前回の指令と同じ方向
である逆転方向の際にステップ７へと進み、そうでなく
今までのモータ駆動方向である逆転方向に対して今回の
指令が正転方向である場合にはステップ８へ進む。

ステップ７に進んだ場合には、ｒＲＥＶＥＲＳＥ」のフ
ラグな１”のままでステップ１３のＥＮＤへ進む。

ステップ８に進んだ場合には、ｒＲＥＶＥＲＳＥ」のフ
ラグに“Ｏ”を立てて、ステップ９へ進む。

ステップ９においては、レンズ側モータ２８．２９もし
くは３０の前回とは逆となる方向の駆動に際し、レンズ
マイコン１４内に構成され、バックラッシュにより生じ
るタイムラグより若干長いタイマ時間がセットされたタ
イマ手段をスタートさせる。

ステップ１０では、ｂｕｓｙ信号をカメラマイコン９に
対して送信し、ステップ１１においてタイマ手段のタイ
マ時間が設定値になった際にステップ１２へ進んでＥＮ
Ｄとし、まだタイマ設定時間に到達していない時にはス
テップ１０へ戻ってｂｕｓｙ信号の出力を継続させる。

以上の動作を行なった後、ステップ１２で本フローを終
了する。

次に第５図のフローチャートに基づき、カメラマイコン
の動作を説明する。

本制御フローは、レンズマイコン１４からレンズ情報に
対応する検出情報ＬＴＣを受信したときスタートする。

ステップ２１ではレンズ側のレンズマイコン１４からの
各レンズエンコーダ情報を受信し、この情報を解読する
。

ステップ２２では、そのＡＦ駆動系における検圧情報を
参照しながらカメラ本体側におけるＡＦ回路における焦
点状態を表わすＡＦ傷信号サンプリングし、ステップ２
３ではその値を現在の値と比較する。そして焦点状態に
変化がある場合には、ｂｕｓｙ信号の状態にかかわらず
、ステップ２５へと進み、レンズ側へと送信する制御情
報を更新する。ステップ２３でＡＦ傷信号変化が無い場
合には、今回送られてきているＬＴＣのフォーカスｂｕ
ｓｙ信号がＯか１かを判別しくステップ２４）、０なら
、バックラッシュＯＦＦ期間ではないので、ステップ２
５へと進んでレンズ側へと送信する制御情報を更新する
。ステップ２４でｂｕｓｙ信号のフラグが立っていた場
合には、ステップ２５を飛び越して、ＡＦ制御を終了し
、ステップ２６以降のＡＥ副制御と移行する。すなわち
この場合、レンズ側に送信される制御情報、命令は前回
と変化せず、バックラッシュ等があってレンズが命令通
り駆動されなくても、上述したようにＡＦ回路が誤動作
して非合焦位置に停止してしまうような不都合を除去し
得、安定で高精度の制御を行なうことができる。なおこ
こで注目すべきは、Ａ　Ｆ　ＩＩＩ　ｍにおいてｂｕｓ
ｙ信号が出力されても、他の自動露出系、ズーム制御系
には何ら影響を及ぼすことな（、各駆動ユニットを独立
して制御することができる点である。

またもう１点は、ｂｕｓｙ信号の有無にかかわらず、Ａ
Ｆ情報に変化があった場合には、データを更新して制御
を続行する。すなわちバックラッシュが小さ（、すぐに
除去できた場合、あるいはさらにＡＦ傷信号変化が生じ
た場合には、ｂｕｓｙ信号の期間を待たずして次の制御
に移ることができるため、応答性が改善されることであ
る。

ステップ２６〜ステツプ２９の制御フローは、自動露出
制御装置（ＡＥ）の制御動作を示すものである。

ＡＥの制御において、ステップ２６では、そのＡＥ駆動
系における検出情報を参照しながらカメラ本体側におけ
るＡＥ回路における焦点状態を表わすＡＥ倍信号サンプ
リングし、ステップ２７ではその値を現在の値と比較す
る。そして露光状態に変化がある場合には、ｂｕｓｙ信
号の状態にかかわらず、ステップ２９へと進み、レンズ
側へと送信する制御情報を更新する。ステップ２７でＡ
Ｅ倍信号変化が無い場合には、今回送られてきているＬ
ＴＣのＡＥｂｕｓｙ信号がＯかｌか゛を判別しくステッ
プ２８）、Ｏなら、バックラッシュ期間ではないので、
ステップ２９へと進んでレンズ側へと送信する制御情報
を更新する。ステップ２８でｂｕｓｙ信号のフラグが立
っていた場合には、ステップ２９を飛び越して、ＡＥ副
制御終了し、ステップ３０以降のズームレンズ制御へと
移行する。

ズームレンズ制御において、ステップ３０において、ズ
ームスイッチ８を操作してズーミングを行ない、ステッ
プ３１で今回送られてきている制御情報ＬＴＣ内のズー
ムｂｕｓｙ信号がＯか１かを判別し、０なら、バックラ
ッシュ期間ではないので、ステップ３２へと進んでレン
ズ側へと送信する制御情報を更新する。ステップ３１で
ｂｕｓｙ信号のフラグが立っていた場合には、ステップ
３２を飛び越して、ズーム制御を終了し、ステップ３３
に進み、上述の自動焦点調節、自動露出制御、ズーム等
容ユニットにおいて更新あるいは前回の値を保持する等
の処理を行なった制御情報を第２図で説明したタイミン
グでレンズ側へと送信する。

上述の実施例において、第３図のフローチャートの動作
にて効果的なのは、単にバックラッシュの吸収に係る時
間をカメラマイコン９に対して教えるだけでな（、例え
ば動いていたモータを急速に停止させて逆転する場合に
は、停止に係る時間もカメラマイコン９による指令にお
けるタイムラグとして各ユニットごとにｂｕｓｙ信号を
送信できることにあり、フォーカスｂｕｓｙ信号を用い
ることにより、ＡＥやズームが駆動命令ホールドされる
ことなしにＡＦモータのみを駆動命令ホールドできるの
でシステム上の問題をなくすことができる。

上述の例によればバックラッシュを除去する期間におけ
るカメラ側制御回路の誤動作を防止する場合について説
明したが、カメラ側よりレンズ側へと供給される制御情
報と、実際の制御対象の動作のずれは、バックラッシュ
のみによってのみ生じるものではなく、モータの制御方
式によって生じる場合がある。

たとえば、自動焦点制御用のモータは合焦点に対する距
離、被写界深度等に応じてレンズ駆動速度を太き（変化
させる必要が、モータを電圧制御すると、低速時に電圧
を低下させるため、十分な駆動トルクを得ることできな
い。そこでこの種の制御を行なう場合、モータをデユー
ティ制御（ＰＷＭ制御）することが行なわれている。こ
れによ。

つて低速駆動時においても十分な駆動トルクを得ること
ができるが、デユーティ制御では、モータの駆動期間を
駆動パルスの幅すなわちＯＮの期間を変更して制御する
ため、駆動中においてモータＯＦＦの期間が存在する。

この期間はカメラ側からの制御情報によって駆動命令が
出ているにもかかわらず、これに反してレンズは移動し
ないので、上述のバックラッシュと同様に、自動焦点制
御装置を誤動作させる原因となる。

第６図は、レンズマイコン１４において、モータ駆動パ
ルスのデユーティがＯＦＦとなっている間、ｂｕｓｙ信
号を出力するようにした場合における制御アルゴリズム
を示すもので、カメラより制御情報を受信して、レンズ
側の動作を開始すると、ステップ４１において受信情報
からレンズ制御指令を解読し、ステップ４２へと進んで
モータを指令速度に応じたデユーティの駆動パルスで駆
動する。つづいてステップ４３で駆動パルスがＯＮ期間
かＯＦＦ期間か判別する。そしてオンであれば、ステッ
プ４４へと進んでｂｕｓｙ信号フラグなＯにした後、ス
テップ４６．４７へと移行してｂｕｓｙ信号を含むレン
ズの状態を検出した情報をカメラ側へと返信する。また
ステップ４３でデユーティがＯＦＦ期間であればステッ
プ４５へと進んでｂｕｓｙ信号フラグに１を立ててから
ステップ４４へと進んでカメラ側へとレンズの状態を検
出した情報を返信する。

以後、カメラ側の制御については前述した通りであり、
説明は省略する。

（発明の効果） 本発明はモータの回転方向により生じるバックラッシュ
の吸収等のタイムラグ状態をカメラ本体側に対して各被
駆動部、駆動部のユニットごとに特定な信号として送信
できるので、各ユニットごとに制御情報の演算または送
信の停止等、誤動作防止対策を独立して行なうことがで
き、他のユニットをも同時に停止したり動作を妨げたり
することがな（、システム上の問題をな（すことができ
、レンズ交換可能なカメラシステムにおいて極めて有効
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例をしめすカメラシステムの概略
ブロック図、 第２図はカメラ、レンズ間の通信タイミング及びデータ
構造を説明するための図、 第３図はレンズマイコンにおける要部の制御動作を示す
フローチャート、 第４図はレンズ駆動系おバックラッシュを説明するため
の図、 第５図はカメラマイコンにおける要部の制御動作を説明
するためのフローチャート、 第６図はレンズマイコンの制御動作の他の実施例を示す
フローチャートである。 ＩＱ□　　　　　　　　　　　ｉｏｔ：橿眉七勤ギヤシ
ンス゛イリ１１ユニーＪ− へ道イ首 カメラマイコンへ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カメラ本体に対し着脱自在のレンズユニットであつて、
   前記カメラ本体側からの信号に基ずき、前記レンズユニ
   ット内における複数の被駆動部を駆動する複数の駆動手
   段と、前記各被駆動部の状態を検出して検出情報を出力
   する検出手段と、前記各被駆動部ごとに前記各駆動手段
   との間の駆動遅れを検出して該駆動遅れを吸収し得る期
   間所定の制御信号を発生する手段と、前記各検出情報と
   前記各制御信号とを前記カメラ本体へと時分割に供給す
   る通信手段とを備えことを特徴とするカメラのレンズユ
   ニット。