JPH0436711A - 光学制御装置 - 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） 本発明は光学制御装置に係り、さらに詳しくは、レンズ
等の光学特性を変化させる要素の駆動制御装置に関する
ものである。

（従来の技術） 近年、ビデオカメラ等の映像機器の発展は目覚ましく、
そのレンズシステムにおいては、自動的に合焦状態を得
るオートフォーカス（以下ＡＦと称す）を採用したもの
が主流となっている。この種のＡＦシステムにおいては
、フォーカス調整用レンズの実際の繰り出し量を検出す
る必要があるため、その検出手段として摺動式の可変抵
抗やフォトセンサ等のエンコーダを用いるもの、あるい
はパルスモータ等を用いてフォーカス調整用レンズを駆
動するものでは、その駆動パルス数をカウントして必要
なフォーカスレンズの繰り出し量を得るもの等がある。

−Ｍにリアフォーカスレンズと称され、レンズ系の後群
を駆動して合焦動作を行なうようなシステムにおいては
、駆動トルクが小さくてすみ、さらにズーミング中のピ
ント面の移動の補正が行い易い等の理由から、後者のパ
ルスモータを用いる方式が広く用いられている。

そして、この種のレンズシステムの場合、ズ−ミンク中
に変化するピント面の位置の補正と被写体に対して合焦
させる焦点調節とを同じレンズ（後述の第１図のレンズ
システムで示せば第４群レンズ１５）を用い、その位置
制御には高精度を要するため、フォーカスレンズの位置
検出を正確に、且つ迅速に行う必要がある。

具体的には、フォーカスレンズの移動範囲の端部近傍に
設定された初期設定位置を検出するリーフスイッチ等を
設け、フォーカスレンズでスイッチを開閉することによ
ってフォーカスレンズ位置を正確に検出し、たとえば電
源投入時にレンズをスイッチの方向に移動してレンズ位
置を基準位置にリセットする構成が取られている。

（発明の解決しようとする問題点） ところで、この種のレンズシステムにおいて行われるよ
うな、たとえば電源投入時にフォーカスレンズの初期リ
セット動作として、フォーカスレンズを移動させ、初期
設定位置検出用のスイッチを開閉させるような一連のリ
セット動作は、本来自動焦点調節動作そのものに関して
は不都合な動作であるから、電源投入時にこの動作を行
なう場合、最小の時間で終了させなければならない。

一方、機械的に開閉されるスイッチでは開閉動作の瞬間
にチャタリングを生じるため、レンズ駆動用モータの制
御回路においてチャタリングを除去してからスイッチの
開閉を検出しないと、フォーカスレンズの基準位置の検
出タイミングがばらついて結局フォーカスレンズの位置
に誤差を生じる問題がある。

すなわち、機械的スイッチのチャタリングを除去するた
めにはチャタリングが発生している間、スイッチの開閉
を読み取り続けるようにすることが考えられるが、チャ
タリングが納まるまでにある程度の時間を要するため、
この間もパルスモータを駆動し、レンズを移動すること
になり、したがって実際にスイッチが開放された時のレ
ンズの位置と、モータ制御回路がスイッチの開閉を検出
してパルスモータのカウント値を所定の値にリセットし
た時のレンズの位置とではその時間分の誤差を生じるわ
けである。

しかしながらこの誤差を少な（するために、パルスモー
タ駆動速度を遅（すれば、迅速なリセット動作を行なう
ことができなくなる。

すなわち、リセット動作時のモータ速度は定であると、
全体のリセット動作に要する時間を短（押えようとすれ
ばリセット位置の検出誤差が大きくなり、逆にリセット
位置の検出精度を上げようとすると、全体のリセット動
作に時間がかかるという相反する問題を生じる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述した問題点を解決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、所定の方向に
変位して光学特性を変化させる光学系と、前記光学系の
移動位置を検出する位置検出手段と、前記光学系を所定
の初期設定位置へと移動し、前記光学系が前記初期設定
位置に位置されたことが確認されたとき前記位置検出手
段をリセットするとともに、前記光学系の前記初期設定
位置への到達の確認動作の前後で前記光学系の駆動速度
を変化させる制御手段とを備えた光学制御装置にある。

（作用） これによって、フォーカスレンズの位置検出手段のリセ
ット動作に際し、フォーカスレンズの位置検出精度を低
下させることなく常に高精度を維持したまま位置検出手
段のリセット動作をきわめて迅速に行なうことができ大
幅な時間短縮が可能となる。

（実施例） 以下、本発明における光学制御装置な各図を参照しなが
らその位置実施例について詳述する。

第１図はリアフォーカスレンズを用いたビデオカメラの
一例を示すブロック図である。

同図において、１はレンズシステム、１１はレンズ鏡筒
、１２は第１群レンズ、１３は第２群レンズ、１４は第
１群レンズとともに移動して焦点距離を可変して変倍（
ズーム）を行う第３群レンズ、１４は第１群及び第２群
レンズの移動すなわちズーミングに伴う結像面の変位を
補正するとともに、焦点調節を行なう第４群の補正兼フ
ォーカスレンズ、１６はフォーカスレンズ１５の初期設
定位置検出のためのスイッチである。

また２はレンズシステム１によって撮像面に結像された
被写体像を光電変換して撮像信号を出力するＣＣＤ等の
撮像素子、３は撮像素子２より出力された撮像信号を所
定のレベルに増幅するプリアンプ、４はプリアンプ３よ
り出力された撮像信号にガンマ補正、ブランキング処理
、同期信号の付加等の処理を施し規格化された映像信号
に変換するカメラプロセス回路、５はプリアンプ３の出
力信号中より焦点状態に応じて変化する高周波成分を抽
出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、６はＢＰＦ５に
よって抽出された撮像信号中の高周波成分のたとえば１
フイ一ルド期間におけるピーク値を検出して保持するピ
ークホールド回路、７はスイッチ１６の状態を検出した
結果の情報、焦点検出手段としてのピークホールド回路
より出力されたピーク値情報に基づいて第４群のフォー
カシングレンズ１５を移動するパルスモータ８を駆動制
御するモータ制御回路である。

上述したように、このシステムにおいては、焦点状態を
調節するのは第４群の補正レンズ兼フォーカスレンズで
あり、レンズシステム１に投影された被写体像は、撮像
素子２により撮像信号に光電変換され、プリアンプ３に
よって所定のレベルに増幅され、モータ制御回路７へと
供給される。続いてフォーカスレンズのリセット動作を
行ない、通常動作状態では１フイ一ルド周期で更新され
るピークホールド回路６の出力ピーク値が太き（なる方
向にフォーカシングレンズを駆動し、そのピーク値が最
大となる位置にフォーカシングレンズを停止させること
により焦点調節を行なうものである。

またこの種のリアフォーカスレンズでは、レンズシステ
ム１の第１群レンズ１２及び第３群レンズ１４を移動し
て焦点距離を変化させる所謂ズーミングを行なうと、結
像面が変化するため、ズーミング中は撮像素子２の撮像
面上のピントが移動しない様、モータ８を駆動して第４
群レンズ１５を移動し、結像位置の補正を行なう。

したがってモータ制御回路７における以上の動作を行な
うためには、第４群レンズ１５の位置を正確に検出する
手段が必要となる。この点本実施例においては、モータ
制御回路７内においてパルスモータ８に印加する駆動パ
ルス数ヲカウントすることにより、このフォーカスレン
ズ１５の駆動位置情報を得る方法を用いている。

また電源投入時は、第４群レンズ１５の位置が不定であ
るため、あらかじめ決められた初期設定用基準位置（初
期設定位置と称す）にスイッチ１６を設け、パルスモー
タ８を駆動して第４群のフォーカスレンズ１５をスイッ
チ１６の方向に移動させ、第４群レンズ１５の鏡筒の部
がスイッチ１６に突き当たり、スイッチ１６の状態が変
化したことを検出することにより、第４群レンズ１５の
初期位置を設定している。

すなわちモータ制御回路７は、第４群レンズ１５のレン
ズ鏡筒がスイッチ１６に突き当たり、スイッチ１６が閉
成されたことが確認されたところでパルスモータ８のカ
ウンタのカウント値を所定の値にリセットする。具体的
には、スイッチ１６を、第４群レンズ１５の無限遠端側
に通常ズーミングあるいは焦点状態に応じて移動する移
動領域の基準となる端位置よりさらに無限側に取り付け
、このスイッチ１６が閉成されたことを検出することに
よりカウンタに通常移動領域の基準位置とスイッチ１６
の取り付は位置との距離情報をメモリに記憶しておき、
このメモリの記憶情報を読み出してカウンタに設定し、
パルスモータ８を反転してカウント値をダウンカウント
し、０になったところが移動領域の基準位置と判断する
ことができ、これによってフォーカスレンズのリセット
動作が完了する。

ところで、上述したような電源投入時に第４群レンズを
移動させ、スイッチ１６を開閉させるような一連の動作
（リセット動作）は、本来自動焦点調節動作そのものに
対しては、焦点調節動作を遅らせるため不都合な動作で
あり、電源投入時にこの動作を行なう場合、最小の時間
で終了させる必要がある。

一方、従来技術でも説明したように、一般に第１図にお
いて示すスイッチ１６のような機械的に開閉されるスイ
ッチは開閉動作の瞬間にチャタリングを生じるため、モ
ータ制御回路７においてチャタリングを除去してからス
イッチ１６の開閉を検出しないと、フォーカスレンズの
基準位置を検出するためのカウンタのリセットタイミン
グがばらついて結局フォーカスレンズの位置に誤差を生
じることになる。すなわちリセット動作時のモータ速度
が一定であると、全体のリセット動作に要する時間を短
く押えようとすればリセット位置の検出誤差が大きくな
る。

またモータ制御回路７はマイクロコンピュータによる論
理制御を行なっており、スイッチ１６の開テの検出は、
一定の周期で断続Ｖ的に行われているため、機械的スイ
ッチのチャタリングを除去するためにはチャタリングが
発生している間、スイッチ１６の開閉状態を読み取り続
けるようにすることが考えられるが、この方法では、チ
ャタリングが納まるまでにある程度の時間を要するため
、モータ制御回路７はこの間もパルスモータ８を駆動し
て第４群レンズ１５を移動することになり、実際にスイ
ッチ１６が開放された時の第４群レンズ１５の位置と、
モータ制御回路７がスイッチ１６の開閉を検出してパル
スモータ８のカウント値を所定の値にリセットした時の
第４群レンズ１５の位置とではその時間分の誤差を生じ
る。そしてこの誤差を少なくするため、パルスモータ８
駆動速度をある程度遅（すればリセット動作に要する時
間が長くなり、リセット位置の検出精度を上げようとす
ると、全体のリセット動作に時間がかかる。

ここで上述の問題点を解決するための、本発明のモータ
制御回路７のフォーカスレンズのリセット動作を第２図
のフローチャートに示す。

同図において、電源投入時にフォーカスレンズのリセッ
ト動作の制御フローの実行を開始すると、５ｔｅｐ　１
においてモータ制御回路７は、スイッチ１６の方向に第
４群フォーカスレンズ１５を駆動すべくパルスモータ８
を最高速で駆動する。

５ｔｅｐ　２で、第４群フォーカスレンズ１５がスイッ
チ１６に突き当たり、これを閉成したことが判定される
と、５ｔｅｐ　３へと進み、モータ制御回路７は、チャ
タリングを除去するための数回にわたるスイッチ状態検
出動作の間及びその後のパルスモータ８のカウント値を
所定の値にリセットするために要している間に第４群レ
ンズ１５が駆動されてもその検出位置誤差が許容範囲と
なるような低い速度でパルスモータ８を反転し、スイッ
チ１６から離間する方向に駆動する。

５ｔｅｐ４において、第４群レンズ１５がスイッチ１６
から離間し、スイッチェ６が開放されたことがモータ制
御回路７によって検出されると、５ｔｅｐ５へと進み、
あらかじめ記憶されている第４群レンズ１５の通常移動
範囲の基準位置とスイッチ１６の取り付は位置との間の
距離に関する情報を、第４群レンズ１５の位置検出用カ
ウンタにブリオセットしてパルスモータ８をリセットし
、５ｔｅｐ　６へと進み、カウンタにプリセットしたカ
ウント値を減算しながらパルスモタ８を第４群レンズ１
５が最高速でスイッチ１６から遠ざかる方向に駆動し、
カウンタのカウント値が０になったときに第４群フォー
カスレンズがその通常移動領域端部の基準位置に到達し
たことになり、５ｔｅｐ　６においてリセット動作を終
了する。

以上のリセット動作によれば、第４群レンズ１５がスイ
ッチ１６に突き当たってスイッチ１６が閉成されてから
、スイッチと逆方向に第４群レンズを駆動してスイッチ
１６が開放されるまでの間のみ低速で駆動し、それ以外
の過程では最高速で駆動するため、全体のリセット動作
としては、位置検圧の精度を十分に確保した状態で所要
時間を最小限とすることができる。

上述の実施例によれば、第４群のフォーカスレンズ１５
の位置検出のためのスイッチに機械的に開閉動作するス
イッチを用いた場合について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、たとえばフォトセンサ等の
光学センサを用いたスイッチであっても、本発明を適用
可能である。

第３図は、フォトセンサによるスイッチの構成を示すも
のである。

同図において、９は互いに所定の間隔を経て対向配置さ
れた赤外線等を発光する発光素子９Ａ、受光素子９Ｂと
からなる光学的スイッチであり、第１図において、スイ
ッチ１６に相当する位置に取り付けられるとともに、発
光素子９Ａ、受光素子９Ｂ間に位置し、第４群のフォー
カスレンズ１５と連動して移動し、その位置に応じて発
光素子９Ａ、受光素子９Ｂ間を透過あるいは遮光する遮
光板１０が配されている。

他の部分は、第１図と同様であるため、説明を省略する
。

同図に示すような位置関係に発光素子９Ａ。

受光素子９Ｂ、遮光板ｌＯがおかれていたとすると、発
光素子９Ａよりの光が受光素子９Ｂへと到達し、スイッ
チ９はＯＮ状態となる。遮光板１０が図中矢印で示す方
向に移動し、発光素子９Ａの光を遮断すると、スイッチ
９はＯＦＦ状態となる。

さらに遮光板１０を矢印と反対方向に駆動すると再び発
光素子９Ａの光が受光素子９Ｂに到達し、スイッチ９は
ＯＮとなる。

以上のようなスイッチの状態変化基づいてリセット動作
を行なうが、フォトセンサ等のように光学的センサを用
いたスイッチは基本的にチャタリンングは発生しない。

しかしながら、第１図に示すモータ制御回路７における
スイッチの状態の読み取りは周期的に断続して行なわれ
るため、実際にスイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態に変
化した時間と、モータ制御回路７がこのスイッチの状態
変化を検圧した時間とでは最大１周期分の時間差が生じ
る。この時間差により位置検出に誤差が生じるたメモリ
、この時の誤差を小さくするため、モータの駆動速度は
ある程度低くしなければならない。

したがって、フォトセンサ等の光学スイッチを用いた場
合も本発明によるリセット動作を行なえば、検出精度を
維持した上で、リセット時間を最小限とすることができ
るものである。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明における光学制御装置によれ
ば、光学特性を変化させるレンズ等の初期リセット動作
等において、レンズの位置検出用のスイッチを開閉制御
することによって前記レンズ等の初期設定位置への到達
を確認するにあたり、その確認動作の前後で前記光学系
の駆動速度を変化させることにより、前記；／ンズ等の
位置検出の精度を許容範囲に保持した上で位置検出のた
めに要する時間を最小にすることができ、従来の装置で
は不可能であった高精度かつ迅速な初期設定動作を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における光学制御装置をビデオカメラに
適用した場合を示すブロック図、第２図は本発明の装置
における初期設定動作を説明するためのフローチャート
、第３図は本発明における位置検出スイッチの他の実施
例を示す図である。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の方向に変位して光学特性を変化させる光学系と、 前記光学系の移動位置を検出する位置検出手段と、 前記を光学系を所定の初期設定位置へと移動し、前記光
   学系が前記初期設定位置に位置されたことが確認された
   とき前記位置検出手段をリセットするとともに、前記光
   学系の前記初期設定位置への到達の確認動作の前後で前
   記光学系の駆動速度を変化させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする光学制御装置。