JPH0618760A - カメラレンズの駆動方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ レンズ駆動用ステッピングモータの停止時に
おける電力消費を軽減する。 ［構成］ レンズ駆動用ステッピングモータの停止時
に、停止前のステップ位置から停止ステップ位置に至る
までのセトリング時間より充分長い時間励磁を保持した
後励磁相を無励磁にすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラレンズの駆動方式
に関する。

【０００２】

【従来技術】ステッピングモータが広く用いられている
が、中でも永久磁石回転子（ＰＭ）型２相ステッピング
モータはビデオカメラのズームレンズの駆動に用いられ
ている。

【０００３】このＰＭ型２相ステッピングモータの励磁
方式として、第９図に示すような１相励磁方式、１−２
相励磁方式、２−２相励磁方式が知られているが、いず
れの駆動方式の場合もモータを停止しようとするときに
は、特定の１相（１相励磁方式、１−２相励磁方式）あ
るいは２相（１−２相励磁方式、２−２相励磁方式）を
励磁し続けることによりモータ回転子を固定保持でき
る。

【０００４】ところが、ステッピングモータの回転子を
停止させ固定保持するために特定の１相あるいは２相を
励磁し続けるということは、（１）停止中も回転中と同
じ電流を消費するため、当然のことながら消費電力が大
となり、バッテリー駆動の電子機器の場合はバッテリー
容量の大きいものが必要となる、（２）モータの温度が
上昇するために、たとえばビデオカメラの場合にはレン
ズおよびレンズを組み込む機器（ビデオカメラ本体な
ど）の基板のレイアウトなど、デザイン面に制限があ
る、といった欠点をもつ。そこで安易に停止と同時にモ
ータの全励磁相を無励磁状態にすると、特に負荷が軽い
場合には、（３）１相励磁から無励磁にすると回転子や
負荷の慣性モーメントにより目的の停止位置を行き過ぎ
る（１相励磁方式および１−２相励磁方式）、（４）２
相励磁から無励磁にすると（３）と同様に目的の停止位
置を過ぎてしまうほかに、２相励磁位置では静止トルク
が極小となるため、１相励磁位置（最大静止トルク位
置）へ動く、といったおそれがあり、入力パルス数と移
動レンズ群位置との間にずれを生じ、入力パルス数をレ
ンズ群位置としてオートフォーカスあるいはズーム変倍
時の焦点ずれ補正の情報として使用するシステムでは致
命的な欠点となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、レンズ駆動用のステッピングモータを停止時に固
定保持するための電力消費が大きい点である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はレンズ駆動用の
ステッピングモータを停止させる時に回転パルス印加後
セトリング時間より充分長い時間にわたって励磁を続
け、その後すべての励磁相を無励磁とすることを特徴と
する。

【０００７】

【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。

【０００８】図示した実施例は本発明をビデオカメラの
ズームレンズの駆動に適用したものであるが、これは一
例にすぎない。

【０００９】第１図は本発明によるカメラレンズの駆動
方式を適用したビデオカメラのレンズ装置の一実施例を
示す。

【００１０】光学系は、前玉と呼ばれる固定レンズ１ａ
と、ズーム用の可動変倍レンズ群１ｂと、絞り２と、非
変倍時のフォーカシング用および変倍時の焦点ずれ補正
用のマスタレンズ群１ｃとからなり、これらのレンズ群
１ａ，１ｂ，１ｃを通過して入射する被写体３からの光
はＣＣＤなどの撮像素子４に受光され、電気信号に変換
される。

【００１１】カメラ回路５はこの電気信号を受けて同期
信号と輝度信号と色信号とからなる複合画像信号を形成
する。レンズ制御回路６はカメラ回路５から出力される
複合画像信号から画像の高周波成分を抽出し、この高周
波成分が最大となるように変倍レンズ群１ｂ駆動用のズ
ームモータ（たとえばＤＣモータ）７およびマスタレン
ズ群１ｃ駆動用のフォーカスモータ（ステッピングモー
タ）８をそれぞれズームモータ駆動手段９およびフォー
カスモータ駆動手段１０を介して制御する。１１は変倍
レンズ１ｂの位置を知るためのズーム位置検出器（たと
えばポテンショメータ）であり、この出力を利用して変
倍作用により生じた焦点ずれを補正するようにレンズ制
御回路６がマスタレンズ群１ｃを駆動制御する。１２は
レンズの基準位置を設定するための基準位置センサ（た
とえばフォトインタラプタ）で、所定位置（たとえば無
限大被写体距離時のマスタレンズ群１ｃの位置）に置か
れている。電源投入時にまず基準位置センサ１２までレ
ンズ群１ｃを移動し、レンズ制御回路６ではここを基準
位置として、入力パルス数によりレンズ群１ｃの位置を
知る。

【００１２】まずオートフォーカス時には常に画像の高
周波成分を最大にしようとするフォーカスレンズ（この
場合はマスタレンズ群１ｃ）を移動するが、通常一度合
焦すると停止し、その後は高周波成分が所定値以上変化
しない限りはマスタレンズ群１ｃを固定保持するため
に、フォーカスモータ８を停止保持する。またオートフ
ォーカス動作を切り、図示しないマニュアルフォーカス
手段（フォーカスの方向、マスタレンズ群の移動速度を
与える）によって手動焦点調節をする場合、ズームをさ
せるための変倍レンズ群１ｂが移動しない時には焦点ず
れも生じないので、マスタレンズ群１ｃを固定保持しな
ければならない。

【００１３】第２図はマスタレンズ群１ｃのようなレン
ズ群を作動させるための機構を示しており、たとえばマ
スタレンズ群１ｃの場合はステッピングモータ８の軸１
５に切られたスクリューねじと螺合するナット１３がマ
スタレンズ群１ｃの枠１４と係合しており、ステッピン
グモータ８を正転、逆転することにより、マスタレンズ
群１ｃを光軸に沿って移動させることができる。

【００１４】第３図はステッピングモータに回転パルス
を印加した時のステッピングモータの角度変位（すなわ
ちマスタレンズ群１ｃの移動量）を示す。

【００１５】ステッピングモータは回転パルス印加後、
所定のステップ位置に安定するまで回転子および負荷の
慣性モーメントを原因とする減衰振動を起こす。回転パ
ルスを印加してから（すなわち励磁相が切り換わってか
ら）所定のステップ位置に安定するまでの時間をセトリ
ング時間といい、図中ｔ_S で表わす。

【００１６】いまマスタレンズ群１ｃを停止させる場合
を考えると、回転パルス印加後、もしセトリング時間ｔ
_S より短い時間で励磁相を無励磁状態にしたとすると、
回転子は回転子および負荷の慣性モーメントにより所定
の停止位置からずれてしまうおそれがある。

【００１７】そこで本発明ではステッピングモータを停
止させる時には、回転パルス印加後、セトリング時間ｔ
_S の約２倍程度の充分長い時間の励磁をそのまま続けた
後、すべての励磁相を無励磁にする。すなわち第３図に
おいて、時刻ｔ₁ で回転パルスＰ₂ を印加した後セトリ
ング時間ｔ_S とそれにほぼ等しい保持時間ｔ_H が経過し
た時刻ｔ₂ で無励磁とする。こうすることによりマスタ
レンズ群は所定の停止位置に安定して保持され、この間
電流は流れないので電力の消費はない。

【００１８】１相励磁の場合を例にとって上記の駆動方
式を従来の駆動方式と比較して示すと第４図のようにな
る。

【００１９】第４図（イ）は従来の駆動方式によるモー
タ停止時および再起動時の励磁状態、同図（ロ）は本発
明による駆動方式の同様の図である。

【００２０】しかしながら、１−２相励磁方式および２
−２相励磁方式の場合の第５図に実線で示す２−２相励
磁位置では、ステッピングモータの回転子８ａが隣接す
る２つのステータコイル８ｂ₁ 、８ｂ₂ の中間にあるた
め、無励磁では同図に破線で示す最大静止トルク位置
（ディテントトルク位置）に動く可能性がある。このよ
うな場合は、第２図に示した移動機構のナット１３と軸
１５の負荷トルクをディテントトルク値より大きくして
おけば２−２相励磁から無励磁となってもその負荷トル
クによってマスタレンズ群は同じ位置にそのまま保持さ
れる。

【００２１】さて合焦後マスタレンズ群１ｃは定位置に
停止していたが、その後画像の高周波成分が所定値を越
えて変化したり、あるいは変倍レンズ群１ｂが移動した
ことによりマスタレンズ群１ｃを再起動させる必要が生
じた場合、マスタレンズ群１ｃは無励磁状態にあるため
に停止中に衝撃等が印加されると最大１ステップ回転子
が本来の定位置からずれるおそれがある。そこで本発明
では、停止前の最後の励磁パターンをレンズ制御回路６
のメモリに記憶しておき、再起動時に停止時と同様に約
２倍のセトリング時間以上励磁を行ってから任意の方向
に駆動するという方式を採用している。モータの１ステ
ップに相当するレンズの移動量を被写界深度内に設定す
ることにより、再起動時のずれを戻すことを目立たなく
できる。モータが無励磁で停止している時の回転子の位
置と入力パルス数による位置情報とのずれが重なると変
倍時の焦点補正ずれの原因となるので、上記再起動時の
駆動方式により「焦点ずれ（回転子位置と入力パルス数
による位置情報とのずれ）の蓄積」を防止することがで
きる。

【００２２】第６図および第７図は本発明による駆動方
式を１−２相励磁方式のステッピングモータに用いた場
合の停止時と再起動時の励磁状態を示すタイミングチャ
ートである。

【００２３】１−２相励磁方式では、回転子の停止位置
として１相の場合と２相の場合とがあるので、第６図に
１相停止、第７図に２相停止を示し、いずれも上が従来
の駆動方式を、下が本発明による駆動方式である。

【００２４】第８図は本発明によるステッピングモータ
の駆動方式を適用したビデオカメラのレンズ装置の他の
実施例を示す。

【００２５】この実施例は変倍レンズ群１ｂ駆動用にス
テッピングモータ７′を用い、変倍レンズ群１ｂの基準
位置センサとしてズーム基準位置センサ１２ｂを用い、
マスタレンズ群１ｃの基準位置センサとしてマスタレン
ズ基準位置センサ１２ａを用いている点を除けば前述し
た実施例と同じであるので、同じ構成部分には同じ参照
数字を付して示し、説明は省略する。

【００２６】変倍レンズ群１ｂの移動機構は第２図に示
したものと同じである。

【００２７】まずオートフォーカス時には、前述した実
施例と同様に画像の高周波成分を最大にしようとマスタ
レンズ群１ｃを駆動制御し、さらに一度合焦した後は高
周波成分が所定値以上に変化しないときはマスタレンズ
群１ｃを固定保持する。また図示しないマニュアルフォ
ーカス手段により得られるマスタレンズ駆動方向と移動
速度の情報に基づいて手動焦点調節を行う場合は変倍レ
ンズ群１ｂが移動せず、且つマニュアルフォーカスしな
い時にはマスタレンズ群１ｃの位置を固定保持するのも
前述した実施例と同じである。

【００２８】本実施例ではズーム方向を示すズームスイ
ッチが押されない場合には変倍レンズ群を固定保持する
が、この変倍レンズ群１ｂの停止時に固定保持および再
起動は前述したマスタレンズ群１ｃの場合と全く同じで
ある。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ステッピングモータの停止時にセトリング時間の約
２倍の充分長い時間励磁した後無励磁にするようにした
ので、モータの停止時に電力消費がない。そのため、バ
ッテリー駆動の装置では容量の小さいバッテリーで用が
足り、モータの温度上昇が従来より低く抑えられるため
に基板のレイアウトやデザイン面で制約を受けることが
ない。本発明はビデオカメラのレンズ装置駆動用のステ
ッピングモータに用いるのが好適であるが、これに限定
されるものではなく、静止画を撮影する通常のスチルカ
メラにおけるズームレンズ駆動用のステッピングモータ
にも適用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカメラレンズの駆動方式を適用し
たビデオカメラのレンズ装置の一実施例のブロック線図
である。

【図２】変倍レンズ群およびマスタレンズ群の移動機構
の要部である。

【図３】ステッピングモータの回転パルス印加と角度変
位量を示す図である。

【図４】（イ）は従来の１相励磁駆動方式の場合の停止
時と再起動時の励磁状態を示す図、（ロ）は本発明によ
る駆動方式の励磁状態を示す図である。

【図５】ステッピングモータの停止時における回転子の
位置を示す図である。

【図６】１−２相励磁方式における１相停止の場合の停
止時と再起動時における従来のの励磁状態を示す図であ
る。

【図７】１−２相励磁方式における２相停止の場合の停
止時と再起動時における本発明の励磁状態を示す図であ
る。

【図８】本発明によるカメラレンズの駆動方式を適用し
たビデオカメラのレンズ装置の他の実施例のブロック線
図である。

【図９】ＰＭ型２相ステッピングモータの励磁方式を示
す図である。

【符号の説明】

１ 光学系 １ｂ 変倍レンズ群 １ｃ マスタレンズ群 ５ カメラ回路 ６ レンズ制御回路 ７ ズームモータ ８ フォーカスモータ（ステッピングモータ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸に沿って移動するレンズ群を有し、
   該レンズ群のうち１つがステッピングモータにより駆動
   されるカメラレンズにおいて、前記ステッピグモータの
   停止時に停止前のステップ位置から停止ステップ位置に
   至るまでのセトリング時間より充分長い時間励磁を保持
   した後前記ステッピングモータの全励磁相を無励磁にす
   ることを特徴とするカメラレンズの駆動方式。
2. 【請求項２】 励磁方式として１相励磁方式あるいは１
   −２相励磁方式を用い且つ１相励磁位置で停止させるレ
   ンズ駆動用のステッピングモータにおいて、無励磁時は
   最大静止トルク（ディテントトルク）でモータ負荷を固
   定保持し、再起動時は停止時における励磁相を前記セト
   リング時間より充分長い時間励磁した後再起動する請求
   項１に記載の駆動方式。
3. 【請求項３】 励磁方式として１−２相励磁方式または
   ２−２相励磁方式を用い且つ２相励磁位置で停止させる
   レンズ駆動用のステッピングモータにおいて、無励磁時
   はモータ負荷をディテントトルクより大きな摩擦トルク
   で固定保持し、再起動時は停止時における励磁相を前記
   セトリング時間より充分長い間励磁した後再起動する請
   求項１に記載の駆動方式。