光学素子制御装置
【課題】ポテンショメータにより検出される位置（出力値）に基づいて所定の制御対象（光学素子）をモータで駆動して所定の目標位置に設定した場合に、周囲温度に応じてモータを駆動するための制御パラーメータを変更することにより、動力伝達機構のガタや周囲温度にかかわらず制御対象を予定した目標位置に適切に設定できるようにした光学素子制御装置を提供する。
【解決手段】フィルタユニットのターレット板を回転駆動するモータ２８には、ポテンショメータにより得られる位置信号の値Ｐ、目標位置Ｐ０、ゲインαとして、
Ｖ＝α（Ｐ０−Ｐ）
により求められる駆動電圧ＶがＣＰＵ１００により印加される。ＣＰＵ１００は温度センサ１０６により検出される周囲温度に応じてゲインαの値を変更し、ターレット板の実際の停止位置を予定した目標位置に正確に一致させる。
【解決手段】フィルタユニットのターレット板を回転駆動するモータ２８には、ポテンショメータにより得られる位置信号の値Ｐ、目標位置Ｐ０、ゲインαとして、
Ｖ＝α（Ｐ０−Ｐ）
により求められる駆動電圧ＶがＣＰＵ１００により印加される。ＣＰＵ１００は温度センサ１０６により検出される周囲温度に応じてゲインαの値を変更し、ターレット板の実際の停止位置を予定した目標位置に正確に一致させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子制御装置に係り、特にテレビカメラ等に使用される光学素子をモータで駆動する光学素子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビカメラ等の光学系の光路上に複数種のフィルタを切替可能に挿入するための駆動機構を具備したフィルタユニットが知られている。例えば、フィルタユニットは、複数のフィルタが配置された円盤状のターレット板と、カメラの光学系の光路上に挿入するフィルタを切り替えるためにターレット板を電動で回動させるためのモータと、ターレット板の回転位置を検出するポテンショメータと、ターレット板とモータとの間及びターレット板とポテンショメータとの間を動力伝達可能に連結する動力伝達機構等を備えている（特許文献１参照）。ターレット板の各フィルタを光路上に挿入する場合のターレット板の位置は光路上に挿入するフィルタに対応して事前に決められており、フィルタを切り替える場合、光路上に挿入するフィルタに対応して決められた位置を目標位置として、ポテンショメータにより検出されるターレット板の現在位置がその目標位置に一致するようにターレット板の位置がモータの駆動によってフィードバック制御されるようになっている。
【特許文献１】特開平０９−０９３４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のターレット板のような光学系に配置される光学素子に関する制御対象をモータやポテンショメータなどの位置検出器を使用して制御する場合に、モータや位置検出器は制御対象にギヤ等の動力伝達機構を介して連結されるのが一般的である。このような動力伝達機構は、構成部品の余裕寸法等の積み重ねによりガタを有しているおり、位置検出器により検出される位置に基づいて制御対象を所定の目標位置に設定した場合であっても制御対象の実際の位置が予定した目標位置からガタの範囲内でずれるという事態が生じる。
【０００４】
一方、制御対象をモータで駆動する場合に、負荷（トルク）は、周囲温度によって変動し、一般的に温度が高い程、負荷が小さく、温度が低い程、負荷が大きくなる傾向がある。
【０００５】
装置の使用環境を狭い温度範囲に制限すれば温度による負荷の変動が小さいため、製品出荷時等においてモータを制御するための制御パラメータ（比例制御の比例ゲイン等）を調整することによって上記のようなガタの範囲内でのずれを低減することができる。しかしながら、使用環境の温度範囲が広い場合には、温度による負荷の変動が大きく、ガタの範囲内でのずれが大きくなる。例えば、制御対象をモータで駆動して所定の目標位置に停止させる場合に、常温では制御対象が目標位置にほぼ正確に停止する場合であっても、温度が高くなると負荷が小さくなるため、制御対象が目標位置で停止せずに目標位置を超過し、ガタの範囲内で目標位置から大きくずれる傾向がある。一方、温度が低くなると負荷が大きくなるため、制御対象が目標位置に到達せずに、ガタの範囲内で目標位置から大きくずれるという傾向がある。
【０００６】
また、動力伝達機構の構成部品の構成上、制御対象の駆動方向、即ち、モータの回転方向によって作動に差が生じ、一方の駆動方向に対してはほぼ正確に制御対象が目標位置で停止するのに対して、他方の駆動方向に対しては目標位置から大きなずれが生じるという場合もある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、位置検出器により検出される位置（出力値）に基づいて所定の制御対象（光学素子）をモータで駆動して所定の目標位置に設定した場合に、動力伝達機構のガタや周囲温度にかかわらず制御対象を予定した目標位置に適切に設定できるようにした光学素子制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の光学素子制御装置は、光学系に配置される所定の光学素子の位置を、該光学素子と動力伝達機構を介して連結された位置検出手段により検出し、該検出した位置に基づいて、前記光学素子を所定の目標位置にモータで駆動する光学素子制御装置において、前記光学素子及びモータの周囲温度を検出する温度検出手段と、前記光学素子を前記モータで駆動して所定の目標位置で停止させる場合において、前記位置検出手段の現在位置を示す値が前記目標位置を示す値となる位置で前記光学素子を停止させたときに、前記光学素子が実際に停止する位置と前記目標位置とのずれを低減させるように、前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて、前記モータの回転速度又はトルクに関連する制御パラメータを変更し、該制御パラメータを用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の光学素子制御装置は、請求項１に記載の発明において、前記モータ駆動手段は、前記目標位置を示す値をＰ０、前記位置検出手段の現在位置を示す値をＰ、ゲインをαとして、前記モータに印加する駆動電圧Ｖを、次式、
Ｖ＝α（Ｐ０−Ｐ）
により求めるものとし、前記制御パラメータとしてゲインαを前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて変更することを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載の光学素子制御装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記モータ駆動手段は、前記制御パラメータを前記モータの回転方向に応じて変更することを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載の光学素子制御装置は、請求項１、２、又は、３に記載の発明において、前記モータ駆動手段は、前記光学素子及びモータの周囲温度を複数の温度範囲に分割し、各温度範囲ごとに前記制御パラメータを変更すると共に、前記温度検出手段により検出された周囲温度が属する温度範囲に応じて前記制御パラメータを変更すること特徴としている。
【００１２】
請求項５に記載の光学素子制御装置は、請求項１、２、３、又は、４に記載の発明において、前記光学素子は、複数種のフィルタが設置されたターレット板であって、前記光学系の光路上に挿入するフィルタを切り替えるためのターレット板であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、位置検出器により検出される位置に基づいて所定の制御対象（光学素子）をモータで駆動して所定の目標位置に設定した場合に、動力伝達機構のガタや周囲温度にかかわらず制御対象を予定した目標位置に適切に設定することようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光学素子制御装置を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明が適用されるフィルタユニット装置の外観を示した図であり、そのフィルタユニットがテレビカメラ内部に設置されている状態を示した上面図及び側面図である。
【００１６】
同図に示すテレビカメラ１０は、例えば、取材などで使用される肩乗せタイプのＥＮＧカメラであり、カメラ本体１２と撮影レンズ１４とから構成されている。カメラ本体１２の筐体前面には開口部が形成されると共に、その周辺部に雌型レンズマウント部が形成されている。その雌型レンズマウント部に撮影レンズ１４の後端部に形成された雄型レンズマウント部を装着することによって、カメラ本体１２に撮影レンズ１４を着脱可能に装着することができるようになっている。カメラ本体１２に装着された撮影レンズ１４には、前面側から被写体光が入射し、その被写体光は撮影レンズ１４の鏡胴内部の各種光学素子からなる光学系を通過した後、撮影レンズ１４の後面側からカメラ本体１２の筐体内部へと導かれる。そして、詳細を後述するフィルタユニット１６のフィルタを通過した後、図示しない色分解プリズム光学系及び撮像素子へと導かれるようになっている。
【００１７】
フィルタユニット１６は、カメラ本体１２の筐体内において、撮影レンズ１４が装着される上記開口部に設置され、撮影レンズ１４の後面から出射した被写体光が通過する位置にＮＤフィルタ等のフィルタを配置する。フィルタユニット１６には、後述のように各種フィルタを保持する２枚のターレット板が前後に重ねて設けられており、各種部材を支持するための本体１８（筐体）、ターレット板をマニュアルで回転させるための第１ツマミ２４及び第２ツマミ２６、ターレット板を電動で駆動するための第１モータ２８及び第２モータ３０、回路が設けられる回路基板２２を支持する支持板２０等が設けられている。尚、本体１８はカメラ本体１２の筐体内側に固定され、フィルタユニット１６の構成部材はカメラ本体１２の筐体内部に配置されるが、第１ツマミ２４及び第２ツマミ２６は、カメラ本体１２の筐体前面の外側に配置されるようになっている。
【００１８】
図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、上記フィルタユニット１６の構成を示した正面図、側面図、及び、背面図である。これらの図に示すようにフィルタユニット１６は、２枚にターレット板（第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４）を備えており、第１ターレット板３２が前側（被写体側）に配置され、その背後（撮像素子側）に第２ターレット板３４が重ねて配置されている。
【００１９】
第１ターレット板３２には、４カ所にフィルタ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ（同図（Ａ）参照。但し、フィルタ３２Ｄは不図示）が取り付けられ、第２ターレット板３４には、４カ所にフィルタ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ（同図（Ｃ）参照。但し、フィルタ３４Ｄは不図示）が取り付けられている。各フィルタ３２Ａ〜３２Ｄ、３４Ａ〜３４Ｄは、撮影レンズ１４の光学系を通過した後、撮像素子に入射する前の被写体光に対して所定の光学作用を与えるもので、例えば、フィルタ３２Ａ〜３２Ｄとして、透過率の異なるＮＤフィルタ（減光フィルタ）が取り付けられ、フィルタ３４Ａ〜３４Ｄとして、ＩＲフィルタ（赤外カットフィルタ）、ＰＬフィルタ（偏光フィルタ）、カラーフィルタ等の各種フィルタの中から所定の種類の４つのフィルタが取り付けられている。但し、各フィルタ３２Ａ〜３２Ｄ、３４Ａ〜３４Ｄとしてどのような種類のフィルタを取り付けてもよく、このような構成に限らない。
【００２０】
第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４は、同図（Ｂ）に示すように本体１８の背面板９２に固定されたピン９０に回動自在に支持されている。そして、撮影レンズ１４の後面から出射された被写体光が通過する光路上（光軸Ｏの位置）に、第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４の各々のいずれか１つのフィルタが配置されると共に、第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４の各々を回転させることにより、光路上に配置するフィルタを切り替えることができるようになっている。同図（Ａ）、（Ｃ）においては、光路上に第１ターレット板３２のフィルタ３２Ａが配置され、第２ターレット板３４のフィルタ３４Ａが配置された状態が示されている。
【００２１】
第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４の回動は、各々、第１ツマミ２４及び第２ツマミ２６のマニュアル操作と、第１モータ２８及び第２モータ３０の駆動によって行われるようになっている。
【００２２】
まず、第１ターレット板３２を第１モータ２８で回動させる機構について説明すると、同図（Ｂ）に示すように本体１８の背面に支持板４６が離間して設置され、その支持板４６に第１モータ２８が固定されている。そして、第１モータ２８の回転軸が支持板４６に形成された孔を挿通した状態で配置され、その回転軸の先端部にギヤ４８が取り付けられている。
【００２３】
また、支持板４６には、第１ターレット板３２の位置（回転位置）を検出するための第１ポテンショメータ４０が固定されており、その回転軸が支持板４６に形成された孔を挿通した状態で配置されると共に、先端部にギヤ５０が取り付けられている。そして、このギヤ５０は、第１モータ２８の回転軸に取り付けられているギヤ４８に噛合されている。
【００２４】
更に、本体１８の背面板９２には孔が形成され、その孔を挿通した状態で回転軸５２がベアリングによって回動自在に支持されている。回転軸５２の後端側には上記ギヤ５０が固定され、回転軸５２の前端側にはギヤ５４が設けられている。
【００２５】
一方、第１ターレット板３２の中心部にはギヤ５６が設けられている。また、本体１８の筐体前面内側には同図（Ａ）に示すようにギヤ５８及びギヤ６０が噛合した状態で回動自在に支持されており、ギヤ５８がギヤ５４に噛合し、ギヤ６０がギヤ５６に噛合している。
【００２６】
以上の構成によれば、第１モータ２８が駆動され、その回転軸が回動すると、その回転力がギヤ４８及びギヤ５０を介して回転軸５２に伝達され、回転軸５２が回動する。そして、回転軸５２が回動すると、その回転力がギヤ５４、ギヤ５８、ギヤ６０、及び、ギヤ５６を介して第１ターレット板３２に伝達され、第１ターレット板３２が回動する。
【００２７】
また、第１ポテンショメータ４０の回転軸は回転軸５２と共に回動するため、これと連動して回動する第１ターレット板３２の回転位置が第１ポテンショメータ４０の出力信号により検出される。
【００２８】
続いて、第２ターレット板３４を第２モータ３０で回動させる機構に説明すると、同図（Ｂ）に示すように上記第１モータ２８と同様に第２モータ３０が支持板４６に固定されている。そして、第２モータ３０の回転軸が支持板４６に形成された孔を挿通した状態で配置され、その回転軸の先端部にギヤ７０が取り付けられている。
【００２９】
また、支持板４６には、第２ターレット板３４の位置（回転位置）を検出するための第２ポテンショメータ４２が固定されており、その回転軸が支持板４６に形成された孔を挿通した状態で配置されると共に、先端部にギヤ７２が取り付けられている。そして、このギヤ７２は、第２モータ３０の回転軸に取り付けられているギヤ７０に噛合されている。
【００３０】
更に、本体１８の背面板９２には孔が形成され、その孔を挿通した状態で回転軸７４がベアリングによって回動自在に支持されている。回転軸７４の後端側には上記ギヤ７２が固定され、回転軸７４の中央付近にギヤ７６が固定されている。尚、回転軸７４の先端部には第２ツマミ２６が取り付けられている。
【００３１】
一方、第２ターレット板３４の中心部にはギヤ７８が設けられている。また、本体１８の筐体背面内側には同図（Ｃ）に示すようにギヤ８０及びギヤ８２が噛合した状態で回動自在に支持されており、ギヤ８０がギヤ７６に噛合し、ギヤ８２がギヤ７８に噛合している。
【００３２】
以上の構成によれば、第２モータ３０が駆動され、その回転軸が回動すると、その回転力がギヤ７０及びギヤ７２を介して回転軸７４に伝達され、回転軸７４が回動する。そして、回転軸７４が回動すると、その回転力がギヤ７６、ギヤ８０、ギヤ８２、及び、ギヤ７８を介して第２ターレット板３４に伝達され、第２ターレット板３４が回動する。
【００３３】
また、第２ポテンショメータ４２の回転軸は回転軸７４と共に回動するため、これと連動して回動する第２ターレット板３４の回転位置が第２ポテンショメータ４２の出力信号により検出される。
【００３４】
次に、第１ターレット板３２を第１ツマミ２４のマニュアル操作で回動させる機構について説明すると、第１ツマミ２４は、回転軸７４の外側に嵌挿される中空の回転軸６２に取り付けられている。尚、回転軸６２は、回転軸７４に対して回動可能に設けられている。そして、回転軸６２の後端側にはギヤ６４が取り付けられている。
【００３５】
一方、本体１８の筐体前面内側には同図（Ａ）に示すようにギヤ６６が回動自在に支持されており、このギヤ６６がギヤ６４及びギヤ６０に噛合している。
【００３６】
以上の構成によれば、第１ツマミ２４がマニュアル操作により回動操作されると、回転軸６２が回動し、その回転力がギヤ６４、ギヤ６６、ギヤ６０、及び、ギヤ５６を介して第１ターレット板３２に伝達され、第１ターレット板３２が回動する。
【００３７】
続いて、第２ターレット板３４を第２ツマミ２６のマニュアル操作で回動させる機構について説明すると、第２ツマミ２６は、回転軸７４の先端部に取り付けられており、第２ツマミ２６がマニュアル操作により回動操作されると、回転軸７４が回動するようになっている。従って、第２ターレット板３４を第２モータ３０で回動させる場合と同様に、第２ツマミ２６が回動操作されて回転軸７４が回動すると、その回転力がギヤ７６、ギヤ８０、ギヤ８２、及び、ギヤ７８を介して第２ターレット板３４に伝達され、第２ターレット板３４が回動する。
【００３８】
ここで、第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４の外周部には同図（Ａ）、（Ｃ）に示すように円弧状のクリック溝９６、９６、９６、９６、９８、９８、９８、９８が形成されている。一方、本体１８の筐体の前面内側及び背面内側にクリックバネが取り付けられている。尚、クリックバネは同図（Ｃ）に示すように本体１８の筐体背面内側に取り付けられるクリックバネ９４のみを示し、筐体前面内側に取り付けられるクリックバネは図示を省略する。
【００３９】
クリックバネ９４は、その先端部９４Ａが円弧状に形成されており、先端部９４Ａが第２ターレット板３４の外周部に圧接されるように付勢されている。そして、このクリックバネ９４が第２ターレット板３４のクリック溝９８、９８、９８、９８の各々に嵌合したときの第２ターレット板３４の４カ所の位置（回転位置）において、４つのフィルタ３４Ａ〜３４Ｄの各々が光路上の適切な位置（光軸Ｏに対して適切な位置）となるように各フィルタ３４Ａ〜３４Ｄ、各クリック溝９８、及び、クリックバネ９４の先端部９４Ａの位置が調整されている。
【００４０】
これによれば、操作者が第２ツマミ２６をマニュアル操作により回動操作して第２ターレット板３４を回動させた場合に、クリックバネ９４の先端部９４Ａが、いずれかのクリック溝９８に嵌合すると、操作者は、そのことをクリック感によって検知することができる。そして、第２ターレット板３４を１回転させる間の４カ所の位置においてクリック感を感じる位置があり、そのいずれかの位置で第２ツマミ２６の操作を停止することによって、フィルタ３４Ａ〜３４Ｄのうち所望のフィルタを光路上の適切な位置に設定することができることができるようになっている。
【００４１】
尚、本体１８の筐体前面内側に取り付けられる図示しないクリックバネも上記クリックバネ９４と同様に構成され、クリックバネ９４が第２ターレット板３４に対して行う作用と同様の作用を第１ターレット板３２に行う。
【００４２】
次に、以上のごとく構成されたフィルタユニット１６におけるモータ制御について説明する。上記第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４を第１モータ２８及び第２モータ３０で回動させる場合において、第１モータ２８及び第２モータ３０に対するモータ制御は図１に示した支持板２０に設置された回路基板２２の回路によって行われるようになっている。このとき第１モータ２８及び第２モータ３０に対するモータ制御はいずれも同様の制御処理によって行われるようになっており、以下では第１モータ２８に対するモータ制御を例にして説明する。
【００４３】
図２に示したように、第１モータ２８によって回動する第１ターレット板３２の位置は、第１ポテンショメータ４０によって検出されるようになっており、図３に示すように第１モータ２８（第１ターレット板３２）の制御回路は、ＣＰＵ１００、第１モータ２８（以下、単にモータ２８）、第１ポテンショメータ４０（以下、単にポテンショメータ４０）、及び、温度センサ１０６から構成されている。
【００４４】
ＣＰＵ１００からモータ２８には、後述のようにＣＰＵ１００の処理により設定されるデジタル値の駆動信号がＤ／Ａ変換されてアナログ電圧の駆動信号として与えられる。
【００４５】
ポテンショメータ４０からは第１ターレット板３２の現在位置（現在の回転位置）を示すアナログ電圧の位置信号が出力され、そのポテンショメータ４０から出力されたアナログ電圧の位置信号がＡ／Ｄ変換されてデジタル値の位置信号としてＣＰＵ１００に入力される。
【００４６】
温度センサ１０６は、例えば、図１の回路基板２２に設けられており、フィルタユニット１６の周囲温度（環境温度）を検出するものである。その温度センサ１０６からはフィルタユニット１６の周囲温度を示すアナログ電圧の温度信号が出力され、温度センサ１０６から出力されたアナログ電圧の温度信号がＡ／Ｄ変換されてデジタル値の温度信号としてＣＰＵ１００に入力される。
【００４７】
一方、第１ターレット板３２の各フィルタ３２Ａ〜３２Ｄを光路上に設定した場合の第１ターレット板３２の位置（回転位置）、即ち、ポテンショメータ４０からＣＰＵ１００に入力される位置信号の値は事前に決められており、例えば、各フィルタ３２Ａ〜３２Ｄを光路上に設定した場合にポテンショメータ４０からＣＰＵ１００に入力される位置信号の値をＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤとする。また、ポテンショメータ４０からＣＰＵ１００に入力される第１ターレット板３２の現在位置を示す値をＰとする。
【００４８】
また、ＣＰＵ１００には、光路上に設定（挿入）するフィルタ（以下、“有効にするフィルタ”という）が外部から指定されるようになっており、そのフィルタを光路上に設定する場合には、上記ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤのうち、有効にするフィルタに対応する位置信号の値を目標位置の値Ｐ０とする。尚、有効にするフィルタのＣＰＵ１００への指定は、図示しない操作部（カメラ本体１２等に設けられた操作部）によってユーザが所望のフィルタを有効にするフィルタとして選択することによってその操作部から与えられ、または、カメラ本体１２に搭載された回路での自動の判断によって有効にするフィルタが選択されてその回路から与えられるようになっている。
【００４９】
ＣＰＵ１００は、上記のようにして目標位置の値Ｐ０を設定すると、次式（１）により求められる値（電圧値）Ｖの駆動信号をモータ２８に出力する。
【００５０】
Ｖ＝α（Ｐ０−Ｐ） …（１）
ただし、Ｐは、ポテンショメータ４０からＣＰＵ１００に入力される第１ターレット板３２の現在位置を示す位置信号の値（現在位置の値）、αはゲイン（比例ゲイン）を示す。
【００５１】
上式（１）の駆動信号の値Ｖは、モータ２８の回転速度に関係しており、負荷トルクが一定であるとすると、駆動信号の値Ｖが０のときにモータ２８が停止するのに対して、駆動信号の値Ｖが大きくなるほど、モータ２８の回転速度が速くなる。
【００５２】
これによれば、現在位置の値Ｐが目標位置の値Ｐ０に近づくようにモータ２８が駆動され、それらの値の差（Ｐ０−Ｐ）が小さくなると共に、差（Ｐ０−Ｐ）が大きい程、モータ２８の回転速度が速くなるように作用し、差（Ｐ０−Ｐ）が小さくなるにつれてモータ２８の回転速度が徐々に減速されていく。そして、現在位置の値Ｐが目標位置の値Ｐ０に一致し、差（Ｐ０−Ｐ）が０となると、モータ２８に与えられる駆動信号の値Ｖが０となり、モータ２８の回転が停止する。
【００５３】
ところで、モータ２８の回転速度は、負荷トルクの大きさによって変動し、負荷トルクは温度によって変動する。例えば、図２（Ｂ）に示した回転軸５２の回転や、第１ターレット板３２のピンに対する回転は、塗布されているグリスの温度特性によって回り易さが変動し、温度が高い程、回り易く、温度が低い程、回り難くなる。
【００５４】
図４は、モータ２８に与える駆動信号の値Ｖを一定とした場合のモータ２８の回転速度と周囲温度との関係を示した図である。同図が示すように周囲温度が高くなる程、モータ２８の回転速度が速くなり、周囲温度が低くなる程、モータ２８の回転速度が遅くなる。
【００５５】
一方、図２に示したように第１ターレット板３２とポテンショメータ４０（第１ポテンショメータ４０）との間は、ギヤ等の動力伝達機構の構成部材を介して連結されており、これらの部材の余裕寸法等の積み重ねによりガタを有している。従って、上記のようにＣＰＵ１００において目標位置の値Ｐ０を設定してモータ２８を駆動し、現在位置の値Ｐがその目標位置に値Ｐ０に一致する位置でモータ２８の回転を停止させたとしても、ガタの範囲で第１ターレット板３２の実際の停止位置にばらつき（誤差）が生じる。
【００５６】
もし、負荷トルクが一定であれば、上式（１）のゲインαを調整することによって、現在位置の値Ｐが目標位置の値Ｐ０に一致する位置でモータ２８の回転を停止させれば、第１ターレット板３２を予定した目標位置に大きな誤差なく停止させることができる。特に、図２で示したように、各フィルタ３２Ａ〜３２Ｄを光路上に設定するために予め決められた位置（予定した目標位置）に第１ターレット板３２を設定すれば、第１ターレット板３２の外周部に設けられたクリック溝９６、９６、９６、９６に図示しないクリックバネ（クリックバネ９４に相当）の先端部が係合して位置決めが行われるようになっている。そのため、第１ターレット板３２が予定した目標位置から多少のずれを生じて停止するようなことがあってもクリックバネの付勢力によってクリックバネの先端部がクリック溝に係合する位置に第１ターレット板３２が変位し、予定した目標位置に適切に位置決めされる。
【００５７】
しかしながら、負荷トルクの大きさは上記のように温度によって変動し、また、フィルタユニット１６を使用する環境として想定する周囲温度の範囲が大きい場合には、ゲインαをある温度範囲で適切な値に設定したとしても、他の温度範囲では、第１ターレット板３２の実際の停止位置がクリックバネとクリック溝が係合されないほど、予定した目標位置に対してガタの範囲内で大きくずれる場合がある。
【００５８】
例えば、周囲温度が高い場合には、図４に示したようにモータ２８及び第１ターレット板３２の回転速度が速くなるため、予定した目標位置で停止せずに目標位置を超過し、ガタの範囲内で大きくずれた位置で停止する可能性がある。逆に周囲温度が低い場合には、モータ２８及び第１ターレット板３２の回転速度が遅いため、予定した目標位置に到達せずに、ガタの範囲内で大きくずれた位置で停止する可能性がある。
【００５９】
そこで、ＣＰＵ１００は、温度センサ１０６により入力される温度信号により第１ターレット板３２の駆動機構の周囲温度を監視し、周囲温度に応じて上式（１）のゲインαを変更してモータ２８を制御している。
【００６０】
例えば、図５に示すように常温設定値、高温設定値として例えば０度と４０度を設定し、フィルタユニット１６（テレビカメラ１０）を使用可能な温度範囲を０度未満の低温範囲、０度以上で４０度未満の常温範囲、４０度以上の高温範囲の３つの温度範囲に分ける。そして、周囲温度が高温範囲の場合にはゲインαをα１に設定し、常温範囲の場合にはゲインαをα２に設定し、低温範囲の場合にはゲインαをα３に設定する（但し、α１＜α２＜α３）。これによって、各温度範囲において、第１ターレット板３２を目標位置に適切に停止させることができる適切なゲインαの値を設定することができ、第１ターレット板３２が予定した目標位置から大きくずれるという不具合が解消される。
【００６１】
例えば、上式（１）において目標位置の値Ｐ０と現在位置の値Ｐと差（Ｐ０−Ｐ）が一定であるものとすると、ゲインαを小さくすると、モータ２８に印加される駆動電圧Ｖが小さくなり、モータ２８の出力トルクが減少し、モータ２８の回転速度が遅くなる。逆にゲインαを大きくすれば、モータ２８の回転速度が速くなる。
【００６２】
従って、負荷トルクが小さくなる高温範囲では常温範囲のときよりもゲインαを小さくすることによってモータ２８の回転速度（即ち、第１ターレット板３２の回転速度）の上昇を抑止しして、予定した目標位置をガタの範囲内で超過する大きなずれを防止することができる。逆に、負荷トルクが大きくなる低温範囲では常温範囲のときよりもゲインαを大きくすることによってモータ２８の回転速度（即ち、第１ターレット板３２の回転速度）の低減を抑止しして、予定した目標位置までガタの範囲内で到達しない大きなずれを防止することができる。
【００６３】
図６は、ＣＰＵ１００のおける上式（１）のゲインαの設定に関する処理手順を示したフローチャートである。まず、ＣＰＵ１００は温度センサ１０６から温度信号を取得し、現在の周囲温度を検出する。そして、その温度が高温設定値（４０度）以上か否か、即ち、高温範囲か否かを判定する（ステップＳ１０）。ＹＥＳと判定した場合には、ゲインαを高温範囲での値α１に設定する（ステップＳ１２）。
【００６４】
ステップＳ１０においてＮＯと判定した場合には、続いて、常温設定値（０度）以上か否か、即ち、常温範囲か否かを判定する（ステップＳ１４）。ＹＥＳと判定した場合には、ゲインαを常温範囲での値α２に設定する（ステップＳ１６）。
【００６５】
ステップＳ１４においてＮＯと判定した場合には低温範囲であることからゲインαを低温範囲での値α３に設定する（ステップＳ１８）。
【００６６】
以上の処理を適宜繰り返し、周囲温度に応じて上式（１）のゲインαの値を変更し、モータ２８への駆動信号の値Ｖを算出する。
【００６７】
尚、上記では、第１ターレット板３２を第１モータ２８で制御する制御回路での処理について説明したが、第２ターレット板３４を第２モータ３０で制御する制御回路においても同様の処理が行われる。
【００６８】
また、上記実施の形態では、モータ２８の回転方向、即ち、第１ターレット板３２の駆動方向（回転方向）に関係なくゲインαの値を周囲温度のみに応じて変更するようにしたが、駆動機構の構成部品の構成上、モータ２８の回転方向によって負荷トルク等が異なる場合があるため、モータ２８の回転方向によってゲインαの値を変更するようにしてもよい。即ち、上式（１）において目標位置の値Ｐ０と現在位置の値Ｐとの差（Ｐ０−Ｐ）が正の値の場合と負の値の場合とでゲインαとして設定される値α１、α２、α３を異なる値に設定するようにしてもよい。
【００６９】
また、上記実施の形態では、常温設定値と高温設定値として０度と４０度を設定し、温度範囲を０度（常温設定値）未満の低温範囲、０度（常温設定値）以上で４０度（高温設定値）未満の常温範囲、４０度（高温設定値）以上の高温範囲の３つの温度範囲に分けた場合を示したが、常温設定値や高温設定値は、装置の特性に応じて好適な値に設定すればよく、０度と４０度に設定する場合に限らない。また、温度範囲は３つに分ける場合に限らず、２つ又は４つ以上に分け、各温度範囲で適切なゲインαを設定するようにしてもよい。
【００７０】
また、上記実施の形態では、第１ターレット板３２又は第２ターレット板３４を制御対象としてモータで駆動する制御回路について説明したが、本発明は、カメラなどに使用される任意の光学系に用いられる任意の光学素子をポテンショメータで検出される位置に基づいてモータで制御する制御回路（制御装置）に適用することができる。例えば、フォーカスレンズやズームレンズ等のレンズ、絞りなどの光学素子を制御対象とし、それらの制御対象の位置をポテンショメータで検出すると共に、ポテンショメータで検出された位置に基づいて制御対象を所定の目標位置にモータで駆動するような場合に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明が適用されるフィルタユニット装置の外観を示した図であり、そのフィルタユニットがテレビカメラ内部に設置されている状態を示した上面図及び側面図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、フィルタユニットの構成を示した正面図、側面図、及び、背面図である。
【図３】図３は、モータ制御回路の構成を示したブロックである。
【図４】図４は、モータの回転速度と周囲温度との関係を示した図である。
【図５】図５は、周囲温度に対するモータ制御に関する制御パラメータ（比例ゲイン）の設定例を示した説明図である。
【図６】図６は、モータ（ターレット板）の制御回路におけるＣＰＵの処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１０…テレビカメラ、１２…カメラ本体、１４…撮影レンズ、１６…フィルタユニット、１８…本体、２０、４６…支持板、２２…回路基板、２４…第１ツマミ、２６…第２ツマミ、２８…第１モータ、３０…第２モータ、３２…第１ターレット板、３４…第２ターレット板、３２Ａ〜３２Ｄ、３４Ａ〜３４Ｄ…フィルタ、４０…第１ポテンショメータ、４２…第２ポテンショメータ、４８、５０、５４、５６、６６、７０、７２、７６、７８、８０、８２…ギヤ、５２、６２、７４…回転軸、９０…ピン、９２…背面板、９４…クリックバネ、９６、９８…クリック溝、１００…ＣＰＵ、１０６…温度センサ、Ｏ…光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子制御装置に係り、特にテレビカメラ等に使用される光学素子をモータで駆動する光学素子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビカメラ等の光学系の光路上に複数種のフィルタを切替可能に挿入するための駆動機構を具備したフィルタユニットが知られている。例えば、フィルタユニットは、複数のフィルタが配置された円盤状のターレット板と、カメラの光学系の光路上に挿入するフィルタを切り替えるためにターレット板を電動で回動させるためのモータと、ターレット板の回転位置を検出するポテンショメータと、ターレット板とモータとの間及びターレット板とポテンショメータとの間を動力伝達可能に連結する動力伝達機構等を備えている（特許文献１参照）。ターレット板の各フィルタを光路上に挿入する場合のターレット板の位置は光路上に挿入するフィルタに対応して事前に決められており、フィルタを切り替える場合、光路上に挿入するフィルタに対応して決められた位置を目標位置として、ポテンショメータにより検出されるターレット板の現在位置がその目標位置に一致するようにターレット板の位置がモータの駆動によってフィードバック制御されるようになっている。
【特許文献１】特開平０９−０９３４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のターレット板のような光学系に配置される光学素子に関する制御対象をモータやポテンショメータなどの位置検出器を使用して制御する場合に、モータや位置検出器は制御対象にギヤ等の動力伝達機構を介して連結されるのが一般的である。このような動力伝達機構は、構成部品の余裕寸法等の積み重ねによりガタを有しているおり、位置検出器により検出される位置に基づいて制御対象を所定の目標位置に設定した場合であっても制御対象の実際の位置が予定した目標位置からガタの範囲内でずれるという事態が生じる。
【０００４】
一方、制御対象をモータで駆動する場合に、負荷（トルク）は、周囲温度によって変動し、一般的に温度が高い程、負荷が小さく、温度が低い程、負荷が大きくなる傾向がある。
【０００５】
装置の使用環境を狭い温度範囲に制限すれば温度による負荷の変動が小さいため、製品出荷時等においてモータを制御するための制御パラメータ（比例制御の比例ゲイン等）を調整することによって上記のようなガタの範囲内でのずれを低減することができる。しかしながら、使用環境の温度範囲が広い場合には、温度による負荷の変動が大きく、ガタの範囲内でのずれが大きくなる。例えば、制御対象をモータで駆動して所定の目標位置に停止させる場合に、常温では制御対象が目標位置にほぼ正確に停止する場合であっても、温度が高くなると負荷が小さくなるため、制御対象が目標位置で停止せずに目標位置を超過し、ガタの範囲内で目標位置から大きくずれる傾向がある。一方、温度が低くなると負荷が大きくなるため、制御対象が目標位置に到達せずに、ガタの範囲内で目標位置から大きくずれるという傾向がある。
【０００６】
また、動力伝達機構の構成部品の構成上、制御対象の駆動方向、即ち、モータの回転方向によって作動に差が生じ、一方の駆動方向に対してはほぼ正確に制御対象が目標位置で停止するのに対して、他方の駆動方向に対しては目標位置から大きなずれが生じるという場合もある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、位置検出器により検出される位置（出力値）に基づいて所定の制御対象（光学素子）をモータで駆動して所定の目標位置に設定した場合に、動力伝達機構のガタや周囲温度にかかわらず制御対象を予定した目標位置に適切に設定できるようにした光学素子制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の光学素子制御装置は、光学系に配置される所定の光学素子の位置を、該光学素子と動力伝達機構を介して連結された位置検出手段により検出し、該検出した位置に基づいて、前記光学素子を所定の目標位置にモータで駆動する光学素子制御装置において、前記光学素子及びモータの周囲温度を検出する温度検出手段と、前記光学素子を前記モータで駆動して所定の目標位置で停止させる場合において、前記位置検出手段の現在位置を示す値が前記目標位置を示す値となる位置で前記光学素子を停止させたときに、前記光学素子が実際に停止する位置と前記目標位置とのずれを低減させるように、前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて、前記モータの回転速度又はトルクに関連する制御パラメータを変更し、該制御パラメータを用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の光学素子制御装置は、請求項１に記載の発明において、前記モータ駆動手段は、前記目標位置を示す値をＰ０、前記位置検出手段の現在位置を示す値をＰ、ゲインをαとして、前記モータに印加する駆動電圧Ｖを、次式、
Ｖ＝α（Ｐ０−Ｐ）
により求めるものとし、前記制御パラメータとしてゲインαを前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて変更することを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載の光学素子制御装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記モータ駆動手段は、前記制御パラメータを前記モータの回転方向に応じて変更することを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載の光学素子制御装置は、請求項１、２、又は、３に記載の発明において、前記モータ駆動手段は、前記光学素子及びモータの周囲温度を複数の温度範囲に分割し、各温度範囲ごとに前記制御パラメータを変更すると共に、前記温度検出手段により検出された周囲温度が属する温度範囲に応じて前記制御パラメータを変更すること特徴としている。
【００１２】
請求項５に記載の光学素子制御装置は、請求項１、２、３、又は、４に記載の発明において、前記光学素子は、複数種のフィルタが設置されたターレット板であって、前記光学系の光路上に挿入するフィルタを切り替えるためのターレット板であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、位置検出器により検出される位置に基づいて所定の制御対象（光学素子）をモータで駆動して所定の目標位置に設定した場合に、動力伝達機構のガタや周囲温度にかかわらず制御対象を予定した目標位置に適切に設定することようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光学素子制御装置を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明が適用されるフィルタユニット装置の外観を示した図であり、そのフィルタユニットがテレビカメラ内部に設置されている状態を示した上面図及び側面図である。
【００１６】
同図に示すテレビカメラ１０は、例えば、取材などで使用される肩乗せタイプのＥＮＧカメラであり、カメラ本体１２と撮影レンズ１４とから構成されている。カメラ本体１２の筐体前面には開口部が形成されると共に、その周辺部に雌型レンズマウント部が形成されている。その雌型レンズマウント部に撮影レンズ１４の後端部に形成された雄型レンズマウント部を装着することによって、カメラ本体１２に撮影レンズ１４を着脱可能に装着することができるようになっている。カメラ本体１２に装着された撮影レンズ１４には、前面側から被写体光が入射し、その被写体光は撮影レンズ１４の鏡胴内部の各種光学素子からなる光学系を通過した後、撮影レンズ１４の後面側からカメラ本体１２の筐体内部へと導かれる。そして、詳細を後述するフィルタユニット１６のフィルタを通過した後、図示しない色分解プリズム光学系及び撮像素子へと導かれるようになっている。
【００１７】
フィルタユニット１６は、カメラ本体１２の筐体内において、撮影レンズ１４が装着される上記開口部に設置され、撮影レンズ１４の後面から出射した被写体光が通過する位置にＮＤフィルタ等のフィルタを配置する。フィルタユニット１６には、後述のように各種フィルタを保持する２枚のターレット板が前後に重ねて設けられており、各種部材を支持するための本体１８（筐体）、ターレット板をマニュアルで回転させるための第１ツマミ２４及び第２ツマミ２６、ターレット板を電動で駆動するための第１モータ２８及び第２モータ３０、回路が設けられる回路基板２２を支持する支持板２０等が設けられている。尚、本体１８はカメラ本体１２の筐体内側に固定され、フィルタユニット１６の構成部材はカメラ本体１２の筐体内部に配置されるが、第１ツマミ２４及び第２ツマミ２６は、カメラ本体１２の筐体前面の外側に配置されるようになっている。
【００１８】
図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、上記フィルタユニット１６の構成を示した正面図、側面図、及び、背面図である。これらの図に示すようにフィルタユニット１６は、２枚にターレット板（第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４）を備えており、第１ターレット板３２が前側（被写体側）に配置され、その背後（撮像素子側）に第２ターレット板３４が重ねて配置されている。
【００１９】
第１ターレット板３２には、４カ所にフィルタ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ（同図（Ａ）参照。但し、フィルタ３２Ｄは不図示）が取り付けられ、第２ターレット板３４には、４カ所にフィルタ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ（同図（Ｃ）参照。但し、フィルタ３４Ｄは不図示）が取り付けられている。各フィルタ３２Ａ〜３２Ｄ、３４Ａ〜３４Ｄは、撮影レンズ１４の光学系を通過した後、撮像素子に入射する前の被写体光に対して所定の光学作用を与えるもので、例えば、フィルタ３２Ａ〜３２Ｄとして、透過率の異なるＮＤフィルタ（減光フィルタ）が取り付けられ、フィルタ３４Ａ〜３４Ｄとして、ＩＲフィルタ（赤外カットフィルタ）、ＰＬフィルタ（偏光フィルタ）、カラーフィルタ等の各種フィルタの中から所定の種類の４つのフィルタが取り付けられている。但し、各フィルタ３２Ａ〜３２Ｄ、３４Ａ〜３４Ｄとしてどのような種類のフィルタを取り付けてもよく、このような構成に限らない。
【００２０】
第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４は、同図（Ｂ）に示すように本体１８の背面板９２に固定されたピン９０に回動自在に支持されている。そして、撮影レンズ１４の後面から出射された被写体光が通過する光路上（光軸Ｏの位置）に、第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４の各々のいずれか１つのフィルタが配置されると共に、第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４の各々を回転させることにより、光路上に配置するフィルタを切り替えることができるようになっている。同図（Ａ）、（Ｃ）においては、光路上に第１ターレット板３２のフィルタ３２Ａが配置され、第２ターレット板３４のフィルタ３４Ａが配置された状態が示されている。
【００２１】
第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４の回動は、各々、第１ツマミ２４及び第２ツマミ２６のマニュアル操作と、第１モータ２８及び第２モータ３０の駆動によって行われるようになっている。
【００２２】
まず、第１ターレット板３２を第１モータ２８で回動させる機構について説明すると、同図（Ｂ）に示すように本体１８の背面に支持板４６が離間して設置され、その支持板４６に第１モータ２８が固定されている。そして、第１モータ２８の回転軸が支持板４６に形成された孔を挿通した状態で配置され、その回転軸の先端部にギヤ４８が取り付けられている。
【００２３】
また、支持板４６には、第１ターレット板３２の位置（回転位置）を検出するための第１ポテンショメータ４０が固定されており、その回転軸が支持板４６に形成された孔を挿通した状態で配置されると共に、先端部にギヤ５０が取り付けられている。そして、このギヤ５０は、第１モータ２８の回転軸に取り付けられているギヤ４８に噛合されている。
【００２４】
更に、本体１８の背面板９２には孔が形成され、その孔を挿通した状態で回転軸５２がベアリングによって回動自在に支持されている。回転軸５２の後端側には上記ギヤ５０が固定され、回転軸５２の前端側にはギヤ５４が設けられている。
【００２５】
一方、第１ターレット板３２の中心部にはギヤ５６が設けられている。また、本体１８の筐体前面内側には同図（Ａ）に示すようにギヤ５８及びギヤ６０が噛合した状態で回動自在に支持されており、ギヤ５８がギヤ５４に噛合し、ギヤ６０がギヤ５６に噛合している。
【００２６】
以上の構成によれば、第１モータ２８が駆動され、その回転軸が回動すると、その回転力がギヤ４８及びギヤ５０を介して回転軸５２に伝達され、回転軸５２が回動する。そして、回転軸５２が回動すると、その回転力がギヤ５４、ギヤ５８、ギヤ６０、及び、ギヤ５６を介して第１ターレット板３２に伝達され、第１ターレット板３２が回動する。
【００２７】
また、第１ポテンショメータ４０の回転軸は回転軸５２と共に回動するため、これと連動して回動する第１ターレット板３２の回転位置が第１ポテンショメータ４０の出力信号により検出される。
【００２８】
続いて、第２ターレット板３４を第２モータ３０で回動させる機構に説明すると、同図（Ｂ）に示すように上記第１モータ２８と同様に第２モータ３０が支持板４６に固定されている。そして、第２モータ３０の回転軸が支持板４６に形成された孔を挿通した状態で配置され、その回転軸の先端部にギヤ７０が取り付けられている。
【００２９】
また、支持板４６には、第２ターレット板３４の位置（回転位置）を検出するための第２ポテンショメータ４２が固定されており、その回転軸が支持板４６に形成された孔を挿通した状態で配置されると共に、先端部にギヤ７２が取り付けられている。そして、このギヤ７２は、第２モータ３０の回転軸に取り付けられているギヤ７０に噛合されている。
【００３０】
更に、本体１８の背面板９２には孔が形成され、その孔を挿通した状態で回転軸７４がベアリングによって回動自在に支持されている。回転軸７４の後端側には上記ギヤ７２が固定され、回転軸７４の中央付近にギヤ７６が固定されている。尚、回転軸７４の先端部には第２ツマミ２６が取り付けられている。
【００３１】
一方、第２ターレット板３４の中心部にはギヤ７８が設けられている。また、本体１８の筐体背面内側には同図（Ｃ）に示すようにギヤ８０及びギヤ８２が噛合した状態で回動自在に支持されており、ギヤ８０がギヤ７６に噛合し、ギヤ８２がギヤ７８に噛合している。
【００３２】
以上の構成によれば、第２モータ３０が駆動され、その回転軸が回動すると、その回転力がギヤ７０及びギヤ７２を介して回転軸７４に伝達され、回転軸７４が回動する。そして、回転軸７４が回動すると、その回転力がギヤ７６、ギヤ８０、ギヤ８２、及び、ギヤ７８を介して第２ターレット板３４に伝達され、第２ターレット板３４が回動する。
【００３３】
また、第２ポテンショメータ４２の回転軸は回転軸７４と共に回動するため、これと連動して回動する第２ターレット板３４の回転位置が第２ポテンショメータ４２の出力信号により検出される。
【００３４】
次に、第１ターレット板３２を第１ツマミ２４のマニュアル操作で回動させる機構について説明すると、第１ツマミ２４は、回転軸７４の外側に嵌挿される中空の回転軸６２に取り付けられている。尚、回転軸６２は、回転軸７４に対して回動可能に設けられている。そして、回転軸６２の後端側にはギヤ６４が取り付けられている。
【００３５】
一方、本体１８の筐体前面内側には同図（Ａ）に示すようにギヤ６６が回動自在に支持されており、このギヤ６６がギヤ６４及びギヤ６０に噛合している。
【００３６】
以上の構成によれば、第１ツマミ２４がマニュアル操作により回動操作されると、回転軸６２が回動し、その回転力がギヤ６４、ギヤ６６、ギヤ６０、及び、ギヤ５６を介して第１ターレット板３２に伝達され、第１ターレット板３２が回動する。
【００３７】
続いて、第２ターレット板３４を第２ツマミ２６のマニュアル操作で回動させる機構について説明すると、第２ツマミ２６は、回転軸７４の先端部に取り付けられており、第２ツマミ２６がマニュアル操作により回動操作されると、回転軸７４が回動するようになっている。従って、第２ターレット板３４を第２モータ３０で回動させる場合と同様に、第２ツマミ２６が回動操作されて回転軸７４が回動すると、その回転力がギヤ７６、ギヤ８０、ギヤ８２、及び、ギヤ７８を介して第２ターレット板３４に伝達され、第２ターレット板３４が回動する。
【００３８】
ここで、第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４の外周部には同図（Ａ）、（Ｃ）に示すように円弧状のクリック溝９６、９６、９６、９６、９８、９８、９８、９８が形成されている。一方、本体１８の筐体の前面内側及び背面内側にクリックバネが取り付けられている。尚、クリックバネは同図（Ｃ）に示すように本体１８の筐体背面内側に取り付けられるクリックバネ９４のみを示し、筐体前面内側に取り付けられるクリックバネは図示を省略する。
【００３９】
クリックバネ９４は、その先端部９４Ａが円弧状に形成されており、先端部９４Ａが第２ターレット板３４の外周部に圧接されるように付勢されている。そして、このクリックバネ９４が第２ターレット板３４のクリック溝９８、９８、９８、９８の各々に嵌合したときの第２ターレット板３４の４カ所の位置（回転位置）において、４つのフィルタ３４Ａ〜３４Ｄの各々が光路上の適切な位置（光軸Ｏに対して適切な位置）となるように各フィルタ３４Ａ〜３４Ｄ、各クリック溝９８、及び、クリックバネ９４の先端部９４Ａの位置が調整されている。
【００４０】
これによれば、操作者が第２ツマミ２６をマニュアル操作により回動操作して第２ターレット板３４を回動させた場合に、クリックバネ９４の先端部９４Ａが、いずれかのクリック溝９８に嵌合すると、操作者は、そのことをクリック感によって検知することができる。そして、第２ターレット板３４を１回転させる間の４カ所の位置においてクリック感を感じる位置があり、そのいずれかの位置で第２ツマミ２６の操作を停止することによって、フィルタ３４Ａ〜３４Ｄのうち所望のフィルタを光路上の適切な位置に設定することができることができるようになっている。
【００４１】
尚、本体１８の筐体前面内側に取り付けられる図示しないクリックバネも上記クリックバネ９４と同様に構成され、クリックバネ９４が第２ターレット板３４に対して行う作用と同様の作用を第１ターレット板３２に行う。
【００４２】
次に、以上のごとく構成されたフィルタユニット１６におけるモータ制御について説明する。上記第１ターレット板３２及び第２ターレット板３４を第１モータ２８及び第２モータ３０で回動させる場合において、第１モータ２８及び第２モータ３０に対するモータ制御は図１に示した支持板２０に設置された回路基板２２の回路によって行われるようになっている。このとき第１モータ２８及び第２モータ３０に対するモータ制御はいずれも同様の制御処理によって行われるようになっており、以下では第１モータ２８に対するモータ制御を例にして説明する。
【００４３】
図２に示したように、第１モータ２８によって回動する第１ターレット板３２の位置は、第１ポテンショメータ４０によって検出されるようになっており、図３に示すように第１モータ２８（第１ターレット板３２）の制御回路は、ＣＰＵ１００、第１モータ２８（以下、単にモータ２８）、第１ポテンショメータ４０（以下、単にポテンショメータ４０）、及び、温度センサ１０６から構成されている。
【００４４】
ＣＰＵ１００からモータ２８には、後述のようにＣＰＵ１００の処理により設定されるデジタル値の駆動信号がＤ／Ａ変換されてアナログ電圧の駆動信号として与えられる。
【００４５】
ポテンショメータ４０からは第１ターレット板３２の現在位置（現在の回転位置）を示すアナログ電圧の位置信号が出力され、そのポテンショメータ４０から出力されたアナログ電圧の位置信号がＡ／Ｄ変換されてデジタル値の位置信号としてＣＰＵ１００に入力される。
【００４６】
温度センサ１０６は、例えば、図１の回路基板２２に設けられており、フィルタユニット１６の周囲温度（環境温度）を検出するものである。その温度センサ１０６からはフィルタユニット１６の周囲温度を示すアナログ電圧の温度信号が出力され、温度センサ１０６から出力されたアナログ電圧の温度信号がＡ／Ｄ変換されてデジタル値の温度信号としてＣＰＵ１００に入力される。
【００４７】
一方、第１ターレット板３２の各フィルタ３２Ａ〜３２Ｄを光路上に設定した場合の第１ターレット板３２の位置（回転位置）、即ち、ポテンショメータ４０からＣＰＵ１００に入力される位置信号の値は事前に決められており、例えば、各フィルタ３２Ａ〜３２Ｄを光路上に設定した場合にポテンショメータ４０からＣＰＵ１００に入力される位置信号の値をＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤとする。また、ポテンショメータ４０からＣＰＵ１００に入力される第１ターレット板３２の現在位置を示す値をＰとする。
【００４８】
また、ＣＰＵ１００には、光路上に設定（挿入）するフィルタ（以下、“有効にするフィルタ”という）が外部から指定されるようになっており、そのフィルタを光路上に設定する場合には、上記ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤのうち、有効にするフィルタに対応する位置信号の値を目標位置の値Ｐ０とする。尚、有効にするフィルタのＣＰＵ１００への指定は、図示しない操作部（カメラ本体１２等に設けられた操作部）によってユーザが所望のフィルタを有効にするフィルタとして選択することによってその操作部から与えられ、または、カメラ本体１２に搭載された回路での自動の判断によって有効にするフィルタが選択されてその回路から与えられるようになっている。
【００４９】
ＣＰＵ１００は、上記のようにして目標位置の値Ｐ０を設定すると、次式（１）により求められる値（電圧値）Ｖの駆動信号をモータ２８に出力する。
【００５０】
Ｖ＝α（Ｐ０−Ｐ） …（１）
ただし、Ｐは、ポテンショメータ４０からＣＰＵ１００に入力される第１ターレット板３２の現在位置を示す位置信号の値（現在位置の値）、αはゲイン（比例ゲイン）を示す。
【００５１】
上式（１）の駆動信号の値Ｖは、モータ２８の回転速度に関係しており、負荷トルクが一定であるとすると、駆動信号の値Ｖが０のときにモータ２８が停止するのに対して、駆動信号の値Ｖが大きくなるほど、モータ２８の回転速度が速くなる。
【００５２】
これによれば、現在位置の値Ｐが目標位置の値Ｐ０に近づくようにモータ２８が駆動され、それらの値の差（Ｐ０−Ｐ）が小さくなると共に、差（Ｐ０−Ｐ）が大きい程、モータ２８の回転速度が速くなるように作用し、差（Ｐ０−Ｐ）が小さくなるにつれてモータ２８の回転速度が徐々に減速されていく。そして、現在位置の値Ｐが目標位置の値Ｐ０に一致し、差（Ｐ０−Ｐ）が０となると、モータ２８に与えられる駆動信号の値Ｖが０となり、モータ２８の回転が停止する。
【００５３】
ところで、モータ２８の回転速度は、負荷トルクの大きさによって変動し、負荷トルクは温度によって変動する。例えば、図２（Ｂ）に示した回転軸５２の回転や、第１ターレット板３２のピンに対する回転は、塗布されているグリスの温度特性によって回り易さが変動し、温度が高い程、回り易く、温度が低い程、回り難くなる。
【００５４】
図４は、モータ２８に与える駆動信号の値Ｖを一定とした場合のモータ２８の回転速度と周囲温度との関係を示した図である。同図が示すように周囲温度が高くなる程、モータ２８の回転速度が速くなり、周囲温度が低くなる程、モータ２８の回転速度が遅くなる。
【００５５】
一方、図２に示したように第１ターレット板３２とポテンショメータ４０（第１ポテンショメータ４０）との間は、ギヤ等の動力伝達機構の構成部材を介して連結されており、これらの部材の余裕寸法等の積み重ねによりガタを有している。従って、上記のようにＣＰＵ１００において目標位置の値Ｐ０を設定してモータ２８を駆動し、現在位置の値Ｐがその目標位置に値Ｐ０に一致する位置でモータ２８の回転を停止させたとしても、ガタの範囲で第１ターレット板３２の実際の停止位置にばらつき（誤差）が生じる。
【００５６】
もし、負荷トルクが一定であれば、上式（１）のゲインαを調整することによって、現在位置の値Ｐが目標位置の値Ｐ０に一致する位置でモータ２８の回転を停止させれば、第１ターレット板３２を予定した目標位置に大きな誤差なく停止させることができる。特に、図２で示したように、各フィルタ３２Ａ〜３２Ｄを光路上に設定するために予め決められた位置（予定した目標位置）に第１ターレット板３２を設定すれば、第１ターレット板３２の外周部に設けられたクリック溝９６、９６、９６、９６に図示しないクリックバネ（クリックバネ９４に相当）の先端部が係合して位置決めが行われるようになっている。そのため、第１ターレット板３２が予定した目標位置から多少のずれを生じて停止するようなことがあってもクリックバネの付勢力によってクリックバネの先端部がクリック溝に係合する位置に第１ターレット板３２が変位し、予定した目標位置に適切に位置決めされる。
【００５７】
しかしながら、負荷トルクの大きさは上記のように温度によって変動し、また、フィルタユニット１６を使用する環境として想定する周囲温度の範囲が大きい場合には、ゲインαをある温度範囲で適切な値に設定したとしても、他の温度範囲では、第１ターレット板３２の実際の停止位置がクリックバネとクリック溝が係合されないほど、予定した目標位置に対してガタの範囲内で大きくずれる場合がある。
【００５８】
例えば、周囲温度が高い場合には、図４に示したようにモータ２８及び第１ターレット板３２の回転速度が速くなるため、予定した目標位置で停止せずに目標位置を超過し、ガタの範囲内で大きくずれた位置で停止する可能性がある。逆に周囲温度が低い場合には、モータ２８及び第１ターレット板３２の回転速度が遅いため、予定した目標位置に到達せずに、ガタの範囲内で大きくずれた位置で停止する可能性がある。
【００５９】
そこで、ＣＰＵ１００は、温度センサ１０６により入力される温度信号により第１ターレット板３２の駆動機構の周囲温度を監視し、周囲温度に応じて上式（１）のゲインαを変更してモータ２８を制御している。
【００６０】
例えば、図５に示すように常温設定値、高温設定値として例えば０度と４０度を設定し、フィルタユニット１６（テレビカメラ１０）を使用可能な温度範囲を０度未満の低温範囲、０度以上で４０度未満の常温範囲、４０度以上の高温範囲の３つの温度範囲に分ける。そして、周囲温度が高温範囲の場合にはゲインαをα１に設定し、常温範囲の場合にはゲインαをα２に設定し、低温範囲の場合にはゲインαをα３に設定する（但し、α１＜α２＜α３）。これによって、各温度範囲において、第１ターレット板３２を目標位置に適切に停止させることができる適切なゲインαの値を設定することができ、第１ターレット板３２が予定した目標位置から大きくずれるという不具合が解消される。
【００６１】
例えば、上式（１）において目標位置の値Ｐ０と現在位置の値Ｐと差（Ｐ０−Ｐ）が一定であるものとすると、ゲインαを小さくすると、モータ２８に印加される駆動電圧Ｖが小さくなり、モータ２８の出力トルクが減少し、モータ２８の回転速度が遅くなる。逆にゲインαを大きくすれば、モータ２８の回転速度が速くなる。
【００６２】
従って、負荷トルクが小さくなる高温範囲では常温範囲のときよりもゲインαを小さくすることによってモータ２８の回転速度（即ち、第１ターレット板３２の回転速度）の上昇を抑止しして、予定した目標位置をガタの範囲内で超過する大きなずれを防止することができる。逆に、負荷トルクが大きくなる低温範囲では常温範囲のときよりもゲインαを大きくすることによってモータ２８の回転速度（即ち、第１ターレット板３２の回転速度）の低減を抑止しして、予定した目標位置までガタの範囲内で到達しない大きなずれを防止することができる。
【００６３】
図６は、ＣＰＵ１００のおける上式（１）のゲインαの設定に関する処理手順を示したフローチャートである。まず、ＣＰＵ１００は温度センサ１０６から温度信号を取得し、現在の周囲温度を検出する。そして、その温度が高温設定値（４０度）以上か否か、即ち、高温範囲か否かを判定する（ステップＳ１０）。ＹＥＳと判定した場合には、ゲインαを高温範囲での値α１に設定する（ステップＳ１２）。
【００６４】
ステップＳ１０においてＮＯと判定した場合には、続いて、常温設定値（０度）以上か否か、即ち、常温範囲か否かを判定する（ステップＳ１４）。ＹＥＳと判定した場合には、ゲインαを常温範囲での値α２に設定する（ステップＳ１６）。
【００６５】
ステップＳ１４においてＮＯと判定した場合には低温範囲であることからゲインαを低温範囲での値α３に設定する（ステップＳ１８）。
【００６６】
以上の処理を適宜繰り返し、周囲温度に応じて上式（１）のゲインαの値を変更し、モータ２８への駆動信号の値Ｖを算出する。
【００６７】
尚、上記では、第１ターレット板３２を第１モータ２８で制御する制御回路での処理について説明したが、第２ターレット板３４を第２モータ３０で制御する制御回路においても同様の処理が行われる。
【００６８】
また、上記実施の形態では、モータ２８の回転方向、即ち、第１ターレット板３２の駆動方向（回転方向）に関係なくゲインαの値を周囲温度のみに応じて変更するようにしたが、駆動機構の構成部品の構成上、モータ２８の回転方向によって負荷トルク等が異なる場合があるため、モータ２８の回転方向によってゲインαの値を変更するようにしてもよい。即ち、上式（１）において目標位置の値Ｐ０と現在位置の値Ｐとの差（Ｐ０−Ｐ）が正の値の場合と負の値の場合とでゲインαとして設定される値α１、α２、α３を異なる値に設定するようにしてもよい。
【００６９】
また、上記実施の形態では、常温設定値と高温設定値として０度と４０度を設定し、温度範囲を０度（常温設定値）未満の低温範囲、０度（常温設定値）以上で４０度（高温設定値）未満の常温範囲、４０度（高温設定値）以上の高温範囲の３つの温度範囲に分けた場合を示したが、常温設定値や高温設定値は、装置の特性に応じて好適な値に設定すればよく、０度と４０度に設定する場合に限らない。また、温度範囲は３つに分ける場合に限らず、２つ又は４つ以上に分け、各温度範囲で適切なゲインαを設定するようにしてもよい。
【００７０】
また、上記実施の形態では、第１ターレット板３２又は第２ターレット板３４を制御対象としてモータで駆動する制御回路について説明したが、本発明は、カメラなどに使用される任意の光学系に用いられる任意の光学素子をポテンショメータで検出される位置に基づいてモータで制御する制御回路（制御装置）に適用することができる。例えば、フォーカスレンズやズームレンズ等のレンズ、絞りなどの光学素子を制御対象とし、それらの制御対象の位置をポテンショメータで検出すると共に、ポテンショメータで検出された位置に基づいて制御対象を所定の目標位置にモータで駆動するような場合に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明が適用されるフィルタユニット装置の外観を示した図であり、そのフィルタユニットがテレビカメラ内部に設置されている状態を示した上面図及び側面図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、フィルタユニットの構成を示した正面図、側面図、及び、背面図である。
【図３】図３は、モータ制御回路の構成を示したブロックである。
【図４】図４は、モータの回転速度と周囲温度との関係を示した図である。
【図５】図５は、周囲温度に対するモータ制御に関する制御パラメータ（比例ゲイン）の設定例を示した説明図である。
【図６】図６は、モータ（ターレット板）の制御回路におけるＣＰＵの処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１０…テレビカメラ、１２…カメラ本体、１４…撮影レンズ、１６…フィルタユニット、１８…本体、２０、４６…支持板、２２…回路基板、２４…第１ツマミ、２６…第２ツマミ、２８…第１モータ、３０…第２モータ、３２…第１ターレット板、３４…第２ターレット板、３２Ａ〜３２Ｄ、３４Ａ〜３４Ｄ…フィルタ、４０…第１ポテンショメータ、４２…第２ポテンショメータ、４８、５０、５４、５６、６６、７０、７２、７６、７８、８０、８２…ギヤ、５２、６２、７４…回転軸、９０…ピン、９２…背面板、９４…クリックバネ、９６、９８…クリック溝、１００…ＣＰＵ、１０６…温度センサ、Ｏ…光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系に配置される所定の光学素子の位置を、該光学素子と動力伝達機構を介して連結された位置検出手段により検出し、該検出した位置に基づいて、前記光学素子を所定の目標位置にモータで駆動する光学素子制御装置において、
前記光学素子及びモータの周囲温度を検出する温度検出手段と、
前記光学素子を前記モータで駆動して所定の目標位置で停止させる場合において、前記位置検出手段の現在位置を示す値が前記目標位置を示す値となる位置で前記光学素子を停止させたときに、前記光学素子が実際に停止する位置と前記目標位置とのずれを低減させるように、前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて、前記モータの回転速度又はトルクに関連する制御パラメータを変更し、該制御パラメータを用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
を備えたことを特徴とする光学素子制御装置。
【請求項２】
前記モータ駆動手段は、前記目標位置を示す値をＰ０、前記位置検出手段の現在位置を示す値をＰ、ゲインをαとして、前記モータに印加する駆動電圧Ｖを、次式、
Ｖ＝α（Ｐ０−Ｐ）
により求めるものとし、前記制御パラメータとしてゲインαを前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて変更することを特徴とする請求項１の光学素子制御装置。
【請求項３】
前記モータ駆動手段は、前記制御パラメータを前記モータの回転方向に応じて変更することを特徴とする請求項１又は２の光学素子制御装置。
【請求項４】
前記モータ駆動手段は、前記光学素子及びモータの周囲温度を複数の温度範囲に分割し、各温度範囲ごとに前記制御パラメータを変更すると共に、前記温度検出手段により検出された周囲温度が属する温度範囲に応じて前記制御パラメータを変更すること特徴とする請求項１、２、又は、３の光学素子制御装置。
【請求項５】
前記光学素子は、複数種のフィルタが設置されたターレット板であって、前記光学系の光路上に挿入するフィルタを切り替えるためのターレット板であることを特徴とする請求項１、２、３、又は、４の光学素子制御装置。
【請求項１】
光学系に配置される所定の光学素子の位置を、該光学素子と動力伝達機構を介して連結された位置検出手段により検出し、該検出した位置に基づいて、前記光学素子を所定の目標位置にモータで駆動する光学素子制御装置において、
前記光学素子及びモータの周囲温度を検出する温度検出手段と、
前記光学素子を前記モータで駆動して所定の目標位置で停止させる場合において、前記位置検出手段の現在位置を示す値が前記目標位置を示す値となる位置で前記光学素子を停止させたときに、前記光学素子が実際に停止する位置と前記目標位置とのずれを低減させるように、前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて、前記モータの回転速度又はトルクに関連する制御パラメータを変更し、該制御パラメータを用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
を備えたことを特徴とする光学素子制御装置。
【請求項２】
前記モータ駆動手段は、前記目標位置を示す値をＰ０、前記位置検出手段の現在位置を示す値をＰ、ゲインをαとして、前記モータに印加する駆動電圧Ｖを、次式、
Ｖ＝α（Ｐ０−Ｐ）
により求めるものとし、前記制御パラメータとしてゲインαを前記温度検出手段により検出された周囲温度に基づいて変更することを特徴とする請求項１の光学素子制御装置。
【請求項３】
前記モータ駆動手段は、前記制御パラメータを前記モータの回転方向に応じて変更することを特徴とする請求項１又は２の光学素子制御装置。
【請求項４】
前記モータ駆動手段は、前記光学素子及びモータの周囲温度を複数の温度範囲に分割し、各温度範囲ごとに前記制御パラメータを変更すると共に、前記温度検出手段により検出された周囲温度が属する温度範囲に応じて前記制御パラメータを変更すること特徴とする請求項１、２、又は、３の光学素子制御装置。
【請求項５】
前記光学素子は、複数種のフィルタが設置されたターレット板であって、前記光学系の光路上に挿入するフィルタを切り替えるためのターレット板であることを特徴とする請求項１、２、３、又は、４の光学素子制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１７１６１６（Ｐ２０１０−１７１６１６Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１０９３（Ｐ２００９−１１０９３）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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