(57)【要約】【課題】フォーカスレンズを前回の移動方向と異なる方向に移動させる際に、高速に、かつ、正確に、目標位置に移動させることが可能なレンズ駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】モータ２２が駆動することにより回転する回転枠９０と、フォーカスレンズ３が保持され、回転枠９０に設けられたカムにより回転枠９０が回転することで光軸方向９３に移動する固定枠９２とを備えるレンズ送り出し機構において、モータ２２の回転方向が変わるようにモータ２２が駆動されてから、回転枠９０と固定枠９２との間の距離の変化がなくなるまで、モータパルス整形回路１０１により発生されるパルスをパルス計数回路１０２にカウントさせないようにする。【選択図】図１
2010204429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定枠と、モータが駆動することにより前記固定枠内で回転する回転枠と、前記回転枠に設けられたカムにより前記回転枠が回転することで光軸方向に移動する前記固定枠又は前記回転枠に保持されるフォーカスレンズとを備えるレンズ送り出し機構において、前記フォーカスレンズを目標位置に移動させるレンズ駆動装置であって、
前記モータが回転しているとき、複数のパルスを連続して発生するモータパルス整形回路と、
前記モータパルス整形回路により発生される各パルスをカウントするパルス計数回路と、
前記パルス計数回路のカウント値が前記目標位置に対応するカウント値になるまで前記モータを駆動させるモータ駆動手段と、
前記モータ駆動手段により前記モータの回転方向が変わるように前記モータが駆動されてから、前記回転枠と前記固定枠との間のガタにより発生する前記回転枠と前記固定枠との間の距離の変化がなくなるまで、前記モータパルス整形回路により発生される各パルスを前記パルス計数回路にカウントさせないようにするモータ駆動制限回路と、
を備えることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ駆動装置であって、
前記モータ駆動制限回路は、
前記回転枠と前記フォーカスレンズが保持される前記固定枠との間のガタにより発生する前記回転枠と前記固定枠との間の距離の変化に応じた電気信号を出力する距離センサと、
前記距離センサから出力される電気信号に応じた電圧を出力するセンサ信号処理回路と、
前記センサ信号処理回路から出力される電圧の変化の終了タイミングにパルスを出力する微分回路と、
前記モータ駆動手段により前記モータの回転方向が変わるように前記モータが駆動されると、前記モータパルス整形回路から出力されるパルスを前記パルス計数回路にカウントさせないようにし、前記微分回路からパルスが出力されると、前記モータパルス整形回路から出力されるパルスを前記パルス計数回路にカウントさせ始めるカウント許可回路と、
を備えることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレンズ駆動装置であって、
前記モータ駆動制限回路は、
前記フォーカスレンズが保持される前記回転枠と前記固定枠との間のガタにより発生する前記回転枠と前記固定枠との間の距離の第１の変化に応じた電気信号を出力する第１の距離センサと、
前記フォーカスレンズが保持される前記回転枠と前記固定枠との間のガタにより発生する前記回転枠と前記回転枠との間の距離の第２の変化に応じた電気信号を出力する第２の距離センサと、
前記第１の距離センサから出力される電気信号に応じた電圧を出力する第１のセンサ信号処理回路と、
前記第２の距離センサから出力される電気信号に応じた電圧を出力する第２のセンサ信号処理回路と、
前記第１及び第２のセンサ信号処理回路からそれぞれ出力される電圧を加算する加算器と、
前記加算器から出力される電圧の変化の終了タイミングにパルスを出力する微分回路と、
前記モータ駆動手段により前記モータの回転方向が変わるように前記モータが駆動されると、前記モータパルス整形回路から出力されるパルスを前記パルス計数回路にカウントさせないようにし、前記微分回路からパルスが出力されると、前記モータパルス整形回路から出力されるパルスを前記パルス計数回路にカウントさせ始めるカウント許可回路と、
を備えることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項４】
固定枠と、モータが駆動することにより前記固定枠内で回転する回転枠と、前記回転枠に設けられたカムにより前記回転枠が回転することで光軸方向に移動する前記固定枠又は前記回転枠に保持されるフォーカスレンズとを備えるレンズ送り出し機構と、
前記フォーカスレンズにより撮像素子に結像される被写体像に対応する画像データを生成する撮像手段と、
前記撮像手段により生成された画像データを表示する表示手段と、
前記撮像手段により生成された画像データを記録する記録手段と、
前記モータが回転しているとき、複数のパルスを連続して発生するモータパルス整形回路と、
前記モータパルス整形回路により発生される各パルスをカウントするパルス計数回路と、
前記パルス計数回路のカウント値が前記目標位置に対応するカウント値になるまで前記モータを駆動させるモータ駆動手段と、
前記モータ駆動手段により前記モータの回転方向が変わるように前記モータが駆動されてから、前記回転枠と前記固定枠との間のガタにより発生する前記回転枠と前記固定枠との間の距離の変化がなくなるまで、前記モータパルス整形回路により発生される各パルスを前記パルス計数回路にカウントさせないようにするモータ駆動制限回路と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動させることにより、目標位置までフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、既存の撮像装置を示す図である。
図７に示す撮像装置１は、ズームレンズ２と、フォーカスレンズ３と、絞り４と、ＣＣＤ５と、撮像回路６と、Ａ／Ｄ変換器７と、メモリ８と、Ｄ／Ａ変換器９と、ＬＣＤ１０と、圧縮伸張回路１１と、記録用メモリ１２と、ＡＥ処理回路１３と、ＡＦ処理回路１４と、ＣＰＵ１５と、ＴＧ回路１６と、ＣＣＤドライバ１７と、第１モータドライブ１８と、第２モータドライブ１９と、第３モータドライブ２０と、モータ２１〜２３と、操作スイッチ２４と、ＥＥＰＲＯＭ２５と、電池２６とを備える。
【０００３】
撮像光学系としてのズームレンズ２及びフォーカスレンズ３を経た光線は、絞り４を通って固体撮像素子としてのＣＣＤ５に被写体像を結ぶ。ＣＣＤ５で光電変換された信号は、撮像回路６に入力され、撮像回路６により映像信号が生成される。映像信号は、Ａ／Ｄ変換器７によってデジタルの映像信号（画像データ）に変換され、メモリ８に一時格納される。メモリ８に格納された画像データは、所定の画面レート（例えば１／３０秒）で読み出されてＤ／Ａ変換器９でアナログの映像信号に変換された後、表示手段としてのＬＣＤ１０に表示される。
【０００４】
また、ユーザにより操作スイッチ２４（レリーズスイッチ）が操作されて記録操作が行われる場合、メモリ８に格納されている画像データは、圧縮伸張回路１１で圧縮された後、記録手段としての記録用メモリ１２に記録される。
【０００５】
また、ユーザにより操作スイッチ２４が操作されて再生操作が行われる場合、記録用メモリ１２に記憶されている画像データは、圧縮伸張回路１１で伸張された後、メモリ８に一時記憶される。その画像データは、Ｄ／Ａ変換器９でアナログの映像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に表示される。
【０００６】
また、Ａ／Ｄ変換器７によってデジタルに変換された画像データは、ＡＥ処理回路１３及びＡＦ処理回路１４にそれぞれ入力される。ＡＥ処理回路１３では、１フレーム分の画像データの輝度値を算出するなどして被写体の明るさに対応したＡＥ評価値を算出し、ＣＰＵ１５に出力する。また、ＡＦ処理回路１４では、ある領域の画像データの輝度成分における高周波成分をハイパスフィルタなどで抽出して、累積加算値を算出するなどして高域側の輪郭成分量などに対応したＡＦ評価値を算出し、ＣＰＵ１５に出力する。
【０００７】
ＴＧ回路１６は、画面レートに同期した所定のタイミング信号を撮像回路６、ＣＣＤドライバ１７、及びＣＰＵ１５にそれぞれ出力する。撮像回路６は、入力されるタイミング信号に同期して、色信号の分離等の処理を行う。ＣＣＤドライバ１７は、入力されるタイミング信号に同期して、ＣＣＤ５の駆動を制御する。ＣＰＵ１５は、入力されるタイミング信号に同期して、各種の制御動作を行う。
【０００８】
ＣＰＵ１５は、ＡＥ評価値に基づいて第１モータドライブ１８の動作を制御することによりモータ２１を駆動させて絞り４の開口径を制御する（オート露出制御）。
また、ＣＰＵ１５は、第３モータドライブ２０の動作を制御することにより、モータ２３を駆動させてズームレンズ２の位置を制御する。
【０００９】
また、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値が最大になるように、第２モータドライブ１９の動作を制御することによりモータ２２を駆動させてフォーカスレンズ３の位置を制御する（オートフォーカス）。このとき、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値が上昇するようにＣＣＤ５の撮像タイミング毎に所定移動量ずつフォーカスレンズ３を移動させるとともに、フォーカスレンズ３を移動させた後のレンズ位置に対応するＡＦ評価値がフォーカスレンズ３を移動させる前のレンズ位置に対応するＡＦ評価値よりも小さくなるまでフォーカスレンズ３を移動させる。例えば、図８に示すように、Ｓｔａｒｔから至近側端点側へフォーカスレンズ３を所定移動量ずつ移動させることによりＡＦ評価値を上昇させ、ＡＦ評価値がピークを超えて下降し始めたら１つ前のレンズ位置であるＥｎｄにフォーカスレンズ３を移動させてフォーカスレンズ３の位置制御処理を終了する。
【００１０】
また、フォーカスレンズ３のレンズ繰り出し機構としては、図９に示すように、カム（螺旋状の溝：図示せず）が設けられた回転枠９０と、回転枠９０を回転させる回転枠駆動ユニット９１と、フォーカスレンズ３が保持され直進機構により光軸方向９３に移動する固定枠９２とを備えるものがある。固定枠９２は、カムの溝にピンを落とし込むことで回転枠９０と接続されており、回転枠９０の回転動作が固定枠９２の直進動作に変わることにより、光軸方向９３に移動する。これにより、回転枠９０が回転すると、フォーカスレンズ３が光軸方向９３に移動する。
【００１１】
また、回転枠駆動ユニット９１は、モータ２２と、円形の板部材で構成されモータ２２との接続点を中心として複数のスリットが等間隔に設けられるスリット板９４と、スリット板９４を挟むようにして互いに対向する発光部及び受光部を有するフォトインターラプタ９５と、回転枠９０を回転させるための出力軸９６と、モータ２２の回転を出力軸９６に伝える減速ギヤ群９７とを備える。モータ２２が回転すると、スリット板９４がモータ２２の軸を中心にして回転する。スリット板９４が回転すると、フォトインターラプタ９５の受光部が受光と非受光を繰り返し、その受光と非受光の繰り返しを電気信号に変換する。
【００１２】
図１０は、既存のレンズ駆動装置を示す図である。なお、図７や図９に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。
図１０に示すレンズ駆動装置は、モータパルス整形回路１０１と、パルス計数回路１０２と、Ｄ／Ａ変換器１０３と、ＣＰＵ１５と、第２モータドライブ１９とを備えている。
【００１３】
フォトインターラプタ９５で変換された電気信号は、モータパルス整形回路１０１によりパルス信号に変換される。パルス計数回路１０２は、モータパルス整形回路１０１により変換されたパルス信号のパルス数をカウントする。ＣＰＵ１５は、パルス計数回路１０２のカウント値が、ＣＰＵ１５に入力されるコマンドに示す目標の回転角に対応するカウント値になるまでパルスを所定間隔毎に出力する。
【００１４】
なお、ＣＰＵ１５は、パルス計数回路１０２のカウント値に基づいて、回転枠９０の回転角（＝フォーカスレンズ３の光軸方向９３の移動量）を求め、その回転角がＣＰＵ１５に入力されるコマンドに示す目標の回転角に対応するカウント値になるまでパルスを所定間隔毎に出力するように構成してもよい。Ｄ／Ａ変換器１０３は、ＣＰＵ１５から出力される複数のパルスをモータ印加電圧に変換する。第２モータドライブ１９は、モータ印加電圧に基づいて、モータ２２を駆動する。これにより、回転枠９０が回転し固定枠９２が光軸方向９３に移動することにより、フォーカスレンズ３が光軸方向９３に移動する。なお、図１０において、Ｄ／Ａ変換器１０３を備えない代わりに、モータ２２としてステッピングモータを用い、そのステッピングモータをＣＰＵ１５から出力されるパルスにより直接制御してもよい。
【００１５】
ところで、上述のようなレンズ送り出し機構では、通常、回転枠駆動ユニット９１内の減速ギヤ群９７におけるギヤ間のガタによるバックラッシュ（以下、ギヤ間バックラッシュという）がある。また、上述のようなレンズ送り出し機構では、回転枠９０と固定枠９２との間にもガタによるバックラッシュ（以下、枠間バックラッシュという）がある。この枠間バックラッシュとは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、回転枠９０が時計回り（矢印Ａ方向）に回転した後に反時計回り（矢印Ｂ方向）が回転するとき、回転枠９０が上方へ移動して回転枠９０が固定枠９２の内側に押し当てられてから回転枠９０が回転し始めて固定枠９２が光軸方向９３に移動したり、回転枠９０が反時計回りに回転した後に時計回りに回転するとき、回転枠９０が下方へ移動して回転枠９０が固定枠９２の内側に押し当てられてから回転枠９０が回転し始めて固定枠９２が光軸方向９３に移動したりするように、回転枠９０が動き始めてから実際に固定枠９２が光軸方向９３に移動するまでに時間がかかるという現象である。図９に示すレンズ送り出し機構では、回転枠駆動ユニット９１が回転枠９０内側の横に設けられているために、枠間バックラッシュ期間において回転枠９０が固定枠９２に対して縦方向に移動する。
【００１６】
このように、上述のようなレンズ送り出し機構では、モータ２２の回転を変えて回転枠９０の回転を変える場合、ギヤ間バックラッシュ及び枠間バックラッシュが発生するため、図１２に示すように、まず、モータ２２の回転を変えるためのパルスがＣＰＵ１５から出力され始めてから一定期間ギヤ間バックラッシュが発生し、その後、回転枠９０と固定枠９２との間の距離が小さくなっていく枠間バックラッシュ期間になり、枠間バックラッシュ期間が終了すると、回転枠９０が回転し始めて固定枠９２が移動する。そのため、モータ２２の回転を変えるためのパルスがＣＰＵ１５から出力され始めても、ギヤ間バックラッシュ期間及び枠間バックラッシュ期間が終わるまでフォーカスレンズ３が移動しない。そのため、フォーカスレンズ３を前回の移動方向と異なる方向に移動させる場合、フォーカスレンズ３が目標位置まで移動しないという不具合が発生する。
【００１７】
図１３Ａは、フォーカスレンズ３を同一方向に所定移動量（正回転１０パルス）ずつ移動させた後、一番ＡＦ評価値が高かったときのレンズ位置にフォーカスレンズ３を移動させた場合のＡＦ評価値を示す図である。また、図１３Ｂは、図１３Ａに示すフォーカスレンズ３の移動制御を行った際のバックラッシュ量やフォーカスレンズ３の移動量などを示す図である。
【００１８】
図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、一番ＡＦ評価値が高かった時刻ｔ２のときのレンズ位置にフォーカスレンズ３を移動させるために、時刻ｔ３の後に「逆回転１０パルス」のコマンドを送る場合、その「逆回転１０パルス」によりフォーカスレンズ３を移動させる際に、ギヤ間バックラッシュ及び枠間バックラッシュが発生する。そのため、時刻ｔ４におけるフォーカスレンズ３の位置が時刻ｔ２におけるフォーカスレンズ３の位置に一致せず、時刻ｔ４におけるＡＦ評価値が時刻ｔ２におけるＡＦ評価値に達しなくなるため、ピントが少しボケた状態になってしまう。
【００１９】
そこで、例えば、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、フォーカスレンズ３を前回の移動方向と異なる方向に移動させる場合、フォーカスレンズ３を目標位置より所定距離だけ余分に移動させた後、さらに反対方向に所定距離だけ移動させるものがある（例えば、特許文献１参照）。このようにフォーカスレンズ３の位置を制御する場合、ギヤ間バックラッシュ及び枠間バックラッシュの影響を含んだ余分な移動量が相殺されるため、フォーカスレンズ３を目標の位置に移動させることができる。
【００２０】
また、例えば、フォーカスレンズ３を前回の移動方向と異なる方向に移動させる場合、バックラッシュ終了後、フォーカスレンズ３が動き始めてモータ２２のトルクが急に増してパルス計数回路１０２でカウントされるパルス信号のパルス間隔が急に長くなったとき、モータ２２からＤ／Ａ変換器１０３に送られているパルスの数をリセットしモータ２２からＤ／Ａ変換器１０３にパルスを送り直すものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平７−６３９７３号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０９４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上述したように、余分に所定距離移動させた後、さらに反対方向に所定距離移動させる場合では、フォーカスレンズ３を目標位置まで移動させるまで多くの時間がかかるため、撮影状況によってユーザがフォーカス制御を緩慢に感じるおそれがある。
【００２３】
また、上述したように、パルス計数回路１０２でカウントされるパルス信号のパルス間隔が急に長くなったとき、モータ２２からＤ／Ａ変換器１０３に送られているパルスの数をリセットする場合では、モータ２２、減速ギヤ群９７、回転枠９０、及び固定枠９２などのメカ機構の製造ばらつきや温度変化によるモータ２２のトルクばらつきにより、パルス計数回路１０２でカウントされるパルス信号のパルス間隔に基づいてバックラッシュ終了時点を特定することが難しい。そのため、バックラッシュの影響を完全になくしてフォーカスレンズ３を移動させることができず、フォーカスレンズ３を前回の移動方向と異なる方向に移動させる際に目標の位置に移動させることができないおそれがある。
【００２４】
そこで、本発明では、フォーカスレンズを前回の移動方向と異なる方向に移動させる際に、高速に、かつ、正確に、目標位置に移動させることが可能なレンズ駆動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】
【００２５】
本発明のレンズ駆動装置は、固定枠と、モータが駆動することにより前記固定枠内で回転する回転枠と、前記回転枠に設けられたカムにより前記回転枠が回転することで光軸方向に移動する前記固定枠又は前記回転枠に保持されるフォーカスレンズとを備えるレンズ送り出し機構において、前記フォーカスレンズを目標位置に移動させるレンズ駆動装置であって、前記モータが回転しているとき、複数のパルスを連続して発生するモータパルス整形回路と、前記モータパルス整形回路により発生される各パルスをカウントするパルス計数回路と、前記パルス計数回路のカウント値が前記目標位置に対応するカウント値になるまで前記モータを駆動させるモータ駆動手段と、前記モータ駆動手段により前記モータの回転方向が変わるように前記モータが駆動されてから、前記回転枠と前記固定枠との間のガタにより発生する前記回転枠と前記固定枠との間の距離の変化がなくなるまで、前記モータパルス整形回路により発生される各パルスを前記パルス計数回路にカウントさせないようにするモータ駆動制限回路とを備える。
【００２６】
また、前記モータ駆動制限回路は、前記回転枠と前記フォーカスレンズが保持される前記固定枠との間のガタにより発生する前記回転枠と前記固定枠との間の距離の変化に応じた電気信号を出力する距離センサと、前記距離センサから出力される電気信号に応じた電圧を出力するセンサ信号処理回路と、前記センサ信号処理回路から出力される電圧の変化の終了タイミングにパルスを出力する微分回路と、前記モータ駆動手段により前記モータの回転方向が変わるように前記モータが駆動されると、前記モータパルス整形回路から出力されるパルスを前記パルス計数回路にカウントさせないようにし、前記微分回路からパルスが出力されると、前記モータパルス整形回路から出力されるパルスを前記パルス計数回路にカウントさせ始めるカウント許可回路とを備えるように構成してもよい。
【００２７】
また、前記モータ駆動制限回路は、前記フォーカスレンズが保持される前記回転枠と前記固定枠との間のガタにより発生する前記回転枠と前記固定枠との間の距離の第１の変化に応じた電気信号を出力する第１の距離センサと、前記フォーカスレンズが保持される前記回転枠と前記固定枠との間のガタにより発生する前記回転枠と前記回転枠との間の距離の第２の変化に応じた電気信号を出力する第２の距離センサと、前記第１の距離センサから出力される電気信号に応じた電圧を出力する第１のセンサ信号処理回路と、前記第２の距離センサから出力される電気信号に応じた電圧を出力する第２のセンサ信号処理回路と、前記第１及び第２のセンサ信号処理回路からそれぞれ出力される電圧を加算する加算器と、前記加算器から出力される電圧の変化の終了タイミングにパルスを出力する微分回路と、前記モータ駆動手段により前記モータの回転方向が変わるように前記モータが駆動されると、前記モータパルス整形回路から出力されるパルスを前記パルス計数回路にカウントさせないようにし、前記微分回路からパルスが出力されると、前記モータパルス整形回路から出力されるパルスを前記パルス計数回路にカウントさせ始めるカウント許可回路とを備えるように構成してもよい。
【００２８】
また、本発明の撮像装置は、固定枠と、モータが駆動することにより前記固定枠内で回転する回転枠と、前記回転枠に設けられたカムにより前記回転枠が回転することで光軸方向に移動する前記固定枠又は前記回転枠に保持されるフォーカスレンズとを備えるレンズ送り出し機構と、前記フォーカスレンズにより撮像素子に結像される被写体像に対応する画像データを生成する撮像手段と、前記撮像手段により生成された画像データを表示する表示手段と、前記撮像手段により生成された画像データを記録する記録手段と、前記モータが回転しているとき、複数のパルスを連続して発生するモータパルス整形回路と、前記モータパルス整形回路により発生される各パルスをカウントするパルス計数回路と、前記パルス計数回路のカウント値が前記目標位置に対応するカウント値になるまで前記モータを駆動させるモータ駆動手段と、前記モータ駆動手段により前記モータの回転方向が変わるように前記モータが駆動されてから、前記回転枠と前記固定枠との間のガタにより発生する前記回転枠と前記固定枠との間の距離の変化がなくなるまで、前記モータパルス整形回路により発生される各パルスを前記パルス計数回路にカウントさせないようにするモータ駆動制限回路とを備える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、フォーカスレンズを前回の移動方向と異なる方向に移動させる際に、高速に、かつ、正確に、目標位置に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態のレンズ駆動装置を示す図である。
【図２Ａ】距離センサの一例を示す図である。
【図２Ｂ】距離センサの他の例を示す図である。
【図２Ｃ】距離センサのさらに他の例を示す図である。
【図３】微分回路の出力を示す図である。
【図４Ａ】各レンズ位置に対応するＡＦ評価値を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示すフォーカスレンズの移動制御を行った際のバックラッシュ量やフォーカスレンズの移動量などを示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態のレンズ駆動装置を示す図である。
【図６Ａ】第２実施形態のレンズ駆動装置における回転枠の動作の様子を示す図である。
【図６Ｂ】第２実施形態のレンズ駆動装置における距離センサの一例を示す図である。
【図７】既存の撮像装置を示す図である。
【図８】ＡＦ評価値のピーク検出を説明するための図である。
【図９】既存のレンズ送り出し機構を示す図である。
【図１０】既存のレンズ駆動装置を示す図である。
【図１１Ａ】回転枠と固定枠とのバックラッシュを説明するための図である。
【図１１Ｂ】回転枠と固定枠とのバックラッシュを説明するための図である。
【図１２】ギヤ間のバックラッシュ期間及び回転枠間のバックラッシュ期間を示す図である。
【図１３Ａ】各レンズ位置に対応するＡＦ評価値を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示すフォーカスレンズの移動制御を行った際のバックラッシュ量やフォーカスレンズの移動量などを示す図である。
【図１４Ａ】各レンズ位置に対応するＡＦ評価値を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示すフォーカスレンズの移動制御を行った際のバックラッシュ量やフォーカスレンズの移動量などを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、本発明の第１実施形態のレンズ駆動装置を示す図である。なお、図１０に示す構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、レンズ繰り出し機構は、図９に示す構成と同じものとする。また、第１実施形態のレンズ駆動装置に適用される撮像装置としては、例えば、図７に示す撮像装置が考えられる。
【００３２】
図１に示すレンズ駆動装置は、モータパルス整形回路１０１と、パルス計数回路１０２と、Ｄ／Ａ変換器１０３と、距離センサ１０４と、センサ信号処理回路１０５と、微分回路１０６、１０７と、セレクタ１０８と、ＲＳ型のフリップフロップ１０９と、ＡＮＤゲート回路１１０と、ＣＰＵ１５と、第２モータドライブ１９とを備える。なお、距離センサ１０４と、センサ信号処理回路１０５と、微分回路１０６、１０７と、セレクタ１０８と、フリップフロップ１０９と、ＡＮＤゲート回路１１０とによりモータ駆動制限回路を構成し、セレクタ１０８と、フリップフロップ１０９と、ＡＮＤゲート回路１１０とによりカウント許可回路を構成するものとする。
【００３３】
距離センサ１０４は、固定枠９２に設けられ、回転枠９０と固定枠９２との間のガタにより発生する固定枠９２と回転枠９０との間の距離の変化に応じた電気信号を出力する。なお、距離センサ１０４及び回転枠駆動ユニット９１は、光軸を中心として互いに９０度離れた位置に設けられているものとする。
【００３４】
距離センサ１０４としては、例えば、図２Ａに示すように、渦電流を発生するコイル１１１を採用することが考えられる。距離センサ１０４としてコイル１１１を採用する場合は、コイル１１１に高周波電流を流して、高周波磁界を発生させる。この磁界内に回転枠９０（金属）があると、電磁誘導作用によって、対象物表面に磁束の通過と垂直方向の渦電流が流れて、コイル１１１のインピーダンスが変化する。コイル１１１のインピーダンス変換を電圧の変化に変えることで回転枠９０と固定枠９２との間の距離を測定することができる。なお、図２Ａでは、回転枠９０及び固定枠９２がともにプラスチックで構成する場合であって、固定枠９２側に電磁誘導作用が起きるように回転枠９０の外周面に金属リング１１２がつけられている。
【００３５】
また、距離センサ１０４としては、例えば、図２Ｂに示すように、光源１１３（例えば、ＬＥＤ）から回転枠９０に照射され、回転枠９０に反射された光をＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）１１４で受ける構成が考えられる。ＰＳＤ１１４は、受光している位置によって抵抗値が変化する素子であり、回転枠９０と固定枠９２との間の距離が変わると、ＰＳＤ１１４上に結像される光源の反射光の位置が変わるので、抵抗値を電圧に変換させることにより、回転枠９０と固定枠９２との間の距離を測定することができる。
【００３６】
また、距離センサ１０４としては、例えば、図２Ｃに示すように、絶縁体１１５を介して互いに対向する電極１１６、１１７間の距離に応じて静電容量が変化するコンデンサ１１８を回転枠９０と固定枠９２との間に設ける構成が考えられる。距離センサ１０４としてコンデンサ１１８を採用する場合は、回転枠９０と固定枠９２との間の距離に応じて、コンデンサ１１８の静電容量が変わるので、静電容量を計ることで回転枠９０と固定枠９２との間の距離を測定することができる。なお、図２Ｃでは、コンデンサ１１８と回転枠９０との間に保護膜１１９を設けている。
【００３７】
また、距離センサ１０４として、圧力センサを回転枠９０と固定枠９２との間に設けてもよい。
図１において、センサ信号処理回路１０５は、距離センサ１０４から出力される電気信号を電圧Ｖｓに変換する。
【００３８】
微分回路１０６、１０７は、それぞれ、図３に示すように、センサ信号処理回路１０５から出力される電圧Ｖｓを微分処理した後、その微分処理結果の２回目の立上りタイミング又は立下りタイミングにおいてパルスを出力する（エッジ検出）。微分回路１０６は、電圧Ｖｓが大から小に変化する場合に、その電圧Ｖｓが最小になるとパルスを出力する。すなわち、微分回路１０６は、回転枠９０が時計回りに回転した後、反時計回りに回転する場合に生じるギヤ間バックラッシュ及び枠間バックラッシュが終了するとパルスを出力する。また、微分回路１０７は、電圧Ｖｓが小から大に変化する場合に、その電圧Ｖｓが最大になるとパルスを出力する。すなわち、微分回路１０６は、回転枠９０が反時計回りに回転した後、時計回りに回転する場合に生じるギヤ間バックラッシュ及び枠間バックラッシュが終了するとパルスを出力する。このように微分回路を用いることで距離センサの出力する電圧からギヤ間バックラッシュ及び枠間バックラッシュが終了したことを検知する方式に比べ、枠間距離の変化や温度による距離センサ出力の変動による影響を受けず安定して動くことが可能である。
【００３９】
ＣＰＵ１５は、入力されるコマンドに基づいて、回転枠９０の回転を変えるとき、フリップフロップ１０９にリセット信号を出力するとともに、回転枠９０を反時計回りに回転動作させるとき、微分回路１０６から出力されるパルスを選択させるための選択信号をセレクタ１０８に出力し、回転枠９０を時計回りに回転動作させるとき、微分回路１０７から出力されるパルスを選択させるための選択信号をセレクタ１０８に出力する。
【００４０】
セレクタ１０８は、ＣＰＵ１５から出力される選択信号に基づいて、微分回路１０６の出力及び微分回路１０７の出力のどちらか一方を選択する。
フリップフロップ１０９は、ＣＰＵ１５からリセット信号が出力されると、出力を１から０にし、セレクタ１０８からパルスが出力されると、出力を０から１にする。
【００４１】
ＡＮＤゲート回路１１０は、フリップフロップ１０９の出力が１のとき、モータパルス整形回路１０１から出力されるパルスをパルス計数回路１０２に出力し、フリップフロップ１０９の出力が０のとき、モータパルス整形回路１０１から出力されるパルスをパルス計数回路１０２に出力しない。
【００４２】
パルス計数回路１０２は、ＡＮＤゲート回路１１０から出力されるパルスをカウントし、そのカウント値をＣＰＵ１５に出力する。
そして、ＣＰＵ１５は、パルス計数回路１０２のカウント値が、ＣＰＵ１５に入力されるコマンドに示す目標の回転角に対応するカウント値になるまでパルスを所定間隔毎に出力する。
【００４３】
フォーカスレンズ３を前回の移動方向と異なる方向に移動させるためのコマンドがＣＰＵ１５に入力されると、ＣＰＵ１５からフリップフロップ１０９にリセット信号が出力されフリップフロップ１０９の出力が０になり、モータ２２が駆動し始めてもモータパルス整形回路１０１から出力されるパルスがパルス計数回路１０２においてカウントされない。そして、ギヤ間バックラッシュ及び枠間バックラッシュが終了し、ＣＰＵ１５により選択された微分回路が回転枠９０と固定枠９２との間の距離の変化がなくなったことを検出してフリップフロップ１０９の出力が０から１になると、パルス計数回路１０２がモータパルス整形回路１０１から出力されるパルスをカウントし始める。
【００４４】
このように、第１実施形態のレンズ駆動装置では、フォーカスレンズ３を前回の移動方向と異なる方向に移動させるとき、ギヤ間バックラッシュ期間及び枠間バックラッシュ期間中にモータパルス整形回路１０１から出力されるパルスをパルス計数回路１０２がカウントしないように構成するとともに、実際にフォーカスレンズ３が移動してからモータパルス整形回路１０１から出力されるパルスをパルス計数回路１０２がカウントするように構成している。これにより、ＣＰＵ１５に入力されるカウント値から求められるフォーカスレンズ３の移動量と、実際のフォーカスレンズ３の移動量とを一致させることができるので、フォーカスレンズ３の移動後の位置と目標位置とを一致させることができ、フォーカスレンズ３の移動を正確に制御することができる。
【００４５】
また、第１実施形態のレンズ駆動装置によれば、バックラッシュの影響をなくすための動作として、回転枠９０を余分に所定距離移動させた後、さらに反対方向に所定距離移動させるというような動作を行わないので、フォーカスレンズ３を高速に移動制御することができる。
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態のレンズ駆動装置を示す図である。図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付しその説明を省略する。
【００４６】
図５に示すレンズ駆動装置は、距離センサ１０４、１２０と、センサ信号処理回路１０５、１２１と、加算器１２２と、モータパルス整形回路１０１、パルス計数回路１０２と、Ｄ／Ａ変換器１０３と、微分回路１０６、１０７と、セレクタ１０８と、フリップフロップ１０９と、ＡＮＤゲート回路１１０と、ＣＰＵ１５と、第２モータドライブ１９とを備えている。なお、距離センサ１０４、１２０と、センサ信号処理回路１０５、１２１と、加算器１２２と、微分回路１０６、１０７と、セレクタ１０８と、フリップフロップ１０９と、ＡＮＤゲート回路１１０とによりモータ駆動制限回路を構成し、微分回路１０６、１０７と、セレクタ１０８と、フリップフロップ１０９と、ＡＮＤゲート回路１１０とによりカウント許可回路を構成するものとする。
【００４７】
また、第２実施形態のレンズ駆動装置におけるレンズ繰り出し機構は、図５に示すように、回転枠駆動ユニット９１と、回転枠１２３、１２４と、固定枠１２５と、回転枠１２３と回転枠１２４とをつなぐ腕１２６と、筐体１２７とを備える。
【００４８】
回転枠１２３は、筐体１２７内において、回転枠駆動ユニット９１により回転される。
回転枠１２４は、フォーカスレンズ３を備えており、腕１２６により回転枠１２３と同じ方向に回転する。また、回転枠１２４は、回転枠１２４に設けられているカムの溝にピンを落とし込むことで固定枠１２５と接続されており、回転枠１２４が回転すると、筐体１２７に固定される固定枠１２５内において回転枠１２４が光軸方向９３に移動する。
【００４９】
図６Ａは、回転枠１２４の回転動作の一例を示す図である。
図６Ａに示すように、回転枠１２４が反時計回りに回転した後に時計回りに回転する場合、回転枠１２４は、回転枠１２４と固定枠１２５との間のガタにより生じるバックラッシュ（以下、レンズ枠間バックラッシュという）により右方向（矢印Ｃ方向）へ移動した後に光軸方向９３に移動する。また、回転枠１２４が時計回りに回転した後に反時計回りに回転する場合、回転枠１２４は、レンズ枠間バックラッシュにより上方向（矢印Ｄ方向）へ移動した後に光軸方向９３に移動する。
【００５０】
このように、上記回転枠１２４は、回転枠１２４の回転方向が変わる場合、腕１２６の位置によって、回転枠９０が横方向及び縦方向のどちらか一方に移動するため、２つの距離センサ１０４、１２０が必要になる。
【００５１】
距離センサ１０４は、固定枠１２５の上側に設けられ、レンズ枠間バックラッシュのために回転枠１２４が縦方向に移動することによる回転枠１２４と固定枠１２５との間の距離の変化に応じた電気信号を出力する。
【００５２】
距離センサ１２０は、固定枠１２５の横側に設けられ、レンズ枠間バックラッシュのために回転枠１２４が横方向に移動することによる回転枠１２４と固定枠１２５との間の距離の変化に応じた電気信号を出力する。
【００５３】
図６Ｂは、距離センサ１０４、１２０の一例を示す図である。
距離センサ１０４、１２０としては、例えば、図６Ｂに示すように、コイル１２８、１２９が考えられる。なお、回転枠１２４及び固定枠１２５がともにプラスチックで構成する場合、固定枠１２５側に電磁誘導作用が起きるように回転枠１２４の外周面に金属リング１３０をつける。なお、距離センサ１０４、１２０として、図２Ｂに示すように、光源及びＰＳＤにより構成してもよいし、図２Ｃに示すように、コンデンサにより構成してもよいし、圧力センサにより構成してもよい。
【００５４】
センサ信号処理回路１０５は、距離センサ１０４から出力される電気信号を電圧ＶｓＡに変換する。
センサ信号処理回路１２１は、距離センサ１２０から出力される電気信号を電圧ＶｓＢに変換する。
【００５５】
加算器１２２は、センサ信号処理回路１０５、１２１からそれぞれ出力される電圧ＶｓＡ及び電圧ＶｓＢを互いに加算し電圧Ｖｓを出力する。
微分回路１０６、１０７は、それぞれ、加算器１２２から出力される電圧Ｖｓを微分処理した後、その微分処理結果の２回目の立上りタイミング又は立下りタイミングにパルスを出力する。すなわち、微分回路１０６又は微分回路１０７は、回転枠１２４の回転方向が変わる場合に生じるギヤ間バックラッシュ及びレンズ枠間バックラッシュが終了するとパルスを出力する。
【００５６】
以降の動作は、第１実施形態のレンズ駆動装置と同様であるため説明を省略する。
これにより、第２実施形態のレンズ駆動装置においても、フォーカスレンズ３を前回の移動方向と異なる方向に移動させるためのコマンドがＣＰＵ１５に入力されると、ＣＰＵ１５からフリップフロップ１０９にリセット信号が出力されフリップフロップ１０９の出力が０になり、モータ２２が駆動し始めてもモータパルス整形回路１０１から出力されるパルスがパルス計数回路１０２においてカウントされない。そして、ギヤ間バックラッシュ及びレンズ枠間バックラッシュが終了し、ＣＰＵ１５により選択された微分回路が回転枠１２４と固定枠１２５との間の距離の変化がなくなったことを検出してフリップフロップ１０９の出力が０から１になると、パルス計数回路１０２がモータパルス整形回路１０１から出力されるパルスをカウントし始める。
【００５７】
このように、第２実施形態のレンズ駆動装置においても、フォーカスレンズ３を前回の移動方向と異なる方向に移動させるとき、ギヤ間バックラッシュ期間及びレンズ枠間バックラッシュ期間中にモータパルス整形回路１０１から出力されるパルスをパルス計数回路１０２がカウントしないように構成するとともに、実際にフォーカスレンズ３が移動してからモータパルス整形回路１０１から出力されるパルスをパルス計数回路１０２がカウントするように構成している。これにより、ＣＰＵ１５に入力されるカウント値から求められるフォーカスレンズ３の移動量と、実際のフォーカスレンズ３の移動量とを一致させることができるので、フォーカスレンズ３の移動後の位置と目標位置とを一致させることができ、フォーカスレンズ３の移動を正確に制御することができる。
【００５８】
また、第２実施形態のレンズ駆動装置においても、バックラッシュの影響をなくすための動作として、回転枠９０を余分に所定距離移動させた後、さらに反対方向に所定距離移動させるというような動作を行わないので、フォーカスレンズ３を高速に移動制御することができる。
【符号の説明】
【００５９】
９０  回転枠
９１  回転枠駆動ユニット
９２  固定枠
９３  光軸方向
１０１  モータパルス整形回路
１０２  パルス計数回路
１０３  Ｄ／Ａ変換器
１０４  距離センサ
１０５  センサ信号処理回路
１０６、１０７  微分回路
１０８  セレクタ
１０９  フリップフロップ
１１０  ＡＮＤゲート回路
１２０  距離センサ
１２１  センサ信号処理回路
１２２  加算器
１２３、１２４  回転枠
１２５  固定枠
１２６  腕
１２７  筐体
【図１】
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【図２Ｂ】
2010204429.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2010204429.tif 000006
【図４Ｂ】
2010204429.tif 000007
【図５】
2010204429.tif 000008
【図６Ａ】
2010204429.tif 000009
【図７】
2010204429.tif 000010
【図８】
2010204429.tif 000011
【図１０】
2010204429.tif 000012
【図１１Ａ】
2010204429.tif 000013
【図１１Ｂ】
2010204429.tif 000014
【図１２】
2010204429.tif 000015
【図１３Ａ】
2010204429.tif 000016
【図１３Ｂ】
2010204429.tif 000017
【図１４Ａ】
2010204429.tif 000018
【図１４Ｂ】
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【図２Ａ】
2010204429.tif 000020
【図２Ｃ】
2010204429.tif 000021
【図６Ｂ】
2010204429.tif 000022
【図９】
2010204429.tif 000023