(57)【要約】【課題】  レンズの基準位置検出に関する制御の負荷を低減でき、かつ基準位置検出の精度を向上できるレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】  レンズ駆動装置はレンズ（１１）の絶対位置を基準位置からの距離に応じたパルス数に基づいて制御し、レンズが基準位置に達したことを検出して報知するセンサ（２１）と、所定の時点からの経過時間を計測するタイマ（３７）と、タイマで計測された経過時間を記憶するメモリ（３９）と、所定の時間間隔でモータのパルス数を検出し、センサからの報知を受けたときにタイマが示す経過時間をメモリに記憶し、メモリに記憶された経過時間を用いてセンサからの報知を受けた時間の前後に検出したパルス数を補間して、報知を受けたときのパルス数を基準位置に対応したパルス数として算出する制御手段（３１）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス数に基づいて回転位置が制御されるモータを駆動源としてレンズを移動させ、前記レンズの絶対位置を基準位置からの距離に応じたパルス数に基づいて制御するレンズ駆動装置であって、
前記レンズが前記基準位置に達したことを検出し、報知するセンサと、
所定の時点からの経過時間を計測するタイマと、
該タイマで計測された経過時間を記憶するメモリと、
所定の時間間隔でモータのパルス数を検出し、前記センサからの報知を受けたときに前記タイマが示す経過時間を前記メモリに記憶し、該メモリに記憶された経過時間を用いて前記センサからの報知を受けた時間の前後に検出したパルス数を補間して前記報知を受けたときのパルス数を前記基準位置に対応したパルス数として算出する制御手段と
を備えたことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記所定の時間間隔は、光学情報を画像信号に変換する撮像素子に対する垂直同期信号に同期して与えられる、ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記モータはステッピングモータであり、前記パルス数はステッピングモータに印加するパルスの数である、ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】
前記モータはＤＣモータであり、前記パルス数はＤＣモータの回転子位置を示す位置検出信号のパルスの数である、ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
【請求項５】
パルス数に基づいて回転が制御されるモータを駆動源として移動体を移動させ、前記移動体の絶対位置を基準位置からの距離に応じたパルス数に基づいて制御する移動体駆動装置であって、
前記移動体が前記基準位置に達したことを検出し、報知するセンサと、
所定の時点からの経過時間を計測するタイマと、
該タイマで計測された経過時間を記憶するメモリと、
所定の時間間隔でモータのパルス数を検出し、前記センサからの報知を受けたときに前記タイマが示す経過時間を前記メモリに記憶し、該メモリに記憶された時間を用いて前記センサからの報知を受けた時間の前後に検出したパルス数を補間して前記報知を受けたときのパルス数を前記基準位置に対応したパルス数として算出する制御手段と
を備えたことを特徴とする移動体駆動装置。
【請求項６】
パルス数に基づいて回転が制御されるモータを駆動源として移動体を移動させ、基準位置からの距離に応じたパルス数に基づいて前記移動体の絶対位置を制御する場合の、前記基準位置の検出方法であって、
前記移動体が前記基準位置に達したことを検出し、報知するステップと、
所定の時間間隔でモータのパルス数を検出するステップと、
所定の時点からの経過時間を計測するステップと、
前記センサからの報知を受けたときに前記計測した経過時間を記憶するステップと、
該記憶した時間を用いて前記報知を受けた時間の前後に検出したパルス数を補間して、前記報知を受けたときのパルス数を、前記基準位置に対応したパルス数として算出するステップと
を含むことを特徴とする基準位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置におけるレンズの位置制御を行うためのレンズ駆動装置に関し、特に、基準位置に基づいて位置制御を行うレンズ駆動装置に関する。また、本発明は一般的な物体を位置制御を行いながら移動させる移動体の駆動装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルスチルカメラ等の撮像装置の鏡筒内においてフォーカスレンズやズームレンズはステッピングモータやＤＣモータを用いて駆動される。それらのレンズ駆動制御は鏡筒内におけるレンズの基準位置に基づいて行われる。このレンズの基準位置はカメラの電源立上げ毎に検出され、基準位置の検出後は、その基準位置に基づいてフォーカスレンズやズームレンズの制御が行われる。基準位置が不正確であると、正確な制御が実現できず、焦点ボケ等の不具合が生じるため、高い基準位置の精度が望まれる。
【０００３】
基準位置の検出方法として特許文献１に開示のものがある。当文献では、移動体としての電子スチルカメラ等のレンズ群の初期位置を、レンズ鏡胴側に設けられたフォトインタラプタと、レンズ群側に取り付けられた遮光板とを用いて検出する例が「従来の技術」として記載されている。それによれば、フォトインタラプタは発光素子と受光素子を備える。遮光板がフォトインタラプタ内を通過すると、発光素子から受光素子への光の伝搬が遮断されるため、受光素子の出力電圧レベルが変化する。そのときのレンズ枠、即ちレンズ群の位置を予め初期位置とすることで、受光素子の出力電圧からレンズ群の初期位置の検出が可能である。
【特許文献１】特開平６−１７４９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の例では、レンズ群（移動体）をある位置から基準位置方向に移動させていき、レンズ群側に取り付けられた遮光板がフォトインタラプタ内の発光素子と受光素子間の光の伝搬を遮断するような位置にレンズ群が達したときの受光素子の出力電圧レベルの変化を検出することにより、レンズ群の基準位置を検出している。
【０００５】
特許文献１からは、受光素子の出力電圧レベルの変化の検出タイミングについて具体的な記載がないことから、常時、受光素子の出力電圧レベルを監視し、その変化点を検出していると推定される。
【０００６】
しかし、この方法では、常時、受光素子の出力電圧レベルを監視する場合、そのための処理が必要となり、その分電子カメラ等の制御手段に負荷がかかってしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、レンズ（移動体）の基準位置検出に関する制御の負荷を低減でき、かつ基準位置検出の精度を向上させるレンズ駆動装置（移動体駆動装置）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るレンズ駆動装置は、パルス数に基づいて回転位置が制御されるモータを駆動源としてレンズを移動させ、前記レンズの絶対位置を基準位置からの距離に応じたパルス数に基づいて制御するレンズ駆動装置である。レンズ駆動装置は、レンズが基準位置に達したことを検出し、報知するセンサと、所定の時点からの経過時間を計測するタイマと、タイマで計測された経過時間を記憶するメモリと、所定の時間間隔でモータのパルス数を検出し、センサからの報知を受けたときにタイマが示す経過時間をメモリに記憶し、メモリに記憶された経過時間を用いてセンサからの報知を受けた時間の前後に検出したパルス数を補間して報知を受けたときのパルス数を前記基準位置に対応したパルス数として算出する制御手段とを備える。
【０００９】
所定の時間間隔は、光学情報を画像信号に変換する撮像素子に対する垂直同期信号に同期して与えられてもよい。
【００１０】
モータはステッピングモータであり、パルス数はステッピングモータに印加するパルスの数であってもよい。または、モータはＤＣモータであり、パルス数はＤＣモータの回転子位置を示す位置検出信号のパルスの数であってもよい。
【００１１】
本発明に係る移動体駆動装置は、パルス数に基づいて回転が制御されるモータを駆動源として移動体を移動させ、移動体の絶対位置を基準位置からの距離に応じたパルス数に基づいて制御する移動体駆動装置である。移動体駆動装置は、移動体が基準位置に達したことを検出し、報知するセンサと、所定の時点からの経過時間を計測するタイマと、タイマで計測された経過時間を記憶するメモリと、所定の時間間隔でモータのパルス数を検出し、センサからの報知を受けたときにタイマが示す経過時間を前記メモリに記憶し、メモリに記憶された時間を用いてセンサからの報知を受けた時間の前後に検出したパルス数を補間して報知を受けたときのパルス数を基準位置に対応したパルス数として算出する制御手段とを備える。
【００１２】
本発明に係る基準位置検出方法は、パルス数に基づいて回転が制御されるモータを駆動源として移動体を移動させ、基準位置からの距離に応じたパルス数に基づいて移動体の絶対位置を制御する場合の、基準位置の検出方法である。その方法は、移動体が基準位置に達したことを検出し、報知するステップと、所定の時間間隔でモータのパルス数を検出するステップと、所定の時点からの経過時間を計測するステップと、センサからの報知を受けたときに計測した経過時間を記憶するステップと、記憶した時間を用いて報知を受けた時間の前後に検出したパルス数を補間して、報知を受けたときのパルス数を、基準位置に対応したパルス数として算出するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レンズの基準位置の検出動作の負荷を軽減でき、かつ、精度よく基準位置を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照し、本発明に係るレンズ駆動装置（移動体駆動装置）の実施の形態を説明する。
【００１５】
１．装置の構成
図１は、本発明の技術思想を適用した、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置の要部の構成を示した図である。
【００１６】
撮像装置はレンズ駆動機構を内部に含む鏡筒５と、このレンズ駆動機構の制御及び画像信号処理を行うマイコン３０とを含む。
【００１７】
鏡筒５内において、フォーカスレンズ１１はレンズ保持枠１３により保持される。レンズ保持枠１３は、表面に送りねじが形成された回転軸１５と螺合するとともに、ガイドポール１６に対して摺動可能に取り付けられている。
【００１８】
また、フォトセンサ２１が鏡筒５内の所定位置に配置されている。フォトセンサ２１は、フォーカスレンズ１１がその基準位置（原点）に達したことを検出するための素子であり、光を出力する発光素子と、その光を受光する受光素子とを含む。フォトセンサ２１は、発光素子と受光素子間の光の伝播が遮断されたときに信号レベルが変化する検出信号を出力する。フォトセンサ２１は発光素子から受光素子へ光が透過しているときは「Ｈｉｇｈ」の信号を出力し、発光素子と受光素子間で光が遮断されたときは「Ｌｏｗ」の信号を出力する。
【００１９】
レンズ保持枠１３には遮光板１９が取り付けられている。遮光板１９は、レンズ保持枠１３すなわちレンズ１１とともに移動し、レンズ１１が所定の基準位置に達したときにフォトセンサ２１内を伝播する光を遮断するようになっている。
【００２０】
さらに、レンズ鏡筒５内には、画像を撮像するためのＣＣＤイメージセンサ２３が取り付けられている。ＣＣＤイメージセンサ２３はレンズ１１を介して入力した光学情報を画像信号に変換し出力する撮像素子である。
【００２１】
マイコン３０はＣＣＤイメージセンサ２３により撮像された画像信号を処理したり、レンズの移動制御を行ったりする制御手段であり、例えば半導体集積回路で構成される。マイコン３０は、マイコン３０の動作を制御するシステム制御部３１と、ＣＣＤイメージセンサ２３からの画像信号を処理する画像処理部３３と、ＣＣＤイメージセンサ２３に対する垂直同期信号（ＶＤ）を発生させる垂直同期信号発生部３５と、時間を計測するタイマ３７と、制御に用いる種々の情報を記憶する記憶部３９と、フォトセンサ２１からの検出信号を割込み制御信号として入力する割り込みポート４１とを備える。
【００２２】
２．基本動作
以上のような構成を有する撮像装置の基本動作を説明する。
フォーカスレンズ１１は回転軸１５により駆動される。回転軸１５はステッピングモータ１７から動力を受けて回転することにより、レンズ保持枠１３すなわちフォーカスレンズ１１をガイドポール１６の軸方向（図１中のＡまたはＢ方向）に沿って摺動させる。
【００２３】
一般に、ステッピングモータ１７は印加されたパルス数（ステップ数）に応じて回転角が決まる。また、ステッピングモータ１７の回転角とレンズ１１の移動量は比例する。このため、ステッピングモータ１７に対して印加したパルス数をカウントしておけば、そのカウント値を参照することにより、フォーカスレンズ１１の位置（移動量）を把握できる。本実施形態では、システム制御部３１は、ステッピングモータ１７に対して印加したパルス数を「レンズ位置カウンタ」としてカウントし、その値に基づいてレンズ位置の制御を行う。レンズが基準位置にあるときのレンズ位置カウンタ値はゼロにリセットする。その状態でカウントアップまたはカウントダウンしたレンズ位置カウンタ値に等しいパルス数をステッピングモータ１７に印加することにより、レンズ位置カウンタ値が示す位置にフォーカスレンズ１１を移動させることができる。
【００２４】
フォーカスレンズ１１がステッピングモータ１７により駆動されて、基準位置に達すると、遮光板１９がフォトセンサ２１の光の伝播を遮断するため、フォトセンサ２１の出力が「Ｈｉｇｈ」から「Ｌｏｗ」に変化する。システム制御部３１は、フォトセンサ２１からの出力信号を割り込みポート４１を介して受信する。これにより、システム制御部３１はフォーカスレンズ１１が基準位置に達したことを検出したときに、その検出に関連する所定の処理を即時に実行できる。
【００２５】
ＣＣＤイメージセンサ２３は垂直同期信号発生部３５から出力される垂直同期信号（ＶＤ）に基づいて画像情報を取得する。ＣＣＤイメージセンサ２３からの画像信号は、画像処理部３３で処理され、撮像装置の表示部（図示せず）上に表示されたり、圧縮処理がなされたりする。
【００２６】
３．基準位置検出動作
次に、フォーカスレンズ１１の基準位置の検出動作について詳細に説明する。基準位置の検出動作は撮像装置の電源投入時に実施される。
【００２７】
図２はフォーカスレンズ１１の基準位置の検出動作のフローチャートである。図３は基準位置の検出動作中のマイコン３０の各処理部の出力信号波形を示した図である。図３（ａ）はＣＣＤイメージセンサ２３の制御に用いる垂直同期信号（ＶＤ）を示す。ＣＣＤイメージセンサ２３はこの信号に同期して１フレーム毎に画像情報を取り込む。図３（ｂ）はレンズ位置カウンタ値の変化を示す。レンズ位置カウンタ値は、ステッピングモータ１７を駆動するために印加したパルス数をカウントした値である。図３（ｃ）はタイマ値の変化を示す図である。
【００２８】
最初に、ＣＣＤイメージセンサ２３に対する垂直同期信号を発生する（Ｓ１０１）。次に、フォーカスレンズ１１の基準位置方向（図１の例ではＢ方向）への移動を開始する（Ｓ１０２）。フォーカスレンズ１１の移動を一旦開始すると、その移動は基準位置を検出するまで継続する。すなわち、基準位置が検出されるまで、システム制御部３１は、レンズ位置カウンタ値を例えば図３（ｂ）に示すように順次変化させ、それに対応したパルス数をステッピングモータ１７に印加していく。
【００２９】
その後、タイマ３７をリセットするともに、時間計測動作（カウント動作）を開始させる（Ｓ１０３）。ＣＣＤイメージセンサ２３の垂直同期信号の立下がりを検出すると（Ｓ１０４）、撮像処理を実行する（Ｓ１０５）。ここでは、レンズ１１を介してＣＣＤイメージセンサ２３により撮像した画像をデジタルスチルカメラの表示部（図示せず）に表示する処理を行う。
【００３０】
ＣＣＤイメージセンサ２３の垂直同期信号が次に立ち上がるまでの間（Ｓ１０８でＮＯ）、基準位置を検出したか否か、すなわち、基準位置検出信号の割り込みがあったか否か）を判断する（Ｓ１０６）。基準位置を検出すると、すなわち、基準位置検出信号の割り込みがあると、そのときのタイマ３７の値を記憶部３９に記憶する（Ｓ１０７）。
【００３１】
垂直同期信号が立ち上がると（Ｓ１０８でＹＥＳ）、そのときのレンズ位置カウンタの値を記憶部３９に記憶する（Ｓ１０９）。その後、上記処理において基準位置が検出されたか否かを判断し（Ｓ１１０）、検出されていれば、記憶部３９に記憶されたタイマ値及びレンズ位置カウンタ値に基づき基準位置を算出する（Ｓ１１１）。
【００３２】
基準位置は次のようにして求める。図３に示すように、時間Ｔ２と時間Ｔ４の間の時間Ｔ３において基準位置が検出されたとする。時間Ｔ２におけるタイマ値とレンズ位置カウンタ値をそれぞれＣ２、Ｌ２と、時間Ｔ４におけるタイマ値とレンズ位置カウンタ値をそれぞれＣ４、Ｌ４と、時間Ｔ３におけるタイマ値をＣ３とすると、基準位置検出時Ｔ３におけるレンズ位置カウンタ値Ｌ３は次式で求まる。
【数１】
2006064828.tif 000003
【００３３】
ステップＳ１１０において、基準位置が未だ検出されていなければ、ステップＳ１０３に戻り、基準位置が検出されるまで上記処理を繰り返す（Ｓ１０３〜Ｓ１１０）。
【００３４】
以上のようにして基準位置のレンズ位置カウンタ値Ｌ３を得る。この値Ｌ３に基づいて基準位置におけるレンズ位置カウンタがリセットされる。
【００３５】
以上のように本実施形態によれば、垂直同期信号に同期して、所定の時間間隔毎にレンズ位置カウンタ値とタイマ値を取り込むとともに、割り込み的に発生した基準位置検出信号の発生タイミングで、基準位置検出時のタイマ値を取り込む。そして、基準位置が検出されたタイミングの前後のタイミングで取り込まれたレンズ位置カウンタ値を基準位置検出時のタイマ値を用いて補完して、基準位置検出時のレンズ位置カウンタ値を算出する。すなわち、定期的に取得したレンズ位置カウンタ値を補完して、基準位置に対応するレンズ位置カウンタ値を求める。このように、定期的に及び割り込み的にステッピングモータのカウンタ値を監視しており、常時監視しているわけではないので、システム制御部の負担が軽減される。このため、システムに対する負荷を軽減できる。また、基準位置検出信号の割り込みがあるまでは、他の処理の実行が可能であるため、基準位置検出動作を待つことなく、撮像動作が可能となり、電源投入時の待機時間を低減でき、高速な動作が実現できる。
【００３６】
なお、基準位置検出信号の割り込みの前後に定期的に取得したレンズ位置カウンタ値のうちの１つを基準位置としてもよい。しかし、本実施形態のように、基準位置検出信号の割り込みの前後に取得した２つのレンズ位置カウンタ値を補完して基準値を求める方が、より精度のよい基準位置の検出が可能となる。よって、撮像装置において焦点ぼけ等の不具合をより確実に防止できる。
【００３７】
また、上記説明では、フォーカスレンズ１１はステッピングモータ１７により駆動されたが、ステッピングモータ１７の代わりにＤＣモータを用いることもできる。この場合、図４（ａ）に示すように、システム制御部３１は、ＤＣモータ１８のロータの位置検出のためのロータリエンコーダ１８ａから図４（ｂ）に示すような９０度位相が異なる位置検出信号Ｐ１、Ｐ２を入力し、一方の位置検出信号のパルス数をカウントすることによりロータの回転角を認識し、制御することが可能となる。よって、前述のステッピングモータ１７におけるレンズ位置カウンタ値の代わりに、このＤＣモータにおける位置検出信号のパルスをカウントした値を用いることにより、ＤＣモータの場合でも、ステッピングモータの場合と同様の基準位置検出動作が可能となる。
【００３８】
上記説明では、移動体としてフォーカスレンズを例として説明したが、ズームレンズであってもよい。また、本発明の思想は、撮像装置に限らず、レンズ以外の物体を駆動する他の装置にも適用できることは言うまでもない。また、垂直同期信号を用いたが、一定周期を持つものであれば他の信号でも利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、パルス数に基づいて移動体の位置制御を行う駆動装置に有用であり、例えば、パルス数に基づいてレンズ位置を制御するデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置の要部の構成を示した図
【図２】フォーカスレンズの基準位置の検出動作のフローチャート
【図３】（ａ）ＣＣＤイメージセンサの制御に用いる垂直同期信号（ＶＤ）を示す図、（ｂ）レンズ位置カウンタ値の変化を示す図、（ｃ）タイマ値の変化を示す図
【図４】（ａ）ＤＣモータによりフォーカスレンズを駆動する場合の構成を示す図、（ｂ）ＤＣモータの２つの相の位置検出信号（位置検出パルス）を示す図
【符号の説明】
【００４１】
５  鏡筒
１１  フォーカスレンズ
１３  レンズ保持枠
１５  回転軸
１６  ガイドポール
１７  ステッピングモータ
１９  遮光板
２１  フォトセンサ
２３  ＣＣＤイメージセンサ
３０  マイコン
３１  システム制御部
３３  画像処理部
３５  垂直同期信号発生部
３７  タイマ
３９  記憶部
４１  割り込みポート
【図１】
2006064828.tif 000004
【図２】
2006064828.tif 000005
【図３】
2006064828.tif 000006
【図４】
2006064828.tif 000007