(57)【要約】【課題】光学素子を高精度かつ高速に駆動することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の撮像装置は、撮像素子と、ズーム光学系又はフォーカス光学系に含まれる光学素子を光軸方向に移動するモータと、所定の時間間隔に従って前記モータのコイルへの通電を切り替える第１駆動手段と、前記モータのロータ位置を検出する位置検出手段の出力に応じて該モータのコイルへの通電を切り替える第２駆動手段と、第１の位置、第２の位置、及び、第３の位置に移動可能に構成された操作部材と、前記操作部材が前記第２の位置にあることを検出する第１検出手段と、前記操作部材が前記第３の位置をあることを検出する第２検出手段と、前記第１検出手段の出力信号に応じて前記第１駆動手段により前記モータを駆動し、前記第２検出手段の出力信号に応じて前記第２駆動手段により該モータを駆動する制御手段とを有する。【選択図】図１
2011123325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
ズーム光学系又はフォーカス光学系に含まれる光学素子を光軸方向に移動するモータと、
所定の時間間隔に従って前記モータのコイルへの通電を切り替える第１駆動手段と、
前記モータのロータ位置を検出する位置検出手段の出力に応じて該モータのコイルへの通電を切り替える第２駆動手段と、
第１の位置、第２の位置、及び、第３の位置に移動可能に構成された操作部材と、
前記操作部材が前記第２の位置にあることを検出する第１検出手段と、
前記操作部材が前記第３の位置をあることを検出する第２検出手段と、
前記第１検出手段の出力信号に応じて前記第１駆動手段により前記モータを駆動し、前記第２検出手段の出力信号に応じて前記第２駆動手段により該モータを駆動する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記操作部材が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動することにより前記第１駆動手段で前記モータを駆動し、該操作部材が該第２の位置から前記第３の位置へ移動することにより該第１駆動手段から前記第２駆動手段に切り替えて該モータを駆動することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
撮像素子と、
ズーム光学系に含まれる光学素子を光軸方向に移動するモータと、
所定の時間間隔に従って前記モータのコイルへの通電を切り替える第１駆動手段と、
前記モータのロータ位置を検出する位置検出手段の出力に応じて該モータのコイルへの通電を切り替える第２駆動手段と、
前記光学素子の焦点距離を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された前記焦点距離と基準焦点距離との比較結果に応じて、前記第１駆動手段又は前記第２駆動手段のいずれかに切り替えて前記モータを駆動する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記検出手段で検出された前記焦点距離が前記基準焦点距離より長い場合には前記第１駆動手段で前記モータを駆動し、該焦点距離が該基準焦点距離より短い場合には前記第２駆動手段で該モータを駆動することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
撮像素子と、
ズーム光学系又はフォーカス光学系に含まれる光学素子を光軸方向に移動するモータと、
所定の時間間隔に従って前記モータのコイルへの通電を切り替える第１駆動手段と、
前記モータのロータ位置を検出する位置検出手段の出力に応じて該モータのコイルへの通電を切り替える第２駆動手段と、
前記光学素子の移動を指示する操作部材と、
前記操作部材の操作時間と基準時間との比較結果に応じて、前記第１駆動手段又は前記第２駆動手段のいずれかに切り替えて前記モータを駆動する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記操作時間が前記基準時間より短い場合に前記第１駆動手段で前記モータを駆動し、該操作時間が該基準時間より長い場合に前記第２駆動手段で該モータを駆動することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズーム光学系又はフォーカス光学系を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カメラやビデオカメラ等の撮像装置では、ズーム光学系又はフォーカス光学系を高速から低速の広範囲で移動させること、また、これらの光学系を高精度に移動させることが望まれている。このため、状況に応じてズーム光学系又はフォーカス光学系の移動速度を変更する方法が知られており、操作部材の操作量に応じてズーム光学系又はフォーカス光学系の移動速度を変更可能な撮像装置が実用化されている。
【０００３】
特許文献１では、操作部材の操作量に対して比例した制御量による制御、又は、操作量の変化量に対して比例した制御量による制御のいずれかの制御に切り替えて光学系を移動する光学装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０７４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、実際に光学系を移動させるモータの使用可能な速度範囲について開示されていない。一般に、速度切替の手段である印加電圧制御だけでは速度の変化量に限界がある。また、速度の変化量の限界は、モータの種類毎に異なる。光学系のレンズ移動機構の駆動源としては、ステッピングモータ又はＤＣモータのいずれかが用いられることが多い。
【０００６】
しかしながら、低速域から中速域まで安定した速度制御が可能なステップモータを高負荷又は高速で駆動した場合、駆動パルスとロータ回転との同期が取れず、脱調が起こる可能性がある。このため、高速なレンズ駆動ができず、高速のズーム動作が困難である。一方、ＤＣモータを用いる場合は、脱調もなく、高速回転が可能である。しかし、電圧制御だけでは低速域での安定した回転が困難であり、高精度な位置決めができない。
【０００７】
そこで本発明は、光学素子を高精度かつ高速に駆動することが可能な撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮像素子と、ズーム光学系又はフォーカス光学系に含まれる光学素子を光軸方向に移動するモータと、所定の時間間隔に従って前記モータのコイルへの通電を切り替える第１駆動手段と、前記モータのロータ位置を検出する位置検出手段の出力に応じて該モータのコイルへの通電を切り替える第２駆動手段と、第１の位置、第２の位置、及び、第３の位置に移動可能に構成された操作部材と、前記操作部材が前記第２の位置にあることを検出する第１検出手段と、前記操作部材が前記第３の位置をあることを検出する第２検出手段と、前記第１検出手段の出力信号に応じて前記第１駆動手段により前記モータを駆動し、前記第２検出手段の出力信号に応じて前記第２駆動手段により該モータを駆動する制御手段とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像素子と、ズーム光学系に含まれる光学素子を光軸方向に移動するモータと、所定の時間間隔に従って前記モータのコイルへの通電を切り替える第１駆動手段と、前記モータのロータ位置を検出する位置検出手段の出力に応じて該モータのコイルへの通電を切り替える第２駆動手段と、前記光学素子の焦点距離を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された前記焦点距離と基準焦点距離との比較結果に応じて、前記第１駆動手段又は前記第２駆動手段のいずれかに切り替えて前記モータを駆動する制御手段とを有する。
【００１０】
本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像素子と、ズーム光学系又はフォーカス光学系に含まれる光学素子を光軸方向に移動するモータと、所定の時間間隔に従って前記モータのコイルへの通電を切り替える第１駆動手段と、前記モータのロータ位置を検出する位置検出手段の出力に応じて該モータのコイルへの通電を切り替える第２駆動手段と、前記光学素子の移動を指示する操作部材と、前記操作部材の操作時間と基準時間との比較結果に応じて、前記第１駆動手段又は前記第２駆動手段のいずれかに切り替えて前記モータを駆動する制御手段とを有する。
【００１１】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学素子を高精度かつ高速に駆動することが可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における撮像装置の構成図である。
【図２】実施例１におけるモータの斜視図である。
【図３】実施例１のモータにおいて、ヨーク、位置センサ、及び、ロータの位相関係を示す軸方向の断面図である。
【図４】実施例１のモータにおいて、ロータの回転角度とモータトルクとの関係、及び、ロータの回転角度と位置センサの出力との関係を示すグラフである。
【図５】実施例１における進角回路の構成図である。
【図６】実施例１において、ＦＢ駆動時におけるモータの動作を示す軸方向の断面図である。
【図７】実施例１において、ＯＰ駆動とＦＢ駆動でのモータ出力の関係を示すグラフである。
【図８】実施例１において、第１駆動手段及び第２駆動手段によるモータの駆動動作についてのフローチャートである。
【図９】実施例２における撮像装置のフォーカスリングの構成図である。
【図１０】実施例２において、第１駆動手段及び第２駆動手段によるモータの駆動動作についてのフローチャートである。
【図１１】実施例３において、第１駆動手段及び第２駆動手段によるモータの駆動動作についてのフローチャートである。
【図１２】実施例４における操作部材の構成図である。
【図１３】実施例４において、第１駆動手段及び第２駆動手段によるモータの駆動動作についてのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１５】
まず、本発明の実施例１について説明する。図１に、本実施例における撮像装置の構成を示す。図１（ａ）は撮像装置１００のブロック図であり、図１（ｂ）はズームレバー１１３、ＴＥＬＥスイッチ１１４、及び、ＷＩＤＥスイッチ１１５の概略構成図である。本実施例の撮像装置１００は、二段スイッチとズーム光学系及びオートフォーカス光学系を備えた撮像装置である。
【００１６】
図１（ａ）において、１０１は焦点調節動作を行うフォーカスレンズ（光学素子）である。フォーカスレンズ１０１は、第１のモータ１０８によって光軸方向に駆動され、撮像素子１０３の撮像面における像の合焦状態を調節するフォーカス光学系を構成する。１０２は光学素子を光軸方向に移動させて後述の撮像素子１０３に結像させる映像の倍率を可変とするズームレンズ（光学素子）である。ズームレンズ１０２は、第２のモータ１１１によって駆動され、撮像素子１０３の撮像面における像の倍率を変化させるズーム光学系を構成する。
【００１７】
１０３は撮像素子であり、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子で構成されている。フォーカスレンズ１０１及びズームレンズ１０２を介して入射した外部の光を、電気信号に変換して出力する。１０４は信号処理回路であり、撮像素子１０３から出力される電気信号を処理し、映像信号として出力する。より具体的には、信号処理回路１０４は、撮像素子１０３から出力されるアナログ電気信号に対し、ゲイン調整・ガンマ処理などを行った後、ＲＧＢ画像データなどのデジタル映像信号として出力する。
【００１８】
１０５は制御回路（制御手段）であり、主に以下の三つの処理を行う。まず、撮像関係の処理として、信号処理回路１０４から出力されるデジタル映像信号を処理し、後述のメモリ１０６に対して記録用データを出力する。また、モータ駆動関係の処理として、後述の複数のモータを駆動する後述の複数のドライバを適宜切り替える処理を行う。さらに、信号処理としてスイッチなどからの信号を処理する。なお、モータ駆動関係とスイッチ信号処理の説明については後述する。
【００１９】
１０６はメモリであり、制御回路１０５から出力される記録用データを記録する。本実施例では、メモリ１０６の種類は限定されるものではなく、メモリーカード、撮像装置内蔵メモリ、テープ、ディスク等の各種メモリを使用することができる。
【００２０】
１０７は第１のドライバであり、制御回路１０５から出力される駆動信号にしたがい、第１のモータ１０８を駆動する。第１のドライバ１０７は、ステップモータドライバによって構成されている。１０８はコイルへの通電を切り替えることによって所定角ごとに回転し、フォーカスレンズ１０１（光学素子）を光軸方向に移動する第１のモータである。第１のモータ１０８は、ステップモータによって構成され、第１のドライバ１０７によって駆動される。
【００２１】
１０９は、所定の時間間隔に従って第２のモータ１１１のコイルへの通電を切り替える第２のドライバ（第１駆動手段）である。第２のドライバ１０９は、制御回路１０５から出力される駆動信号に従い、オープンループ通電切り替え駆動（ＯＰ駆動）によって後述の第２のモータ１１１を駆動する。なお、ＯＰ駆動の詳細については後述する。
【００２２】
１１０は、後述の位置センサ１１２の出力に応じて第２のモータ１１１のコイルへの通電を切り替える第３のドライバ（第２駆動手段）である。また、第３のドライバ１１０は、位置センサ１１２の検出信号に対して任意の位相差を持つ進角信号を生成する進角回路（不図示）を有する。第３のドライバ１１０は、制御回路１０５から出力される駆動信号及び進角回路で生成された進角信号に従い、フィードバック通電切り替え駆動（ＦＢ駆動）によって第２のモータ１１１を駆動する。ＦＢ駆動の詳細については後述する。
【００２３】
１１１は、コイルへの通電を切り替えることによって所定角ごとに回転し、ズームレンズ１０２（光学素子）を光軸方向に移動する第２のモータである。第２のモータ１１１は、第２のドライバ１０９又は第３のドライバ１１０によって正回転又は逆回転に駆動される。本実施例では、正回転した場合、リードスクリューなどを用いて光学系全体が長焦点距離（望遠）側になるようズームレンズ１０２が移動する。一方、逆回転した場合、光学系全体が短焦点距離（広角）側になるようにズームレンズ１０２が移動する。なお、第２のモータ１１１の詳細な構成については後述する。
【００２４】
１１２は、第２のモータ１１１のロータ位置を検出する位置センサ（位置検出手段）である。本実施例において、位置センサ１１２は、ホール素子により第２のモータ１１１のロータ位置を検出し、その検出信号を出力する。
【００２５】
制御回路１０５のモータ駆動関係とスイッチ信号処理について説明する。制御回路１０５は、不図示のフォーカス信号発生装置（オートフォーカス機構）から出力されるフォーカス指令信号に従って、第１のドライバ１０７に対して制御信号を出力する。この制御信号に基づいて第１のモータ１０８が駆動されることにより、フォーカスレンズ１０１のオートフォーカス駆動が行われる。また制御回路１０５は、第２のドライバ１０９（第１駆動手段）と第３のドライバ１１０（第２駆動手段）との切り替えを行う制御手段である。
【００２６】
さらに制御回路１０５は、後述のズームレバー１１３の操作により出力されるズーム指令信号に従って第２のドライバ１０９又は第３のドライバ１１０に制御信号を出力する。第２のドライバ１０９又は第３のドライバ１１０は、この制御信号に基づいて第２のモータ１１１を駆動することにより、ズームレンズ１０２によるズーム動作を可能とする。制御回路１０５は、後述の第２検出手段の出力に応じて、第２のドライバ１０９と第３のドライバ１１０を選択してズームレンズ１０２を駆動することができる。第２のドライバ１０９と第３のドライバ１１０の選択に関する制御回路１０５の動作は後述する。
【００２７】
図１（ａ）、（ｂ）において、１１３はズームレバー（操作部材）である。本実施例のズームレバー１１３は、回転軸を中心としてＣＣＷ方向（反時計回り方向）とＣＷ方向（時計回り方向）に、シーソー式にそれぞれ二段階に回動可能に構成される。１１４は、ＧＮＤ接片、ＴＥＬＥ接片、及び、Ｈｉ接片の３枚のリーフスイッチで構成されたＴＥＬＥスイッチである。ＴＥＬＥスイッチ１１４は、ＴＥＬＥ接片（第１検出手段）及びＨｉ接片（第２検出手段）を備える。１１５は、ＧＮＤ接片、ＷＩＤＥ接片、及び、Ｈｉ接片の３枚のリーフスイッチで構成されたＷＩＤＥスイッチである。ＷＩＤＥスイッチ１１５は、ＷＩＤＥ接片（第１検出手段）及びＨｉ接片（第２検出手段）を備える。
【００２８】
ズームレバー１１３は、待機位置（第１の位置）からＣＣＷ方向への一段押し下げによって第２の位置に変位し、ＴＥＬＥ側が選択される。このとき、ＧＮＤ接片とＴＥＬＥ接片とが短絡し、ＴＥＬＥ信号が出力される。ズームレバー１１３は、更に二段押し下げによって第３の位置に変位する。このとき、ＧＮＤ接片とＨｉ接片とが短絡し、Ｈｉ信号が出力される。ＴＥＬＥ信号が制御回路１０５に到達すると、倍率が増大する方向（焦点距離の長い側）にズームレンズ１０２を移動させる。Ｈｉ信号が制御回路１０５に到達すると、その移動方向のままズームを高速に行う。
【００２９】
また、ズームレバー１１３がＣＷ方向への一段押し下げによって第２の位置に変位し、ＷＩＤＥ側が選択されると、ＧＮＤ接片とＷＩＤＥ接片が短絡し、ＷＩＤＥ信号が出力される。ズームレバー１１３が更に二段押し下げによって第３の位置に変位すると、ＧＮＤ接片とＨｉ接片が短絡してＨｉ信号が出力される。ＷＩＤＥ信号が制御回路１０５に到達すると、倍率が縮小する方向（焦点距離の短い側）にズームレンズ１０２を移動させる。更にＨｉ信号が制御回路１０５に到達すると、その移動方向のままズームを高速に行う。
【００３０】
このように、ズームレバー１１３は、第１の位置、第２の位置、及び、第３の位置に移動可能に構成されている。第１検出手段（ＴＥＬＥ接片、ＷＩＤＥ接片）はズームレバー１１３が第２の位置にあることを検出し、第２検出手段（Ｈｉ接片）はズームレバー１１３が第３の位置にあることを検出する。制御回路１０５は、第１検出手段の出力信号に応じて第２のドライバ１０９（第１駆動手段）により第２のモータ１１１を駆動し、第２検出手段の出力信号に応じて第３のドライバ１１０（第２駆動手段）により第２のモータ１１１を駆動する。より具体的には、制御回路１０５は、ズームレバー１１３が第１の位置から第２の位置へ移動することにより第２のドライバ１０９で第２のモータ１１１を駆動する。また、ズームレバー１１３が第２の位置から第３の位置へ移動することにより第２のドライバ１０９から第３のドライバ１１０に切り替えて第２のモータ１１１を駆動する。
【００３１】
本実施例では、第２のドライバ１０９と第３のドライバ１１０を別々に設けてＯＰ駆動またはＦＢ駆動を切り替え可能に構成されているが、これに限定されるものではない。単一のドライバに第２のドライバ１０９と第３のドライバ１１０の両方の機能を持たせることで、１つのドライバでＯＰ駆動又はＦＢ駆動の切り替えを可能に構成してもよい。また、本実施例ではズーム操作部材（ズームレバー１１３）としてシーソー式のレバー部材が用いられるが、操作部材の形状が限定されるものではない。第１の位置、第２の位置、及び、第３の位置に相当する各位置が設定される構成であればよい。例えば、左右に移動するスライドレバーや、独立した２つのボタンがそれぞれ上下する、などの構成を採用することもできる。
【００３２】
次に、第２のモータ１１１の構成について説明する。図２は、本実施例におけるモータ（第２のモータ１１１）の斜視図である。なお、説明のため一部の部品は破断して示される。第２のモータ１１１は、マグネット２０１が固定されたロータ２０２、第１のコイル２０３、第２のコイル２０４、第１のヨーク２０５、第２のヨーク２０６、第１の位置センサ２０７、及び、第２の位置センサ２０８によって構成される。このうち、第１のコイル２０３、第２のコイル２０４、第１のヨーク２０５、第２のヨーク２０６、第１の位置センサ２０７、及び、第２の位置センサ２０８でステータが構成される。
【００３３】
マグネット２０１は、外周が多極着磁された円筒形状の永久磁石である。マグネット２０１は、角度位置に対して径方向の磁力の強さが正弦波状に変化する着磁パターンを有する。マグネット２０１としては、例えば磁束密度の高いネオジウム磁石が用いられる。ロータ２０２は、ステータに対して回転可能に支持され、マグネット２０１と一体に固定されている。第１のヨーク２０５は、第１のコイル２０３に励磁される複数の磁極歯を有する。励磁される極を切り替えることで、ロータ２０２に与えるトルクを変化させることができる。第２のヨーク２０６は、第１のコイル２０４に励磁される複数の磁極歯を有する。励磁される極を切り替えることで、ロータ２０２に与えるトルクを変化させることができる。第１の位置センサ２０７及び第２の位置センサ２０８は、マグネット２０１の磁束を検出し、その検出信号を出力するホール素子である。これらの位置センサは、図１における位置センサ１１２に対応している。
【００３４】
なお、本実施例において、マグネット２０１の磁束はホール素子で検出されるが、ロータ位置を検出する方式は限定されるものではない。ロータ２０２の回転に伴って変位する検出用マグネットを配置して検出してもよく、遮光板やパターン面を光学センサによって読み取ってもよい。また、位置センサ１１２がモータ１１１と一体に固定されていてもよく、また、モータ１１１とは別部材に固定されていてもよい。
【００３５】
次に、オープンループ通電切り替え駆動（ＯＰ駆動）について説明する。第２のモータ１１１は、第２のドライバ１０９によって、ＯＰ駆動が行われる。ＯＰ駆動とは、通常のステップモータのオープンループ制御と同様に、所定の時間間隔に従ってモータのコイルの通電を切り替える駆動方法である。すなわち、第２のドライバ１０９は、入力された駆動パルス間隔（駆動周波数）と回転方向に従って、第１のコイル２０３と第２のコイル２０４の通電を順次切り替えることで、ロータ２０２を所望の速度で回転させることが可能である（速度制御）。また、入力された駆動パルス数に従って、ロータ２０２を所望の角度だけ回転させることが可能である（位置制御）。
【００３６】
ＯＰ駆動では、所定の時間間隔（駆動パルス間隔）に従ってコイルへの通電を切り替える。このため、位置センサ１１２の出力変化の影響を受けることなくコイルへの通電切り替えタイミングを制御することができる。すなわち、ＯＰ駆動によるステッピングモータは、低速域から中速域において、正確な速度制御と高精度な位置制御が可能なモータとなる。
【００３７】
次に、フィードバック通電切り替え駆動（ＦＢ駆動）について説明する。第２のモータ１１１は、第３のドライバ１１０によって、ＦＢ駆動が行われる。ＦＢ駆動とは、位置センサの出力に応じてモータ１１１のコイルの通電を切り替える駆動方法である。すなわち、第３のドライバ１１０は、入力された駆動パルス数と回転方向、位置センサ１１２の出力する検出信号に基づいて生成される進角信号に従って、第１のコイル２０３と第２のコイル２０４の通電を順次切り替える。このような制御により、ロータ２０２を所望の角度だけ回転させることが可能である（位置制御）。また、第１のコイル２０３と第２のコイル２０４に流す電流を制御することで、ロータ２０２を所望のトルクで回転させることが可能である（電流制御）。
【００３８】
ＦＢ駆動では、位置センサ１１２の出力に応じてコイルへの通電を切り替える。コイルの通電切り替えはロータ２０２の位置に合わせて行われるため、ロータ２０２の応答遅れによる脱調の発生を低減させることができ、駆動負荷に応じた限界までの高速駆動が可能となる。すなわち、ＦＢ駆動によるステッピングモータは、高速域まで使用可能なモータとなる。
【００３９】
次に、第２のモータ１１１におけるヨーク（第１のヨーク２０５、第２のヨーク２０６）と位置センサ（第１の位置センサ２０７、第２の位置センサ２０８）の位相関係について説明する。図３は、ヨーク、位置センサ、及び、ロータの位相関係を示すモータの軸方向の断面図である。図３において、時計回りを正の方向とする。２０５ａ〜２０５ｄは、第１のヨーク２０５の磁極歯であり、２０６ａ〜２０６ｄは第２のヨーク２０６の磁極歯である。本実施例では、マグネット２０１の極数は８極、着磁角Ｐは４５°である。また、第１のヨーク２０５を基準とすると、第２のヨーク２０６の位相Ｐ／２は−２２．５°、第１の位置センサ２０７の位相β１は＋２２．５°、第２の位置センサ２０８の位相β２は−４５°である。
【００４０】
以下の説明では、電気角を用いてモータの動作を説明する。電気角とは、マグネット磁力の１周期を３６０°として表したものであり、ロータ２０２の極数をＭ、実際の角度をθ０とすると、電気角θは以下の式（１）で表される。
【００４１】
θ＝θ０×Ｍ／２  …（１）
第１のヨーク２０５と第２のヨーク２０６との位相差、第１の位置センサ２０７と第２の位置センサ２０８との位相差、及び、第１のヨーク２０５と第１の位置センサ２０７との位相差は、全て電気角で９０°である。なお、図３において、第１のヨーク２０５の磁極歯中心とマグネット２０１のＮ極中心とは対向している。この状態をロータ２０２の初期状態とし、電気角０°とする。
【００４２】
次に、第２のモータ１１１におけるロータ位置とモータトルクとの関係、及び、ロータ位置と各信号の出力との関係について、図４のグラフを参照して説明する。図４（１）は、ロータの回転角度とモータトルクとの関係を示すグラフであり、横軸は電気角を、縦軸はモータトルクを示す。モータトルクは、ロータを時計回りに回転させるトルクを正とする。
第１のコイル２０３に正方向の電流を流すと、第１のヨーク２０５がＮ極に磁化し、マグネット２０１の磁極との間に電磁気力が発生する。また、第２のコイル２０４に正方向の電流を流すと、第２のヨーク２０６がＮ極に磁化し、マグネット２０１の磁極との間に電磁気力が発生する。２つの電磁気力を合成すると、ロータ２０２の回転に伴って略正弦波状のトルクが得られる（トルク曲線Ａ＋Ｂ＋）。他の通電状態においても同様に、略正弦波状のトルクが得られる（トルク曲線Ａ＋Ｂ−、Ａ−Ｂ−、Ａ−Ｂ＋）。また、第１のヨーク２０５は第２のヨーク２０６に対して電気角で９０°の位相をもって配置されるため、４つのトルクは互いに電気角で９０°の位相差を有する。
図４（２）は、ロータの回転角度と各信号の出力との関係を示すグラフであり、横軸は電気角を、縦軸は各信号の出力を示す。マグネット２０１の径方向磁力の強さは、電気角に対して略正弦波状になるように着磁されている。このため、第１の位置センサ２０７からは略正弦波状の信号が得られる（位置センサ信号Ａ）。なお本実施例では、第１の位置センサ２０７は、マグネット２０１のＮ極と対向するときに正の値を出力する。
また、第２の位置センサ２０８は、第１の位置センサ２０７に対して電気角で９０°の位相をもって配置されるため、第２の位置センサ２０８からは略余弦波状の信号が得られる（位置センサ信号Ｂ）。なお、本実施例では、第２の位置センサ２０８は、第１の位置センサ２０７に対して反転した極性を有するため、マグネット２０１のＳ極と対向するときに正の値を出力する。
進角回路は、第１の位置センサ２０７の出力と第２の位置センサ２０８の出力に基づいて所定の演算を行い、制御回路１０５によって設定される任意の進角を有する第１の進角信号と第２の進角信号を出力する。以下、進角信号の演算方法について述べる。
【００４３】
電気角θ、第１の位置センサ２０７の出力をＨＥ１、及び、第２の位置センサ２０８の出力をＨＥ２とすると、各信号は次の式（２−１）、（２−２）のように表される。
【００４４】
ＨＥ１＝ｓｉｎθ  …（２−１）
ＨＥ２＝ｃｏｓθ  …（２−１）
また、進角αだけ進めた第１の進角信号をＰＳ１、進角αだけ進めた第２の進角信号をＰＳ２とすると、第１の進角信号ＰＳ１及び第２の進角信号ＰＳ２は、ＨＥ１、ＨＥ２、αを用いて、次の式（３−１）、（３−２）のように表される。
【００４５】
ＰＳ１＝ｓｉｎ（θ＋α）＝ＨＥ１×ｃｏｓα＋ＨＥ２×ｓｉｎα  …（３−１）
ＰＳ２＝ｃｏｓ（θ＋α）＝ＨＥ２×ｃｏｓα−ＨＥ１×ｓｉｎα  …（３−２）
本実施例では、上述の演算式に基づいて進角回路を構成する。図５は、本実施例における進角回路６０１の構成図である。本実施例における進角回路を、例えば、図５に示すようなアナログ回路で構成することで、上記のような演算が実現可能である。まず、各位置センサの出力を所定の増幅率Ａだけ増幅した信号と、それらを反転させた信号を生成する（Ａｓｉｎθ，Ａｃｏｓθ，−Ａｓｉｎθ，−Ａｃｏｓθ）。それらに適切な抵抗値Ｒ１，Ｒ２をかけて加算することにより、進角信号を生成する。第１の進角信号ＰＳ１、第２の進角信号ＰＳ２は、それぞれ次のように表される。
【００４６】
ＰＳ１＝Ａ×（Ｒ／Ｒ１）×ｓｉｎθ＋Ａ×（Ｒ／Ｒ２）ｃｏｓθ  …（４−１）
ＰＳ２＝Ａ×（Ｒ／Ｒ１）×ｃｏｓθ−Ａ×（Ｒ／Ｒ２）ｓｉｎθ  …（４−２）
進角回路６０１における抵抗Ｒ、可変抵抗Ｒ１、Ｒ２を次の式（５−１）、（５−２）を満たすように選択することで、任意の進角αだけ進めた進角信号を生成することができる。
【００４７】
Ｒ／Ｒ１＝ｃｏｓα  …（５−１）
Ｒ／Ｒ２＝ｓｉｎα  …（５−２）
また、進角回路６０１は、第１の進角信号ＰＳ１、第２の進角信号ＰＳ２に対してコンパレータを用いて２値化した２値化信号を出力する。
【００４８】
なお、本実施例における進角信号の生成方法は、これに限定されるものではない。上記の演算を行うデジタル回路によって進角信号を生成してもよく、また、高分解能のエンコーダを用いて通電を切り替えるパルス間隔を調整することで進角信号を生成してもよい。これらの方法を用いても上記と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
次に、ＦＢ駆動における通電切り替えについて説明する。まず、進角回路６０１から出力される進角信号が有する進角がゼロの場合についてＦＢ駆動の動作を説明する。図４（２）において、進角信号Ａ、進角信号Ｂは、位置センサ信号Ａと位置センサ信号Ｂに対して前述の進角演算を行い、進角を与えた信号である。図４（２）では、進角がゼロの場合を示しており、センサ信号Ａと進角信号Ａ、センサ信号Ｂと進角信号Ｂがそれぞれ一致している。２値化信号Ａ、２値化信号Ｂは、進角信号Ａ、進角信号Ｂに対してコンパレータを用いて２値化を行った信号である。
【００５０】
ＦＢ駆動では、２値化信号Ａに基づいて第１のコイル２０３への通電を切り替え、２値化信号Ｂに基づいて第２のコイル２０４への通電を切り替える。すなわち、２値化信号Ａが正の値を示すとき第１のコイル２０３に正方向の電流を流し、負の値を示すとき第１のコイル２０３に逆方向の電流を流す。また、２値化信号Ｂが正の値を示すとき第２のコイル２０４に正方向の電流を流し、負の値を示すとき第２のコイル２０４に逆方向の電流を流す。
【００５１】
図６は、ＦＢ駆動時におけるモータの動作を示す軸方向の断面図である。図６（ａ）は、ロータが電気角で１３５°回転した状態を示している。各進角信号は図４（２）の（ａ）点での値を示し、２値化信号Ａは正、２値化信号Ｂは負の値をとる。従って、第１のコイル２０３には正方向の電流が流れて第１のヨーク２０５はＮ極に磁化し、第２のコイル２０４には逆方向の電流が流れて第２のヨーク２０６はＳ極に磁化する。このとき、図４（１）のトルク曲線Ａ＋Ｂ−に対応する時計回りのトルクが働き、ロータはθ方向の回転力を受けて回転する。
【００５２】
図６（ｂ）は、ロータが電気角で１８０°回転した状態を示している。第１の位置センサ２０７はマグネット２０１のＮ極とＳ極の境界に位置する。このため、電気角１８０°を境に２値化信号Ａは正の値から負の値に切り替わり、第１のコイル２０３の通電方向が正方向から逆方向へ切り替わる（図４（２）の（ｂ）点）。この電気角は、トルク曲線Ａ＋Ｂ−とトルク曲線Ａ−Ｂ−との交点の電気角と一致する。
【００５３】
図６（ｂ’）は、ロータが電気角で１８０°回転し、第１のコイル２０３の通電方向が切り替わった状態を示している。第１のコイル２０３には逆方向の電流が流れて第１のヨーク２０５はＳ極に磁化し、第２のコイル２０４には逆方向の電流が流れて第２のヨーク２０６はＳ極に磁化する。このとき、図４（１）のトルク曲線Ａ−Ｂ−に対応する時計回りのトルクが働き、ロータはθ方向の回転力を受けて回転する。
【００５４】
図６（ｃ）は、ロータが電気角で２２５°回転した状態を示している。各進角信号は図４（２）の（ｃ）点での値を示し、２値化信号Ａは負、２値化信号Ｂは負の値をとる。従って、第１のコイル２０３には負方向の電流が流れて第１のヨーク２０５はＳ極に磁化し、第２のコイル２０４には逆方向の電流が流れて第２のヨーク２０６はＳ極に磁化する。このとき、図４（１）のトルク曲線Ａ−Ｂ−に対応する時計回りのトルクが働き、ロータはθ方向の回転力を受けて回転する。
【００５５】
図６（ｄ）は、ロータが電気角で２７０°回転した状態を示している。第２の位置センサ２０８は、マグネット２０１のＮ極とＳ極の境界に位置する。このため、電気角２７０°を境に２値化信号Ｂは負の値から正の値に切り替わり、第２のコイル２０４の通電方向が逆方向から正方向へ切り替わる（図４（２）の（ｄ）点）。この電気角は、トルク曲線Ａ−Ｂ−とトルク曲線Ａ−Ｂ＋との交点の電気角と一致する。
【００５６】
図６（ｄ’）は、ロータが電気角で２７０°回転し、第２のコイル２０４の通電方向が切り替わった状態を示している。第２のコイルには正方向の電流が流れて第２のヨークはＳ極に磁化し、第１のコイルには逆方向の電流が流れて第１のヨークはＳ極に磁化する。このとき、図４（１）のトルク曲線Ａ−Ｂ＋に対応する時計回りのトルクが働き、ロータはθ方向の回転力を受けて回転する。
【００５７】
以上の動作を繰り返すことで、ロータを連続的に回転させることが可能となる。また、２値化信号Ａ又は２値化信号Ｂの正負を反転させれば、ロータを逆回転させることも可能である。
【００５８】
次に、ＯＰ駆動とＦＢ駆動でのモータ出力の関係について説明する。  図７は、ＯＰ駆動とＦＢ駆動でのモータ出力の関係を示すグラフであり、横軸は駆動周波数、縦軸は出力トルクを示している。また、図７中のＴは、モータの最大出力トルクを表す。
【００５９】
ＯＰ駆動又はＦＢ駆動のいずれの場合でも、コイルへの通電切り替えを理想的なタイミングで行い脱調が発生しない状態では、モータの出力は最大出力トルクに等しい。しかし、ＯＰ駆動において駆動速度を速く（駆動周波数を高く）すると、コイル通電の切り替えに対してロータが応答できなくなり、脱調を起こす可能性が高まる。このため、ＯＰ駆動では、最大出力トルクＴに対して所定の安全率を考慮して制限したトルクの範囲でモータを駆動する。
【００６０】
一方、ＦＢ駆動では、位置センサからの出力信号を用いて脱調の発生を抑制するため、最大出力トルクＴの範囲でモータを駆動することができる。このため、ＦＢ駆動は、ＯＰ駆動の場合よりも実質的には大きな出力トルクを安定的に取り出すことが可能であり、高効率で低消費電力の駆動方式となる。
【００６１】
次に、図８のフローチャートを参照して、第２のドライバ１０９（第１駆動手段）及び第３のドライバ１１０（第２駆動手段）によるモータの駆動動作について説明する。なお、これらの駆動手段は、制御回路１０５（制御手段）からの指示に基づいて動作する。
【００６２】
制御回路１０５は、ＴＥＬＥスイッチ１１４又はＷＩＤＥスイッチ１１５からの３種の信号出力に応じて、モータの正逆の回転を選択し、また、第２のドライバ１０９と第３のドライバ１１０のいずれか一つを選択して、ズームレンズ１０２を駆動する。現在の焦点距離を望遠側又は広角側へ変化させるため、操作者がズームレバー１１３をＴＥＬＥ側又はＷＩＤＥ側に操作する（押し下げる）ことで、ズームレンズ１０２の駆動は開始する。本実施例では、望遠側へ焦点距離を変えるように、ＴＥＬＥスイッチ１１４を操作した場合について説明する。
【００６３】
まず、ズームレバー１１３は、待機位置（初期位置）にある（ステップＳ１０１）。操作者は、この状態でズームレバー１１３をＴＥＬＥ側に一段押し下げる（ステップＳ１０２）。制御回路１０５は、ＴＥＬＥスイッチ１１４からＴＥＬＥ信号を受け取ると（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０４において、Ｈｉ接片がＯＮであるか否かを判定する。
【００６４】
ステップＳ１０４においてズームレバー１１３の押し下げ量がＨｉ接片の短絡まで到らない場合、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、第１駆動手段によるモータ駆動として、ＯＰ駆動により第２のモータ１１１を正転させる。このため、撮像装置１００のズーム光学系はより望遠の画角に変化する。ステップＳ１０８にてズーム動作をさらに継続する場合、ＴＥＬＥスイッチ１１４はＯＮを維持した状態で、ステップＳ１０３へ戻り、前述のステップを繰り返す。一方、ステップＳ１０８にて所望の焦点距離に到った場合、ズームレバー１１３を待機位置に復帰させ、ＴＥＬＥスイッチ１１４はＯＦＦとなり、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９にて第２のモータ１１１は停止し、ズーム動作は終了する（ステップＳ１１０）。
【００６５】
次に、ズームレンズ１０２を速やかに望遠側に移動（ズーム）する場合について説明する。このとき、操作者は、ズームレバー１１３のＴＥＬＥ側への二段押し下げにより、ＴＥＬＥスイッチ１１４をＨｉ接片にも短絡させる。このとき、ステップＳ１０４からステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５において、制御回路１０５は、第２のドライバ１０９（第１駆動手段）から第３のドライバ１１０（第２駆動手段）に切り替えてモータを駆動する。モータは、現在の回転方向を維持して、第３のドライバ１１０によるＦＢ駆動が行われる。このため、第２のモータ１１１はより高速に正転し、撮像装置１００の光学系の画角は急速に変化する。
【００６６】
ステップＳ１０６にてズーム動作を継続する場合、ＴＥＬＥスイッチ１１４はＯＮを維持した状態でステップＳ１０３へ戻り、前述のステップを繰り返す。一方、ステップＳ１０６にて所望の焦点距離に到った場合、ＴＥＬＥスイッチ１１４はＯＦＦとなり、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９にて第２のモータ１１１は停止し、高速ズーム動作は終了する（ステップＳ１１０）。
【００６７】
図８の説明において、ＴＥＬＥスイッチ１１４をＷＩＤＥスイッチ１１５に替えてモータの駆動方向を逆転させることで、ズームレンズ１０２を広角側へ駆動することができる。また、本実施例ではフォーカス操作部材としてリング式操作部材が用いられるが、これに限定されるものではない。例えば、左右に移動するスライドレバーや、独立した２つのボタンがそれぞれ上下する構成を採用してもよい。
【００６８】
本実施例の撮像装置によれば、ズームを高精度かつ高速に移動させることができる。
【実施例２】
【００６９】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例の撮像装置は、第１駆動手段（第２のドライバ１０９）によるＯＰ駆動と第２駆動手段（第３のドライバ１１０）によるＦＢ駆動を切り替えてフォーカスレンズ１０１を駆動する点で、ズームレンズ１０２を駆動対象とする実施例１の撮像装置とは異なる。その他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００７０】
図９は、本実施例の操作部材であるフォーカスリング３１３の構成図である。図９は、フォーカスリング３１３が待機位置にある状態を示す。フォーカスリング３１３は、撮影用レンズ鏡筒と同軸で回転するリング形状で、被写体側から見てＣＷ方向又はＣＣＷ方向に回転可能に支持される。フォーカスレンズ１０１を、撮像素子１０３の結像面より被写体と反対側に合焦する方向（後ピン側）へ移動させる場合にはＣＷ方向に回転させる。一方、フォーカスレンズ１０１を、撮像素子１０３の結像面より被写体側に合焦する方向（前ピント側）へ移動させる場合にはＣＣＷ方向に回転させる。
【００７１】
３１４は、ＧＮＤ接片、Ｆ接片、Ｈｉ接片の３枚のリーフスイッチで構成された前ピントスイッチである。前ピントスイッチ３１４は、第１検出手段としてのＦ接片、及び、第２検出手段としてのＨｉ接片を備える。３１５は、ＧＮＤ接片、Ｂ接片、Ｈｉ接片の３枚のリーフスイッチで構成された後ピントスイッチである。後ピントスイッチ３１５は、第１検出手段としてのＢ接片、及び、第２検出手段としてのＨｉ接片を備える。
【００７２】
フォーカスリング３１３のＣＣＷ方向への回転により、フォーカスリング３１３の内周に設けられた突起が前ピントスイッチ３１４のＧＮＤ接片とＦ接片を短絡すると、その結果が制御回路１０５に出力される。また、フォーカスリング３１３を更にＣＣＷ方向に回転させると、ＧＮＤ接片とＨｉ接片が短絡してＨＩ信号が出力される。同様に、フォーカスリング３１３のＣＷ方向への回転により、フォーカスリング３１３の内周に設けられた突起が後ピントスイッチ３１５のＧＮＤ接片とＢ接片を短絡すると、その結果が制御回路１０５に出力される。また、フォーカスリング３１３を更にＣＷ方向に回転させると、ＧＮＤ接片とＨｉ接片が短絡してＨＩ信号が出力される。
【００７３】
このように、フォーカスリング３１３は、フォーカスレンズ１０１の前ピント側への移動又は後ピント側への移動のいずれかを選択する。本実施例において、フォーカスリング３１３は、回転リング構造としてＣＣＷ方向及びＣＷ方向にそれぞれ２段階ずつ回動可能に構成されている。待機位置（第１の位置）より、フォーカスリング３１３がＣＣＷ方向へ一段回転して第２の位置に変位することによって前ピント側が選択される。このとき、ＧＮＤ接片とＦ接片が短絡し、Ｆ信号が出力される。更に二段回転して第３の位置に変位することによってＧＮＤ接片とＨｉ接片が短絡し、Ｈｉ信号が出力される。Ｆ信号が制御回路１０５に到達すると、フォーカスレンズ１０１に対して、被写体側方向へ合焦位置が移動するように前ピント側の調節が行われる。更にＨｉ信号が制御回路１０５に到達すると、その移動方向のまま、前ピント側の調節が高速に行われる。
同様に、待機位置（第１の位置）からＣＷ方向へ一段回転して第２の位置に変位することによって、後ピント側が選択される。このとき、ＧＮＤ接片とＢ接片が短絡し、Ｂ信号が出力される。更に二段回転して第３の位置に変位することによって、ＧＮＤ接片とＨｉ接片が短絡され、Ｈｉ信号が出力される。Ｂ信号が制御回路１０５に到達すると、フォーカスレンズ１０１に対して、被写体の反対側方向へ合焦位置が移動するように後ピント側の調節が行われる。更にＨｉ信号が制御回路１０５に到達すると、その移動方向のまま後ピント側の調節が高速に行われる。
【００７４】
なお、ＧＮＤ接片、Ｆ接片、Ｂ接片、及び、Ｈｉ接片は、ニッケルメッキ処理及び金メッキ処理がなされたリン青銅等の板バネで構成されている。このため、これらの接片は十分な弾性を有し、フォーカスリング３１３による保持が開放されると、フォーカスリング３１３はその反力により待機位置（第１の位置）まで自動的に復帰する。
【００７５】
次に、図１０のフローチャートを参照して、第１駆動手段及び第２駆動手段によるモータの駆動動作について説明する。なお、これらの駆動手段は、制御回路１０５（制御手段）からの指示に基づいて動作する。
【００７６】
フォーカスレンズ１０１の駆動は、フォーカスリング３１３のＣＣＷ方向又はＣＷ方向のいずれかの回転により開始する。図１０では、フォーカスレンズ１０１は後ピント状態であるとし、これを合焦させる操作について説明する。すなわち、フォーカスリング３１３をＣＣＷ方向へ回転してフォーカスレンズ１０１を前ピント側へ移動させる場合の制御について説明する。
【００７７】
まず、待機位置（ステップＳ２０１）で操作者の操作によりフォーカスリング３１３をＣＣＷ回転させる（ステップＳ２０２）。前ピントスイッチ３１４からＦ信号が出力されると（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０４において、Ｈｉ接片がＯＮであるか否かの判定が行われる。フォーカスリング３１３の回転量がＨｉ接片の短絡までは到らない場合、ステップＳ２０７にて第１駆動手段によるＯＰ駆動が行われる。
【００７８】
ステップＳ２０８にてフォーカス動作を継続する場合、フォーカスリング３１３をその状態で保持して前ピントスイッチ３１４のＯＮを維持し、ステップＳ２０３に戻って前述のステップを繰り返す。一方、ステップＳ２０８にて合焦に到った場合、フォーカスリング３１３の保持を止めると、フォーカスリング３１３は前ピントスイッチ３１４のＧＮＤ接片等の反力により中立位置（待機位置）に復帰する。このとき、前ピントスイッチ３１４はＯＦＦとなり、ステップＳ２０９にてモータは速やかに停止し、フォーカス動作は終了する（ステップＳ２１０）。
【００７９】
ステップＳ２０４にてフォーカスリング３１３のＣＣＷ方向への回転量を大きくすると、前ピントスイッチ３１４はＨｉ接片にも短絡する。このとき、ステップＳ２０５にて第１駆動手段から第２駆動手段に切り替わり、モータはその回転方向を維持しながら、ＦＢ駆動によりフォーカスレンズ１０１の高速駆動が可能となる。ステップＳ２０６にてフォーカス動作を継続する場合、前ピントスイッチ３１４はＯＮを維持した状態でステップＳ２０３へ戻り、前述のステップを繰り返す。フォーカスレンズ１０１の焦点が合焦に到った場合、前ピントスイッチ３１４はＯＦＦとなり、ステップＳ２０９にてモータを停止し、高速フォーカス動作は終了する（ステップＳ２１０）。
【００８０】
なお、図１０の説明において、前ピントスイッチ３１４を後ピントスイッチ３１５に替えてモータの駆動方向を逆転させることで、フォーカスレンズ１０１を後ピント側へ駆動することができる。本実施例の撮像装置によれば、フォーカスレンズを高精度かつ高速に移動させることができる。
【実施例３】
【００８１】
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例の撮像装置は、予め基準焦点距離情報を記憶したＲＯＭを備える。ズームレンズ１０２（光学素子）の現在の焦点距離を検出して得られた結果とＲＯＭに記憶された焦点距離情報とを常に比較することで、最適なズーム速度に制御される。このため、異なる焦点距離領域においても一定の画角変化を行う撮像装置が構成される。
【００８２】
本実施例の撮像装置は、ズームレンズ１０２の現在の焦点距離ｆを検出する検出手段を有する点で、実施例１の撮像装置１００とは異なる。その他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００８３】
本実施例の検出手段は、フォトインタラプタ及びカウンタで構成される。フォトインタラプタは、ズームレンズ１０２の移動範囲の広角側の最端部にズームレンズ１０２が到達したことを検出する。また、カウンタは、制御回路１０５のクロックにより正確なパルス数をカウントする。本実施例の撮像装置では、第１のモータ１０８を逆転させて最短焦点距離位置までズームレンズ１０２を後退させ、フォトインタラプタの信号出力によりカウンタをリセットする（リセット動作）。その後、出力したパルス数分だけ第１のモータ１０８を正回転することにより、ズームレンズ１０２の正確な位置を検出する。
【００８４】
一方、ズームレンズ１０２の設計データより、最短焦点距離位置からのズームレンズ１０２の移動量とそのときの焦点距離ｆは対応付けされている。このため、リセット動作後の駆動パルス数を検出することにより、ズームレンズ１０２の現在の焦点距離ｆを検出することが可能である。
【００８５】
本実施例の撮像装置は、前述のとおりＲＯＭを備える。ＲＯＭには、予め製造段階等で所定の焦点距離情報として、基準焦点距離Ｆ（基準焦点距離情報）が記憶されている。基準焦点距離Ｆ［ｍｍ］は、撮像装置の最短焦点距離側から最長焦点距離側の範囲において標準焦点距離領域から広角側焦点距離領域の開始の焦点距離に設定されている。すなわち、本実施例の撮像装置では、この焦点距離以下の範囲を広角側と定義する。
【００８６】
次に、図１１のフローチャートを参照して、制御回路１０５による焦点距離情報の比較動作及び第１のドライバ１０９（第１駆動手段）と第２のドライバ１１０（第２駆動手段）との切り替え動作について説明する。撮像装置が操作を受け入れる状態になると（ステップＳ３０１）、操作者によりズームレバー１１３（操作手段）がＯＮとなり、レンズ駆動処理がスタートする（ステップＳ３０２）。次に、ズームレンズ１０２の検出手段により、現在のズームレンズ１０２の焦点距離ｆが検出される（ステップＳ３０３）。続いて、予め撮像装置のＲＯＭに記憶されている基準焦点距離Ｆを呼び出す（ステップＳ３０４）。次に、制御回路１０５において、現在の焦点距離ｆとＲＯＭに記憶された基準焦点距離Ｆとを比較する（ステップＳ３０５）。
【００８７】
ステップＳ３０５において、Ｆ＞ｆ（又はＦ≧ｆ）が成立する場合、現在のズームレンズ１０２は広角側の焦点距離領域にあることになり、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、第２駆動手段が選択され、ズームレンズ１０２を高速に駆動する。従って、広角側で迅速にズーム変化が行われる。ステップＳ３０７にて、ズームレンズ１０２が操作者の所望の焦点距離に達してズームレバーがＯＦＦとなると、モータは停止して（ステップＳ３１０）、レンズ駆動処理は終了する（ステップＳ３１１）。一方、ステップＳ３０７にて、ズームレンズ１０２が所望の焦点距離に到らない場合、ステップＳ３０３に戻って、前述のステップを繰り返す。
【００８８】
ステップＳ３０５において、Ｆ≦ｆ（又はＦ＜ｆ）が成立する場合、現在のズームレンズ１０２はＲＯＭに記憶された基準焦点距離Ｆより長焦点側の標準側又は望遠側であることになり、ステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では、第１駆動手段が選択され、ズームレンズ１０２を高精度に駆動する。ステップＳ３０９にて、ズームレンズ１０２が操作者の所望の焦点距離に達するとズームレバー１１３はＯＦＦとなる。そして、モータは停止して（ステップＳ３１０）、レンズ駆動処理は終了する（ステップＳ３１１）。一方、ステップＳ３０９にてズームレンズ１０２が所望の焦点距離に到らない場合、ステップＳ３０３に戻り、前述のステップを繰り返す。
【００８９】
このように、本実施例の制御回路１０５は、検出手段で検出された焦点距離ｆとＲＯＭに記憶された基準焦点距離Ｆとの比較結果に応じて、第１駆動手段又は第２駆動手段のいずれかに切り替えてモータを駆動する。より具体的には、制御回路１０５は、検出手段で検出された焦点距離ｆが基準焦点距離Ｆより長い場合には第１駆動手段でモータを駆動し、焦点距離ｆが基準焦点距離Ｆより短い場合には第２駆動手段でモータを駆動する。
【００９０】
本実施例の駆動処理によれば、予め設定した焦点距離と、現在の焦点距離情報とを比較することによって、広角側以外においては第１駆動手段によるＯＰ駆動が行われ、ズームレンズを高精度に移動させる。一方、広角側においては第２駆動手段によるＦＢ駆動が行われ、ズームレンズを高速に移動させる。従って、光学系の移動量の増加に比べて画角の変化が小さい広角側の焦点距離では高速にズーム動作が行われ、２つの駆動を切り替えることで短焦点領域から長焦点領域までスムーズな一定速度の画角変化が可能となる。
【００９１】
従って、望遠側から広角側にズーム動作する場合、予め設定された広角領域に入ると、自動的に高速駆動可能な制御に切り替わる。この状態でさらに電圧制御等を加えれば、全ての焦点距離領域において容易に一定の画角変化を行うことが可能な電動光学ズーム光学系が達成される。
【実施例４】
【００９２】
次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例は、電気システムにより操作部材が構成されている点で、メカ部材により操作部材が構成される上記各実施例とは異なる。その他の構成は実施例１と同様であるため、本実施例ではその説明を省略する。
【００９３】
図１２は、本実施例における操作部材（ズームスイッチ５１３）の構成図である。ズームスイッチ５１３は、いわゆるメンブレンスイッチと呼ばれ、例えばポリエチレン樹脂にカーボンパターンが設けられた２層のフィルム部材を対向配置して構成される。ズームスイッチ５１３は、ＴＥＬＥスイッチ部５１３ａ及びＷＩＤＥスイッチ部５１３ｂを有し、操作者が各スイッチ部を押圧することで二つのパターンが短絡する。ズームスイッチ５１３は、ズーム駆動信号としてＴＥＬＥ信号又はＷＩＤＥ信号を制御回路１０５に出力し、ズームレンズ１０２の移動を指示する。
【００９４】
本実施例の制御回路１０５は、ＴＥＬＥスイッチ部５１３ａ又はＷＩＤＥスイッチ部５１３ｂの信号出力に応じて、モータの正逆回転の選択を行う。また、制御回路１０５は、各スイッチ部がＯＮしている時間（操作時間）を計測し、その操作時間の長さに応じて、第２のドライバ１０９（第１駆動手段）と第３のドライバ１１０（第２駆動手段）とを切り替えてズームレンズ１０２を高精度かつ高速に駆動する。
【００９５】
次に、図１３のフローチャートを参照して、第１駆動手段及び第２駆動手段によるモータの駆動動作について説明する。図１３では、望遠側へ焦点距離を変えるためにＴＥＬＥ側を操作した場合について説明する。
【００９６】
まず、待機位置（ステップＳ４０１）で、操作者の操作によりズームスイッチ５１３のＴＥＬＥスイッチ部５１３ａを操作してＯＮにすると（ステップＳ４０２）、制御回路１０５にＴＥＬＥ信号が送られる。制御回路１０５は、これまでの操作時間の計測結果をリセットした後、ＴＥＬＥスイッチ部５１３ａの操作時間ｔ（ＯＮ時間）の計測を開始する（ステップＳ４０３）。本実施例では、ステップＳ４０３での基準時間を１秒に設定しているが、これに限定されるものではなく、他の基準時間を設定してもよい。
【００９７】
ステップＳ４０３において、ＴＥＬＥスイッチ部５１３ａの操作時間が１秒未満（ｔ＜１）である場合、ステップＳ４０６に進み、第１駆動手段によるＯＰ駆動が行われる。ステップＳ４０７において、所望の焦点距離に到って操作者がＴＥＬＥスイッチ部５１３ａの操作を止める（指を離す）と、ＴＥＬＥスイッチ部５１３ａはＯＦＦとなる。このとき、ステップＳ４０８にて第２のモータ１１１は停止し、ズーム動作は終了する（ステップＳ４０９）。一方、ステップＳ４０７にてズーム動作を継続する場合、ステップＳ４０３へ戻って前述のステップを繰り返す。
【００９８】
ステップＳ４０３において、ＴＥＬＥスイッチ部５１３ａの操作時間が１秒以上（ｔ≧１）である場合、ステップＳ４０４に進む。ステップＳ４０４において、制御回路１０５は、第１駆動手段から第２駆動手段に切り替えてモータを駆動する。このとき、現在の回転方向を維持した状態で、第２駆動手段によるＦＢ駆動が行われる。ステップＳ４０５にてズーム動作を継続する場合、ＴＥＬＥスイッチ部５１３ａのＯＮを維持した状態でステップＳ４０３へ戻り、前述のステップを繰り返す。一方、ステップＳ４０５にて所望の焦点距離に到った場合、ＴＥＬＥスイッチ部５１３ａはＯＦＦとなる。このとき、ステップＳ４０８にて第２のモータ１１１が停止し、高速ズーム動作は終了する（ステップＳ４０９）。なお、広角側への駆動は、ＷＩＤＥスイッチ部５１３ｂをＯＮしてモータの駆動方向を逆転させることで、前述の場合と同様に達成される。
【００９９】
このように、制御回路１０５は、ズームスイッチ５１３の操作時間と所定の基準時間との比較結果に応じて、第２のドライバ１０９又は第３のドライバ１１０のいずれかに切り替えて第２のモータ１１１を駆動する。より具体的には、制御回路１０５は、ズームスイッチ５１３の操作時間が所定の基準時間より短い場合に第２のドライバ１０９でモータを駆動し、操作時間が基準時間より長い場合に第３のドライバ１１０でモータを駆動する。
【０１００】
本実施例において、操作部材の操作時間によってズーム光学系（ズームレンズ１０２）の移動の速度を変更することができる。このため、１台で様々な撮影シーンに応じた撮影が可能となる。なお、本実施例はフォーカス光学系（フォーカスレンズ１０１）を駆動対象とすることもできる。
上記各実施例によれば、光学素子を高精度かつ高速に駆動することが可能な撮像装置を提供することができる。
【０１０１】
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１００：撮像装置、１０１：フォーカスレンズ、１０２：ズームレンズ、１０３：撮像素子、１０５：制御回路、１０８：第１のモータ、１０９：第２のドライバ、１１０：第３のドライバ、１１１：第２のモータ、１１２：位置センサ、１１３：ズームレバー、２０２：ロータ、２０３：第１のコイル、２０４：第２のコイル
【図１】
2011123325.tif 000003
【図２】
2011123325.tif 000004
【図３】
2011123325.tif 000005
【図４】
2011123325.tif 000006
【図５】
2011123325.tif 000007
【図６】
2011123325.tif 000008
【図７】
2011123325.tif 000009
【図８】
2011123325.tif 000010
【図９】
2011123325.tif 000011
【図１０】
2011123325.tif 000012
【図１１】
2011123325.tif 000013
【図１２】
2011123325.tif 000014
【図１３】
2011123325.tif 000015