(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材を駆動する駆動手段と、
前記光学部材が現在位置から目標位置に近づくように、前記駆動手段を制御する制御手段と、
前記光学部材の駆動条件に応じて、前記制御手段の制御方式を変更する変更手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記目標位置と前記現在位置との偏差を第１の積分期間において積分した積分値を保持する第１の保持部と、
前記偏差を前記第１の積分期間よりも短い第２の積分期間において積分した積分値を保持する第２の保持部と、を有し、
前記制御手段の制御方式は、
前記第１の保持部において前記偏差を積分する第１の制御方式と、
前記第１の保持部が保持する積分値から前記第２の保持部が保持する積分値を減算する第２の制御方式と、を有し、
前記変更手段は、前記光学部材の駆動条件に応じて、前記光学部材の駆動中の駆動負荷の影響を低減するように前記第１の制御方式から前記第２の制御方式に変更する、ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記目標位置と前記現在位置との位置偏差に制限をかける位置偏差制限手段を有し、
前記変更手段は、前記駆動条件に応じて前記位置偏差制限手段による制限を変更することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第２の積分期間は、被写体との距離に応じて決定される前記目標位置へ前記光学部材を駆動する際における、前記光学部材の駆動開始点から減速開始点までの期間であることを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
光学部材を駆動する駆動手段と、
前記光学部材が現在位置から目標位置に近づくように、前記駆動手段を制御する制御手段と、
前記光学部材の駆動条件に応じて、前記制御手段の制御方式を変更する変更手段と、を有し、
前記制御手段は、前記目標位置と前記現在位置との位置偏差に制限をかける位置偏差制限手段を有し、
前記変更手段は、前記駆動条件に応じて前記位置偏差制限手段による制限を変更することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
前記変更手段は、前記光学部材の駆動停止時において前記位置偏差の制限を第１の所定値に変更し、被写体との距離により前記目標位置を決定するための駆動時において前記位置偏差の制限を前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値に変更し、前記光学部材の駆動方向を反転させながら微小に往復移動させる微小駆動時において前記位置偏差の制限を前記第１の所定値よりも大きい第３の所定値に変更することを特徴とする請求項２または４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、ボイスコイルモーターであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
光学部材を駆動するボイスコイルモーターと、
前記光学部材が現在位置から目標位置に近づくように、前記光学部材の駆動特性を表す数値モデルに基づいて前記ボイスコイルモーターを制御する制御手段と、
前記光学部材の駆動条件に応じて、前記数値モデルに含まれる、駆動トルクを変更する駆動トルクパラメータを設定する設定手段と、を有し、
前記設定手段は、
前記光学部材の駆動停止時において前記駆動トルクパラメータを第１の所定値に設定し、
被写体との距離により前記目標位置を決定するための駆動開始時は前記駆動トルクパラメータを第２の所定値に設定し、
前記目標位置を決定するための駆動中において所定の速度に到達すると前記駆動トルクパラメータを第３の所定値に変更し、
前記駆動トルクパラメータとして、前記第２の所定値が設定されると、前記第１の所定値が設定されるときよりも駆動トルクが大きく、
前記第３の所定値が設定されると、前記第１の所定値が設定されるときよりも駆動トルクが小さくなることを特徴とする制御装置。
【請求項８】
前記設定手段は、
前記光学部材の駆動方向を反転させながら微小に往復移動させる微小駆動時には前記駆動トルクパラメータを第４の所定値に設定し、
前記駆動トルクパラメータとして、前記第４の所定値が設定されると、駆動トルクは前記第2の所定値が設定されるときの駆動トルク以上となることを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記駆動条件は、前記光学部材の駆動開始時、前記光学部材の減速開始時、前記光学部材の微小駆動開始時、および、前記光学部材の駆動方向反転時、のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記光学部材は、フォーカスレンズ、または、ズームレンズであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
光学部材と、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の制御装置と、
を有することを特徴とする光学機器。
【請求項１２】
光学部材と、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の制御装置と、
前記光学部材を有する撮影光学系を介した光を受光する撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
光学部材が現在位置から目標位置に近づくように、前記光学部材を駆動する駆動手段を制御する制御ステップと、
前記光学部材の駆動条件に応じて、前記制御ステップにおける制御方式を変更する変更ステップと、を有し、
前記制御ステップは、
前記目標位置と前記現在位置との偏差を第１の積分期間において積分した積分値を保持する第１の保持ステップと、
前記偏差を前記第１の積分期間よりも短い第２の積分期間において積分した積分値を保持する第２の保持ステップと、を有し、
前記制御ステップにおける制御方式は、
前記第１の保持ステップにおいて前記偏差を積分する第１の制御方式と、
前記第１の保持ステップが保持する積分値から前記第２の保持ステップが保持する積分値を減算する第２の制御方式と、を有し、
前記変更ステップは、前記光学部材の駆動条件に応じて、前記光学部材の駆動中の駆動負荷の影響を低減するように前記第１の制御方式から前記第２の制御方式に変更する、ことを特徴とする制御装置の制御方法。
【請求項１４】
光学部材が現在位置から目標位置に近づくように、前記光学部材を駆動する駆動手段を制御する制御ステップと、
前記光学部材の駆動条件に応じて、前記制御ステップにおける制御方式を変更する変更ステップと、を有し、
前記制御ステップは、前記目標位置と前記現在位置との位置偏差に制限をかける位置偏差制限ステップを有し、
前記変更ステップは、前記駆動条件に応じて前記位置偏差制限ステップによる制限を変更することを特徴とする制御装置の制御方法。
【請求項１５】
光学部材が現在位置から目標位置に近づくように、前記光学部材の駆動特性を表す数値モデルに基づいて前記光学部材を駆動するボイスコイルモーターを制御する制御ステップと、
前記光学部材の駆動条件に応じて、前記数値モデルに含まれる、駆動トルクを変更する駆動トルクパラメータを設定する設定ステップと、を有し、
前記設定ステップは、
前記光学部材の駆動停止時において前記駆動トルクパラメータを第１の所定値に設定し、
被写体との距離により前記目標位置を決定するための駆動開始時は前記駆動トルクパラメータを第２の所定値に設定し、
前記目標位置を決定するための駆動中において所定の速度に到達すると前記駆動トルクパラメータを第３の所定値に変更し、
前記トルクパラメータとして、前記第２の所定値が設定されると、前記第１の所定値が設定されるときよりも駆動トルクが大きく、
前記第３の所定値が設定されると、前記第１の所定値が設定されるときよりも駆動トルクが小さくなることを特徴とする制御装置の制御方法。
【請求項１６】
請求項１２ないし１５のいずれか1項に記載の制御方法の手順が記述されたコンピュータで実行可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置に関し、特に撮影光学系の光学部材の駆動を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スチルカメラ、ビデオカメラに代表される撮像装置において、被写体の映像信号より画面の鮮鋭度を検出し、それが最大となるようにフォーカスレンズの位置を制御して、ピントを合わせる自動焦点調節（ＡＦ）装置が知られている。従来、自動焦点調節を行うフォーカスレンズを駆動する手段としては、ＤＣモーターやステッピングモーターが一般に使用されている。しかし、近年の撮像装置の高機能化、高画素化に伴い、高速、静音なレンズ駆動、および高停止精度のレンズ駆動が要求されてきている。このため、特許文献１では、マグネットやヨークからなる磁気回路中にコイルを配設した、いわゆるボイスコイルモーターを用い、レンズ群（光学部材）を光軸方向に駆動する機構を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２３９４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のボイスコイルモーターを用いたフォーカス機構では、可動部材の軸案内部が支持軸に摺動しながら駆動する。そのため、支持軸および軸案内部の材質等によっては摩擦負荷が大きく、可動部材の動き出し、停止等の駆動特性に影響を与え、高速、静音な光学部材の駆動、および高精度な光学部材の駆動が困難になる問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を鑑み、光学部材の駆動に有利な制御装置、光学機器、撮像装置、制御方法、プログラム、および記憶媒体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】
【０００６】
本発明の一側面としての制御装置は、光学部材を駆動する駆動手段と、前記光学部材が第１の位置から前記第１の位置とは異なる第２の位置に近づくように、前記駆動手段を制御する制御手段と、前記光学部材の駆動条件の変化に応じて、前記制御手段の制御方式を変更する変更手段と、を有し、前記制御手段は、前記目標位置と前記現在位置との偏差を第１の積分期間において積分した積分値を保持する第１の保持部と、前記偏差を前記第１の積分期間よりも短い第２の積分期間において積分した積分値を保持する第２の保持部と、を有し、前記制御手段の制御方式は、前記第１の保持部において前記偏差を積分する第１の制御方式と、前記第１の保持部が保持する積分値から前記第２の保持部が保持する積分値を減算する第２の制御方式と、を有し、前記変更手段は、前記光学部材の駆動条件に応じて、前記光学部材の駆動中の駆動負荷の影響を低減するように前記第１の制御方式から前記第２の制御方式に変更する、することを特徴とする。
【０００７】
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】
【０００８】
本発明によれば、光学部材の駆動に有利な制御装置、光学機器、撮像装置、制御方法、プログラム、および記憶媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態にかかるレンズ鏡筒を説明するための分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる撮像装置を説明するためのブロック図である。
【図３】３群レンズの駆動機構を説明するための分解斜視図である。
【図４】３群レンズの駆動機構を説明するための組立図である。
【図５】光学式リニアスケールの受光素子から得られる周期波形の出力の例を示す図である。
【図６】従来のＡＦ制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかるフォーカス駆動制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかるＡＦ制御を示すフローチャートである。
【図９】従来のフォーカスレンズの駆動位置波形と本発明の第１の実施形態にかかるフォーカスレンズの駆動位置波形を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態にかかるフォーカス駆動制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態にかかるＡＦ制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態にかかるレンズ鏡筒（光学機器）を説明するための分解斜視図である。
【００１２】
図１に示すレンズ鏡筒は、２段沈胴型の３群レンズ構成であり、被写体側（図中の左側）から順に、１群レンズ１０１、２群レンズ１０２、および３群レンズ１０３が配置されている。１群レンズ１０１は第１鏡筒１０５により保持され、２群レンズ１０２は第２鏡筒１０６に保持され、３群レンズ１０３は第３鏡筒１０７により保持される。３つのレンズ群１０１、１０２、１０３を透過した被写体像はローパスフィルタ１１０を介して撮像素子１０４で光電変換される。
【００１３】
撮像素子１０４は撮像素子地板１０９により保持され、撮像素子地板１０９にはカバー鏡筒１１１が固定される。撮像素子１０４は、レンズ群（撮影光学系）を介した光を受光する撮像手段として機能する。
【００１４】
カバー鏡筒１１１および撮像素子地板１０９には駆動筒１１２が回動可能に保持されている。駆動筒１１２は円筒形状をなしており、外周部に設けられているギア１１２ａに駆動ギア１１３が噛み合い、ズームモーター１１４の回転により回転駆動される。また駆動筒１１２の内周壁には、光軸方向に延びる直線溝１１２ｂが周方向に等間隔で３箇所形成されている。
【００１５】
駆動筒１１２の内側には、カバー鏡筒１１１と撮像素子地板１０９とに固定された固定筒１１５が配置されている。固定筒１１５には、貫通溝形状の繰り出しカム１１５ａが周方向に等間隔で３箇所形成されている。また固定筒１１５の内周壁には、繰り出しテーパカム１１５ｂが周方向に等間隔で３箇所形成されている。更に固定筒１１５の内周側には、光軸方向に延びる直進溝１１５ｃが周方向に等間隔で３箇所形成されている。
【００１６】
固定筒１１５の内側には、移動カム筒１１６が配置されている。移動カム筒１１６は円筒形状をなしており、外周部にはカムフォロワとなるフォロワピン１１６ａと駆動ピン１１６ｂが設けられている。駆動ピン１１６ｂはフォロワピン１１６ａよりも撮像素子１０４の側（像側）に位置している。フォロワピン１１６ａの先端にはテーパ部が形成されており、該テーパ部は固定筒１１５の繰り出しテーパカム１１５ｂに係合している。また駆動ピン１１６ｂは固定筒１１５の繰り出しカム１１５ａに係合するとともに、繰り出しカム１１５ａを貫通して直進溝１１２ｂにも係合している。駆動筒１１２がズームモーターの駆動力により光軸回りで回転駆動すると、駆動ピン１１６ｂが直進溝１１２ｂに係合しているため、移動カム筒１１６のフォロワピン１１６ａが固定筒１１５のテーパカム１１５ｂのリフトにより光軸方向に移動する。
【００１７】
移動カム筒１１６の内側には直進筒１１７が配置されている。直進筒１１７は円筒形状をなしており、後端側外周部には突起部１１７ａが周方向に等間隔で３箇所形成されている。この突起部１１７ａは固定筒１１５の内周側に形成された直進溝１１５ｃに係合している。このため直進筒１１７は固定筒１１５に対し、光軸方向には移動可能であるが、光軸回りでの回転は阻止される。また直進筒１１７の先端部外周には突起部１１７ｂが周方向に等間隔で３箇所形成されており、この突起部１１７ｂは移動カム筒１１６の先端に当接している。このため移動カム筒１１６が光軸方向に移動すると、直進筒１１７は移動カム筒１１６と一体的に光軸方向に移動するが、直進筒１１７は回転しない。また直進筒１１７には、光軸方向に延びる貫通溝形状の直進溝１１７ｃが周方向に等間隔で３箇所形成されている。
【００１８】
一方、第１鏡筒１０５の外周部には、フォロワピン１０５ａが周方向に等間隔で３箇所形成されている。このフォロワピン１０５ａは、直進筒１１７の直進溝１１７ｃを貫通して、フォロワピン１０５ａの先端に形成されているテーパ部がテーパカム１１５ｂに係合している。このため第１鏡筒１０５は、移動カム筒１１６が回転しながら光軸方向に移動するのに連動して、テーパカム１１５ｂのリフトにより光軸方向に移動する。
【００１９】
また、第２鏡筒１０６の外周部には、フォロワピン１０６ａが周方向に等間隔で３箇所形成されている。このフォロワピン１０６ａは、直進筒１１７の直進溝１１７ｃを貫通して、フォロワピン１０６ａの先端に形成されているテーパ部がテーパカム１１５ｂに係合している。このため第２鏡筒１０６は、移動カム筒１１６が回転しながら光軸方向に移動するのに連動して、テーパカム１１５ｂのリフトにより光軸方向に移動する。
【００２０】
尚、第２鏡筒１０６には、２群レンズの他にシャッタ・絞りユニット１０８が搭載されている。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態にかかる撮像装置を説明するためのブロック図である。ここでは、レンズ一体型の撮像装置について説明するが、本発明はこれに限定されず、交換レンズ（光学機器）が撮像装置本体に対して着脱可能なレンズ交換型の撮像装置に適用することも可能である。
【００２２】
１０１は１群レンズであり、第１鏡筒１０５により保持されている。１群レンズ１０１は光軸方向に位置を変更することが可能な倍率変更を行うズームレンズである。
【００２３】
４０１はズーム駆動制御部であり、１群レンズ１０１（以下ズームレンズ）を駆動制御する。
【００２４】
１０８はシャッタ・絞りユニットである。
【００２５】
４０２はシャッタ・絞りユニット駆動制御部であり、シャッタ・絞りユニット１０８を駆動制御する。
【００２６】
１０２は２群レンズであり、第２鏡筒１０６により保持されている。２群レンズ１０２は光軸に対して略垂直な平面での位置を変更することが可能な振れ補正光学系としてのシフトレンズである。
【００２７】
４０３はシフトレンズ駆動制御部であり、２群レンズ１０２（以下シフトレンズ）を駆動制御する。
【００２８】
１０３は３群レンズであり、第３鏡筒１０７により保持されている。
【００２９】
３群レンズ１０３は光軸方向に位置を変更することが可能なピント調整を行うフォーカスレンズ（光学部材）である。
【００３０】
４０４はフォーカス駆動制御部であり、３群レンズ１０３（以下フォーカスレンズ）を駆動制御する。
【００３１】
４０５は撮像信号処理部であり、撮像素子１０４から出力された電気信号を映像信号に変換処理する。
【００３２】
４０６は映像信号処理部であり、撮像信号処理部４０５から出力された映像信号を用途に応じて加工する。
【００３３】
４０７は表示部であり、映像信号処理部４０６から出力された信号に基づいて、必要に応じて画像表示を行う。
【００３４】
４１１は電源部であり、システム全体に用途に応じて電源を供給する。
【００３５】
４１２は外部入出力端子部であり、外部との間で通信信号及び映像信号を入出力する。
【００３６】
４１３はシステムを操作するための操作部である。
【００３７】
４１４は記憶部であり、映像情報など様々なデータを記憶する。
【００３８】
４１０はシステム全体を制御する制御部である。
【００３９】
次に、上記の構成を備えた撮像装置の動作について説明する。
【００４０】
操作部４１３は、押し込み量に応じて第１スイッチ(ＳＷ１)および第２スイッチ（ＳＷ２）が順にオンするように構成されたシャッタレリーズボタンを有している。シャッタレリーズボタンを約半分押し込んだときに第１スイッチがオンし、シャッタレリーズボタンを最後まで押し込んだときに第２スイッチがオンする構造となっている。操作部４１３の第１スイッチがオンされると、フォーカス駆動制御部４０４がフォーカスレンズ１０３を駆動してピント調整を行うとともに、シャッタ・絞りユニット駆動制御部４０２がシャッタ・絞りユニット１０８を駆動して適正な露光量に設定する。さらに第２スイッチがオンされると、撮像素子１０４に露光された光像から得られた画像データを記憶部４１４に記憶する。このとき、操作部４１３より振れ補正機能オンの指示があれば、制御部４１０はシフトレンズ駆動制御部４０３に振れ補正動作を指示し、これを受けたシフトレンズ駆動制御部４０３は、振れ補正機能オフの指示がなされるまで振れ補正動作を行う。また、操作部４１３が一定時間操作されなかった場合、制御部４１０は省電力のためにディスプレイの電源を遮断する指示を出す。またこの撮像装置では、静止画撮影モードと動画撮影モードとのうちの一方を操作部４１３より選択可能であり、それぞれのモードにおいて各アクチュエータ制御部の動作条件を変更することができる。
【００４１】
尚、操作部４１３に対してズームレンズによる変倍の指示があると、制御部４１０を介して指示を受けたズーム駆動制御部４０１がズームレンズ１０１を駆動して、指示されたズーム位置にズームレンズを移動する。それとともに、撮像素子１０４から送られた各信号処理部４０５，４０６にて処理された画像情報に基づいて、フォーカス駆動制御部４０４がフォーカスレンズ１０３を駆動してピント調整を行う。
【００４２】
図３は、フォーカスレンズ１０３の駆動機構と撮像素子地板１０９との分解斜視図である。図４は、フォーカスレンズ１０３の駆動機構と撮像素子地板１０９との組立図である。図５は、光学式リニアスケール１２３ａおよび１２３ｂの受光素子から得られる周期波形の出力の例を示す図である。
【００４３】
１１８ａはコイルであり、１１８ｂはマグネットであり、１１８ｃはヨークである。コイル１１８ａ、マグネット１１８ｂ、およびヨーク１１８ｃは、フォーカスレンズ１０３を駆動する駆動手段であるボイスコイルモーターとして機能するように構成されている。ここで、コイル１１８ａは、第３鏡筒１０７に固定されている。
【００４４】
１１９はフレキシブル基板であり、第３鏡筒１０７に固定されている。フレキシブル基板１１９からコイル１１８ａに通電すると、撮像素子地板１０９に固定部材１２０を介して固定されたマグネット１１８ｂおよびヨーク１１８ｃで形成される磁気回路の作用により、第３鏡筒１０７はガイド軸１２１に沿い、光軸方向に駆動される。したがって、コイル１１８ａへの通電が行われないときには、第３鏡筒１０７はガイド軸１２１に沿って自由に動く状態であり、特定位置に保持されない。なお、第３鏡筒１０７の駆動範囲は、撮像素子地板１０９と第３鏡筒１０７との突き当て面から撮像素子地板１０９にビス止め固定された部材１２２と第３鏡筒１０７との突き当て面までである。
【００４５】
第３鏡筒１０７の光軸方向の位置は、センサ１２３ａとスケール１２３ｂにより検出される。スケール１２３ｂは、弾性保持部材１２４により第３鏡筒１０７に弾性保持されている。このスケール１２３ｂには、所定のピッチで溝部が形成されている。また、センサ１２３ａは、所定のギャップを挟んでスケール１２３ｂに対向して配置され、固定部材１２０により撮像素子地板１０９に取り付けられている。センサ１２３ａには発光素子と受光素子が実装されており、発光素子から発光される光束がスケール１２３ｂの溝部に反射して、その反射光束を受光素子により受光することで出力信号を得る。固定のセンサ１２３ａに対し、スケール１２３ｂを固定した第３鏡筒１０７が移動すると、センサ１２３ａから図５で示すような９０ｄｅｇの位相差を有する正弦波信号が出力される。これらの２相の出力により、スケール１２３ｂの移動量と移動方向を判定することができる。第３鏡筒１０７の初期位置は、第３鏡筒１０７と撮像素子地板１０９との突き当てにより決定される。なお、センサ１２３ａの出力は３相以上でも構わない。また、位相角も９０ｄｅｇ以外の角度でも構わない。また、第３鏡筒１０７の初期位置は、初期位置検出用のセンサを取り付けても構わない。
【００４６】
このように、フォーカスレンズ１０３を駆動する駆動手段としてのボイスコイルモーターと、これを制御するフォーカス駆動制御部４０４とにより、フォーカスレンズ１０３を駆動制御する制御装置が構成される。
【００４７】
図６は、ＡＦの制御方法のフローチャートの一例を示したものである。
【００４８】
ステップＳ１０１が開始されると、まずステップＳ１０２にてスキャン動作が完了していることを示すスキャン終了フラグをクリア（ＯＦＦ）する。次に、ステップＳ１０３で操作部４１３により、第１スイッチ(ＳＷ１)が押下されているかを判定する。Ｓ１０３にてＳＷ１が押下されている場合は、ステップＳ１０４にてスキャン終了フラグを確認する。ステップＳ１０４でスキャンが完了（スキャン終了フラグがＯＮ）している場合にはステップＳ１１１に進み、フォーカスレンズ１０３をその場に固定保持（停止）する。ステップＳ１１１でフォーカスレンズ１０３を固定保持した後は、ステップＳ１０３に戻ってＳＷ１の状態変化を再度監視する。一方、ステップＳ１０４にてスキャン終了フラグがＯＦＦの場合には、合焦するフォーカスレンズ１０３の位置を探索するため、まずステップＳ１０５でフォーカスレンズ１０３を所定の探索（スキャン）開始地点へ移動させる。その後、ステップＳ１０６にて、合焦具合を示すＡＦ評価値を取り込みながら所定の速度で所定の位置までフォーカスレンズ１０３をスキャン駆動させる。スキャン駆動した後は、ステップＳ１０７にて、取得したＡＦ評価値からスキャン範囲に合焦点があるかを判定する。ステップＳ１０７にてスキャン範囲に合焦点がない場合には、ステップＳ１０５に戻り、再度スキャンの範囲を変更した後にステップＳ１０６のスキャン駆動を行うことを繰り返す。ここで、ステップＳ１０５からステップＳ１０７は、被写体との距離によりフォーカスレンズ１０３の目標位置を決定する（合焦点を探索する）ための駆動モードである。一方、ステップＳ１０７にて合焦点があった場合には、ステップＳ１０８にて合焦点へフォーカスレンズ１０３を駆動する。合焦点へ駆動した後は、ステップＳ１０９にて合焦位置に到達したかを監視する。ステップＳ１０９にて合焦点に到達していなかったら、ステップＳ１０８に戻り引き続き合焦点への駆動を行う。ここで、ステップＳ１０８からステップＳ１０９は、被写体との距離に応じて決定された目標位置（検出された合焦点）へフォーカスレンズ１０３を駆動する駆動モードである。一方、合焦点に到達したら、ステップＳ１１０にてスキャン終了フラグをＯＮにした後に、ステップＳ１１１にてその場に固定保持（停止）する。その後ステップＳ１０３に戻り、ステップＳ１０３にて再度ＳＷ１が押下されるまで、合焦点に停止保持する。一方、ステップＳ１０３にてＳＷ１が押下されていない場合には、まずステップＳ１１２でスキャン終了フラグをＯＦＦした後に、ステップＳ１１３にてコンティニアスＡＦモードであるかを判定する。コンティニアスＡＦモードは、ＳＷ１が押下されていない時も常に、最も合焦する位置を探索してフォーカスレンズ１０３を駆動し、合焦点に停止するモードである。ステップＳ１１３にてコンティニアスＡＦモードでない場合には、ステップＳ１１１にてその場に停止し続ける。一方、ステップＳ１１３でコンティニアスＡＦモードと判定された場合にはステップＳ１１４にてフォーカスレンズ１０３が合焦位置に停止しているか（撮影条件により合焦位置からずれた場合も含む）を判定する。ステップＳ１１４で合焦していれば、ステップＳ１１１にてそのまま���止する。一方、合焦位置にいない場合は、ステップＳ１１５に進みウォブリング動作によりフォーカスレンズ１０３を微小駆動させながらＡＦ評価値を取り込むことにより、現在合焦しているのか、ボケているのかを判断し、合焦位置へフォーカスレンズ１０３を駆動する。ここで、ステップＳ１１５は、フォーカスレンズ１０３の駆動方向を反転させながら微小に往復移動させる微小駆動モードである。
【実施例１】
【００４９】
フォーカスレンズの駆動にボイスコイルモーターを使用した機構の場合、先に述べたように第３鏡筒１０７（の軸案内部）をガイド軸１２１に沿って摺動させながら駆動する。そのため、ガイド軸との摺動による摩擦負荷が大きく、可動部の動き出し、停止等の駆動特性に影響を与え、高速、静音なレンズ駆動、および高精度のレンズ駆動が困難になる。この課題を解消するため、本発明の具体的なＡＦの制御方法を図７、図８、図９を用いて説明する。
【００５０】
図７は、本発明の実施例１にかかるフォーカス駆動制御部４０４の内部構造を示すブロック図であり、図８は、本発明の実施例１にかかるＡＦの制御フローチャートである。また図９は、従来方法および本実施例方法によるフォーカスレンズの目標位置に対する実際のレンズ位置の駆動波形を示した図である。
【００５１】
図７においてピント合わせが必要な際に、フォーカスレンズ１０３の目標レンズ位置が指示（入力）される。フォーカスレンズ１０３の位置の検出はセンサ１２３ａとスケール１２３ｂにより行われる。フォーカス駆動制御部４０４は、目標レンズ位置と実際のレンズ位置の偏差を加算部７０１により算出し、この偏差が０に収束するように一定の周期で繰り返し演算されるＰＩＤ制御により帰還制御が実施される。ここで、以下、ＰＩＤ制御について簡単に説明する。自動焦点調節装置等のアクチュエータの駆動では、可動体の現在位置が可動体位置信号として検出され、これがフィードバックされて可動体が目標の位置に向かうように制御されるフィードバック制御が行われる。一般にフィードバック制御では、公知のＰＩＤ制御と呼ばれる制御方法が用いられる。Ｄ制御（微分制御）は、Ｐ制御（比例制御）の過制御によるフィードバック制御の安定性を向上させるために用いられる。Ｉ制御（積分制御）は、フィードバック制御のオフセット特性を改善するために用いられる。これらＰ制御、Ｉ制御及びＤ制御を、必要に応じて選択して組み合わせるようにしたフィードバック制御をＰＩＤ制御と呼ぶ。このように、フォーカス駆動制御部４０４は、フォーカスレンズ１０３が現在位置（第１の位置）から目標位置（第１の位置とは異なる第２の位置）に近づくように、ボイスコイルモーターを制御してフォーカスレンズ１０３を駆動する制御手段として機能する。図７に戻り、７０２は比例ゲイン部、７０６は微分ゲイン部、７１０は積分ゲイン部であり、それぞれのゲイン部により、比例補償量、微分補償量、積分補償量を算出する。７０４、７０９、７１４は入力された信号を記憶する中間バッファであり、一定の周期で演算される際に中間バッファから出力される信号は、１サンプル前の信号状態を保持する。上記の目標レンズ位置と実際のレンズ位置との偏差信号は、１サンプル前の状態が中間バッファ７０４により保持されており、現在のサンプルでの偏差と１サンプル前の偏差を加算部７０５により加算（減算）することで偏差の差分信号を算出する。そして、微分ゲイン部７０６で微分ゲインを積算することで微分補償量を算出する。７０７は変更可能な積分リミッタであり、偏差信号を所定の値に制限する。すなわち、積分リミッタ７０７は、フォーカスレンズ１０３の目標位置と現在位置との位置偏差に制限をかける位置偏差制限手段として機能する。積分リミッタ７０７で制限された偏差信号は、加算部７０８により、１サンプル前の信号を保持した中間バッファ７０９の信号と加算されて積分ゲイン部７１０で積分ゲインを積算して積分補償量を算出する。中間バッファ７０９に保持される信号は、制御開始時点から生じる偏差信号を加算し続けた値となるため偏差を積分した信号を意味する。これら三つの補償量を加算部７０３にて加算した信号をフォーカス駆動制御部４０４内の駆動回路にて電圧変換し、駆動コイル１１８ａに印加することでフォーカスレンズ１０３を駆動する。また本発明ではさらに、外乱影響学習部７１７を有する。外乱影響学習部は中間バッファ７０９と同様に積分リミッタ７０７から出力された偏差信号を一定期間積分するための中間バッファ７１４および加算部７１８および、中間バッファ７１４の信号を０に初期化するための０出力部７１５、スイッチ７１３を有する。
【００５２】
さらに、中間バッファ７０９の信号から外乱影響学習部７１７内の中間バッファ７１４の信号を加算（減算）する加算部７１２と、中間バッファ７０９の信号を加算部７１２からの信号で初期化するためのスイッチ７１１を有する。さらに、制御部４１０により通知された駆動条件通知に従って、前述のスイッチ７１１および７１３により、中間バッファ７０９、７１４の初期化タイミングと、積分リミッタ７０７の制限値を変更指示する積分値操作部７１６を有する。
【００５３】
上記のように構成される本発明の実施例１にかかるＡＦの制御方法を図８のフローチャートを用いて説明する。基本的な動作は図６にて説明したので重複する内容は省略する。
【００５４】
ステップＳ１０１で処理が開始されるとまず、ステップＳ２０１にて積分値操作部７１６により積分リミッタ７０７を所定値１に設定する。積分リミッタ７０７は、レンズ目標位置と実際のレンズ位置との偏差を制限するものであり、偏差を積分処理する中間バッファ７０９および７１４への積分の速度を制限する効果を持つ。たとえば積分リミッタ７０７の所定値１を小さな値にすると中間バッファへ保存する積分値の時定数を長くすることができ、中間バッファへ保存する積分値が過剰に増減することを防ぐことができる。一方で、大きな偏差が生じても積分値が中間バッファになかなかたまらないため、積分制御量によりレンズの目標位置と実際のレンズ位置との偏差が完全に除去できないという弊害が生じる可能性がある。また、逆に所定値１を大きな値にすると偏差の中間バッファへの積分時定数が早くなるため、大きな偏差が生じても即座に除去することができる。そのため、図９（ｂ）の区間３のようにレンズを合焦位置に保持しているときなどの所定値１はフォーカス停止保持時の精度に影響するため、カメラ姿勢変化や外乱に対するレンズ位置ずれを防止するために十分大きな値とすることが望ましい。
【００５５】
ステップＳ１０３で操作部４１３により、第１スイッチ(ＳＷ１)が押下されている場合にはステップＳ２０２にて積分値操作部７１６は積分リミッタ７０７を所定値２に変更する。ステップＳ２０２で所定値２に変更した後は、合焦するフォーカスレンズ１０３の位置を探索するため、まずステップＳ１０５にてフォーカスレンズ１０３を所定の探索（スキャン）開始地点へ移動させる。スキャン開始地点へ移動した後、ステップＳ１０６にて合焦具合を示すＡＦ評価値を取り込みながら所定の速度で所定の位置までフォーカスレンズ１０３をスキャン駆動させる。ここでスキャン駆動時にステップＳ２０２で設定する積分リミッタ所定値２は、停止時の所定値１よりも小さな値とすることが望ましい。スキャン駆動時は合焦位置を探索するため等速駆動を行いながらＡＦ評価値を取り込むことが目的であるため速度変動なく目標速度で駆動することが制御要件であり、実際のレンズ位置が目標レンズ位置と必ずしも一致していなくてもよい。目標位置と実際の位置の偏差を除去するために積分補償値が大きく変動することは、速度の変動を生じることになるため偏差リミッタの所定値２を小さくすることで速度制御中の積分補償量の変動を小さく抑える。これにより、速度制御中の制御量の急激な増減を抑えて発生する駆動音を低減させる。次に、スキャンした駆動範囲内に合焦点があった場合には、ステップＳ２０９にて積分リミッタ７０７を処理開始時と同じ所定値１に戻す。所定値１に戻した後は、ステップＳ２０３にて積分値操作部７１６により、スイッチ７１３を０出力部７１５に接続することで、中間バッファ７１４を０近傍に初期化する。中間バッファ７１４を初期化完了した後に再度スイッチ７１３を中間バッファ７１４に接続することで初期化動作を完了する。ここで中間バッファ７１４は、フォーカス駆動中に受けた外乱、たとえばここではフォーカス駆動中にガイド軸１２１に摺動しながら駆動した際の摩擦外乱負荷を補償するために必要な積分補償量を学習するためのものである。したがって、フォーカス駆動前に中間バッファを０にクリアすることで、フォーカス駆動中（図９（ｂ）の区間１）に受けた外乱影響（積分値）のみを学習する。次に、ステップＳ２０４にて、積分リセットの有無を示す積分リセットフラグをＯＮに設定し、ステップＳ１０８にて合焦点へのフォーカスレンズ１０３の駆動を開始する。フォーカスレンズ１０３の駆動を開始した後、ステップＳ２０５にて、フォーカス合焦点への駆動時にあらかじめ設定した積分リセット位置に到達したか判定する。ここで、積分リセット位置とは、フォーカスレンズ１０３の目標位置（合焦位置）から所定量だけ離れた位置（図９（ｂ）に示す区間１と区間２の境界位置）であり、フォーカスレンズ１０３の駆動の減速開始位置である。積分リセット位置に到達していない場合は、ステップＳ１０９へ進む。一方、積分リセット位置に到達したら、ステップＳ２０６にて積分リセットフラグがＯＮであるかを判定し、積分リセットフラグがＯＦＦであれば、ステップＳ１０９へ進む。一方、積分リセットフラグはＯＮである場合には、ステップＳ２０７にて、積分値操作部７１６によりスイッチ７１１を加算部７１２側に接続することで、���間バッファ７０９の信号を中間バッファ７１４と中間バッファ７０９の加算（減算）信号近傍に初期化する。ここで、中間バッファ７０９（第１の保持部）は、フォーカスレンズ１０３の目標位置と現在位置との偏差を常に（第１の積分期間）積分した積分値を保持している。また、中間バッファ７１４（第２の保持部）は、該偏差を駆動開始点（バッファを０にクリアした時点）から減速開始点（積分リセット位置に到達した時点）までの間（第１の積分期間よりも短い第２の積分期間）積分した積分値を保持している。中間バッファ７０９の初期化が完了したら、再度スイッチ７１１を中間バッファ７０９側に変更して初期化処理を完了する。次に、ステップＳ２０８にて、積分リセット処理の完了を示す積分リセットフラグをＯＦＦする。次にステップＳ１０９にて合焦位置に到達したかを判定し、到達していなければ、ステップＳ１０８にて合焦点への駆動を引き続き行い、合焦点へ到達したらＳ１１０、Ｓ１１１と進んで停止する。
【００５６】
本実施例における積分リセット位置は、ステップＳ１０９で判定しているフォーカス駆動の目標位置である合焦位置の手前に設定している。例えば合焦位置の手前で減速制御を行うことで目標位置から実際のレンズ位置が大きくオーバーシュートしないように制御する方法と組み合わせて、減速開始位置（図９（ｂ）の区間１から区間２へ切り替わるタイミング）を積分リセット位置と設定する。また、積分リセット位置に到達した最初の１サンプル目のみ積分リセットを行うように積分リセットフラグをステップＳ２０６で判定している。そして、積分リセットフラグがＯＮであれば、中間バッファ７０９の信号から中間バッファ７１４の信号を減算することで、中間バッファ７１４で学習した合焦位置へのフォーカス駆動中の外乱を補償するための積分値の影響を低減（除去）する。その後、積分リセットフラグをステップＳ２０８にてＯＦＦにしている。このようにすることで、合焦目標位置に対するオーバーシュートを低減し、目標位置への整定時間を短くすることができる。図９（ａ）で示すように従来の制御方法では合焦位置到達後に積分補償量が過剰に出力されることによりフォーカス位置が合焦目標位置から大きくオーバーシュートしてしまう。これに対して、本発明の制御方法では、図９（ｂ）のように合焦目標位置に対するオーバーシュートを低減し、目標位置への整定時間を短くすることができる。整定時間とは、合焦目標位置に対して所定の幅以内に所定時間、フォーカスの位置が入り続けるまでの時間をいい、この整定時間がフォーカスの合焦完了時間に影響を与える。中間バッファ７０９のリセット処理は、スキャン動作時にはせず、合焦位置への駆動時のみ行う。これは、スキャン動作時は速度を一定に保つことが制御要件であるのに対し、合焦位置への駆動は、速度は関係なくできるだけ早く合焦位置へ駆動、並びに整定することで合焦完了時間を短縮することが目的であるからである。
【００５７】
このように、本実施例では、フォーカスレンズが合焦位置へ移動する間のＰＩＤ制御における積分補償量を学習し、合焦位置手前の減速を開始する位置においてＰＩＤ制御器の積分補償量から移動中の積分補償量の学習値を減算する。そのようにすることで、合焦位置到達後の積分制御量の出力を抑え、フォーカスレンズ位置が合焦位置から大きくオーバーシュートすることを防止することができる。
【００５８】
一方、ステップＳ１０３にてＳＷ１が押下されていない場合でコンティニアスＡＦモードである場合には、ステップＳ１１４にて現在のフォーカス位置が合焦位置であるかを判定する。合焦位置の場合には、フォーカスを駆動する必要はないので次回の駆動に備えてステップＳ２１０にて中間バッファ７１４を初期化後にステップＳ２１１にて積分リミッタを所定値１に変更して停止する。ステップＳ１１４にて合焦位置からずれていると判定されると、まずステップＳ２１２で積分リミッタを所定値３に変更した後にウォブリング動作に入る。ウォブリング動作は基本的に微小な距離をゆっくりした速度で駆動方向を反転しながら繰り返す微小駆動モードであり、上記のフォーカスレンズの摺動部の静止摩擦、動摩擦の外乱影響を受けやすい。そのため、静止摩擦を振りきり動きだすまでの大きな駆動力を発生させる積分補償量が必要となるので、積分リミッタの所定値３は、所定値１，２よりも大きな値を設定することが望ましい。
【００５９】
積分値操作部７１６は、上述したように、フォーカスレンズ１０３の駆動停止時においては、積分リミッタ７０７による制限を所定値１（第１の所定値）に変更（設定）する。また、スキャン駆動時（合焦点探索時）においては、該制限を所定値２（第１の所定値よりも小さい第２の所定値）に変更する。また、微小駆動時においては、該制限を所定値３（第１の所定値よりも大きい第３の所定値）に変更する。このように、積分値操作部７１６は、フォーカスレンズ１０３の駆動条件に応じて積分リミッタ７０７による制限を変更する変更手段として機能する。
【００６０】
そして、ウォブリング駆動中にウォブリング駆動方向をステップＳ２１３にて判定し、駆動方向の反転がない場合にはウォブリング駆動を継続する。ステップＳ２１３にて方向反転を検出すると（図９（ｄ）の区間１から区間２および区間２から区間３へ移行するタイミング）、まずステップＳ２１４にてステップＳ２０７と同様に中間バッファ７０９から中間バッファ７１４の信号を減算する。そうすることで、中間バッファ７１４で学習した一方向へウォブリング駆動中の外乱を補償するための積分値の影響を低減（除去）する。さらにステップＳ２１５にて中間バッファ７１４を０に初期化して、再度一方向へウォブリング駆動中の外乱影響による積分補償量を中間バッファ７１４に学習する。このようにウォブリング駆動中の方向反転時に、中間バッファ７０９から外乱影響を除去することで、駆動方向反転時のオーバーシュートおよび追従遅れを低減させ、ウォブリング駆動時の目標位置に対する追従精度を向上させることができる。図９（ｃ）で示すように従来の制御方法では、方向反転後に積分補償量が出力され目標フォーカス位置に対する実フォーカス位置がオーバーシュートすること並びに実フォーカス位置の追従の遅れが発生してしまう。これに対し、本発明の制御方法では図９（ｄ）で示すように、駆動方向反転時のオーバーシュートおよび追従遅れを低減させ、ウォブリング駆動時の目標位置に対する追従精度を向上させることができる。
【００６１】
このように、積分値操作部７１６および外乱影響学習部７１７は、フォーカスレンズ１０３の駆動条件の変化に応じて、フォーカスレンズ１０３の駆動中の駆動負荷の影響を低減するようにフォーカス駆動制御部４０４の制御方式を変更する変更手段として機能する。具体的に、積分値操作部７１６および外乱影響学習部７１７は、中間バッファ７０９において常に偏差を積分する第１の制御方式から、中間バッファ７０９が保持する積分値から中間バッファ７１４が保持する積分値を減算する第２の制御方式に変更する。ここで、駆動条件の変化とは、例えば、フォーカスレンズ１０３が減速を開始する変化（減速開始時）、微小駆動モードにおいてフォーカスレンズ１０３の駆動方向が反転する変化（駆動方向反転時）のうち少なくとも一つを指す。
【００６２】
本実施例では、外乱による積分補償量への影響をＰＩＤ制御用の積分器の中間バッファではなく、別の中間バッファを用いて合焦点への移動中およびウォブリング駆動中のみ学習し、ＰＩＤ制御の積分の中間バッファから差し引く方式を採用している。このようにすれば、撮像装置の姿勢変化など重力影響による積分補償量への変化に影響を与えずに、駆動中の積分補償量増加分のみを抽出することができる。よって、積分補償量が不連続性になることによるピントずれ等の悪影響を受けない構成が実現できる。
【実施例２】
【００６３】
実施例１では、フォーカスレンズが合焦位置へ移動する間のＰＩＤ制御における積分補償量を学習し、合焦位置手前の減速を開始する位置においてＰＩＤ制御器の積分補償量から移動中の積分補償量の学習値を減算するように制御する方式を示した。そうすることにより、合焦位置到達後の積分制御量の出力を抑え、フォーカスレンズ位置が合焦位置から大きくオーバーシュートすることを防止し、整定時間を短くすることで合焦するまでの時間を短縮することができた。また、ウォブリング動作時の駆動方向反転時においてＰＩＤ制御器の積分補償量から移動中の積分補償量の学習値を減算するように制御する方式を示した。そうすることにより、目標位置への追従遅れ並びに目標位置に対するオーバーシュートを低減し、ウォブリングの駆動精度を向上させることができた。
【００６４】
本実施例では、上記とは別の制御方式として、フォーカスレンズ駆動部の数値モデルを使用して駆動条件に応じて数値モデルのパラメータを変更し、フォーカスレンズ位置を数値モデル位置に追従するようにすることでフォーカスの駆動特性を改善する方法を示す。ここで、本実施例においてフォーカス駆動制御部４０４は、フォーカスレンズ１０３の駆動特性を表す数値モデルに基づいて、ボイスコイルモーターを制御し、フォーカスレンズ１０３を駆動する制御手段として機能する。
【００６５】
基本的な構成並びにフローは、実施例１と重複している箇所もあるため異なる箇所のみ説明する。
【００６６】
図１０は、本発明の第２の実施形態にかかるフォーカス駆動制御部４０４の内部構造を示すブロック図である。図１１は、本発明の第２の実施形態にかかるＡＦの制御フローチャートである。
【００６７】
図１０においてＰＩＤ制御器の部分は実施形態１と同様の構成であるが、本実施形態ではフォーカスレンズ１０３の数値モデル１００３と数値モデル１００３のモデル位置を目標レンズ位置に追従させるためのモデル制御器１００２を有する点が異なる。また、駆動条件の通知に従って数値モデル１００３の特性を変更指示するモデル特性操作部１００４を有する点が異なる。ここでフォーカスレンズ１０３の数値モデルとは、モデル制御器１００２で算出されるモデル制御量ｕｍからモデルの位置ｙｍまでの周波数領域での伝達関数が例えば式１のような２回積分の剛体モデルであらわされる。
【００６８】
【数１】
0006512814.tif 000002
【００６９】
Ｋｍはモデルゲインを表し、入力ｕｍに対するモデルの出力ゲインを表す。駆動中の駆動負荷が大きい場合には、入力ｕｍに対して可動部が動きづらく、Ｋｍが小さいため低トルクなモデルとなるように、モデル特性操作部１００４により変更される。また、駆動中の駆動負荷が小さい場合には、入力ｕｍに対して可動部が動きやすいためＫｍが大きい高トルクなモデルとなるように、モデル特性操作部１００４により変更される。また、モデル制御器１００２は例えば、ＰＩＤ制御器等で構成する。本制御器はまず目標レンズ位置の指令によって、数値モデル１００３のモデル位置と目標レンズ位置の偏差が加算部１００１により演算され、この偏差が０に収束するようにモデル制御器１００２によりフィードバック制御される。一方、フォーカスレンズ１０３の実際のレンズ位置とモデル位置の偏差が加算部７０１により算出され、この偏差が０に収束するようにＰＩＤ制御器によりフィードバック制御される。またモデル制御器１００２で算出されたモデルを駆動するための制御量が加算部７０３によりフィードフォワード制御量として加算されるモデル追従制御系を構成する。
【００７０】
図１１は本発明の第２の実施形態におけるＡＦの制御フローチャートである。
【００７１】
ステップＳ１０１で処理が開始されるとまず、ステップＳ１１０１にてモデル特性操作部１００４により数値モデル１００３のモデルゲインＫｍを所定値１に設定する。モデルゲインは、前述の通り数値モデルの駆動トルクを表すものであり、モデルゲインＫｍによって駆動するのに大きなトルクの必要な特性（低トルク）、小さな駆動力で駆動できる特性（高トルク）等を表すことが可能である。所定値１は、フォーカス停止時の基準のトルク特性であり実機の特性等から決定される。ステップＳ１０３で操作部４１３により、第１スイッチ(ＳＷ１)が押下されている場合にはステップＳ１１０２にてモデルゲインＫｍを所定値２に設定する。フォーカスレンズが停止状態から動きだすまでは静止摩擦の影響を受けるため、実際に動き出すまでに大きな駆動トルクが必要であり、この特性を数値モデル１００３で表すために所定値２は、所定値１に比べて小さな値とする。このように低トルクなモデルに対しては、モデル制御器１００２は動き出しの遅れを補償するため、駆動開始時に大きな制御量を発生させる。これにより加算部７０３で加算されるモデル制御器からのフィードフォワード制御量は大きくなり実際のフォーカスレンズ１０３に印加されるため動きだしの遅れを解消することができる。スキャン駆動の目的は一定速度で駆動することであるので、ステップＳ１１０３により目標速度に達したら、ステップＳ１１０４によりモデルゲインを所定値３に設定し、ステップＳ１１０５でスキャン終了位置に到達したかを判定する。所定値３は、一定速度で動き続けている時なので動摩擦が支配的であり駆動負荷が小さいため、所定値１、２に比べて小さな駆動力で駆動できる（高トルクな特性）のため、大きな値を設定する。このように、フォーカスレンズの駆動開始時においては、動き出すまでに大きなトルクが必要であるため、第１の駆動モデル特性に基づく第１の制御方式から、該第１の駆動モデル特性とは異なる第２の駆動モデル特性に基づく第２の制御方式に変更している。またスキャン終了後には、ステップＳ１１０６によりモデルゲインを所定値１に戻す。合焦位置への駆動もスキャン駆動と同様にステップＳ１１０７でモデルゲインＫｍを所定値２に設定した後に駆動を開始する。また、ステップＳ１１０８にて実際のレンズ位置がモデル位置に到達したタイミング（動き始めの静止摩擦負荷影響が小さくなったタイミング）でモデルゲインを所定値３に設定する。そして、合焦位置に到達した後にはモデルゲインを所定値１に戻す。
【００７２】
一方、ステップＳ１０３にてＳＷ１が押下されていない場合でコンティニアスＡＦモードである場合には、ステップＳ１１４にて現在のフォーカス位置が合焦位置であるかを判定する。合焦位置の場合には、フォーカスレンズを駆動する必要はないのでステップＳ１１１０にてモデルゲインを所定値１に設定した後に停止する。ステップＳ１１４にて合焦位置からずれていると判定されると、ステップＳ１１１１でモデルゲインを所定値４に変更した後にウォブリング動作に入る。ウォブリング動作は基本的に微小な距離をゆっくりした速度で駆動方向を反転しながら繰り返す微小駆動モードであり、上記のフォーカスレンズの摺動部の静止摩擦、動摩擦の外乱影響を受けやすい。そのため、静止摩擦と動摩擦の切り替わりが多く、目標位置へ追従しにくいため所定値４は所定値２と同等の小さな値（低トルク）、あるいは所定値２よりも小さな値を設定する。
【００７３】
モデル特性操作部１００４は、上述したように、フォーカスレンズ１０３の駆動停止時においては、数値モデルの表す駆動ゲインの大きさを所定値１（第１の所定値）に変更する。また、スキャン駆動開始時（合焦点探索開始時）においては、数値モデルの表す駆動ゲインの大きさを所定値２（第１の所定値よりも小さい第２の所定値）に変更する。また、スキャン駆動中において所定の速度に到達したときは、数値モデルの表す駆動ゲインの大きさを所定値３（第１の所定値よりも大きい第３の所定値）に変更する。また、微小駆動時においては、数値モデルの表す駆動ゲインの大きさを所定値４（第２の所定値以下の第４の所定値）に変更する。このように、モデル特性操作部１００４は、フォーカスレンズ１０３の駆動条件の変化に応じて、フォーカスレンズ１０３の駆動中の駆動負荷の影響を低減するようにフォーカス駆動制御部４０４の制御方式を変更する変更手段として機能する。具体的に、モデル特性操作部１００４は、第１の駆動モデル特性に基づく第１の制御方式から、第１の駆動モデル特性とは異なる第２の駆動モデル特性に基づく第２の制御方式に変更する。ここで、駆動条件の変化とは、例えば、フォーカスレンズ１０３が停止状態から駆動を開始する変化（駆動開始時）、フォーカスレンズ１０３が停止状態から微小駆動を開始する変化（微小駆動開始時）のうち少なくとも一つを指す。なお、本実施例で示す数値モデルは、第１の駆動モデル特性および第２の駆動モデル特性に加えてさらに複数の駆動モデル特性を有する駆動モデルを持っている。ここで、駆動モデル特性とは、フォーカスレンズの駆動中の駆動負荷の大きさが異なることにより駆動ゲインが異なる特性を表している。
【００７４】
以上の方法により、ボイスコイルモーターによりフォーカスレンズの駆動を行う撮像装置において、駆動条件によって、積分補償量の初期化あるいは、数値モデルの特性変更を行うことにより高速、静音なレンズ駆動、および高精度のレンズ駆動を実現できる。
【００７５】
したがって、本発明によれば、ボイスコイルモーターによりフォーカスレンズの駆動を行う撮像装置において、摺動部による摩擦負荷影響を受けることなく高速、静音かつ高精度なレンズ駆動ができる制御装置および方法を提供することができる。
【００７６】
なお実施形態１および実施形態２の方法は、それぞれを選択してもよいし、両方を組み合わせて使用しても構わない。
【００７７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。また設計機能を考慮した材質であれば、それを限定するものではない。
【００７８】
例えば、上記実施例では、フォーカスレンズがボイスコイルモーターにより駆動される例を挙げたが、本発明はこれに限定されず、ズームレンズがボイスコイルモーターにより駆動されてもよい。また、フォーカスレンズやズームレンズとは異なる光学部材がボイスコイルモーターにより駆動されてもよい。
【００７９】
また、例えば、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。
【００８０】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するための手順が記述されたコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。
【００８１】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。
【００８２】
また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の制御装置は、コンパクトデジタルカメラ、一眼レフカメラ、ビデオカメラなどに使われる交換レンズ（光学機器）および撮像装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８４】
１１８ａ  コイル
１１８ｂ  マグネット
１１８ｃ  ヨーク
４０４    フォーカス駆動制御部
７１６    積分値操作部
７１７    外乱影響学習部
【図１】
0006512814.tif 000003
【図２】
0006512814.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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