(57)【要約】【課題】  光学機器のピント調節のためのフォーカスレンズを駆動した際に発生する光軸方向の振動を早期に抑制し、フォーカスレンズ位置を安定させるオートフォーカス装置を提供する。【解決手段】  光学機器に内臓されたオートフォーカス機能を実現させる為のレンズ走査装置に関する。フォーカスレンズ４を保持するレンズホルダ５の一部に動吸振器となる部分１４を形成する。駆動装置９によって光軸１方向に駆動されたフォーカスレンズ４及びレンズホルダ５は駆動装置９を停止させた際に振動を生じる。このフォーカスレンズ４に生じる光軸１方向の振動を動吸振器１４が大きく振動することにより、フォーカスレンズ４の振動を抑制することができるフォーカスレンズ支持装置。【選択図】  図１
2012242415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピントを調節するためのフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを光軸方向に駆動するフォーカスレンズ駆動手段とを有し、前記レンズホルダの構造の一部が動吸振器であることを特徴とするフォーカスレンズ支持装置。
【請求項２】
前記動吸振器となる部分の構造の形状が撮像素子への不要な光線を遮蔽する形状となっている事を特徴とする請求項１に記載のフォーカスレンズ支持装置。
【請求項３】
前記動吸振器となる部分の構造と前記レンズホルダとの間に減衰の大きい材料を挿入する事を特徴とする請求項１に記載のフォーカスレンズ支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学機器に内臓されるオートフォーカス機能を実現させる為のレンズ走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等の光学機器に搭載されたズームレンズでは、リアフォーカスタイプのレンズユニットを搭載したものが増加している。
【０００３】
一般にリアフォーカス式のズームレンズは所謂前玉フォーカスのズームレンズに比べて第１群の有効径が小さく、レンズ系全体が小型化できる。
【０００４】
また、近接撮影、特に極近接撮影が容易となる。
【０００５】
更に、比較的小型軽量のレンズ群を移動させるので、レンズ群の駆動力が小さくて済み、迅速なピント合わせができる。
【０００６】
フォーカスレンズの駆動源としてはステッピングモータなどを用い、レンズが固定されたレンズホルダをナットやスクリュー等のメカ機構を介して駆動される。
【０００７】
一方、デジタルカメラ等を利用する側から見ると、撮影者がレリーズボタンを押下し、その後、オートフォーカス制御や自動露出制御、ストロボ調光制御などが行われて、実際に撮影が開始されるまでにレリーズタイムラグが生じる。
【０００８】
これまで、撮影者がストレスなく撮影を行うことができるように、このレリーズタイムラグを短縮する技術の開発が進んでいる。
【０００９】
そのなかで、オートフォーカス機能においても、精度を向上させながらオートフォーカスに要する時間を短縮する提案がなされてきた。
【００１０】
特許文献１には、フォーカスモータの加減速を指定の関数に従う事によりオートフォーカスに要する時間を短縮する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−９１７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
光学装置において、フォーカスレンズが駆動装置により駆動されて目標位置に停止した際、フォーカスレンズおよびレンズホルダに光軸方向の振動が発生する。
【００１３】
この振動は、通常は摩擦や構造減衰等により、徐々に振幅を小さくしていくが、振動が治まるまでは撮影やピント状態の確認等の動作が開始できない。
【００１４】
そのため、振動の振幅を早期に小さくする事がレリーズタイムラグを短縮させる上で重要となっている。
【００１５】
また、近年コンパクトカメラでは小型化が進んでおり、フォーカスレンズを支持する構造の剛性が低下し、発生する振動が大きくなる傾向がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するための本発明の光学装置は、ピントを調節するためのフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを保持するレンズホルダとを有する装置についてである。
【００１７】
前記レンズホルダを光軸方向に駆動する駆動手段を有し、前記レンズホルダの構造の一部が動吸振器であることを特徴とするフォーカスレンズ支持装置を提案する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レンズホルダの一部の動吸振器に相当する部分が大きく振動することにより、フォーカスレンズが一定振幅以下になるまでの時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】レンズホルダの一部を動吸振器としたフォーカス機構を示す図である。
【図２】従来のフォーカス機構を示す図である。
【図３】従来のフォーカス機構におけるレンズの光軸方向の振動を示す図である。
【図４】動吸振器およびレンズの光軸方向の振動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［実施例１］
図１は本発明の好適な実施例に係るデジタルカメラなどの撮像装置のフォーカス部を示す図である。
【００２１】
図１において、ズームレンズ２は光軸１上を移動させることにより、画角を変更するためのレンズである。
【００２２】
手ぶれ補正レンズ３は手ぶれを打ち消す方向に駆動させることにより、防振機能を実現させるレンズである。
【００２３】
フォーカスレンズ４は光軸１上を移動させることにより、ピントを調節させるためのレンズであり、フォーカスレンズホルダ５によって、支持されている。
【００２４】
このフォーカスレンズ４は、駆動装置９とナット１０とスクリュー１１によって、フォーカスレンズホルダ５を介して移動される。
【００２５】
ガイドバー６およびサブガイドバー８により、フォーカスレンズホルダ５は光軸1方向の運動に制限されている。
【００２６】
フォーカスレンズホルダ５はスプリング７によって、図１の上方向に力を受けている。
そのため、フォーカスレンズホルダ５はナット１０に接触し、光軸方向の位置が決められている。
【００２７】
また、スプリング７の力はナット１０とスクリュー１１間のガタを無くし、駆動装置９の回転を制御する事により、フォーカスレンズ４の位置が決められる様になっている。
【００２８】
各レンズを通過した光はＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子１２で受光され、光信号から電気信号へと変換される。
【００２９】
この電気信号は画像処理回路により画素補間処理や色変換処理などが施され、画像データとして、画像メモリに転送される。
【００３０】
また、画像処理回路は評価手段を含み、電気的な画像データから高周波成分をハイパスフィルタによって検出し、これをＡＦ評価値としてカメラシステム制御部へ転送する。
【００３１】
まずはじめに、レリーズボタンが押下されてから画像データを取得するまでの撮影動作全体について説明する。
【００３２】
レリーズボタンが押下されると、最適の露出値又はユーザによって設定されている露出値となるように、絞りシャッタ制御部により絞り位置設定を行う。
【００３３】
また、撮像素子１２からのアナログ信号をデジタル信号へ変換するＡＦＥ回路に対してゲイン設定を行う。
【００３４】
その後、フォーカスレンズ４を駆動させて光軸１上の位置に対するＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値がピークとなるピント位置にフォーカスレンズ４を移動させる。
【００３５】
この、オートフォーカス制御動作によってピントが最適となる位置へフォーカスレンズ４が設定される。
【００３６】
この状態で、撮像素子の露光を開始し、一定時間が経過した後、メカニカルシャッタを閉じることで露光を終了する。
【００３７】
生成された画像データは、インターフェースを解して接続されている記録媒体に記録される。
【００３８】
記録媒体は、カメラに内臓されたメモリ領域であっても良い。
【００３９】
以上が、カメラ撮像時のフォーカス機構周辺の動作の概略である。
【００４０】
ここで、オートフォーカスのスキャン動作について説明する。
【００４１】
フォーカスレンズホルダ５を駆動する駆動装置９はステッピングモータとし、フォーカスレンズ４の位置と既定位置からの駆動信号のパルス数（位置）が対応しているものとする。
【００４２】
まず、ピントの合うフォーカスレンズ４の位置は焦点距離と被写体距離で異なってくるため、駆動装置９により、既知の焦点距離に応じてスキャンするパルス範囲決定する。
【００４３】
ここでの動作手順については、短時間でピントを合わせるために様々な方法が提案されている。
【００４４】
ピントの合うパルスにフォーカスレンズ４を停止させるため、駆動時または停止時に撮像素子１２でＡＦ評価値をフレームレートに応じたタイミングで逐次取得していく。
【００４５】
取得したＡＦ評価値がピークとなる位置を加減速や往復動作により得られたＡＦ評価値から検索していき、その位置に停止させる。
【００４６】
スキャン動作の結果、フォーカスレンズ４を被写界深度内にすることで、オートフォーカス動作が終了となる。
【００４７】
被写界深度とは、或る距離の被写体に対して、ピントが許容できるフォーカスレンズの光軸１方向のずれの許容範囲のことである。
【００４８】
以上に示したように、撮影動作の中で、フォーカスレンズ４を最適となる位置へ移動させる際、フォーカスレンズ４は駆動と停止を複数回繰り返す必要がある。
【００４９】
次に、フォーカスレンズ４が停止した際に生じる振動について、説明する。
【００５０】
フォーカスレンズ４およびフォーカスレンズホルダ５が一定速度で光軸１上を移動している状態から停止状態に移行する際、駆動装置９に近い部分と遠い部分で挙動が異なる。
【００５１】
駆動装置９に近い部分は駆動装置９の回転が停止すると共にほぼ速度０となるが、遠い部分では慣性により、それまでの駆動方向に運動を継続する。
【００５２】
この運動はフォーカスレンズホルダ５の弾性により、停止する方向に力が加わり、それまでの駆動方向と逆方向の加速度が生じる。
【００５３】
この運動は慣性と弾性により決まる一定の固有振動数での自由減衰振動となる。
【００５４】
図１、図２に示す様なフォーカス機構の場合、フォーカスレンズホルダ５の振動は１次の曲げ振動が卓越して発生するため、１自由度減衰振動系として扱う事とする。
【００５５】
この振動は構造減衰や摩擦等により徐々に振幅を小さくしていくが、撮像する際に被写界深度以上の振幅でフォーカスレンズ４が振動すると、画質が低下する恐れがある。
【００５６】
図２に示す従来のフォーカス機構において、停止時にフォーカスレンズ４の中心が光軸１方向に振動する様子を図３のグラフ２０に示す。
【００５７】
横軸０は駆動装置が駆動状態から停止状態に移行した時刻を示し、縦軸０は時刻０におけるフォーカスレンズ中心の光軸方向の位置を示す。
【００５８】
この図３に対し、図４は図１に示す本実施例における、フォーカスレンズ中心の光軸方向の振動と動吸振器部分の光軸方向の振動を示したグラフである。
【００５９】
実線２１がフォーカスレンズ中心の振動を示し、破線２２が動吸振器部分の振動を示している。
【００６０】
これは、図１における動吸振器１４の質量部分１４ｂが大きく振動する事によって、動吸振器１４での構造減衰が運動エネルギーを熱エネルギーとして消散しているためである。
【００６１】
このように、フォーカスレンズホルダの慣性と比べて小さい慣性を有する動吸振器を付加することにより、フォーカスレンズの光軸方向の振動を抑制することができる。
【００６２】
動吸振器の慣性とフォーカスレンズホルダの慣性の比率は、例えば１対２０程度で大きい効果が得られる。
【００６３】
また、動吸振器を除いたフォーカスレンズホルダの固有振動数と動吸振器の固有振動数が一致している場合に効果が大きい。
【００６４】
そのため、動吸振器は図１の場合、動吸振器１４を除いた構造の１次固有振動数を算出し、その値に合わせた固有振動数を持つ動吸振器１４を設計して付加させる。
【００６５】
なお、固有振動数ｆは質量ｍと剛性ｋを用いてｆ＝１／２π×√（ｋ／ｍ）で算出できるがフォーカス機構の場合、１次振動モードの質量ｍと剛性ｋを計算する事は困難である。
【００６６】
そのため、コンピュータを用いた固有値解析等を実施することにより、固有振動数を把握し、設計する必要がある。
【００６７】
以上に示したように、フォーカスレンズホルダ５に付加された動吸振器１４がフォーカスレンズ４の振動を抑制し、フォーカス位置検出時間を短縮することが可能である。
【００６８】
図１では、動吸振器１４をフォーカスレンズホルダ５とスリットにより分離した一体成形の形状を提案している。
【００６９】
この形状は、撮像素子１２へフォーカスレンズ４を通らずに光が到達するのを防ぐ様な形状として、画質の低下を防ぐ効果が得られる。
【００７０】
また、別部品の動吸振器を付加する場合よりも製造コストを抑える効果も得られる。
【００７１】
他の実施形態として、図１のフォーカスレンズホルダ５のスリット部へ減衰作用と光遮蔽機能を有するフィルムを貼付する形態が振動を抑制する効果が大きく、有効である。
【００７２】
この形態の場合、スリット部から撮像素子側へ光を遮蔽できるため、フォーカスレンズホルダ５の機能として優れており、画質の向上が期待できる。
【００７３】
ただし、フィルムが質量部１４ｂを支持するばねとして作用する場合もあるので、固有振動数を前述した値に合わせる様に注意する必要がある。
【００７４】
以上詳述したように、本発明は、オートフォーカス機構に係るものであり、本発明により、レンズの振動を短時間に抑制することができ、ピント調整に要する時間を短縮できる。
【００７５】
よって、レリーズタイムラグの短縮が実現でき、光学機器としての性能が向上し、有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１     光軸
２     ズームレンズ
３     手ぶれ補正レンズ
４     フォーカスレンズ
５     レンズホルダ
６     ガイドバー
７     スプリング
８     バー
９     駆動装置
１０   ナット
１１   スクリュー
１２   撮像素子
１３   ベース
１４ａ 動吸振器相当部分（ばね部）
１４ｂ 動吸振器相当部分（質量部）
２０   振動振幅（従来構造、レンズ中心）
２１   振動振幅（動吸振器有、レンズ中心）
２２   振動振幅（動吸振器有、動吸振器部分）
【図１】
2012242415.tif 000003
【図２】
2012242415.tif 000004
【図３】
2012242415.tif 000005
【図４】
2012242415.tif 000006