JP2006189648A

JP2006189648A - カメラ

Info

Publication number: JP2006189648A
Application number: JP2005001747A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Ishige; 良幸石毛
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【目的】カメラの駆動状況に応じて変るフォーカスレンズの移動速度の等速性及び高速性の要求度を満足できるカメラを提供する。
【構成】ＡＦ駆動機構５０では、フォーカスレンズ１６Ａが移動体６０によって摺動可能に保持された軸体５４が、圧電素子５６によって高速、又は低速で移動されることで、フォーカスレンズ１６Ａがフォーカス駆動される。フォーカスレンズ１６ＡがＡＦサーチ開始位置へ移動される時には、移動体６０の保持力が減少されてフォーカスレンズ１６Ａの移動速度が高速化され、ＡＦサーチ時には、移動体６０の保持力が増加されてフォーカスレンズ１６Ａの移動量のバラツキを抑制し、フォーカスレンズ１６Ａの移動速度の等速性を向上させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮影レンズを摺動可能に保持した軸体を撮影レンズの光軸方向に移動させることで、撮影レンズを光軸方向へ移動させるカメラに関する。

カメラのオートフォーカス（ＡＦ）駆動機構として、圧電素子によってフォーカスレンズ（撮影レンズ）の光軸方向へ往復動される軸体と、この軸体にフォーカスレンズを弾性力で摺動可能に保持する保持手段とで構成され、圧電素子の縮み速度と伸び速度を異ならせることで、フォーカスレンズを移動させる機構が考案されている（例えば、特許文献１参照）。この機構では、圧電素子を低速で変位させて保持手段と軸体との摩擦力未満の力を軸体に作用させることで、軸体を保持手段の間で摺動させずに保持手段と共に移動させ、反対に、圧電素子を高速で変位させて保持手段と軸体との摩擦力以上の力を軸体に作用させることで、軸体を保持手段の間で摺動させて軸体のみを移動させる。

ここで、フォーカスレンズを連続的に移動させて行うＡＦサーチを採用したＡＦ駆動機構では、フォーカスレンズの移動量と移動時間とから合焦位置をサーチするので、フォーカスレンズの移動速度の等速性が要求される。

しかしながら、フォーカスレンズの姿勢や温度差等で軸体と保持手段との摺動性が異なり、フォーカスレンズの移動速度にバラツキが生じてしまう。これは、保持手段の保持力を増加させて保持手段の摺動性を低下させることで抑制できるが、この場合、フォーカスレンズの駆動速度が遅くなってしまい、等速性を要求されないＡＦサーチ開始位置へのレンズ移動の時間まで増加してしまう。このため、高望遠レンズ等、フォーカスレンズの移動距離が長いレンズでは、シャッタータイムラグが大きくなってしまう。

また、位置検出センサを用いてフォーカスレンズの位置検出を行い、検出結果をフィードバックして移動速度を制御することによって等速性を確保することができるが、シャッタータイムラグを低減するために１０ｍｍ／ｓ以上の速度で駆動するＡＦサーチにおいては、高分解能の位置検出センサが必要となり、コストアップになる。
特開平４−６９０７０号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、撮影レンズの駆動状況に応じて変る撮影レンズの移動速度の等速性及び高速性の要求度を満足できるカメラを提供することを目的とする。

請求項１に記載のカメラは、被写体像を結像する撮影レンズと、前記撮影レンズの光軸方向へ移動可能とされた軸体と、前記撮影レンズを前記軸体に摺動可能に保持する保持手段と、前記軸体の軸方向の一端部に取付けられ、駆動パルスを付与されて伸縮する伸縮手段と、前記伸縮手段に駆動パルスを付与してＡＦサーチを実行する第１制御手段と、を備えるカメラであって、前記保持手段が前記撮影レンズを前記軸体に保持する保持力を調整する調整手段を有し、第１制御手段は、前記調整手段によって、ＡＦサーチ時の前記保持力を、ＡＦサーチ以外で前記撮影レンズが移動する時の前記保持力よりも大きくすることを特徴とする。

請求項１に記載のカメラでは、撮影レンズが保持手段によって軸体に摺動可能に保持されている。軸体の軸方向の一端部には伸縮手段が取付けられており、この伸縮手段が第１制御手段によって駆動パルスを付与されて伸縮することで、軸体が撮影レンズの光軸方向へ移動する。この際、保持手段が撮影レンズを軸体に保持する保持力によって、軸体と保持手段との間には摩擦力が作用しているが、この摩擦力に勝る力を伸縮手段によって軸体に作用させることで、軸体を保持手段の間で摺動させて撮影レンズを停止させることができる。反対に、軸体と保持手段との間の摩擦力未満の力を伸縮手段によって軸体に作用させることで、軸体を保持手段の間で摺動不能とし、撮影レンズを軸体と共に移動させることができる。

ここで、撮影レンズを連続して移動させてＡＦサーチを行う場合には、上述したように、ＡＦサーチ時の撮影レンズの移動速度の等速性が要求され、一方、撮影レンズをＡＦサーチの開始位置へ移動させる時の撮影レンズの移動速度の高速性が要求される。撮影レンズの移動速度を高速化するためには、調整手段によって保持手段の保持力を小さくすれば良いが、摺動性が良くなり保持手段の移動量が大きくなるので、その分だけ撮影レンズの駆動状況に応じた保持手段の移動量のバラツキが大きくなってしまう。

また、調整手段によって保持手段の保持力を大きくすれば、保持手段の移動量が小さくなるので、その分だけ撮影レンズの駆動状況に応じた保持手段の移動量のバラツキを小さくでき、撮影レンズの移動速度の等速性を向上できる。

そこで、本発明では、第１制御手段が、調整手段によってＡＦサーチ時の保持手段の保持力を、ＡＦサーチ時以外で撮影レンズが移動する時の保持手段の保持力より大きくする。これによって、ＡＦサーチ時には、撮影レンズの移動速度の等速性を向上でき、また、撮影レンズをＡＦサーチ開始位置へ移動させる際等、ＡＦサーチ時以外で撮影レンズを移動する時は、撮影レンズの移動速度を高速化できる。従って、撮影レンズによって結像される被写体像を高精度に合焦でき、また、シャッタータイムラグを低減できる。

請求項２に記載のカメラは、請求項１に記載のカメラであって、前記撮影レンズの移動量を検出する移動量検出手段と、を有し、前記第１制御手段は、ＡＦサーチ時以前に、前記調整手段によって前記保持力を所定値まで増加させて前記伸縮手段に駆動パルスを付与し、前記伸縮手段に付与した駆動パルス数と前記移動量検出手段によって検出された前記撮影レンズの移動量から前記駆動パルスの分解能を算出し、前記調整手段によってＡＦサーチ時の前記保持力を前記所定値まで増加させてＡＦサーチを実行し、ＡＦサーチ実行中、前記駆動パルスの分解能に基づいて前記撮影レンズの位置を検出することを特徴とする。

請求項２に記載のカメラでは、第１制御手段によって伸縮手段に駆動パルスが付与されて伸縮手段が伸縮し、軸体、保持手段、及び撮影レンズが撮影レンズの光軸方向へ移動され、撮影レンズの移動量が移動量検出手段によって検出される。

ここで、第１制御手段は、ＡＦサーチ時以前に、調整手段によって保持手段の保持力を所定値まで増加させ、この状態で、伸縮手段に駆動パルスを付与して撮影レンズを光軸方向へ移動させる。この際、第１制御手段は、伸縮手段に付与した駆動パルス数と移動量検出手段によって検出された撮影レンズの移動量から駆動パルスの分解能を算出する。そして、調整手段によってＡＦサーチ時の保持力を所定値まで増加させてＡＦサーチを実行し、ＡＦサーチ実行中、駆動パルスの分解能に基づいて撮影レンズの移動量を検出する。

これによって、移動量検出手段の分解能よりも高い分解能で撮影レンズの移動量を制御できるので、高精度な位置検出が要求される場合でも、移動量検出手段として分解能が低いセンサを用いることができる。従って、移動量検出手段の部品コストを低減できる。

請求項３に記載のカメラは、請求項１又は２に記載のカメラであって、前記第１制御手段は、被写界深度を算出し、算出した被写界深度が所定値より深い場合、前記調整手段によってＡＦサーチ時の前記保持力をＡＦサーチ以外で前記撮影レンズが移動する時の前記保持力まで低下させることを特徴とする。

請求項３に記載のカメラでは、第１制御手段が、被写界深度を算出し、算出した被写界深度が所定値より深く、合焦位置検出を高精度化する必要が無い時は、調整手段によって、ＡＦサーチ時の保持手段の保持力を、ＡＦサーチ時以外で撮影レンズを移動させる時の保持手段の保持力まで低下させる。

これによって、撮影レンズをＡＦサーチの開始位置へ移動させる際のみならず、ＡＦサーチ時にも、撮影レンズの移動速度を高速化できるので、請求項１、２に記載の発明よりもさらに、シャッタータイムラグを低減できる。

請求項４に記載のカメラは、被写体像を結像する撮影レンズと、前記撮影レンズの光軸方向へ移動可能とされた軸体と、前記撮影レンズを前記軸体に摺動可能に保持する保持手段と、前記軸体の軸方向の一端部に取付けられて伸縮する伸縮手段と、前記伸縮手段に駆動パルスを付与してＡＦサーチを実行する第２制御手段と、を備えるカメラであって、前記保持手段が前記撮影レンズを前記軸体に保持する保持力を調整する調整手段と、前記撮影レンズの姿勢を検出する姿勢検出手段と、を有し、前記第２制御手段は、前記調整手段によって、前記姿勢検出手段により検出された前記撮影レンズの姿勢が水平方向に対して傾斜している時の前記保持力を、前記姿勢検出手段により検出された前記撮影レンズの姿勢が水平な時の前記保持力よりも大きくすることを特徴とする。

請求項４に記載のカメラでは、撮影レンズの姿勢が姿勢検出手段によって検出される。ここで、撮影レンズの姿勢が水平の場合には、撮影レンズを押出す時と引き戻す時とで速度特性に差は無いが、撮影レンズの姿勢が水平方向に対して傾斜している場合には、撮影レンズの自重が移動負荷になったり、反対に移動力に加算されたりするので、撮影レンズを押出す時と引き戻す時とで速度特性に差が生じる。これによって、伸縮手段に付与される駆動パルスと撮影レンズの移動量とのリニアリティが悪化する。

そこで、本発明では、姿勢検出手段によって検出された撮影レンズの姿勢が水平方向に対して傾斜している時、第２制御手段が、保持手段の保持力を、撮影レンズの姿勢が水平な時よりも大きくする。

即ち、撮影レンズの姿勢が水平方向に対して傾斜している時には、保持手段の保持力を大きくして撮影レンズを押出す時と引き戻す時との速度特性を抑制することで、駆動パルスと撮影レンズの移動量とのリニアリティを抑制する。反対に、撮影レンズの姿勢が水平で、元々、駆動パルスと撮影レンズの移動量とのリニアリティが小さい時には、保持手段の保持力を小さくして撮影レンズの移動速度を高速化する。

これによって、撮影レンズの姿勢に関わらず、ＡＦサーチの精度を確保できると共に、撮影レンズの姿勢が水平な時には、シャッタータイムラグを低減できる。

請求項５に記載のカメラは、請求項１乃至４の何れか１項に記載のカメラであって、前記伸縮手段が圧電素子であることを特徴とする。

請求項５に記載のカメラでは、圧電素子が伸縮することで、軸体、保持手段、及び撮影レンズが光軸方向へ移動される。ここで、圧電素子の伸びの速度と縮みの速度を異ならせて圧電素子を周期的に変形させることで、撮影レンズを間欠的に微小送りすることができる。

請求項６に記載のカメラは、請求項１乃至５の何れか１項に記載のカメラであって、前記保持手段が、前記軸体を狭持した板バネで、前記調整手段が、前記板バネを前記軸体側へ磁力で吸引する電磁石であることを特徴とする。

請求項６に記載のカメラでは、板バネが軸体を狭持することで撮影レンズが軸体に摺動可能に保持されている。この板バネは、電磁石の磁力によって軸体側へ吸引されて保持力を増加される。即ち、第１制御手段は、ＡＦサーチ時に電磁石に通電することで、板バネの保持力を増加させ、ＡＦサーチ時以外の撮影レンズの移動時に電磁石への通電をオフにすることで、板バネの保持力を減少させる。

請求項７に記載のカメラは、請求項１乃至５の何れか１項に記載のカメラであって、前記保持手段が、前記軸体を狭持し、通電されて前記軸体側へ変位する形状記憶合金で、前記調整手段が、前記形状記憶合金に通電する通電手段であることを特徴とする。

請求項７に記載のカメラでは、形状記憶合金が軸体を狭持することで撮影レンズが軸体に摺動可能に保持されている。この形状記憶合金は、通電されて軸体側へ変位されて保持力を増加される。即ち、第１制御手段は、ＡＦサーチ時に形状記憶合金に通電することで、形状記憶合金の保持力を増加させ、ＡＦサーチ時以外の撮影レンズの移動時に形状記憶合金への通電をオフにすることで、形状記憶合金の保持力を減少させる。

本発明は、上記構成にしたので、撮影レンズの駆動状況に応じて変る撮影レンズの移動速度の等速性及び高速性の要求度を満足できるカメラを提供できる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０は、カメラ本体部１２を備える。カメラ本体部１２の上面の右側にはレリーズスイッチ１４が押圧可能に設けられている。そして、カメラ本体部１２の前面には、レンズ鏡筒１５が取付けられており、このレンズ鏡筒１５内には、複数の撮影レンズ１６（図３参照）が、撮影レンズ１６の光軸方向（以下、光軸方向という）へ沿って配列されている。また、ＣＣＤ４０が、カメラ本体部１２の内部の撮影レンズ１６の光軸上に配設されている。

また、複数の撮影レンズ１６の中の１のレンズは、ＡＦ駆動されるフォーカスレンズ１６Ａとなっており、レンズ鏡筒１５の下部には、ＡＦ駆動機構５０が配設されている。また、レンズ鏡筒１５には、カメラ本体部１２及び撮影レンズ１６の姿勢を検出する姿勢検出センサ５２が配設されている。

図２には、本実施形態に係るデジタルカメラ１０の概略構成が示されている。

このデジタルカメラ１０は、動作全般の主制御部であるＣＰＵ２０、撮像系制御部２２、画像圧縮／伸張部２４、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１８の表示制御を行うＬＣＤ制御部２６、内蔵メモリ２８、通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）３０、メディアインターフェース（メディアＩ／Ｆ）３２、操作部３４、及びレリーズスイッチ部３６を主要構成としており、各々がバス３６を介して相互に各種データの授受可能に接続されている。

撮像系制御部２２は、被写体Ａを撮影するための撮像系（撮影レンズ１６等）を制御して、被写体Ａを動画像或いは静止画像として所望に選択して撮影し、撮影画像を被写体Ａに対応するデジタル画像データとして取得するためのものである。

図４に示すように、この撮像系制御部２２は、ＡＦ駆動の駆動源である圧電素子５６に駆動パルスを付与する駆動ドライバ５８、板バネ６６（図３参照）の保持力を調整する保持力制御部５９、ＡＦ駆動の駆動量を制御する駆動量制御部６１、合焦位置を検出する合焦位置検出部６３、フォーカスレンズ１６Ａやカメラ本体部１２の姿勢を判定する姿勢判定部６５、絞り値の制御を行う絞り制御部（図示省略）やズーム駆動の制御を行うズーム駆動制御部（図示省略）、及び、絞り値とズーム位置から被写界深度を算出する被写界深度算出部６７等を備える。

画像圧縮／伸張部２４は、前記デジタル画像データに対する所定の画像圧縮形式による圧縮処理や、圧縮されたデジタル画像データを圧縮形式に応じて伸張するためのものである。

ＬＣＤ制御部２６にはＬＣＤ１８が接続されており、ＬＣＤ１８における各種情報の表示制御がなされる。

内蔵メモリ２８は、主として撮影によって得られたデジタル画像データを一時的に記憶するＲＡＭ、及び各種制御プログラムや所定のパラメータ等を予め記憶するＲＯＭを含んで構成されている。なお、前記ＲＡＭは、前記画像圧縮／伸張部２４による圧縮・伸張処理時のワークエリアとしても用いられる。

メディアＩ／Ｆ３２は、撮影によって得られたデジタル画像データを記憶するためのスマートメディア（商品名）３８との間で各種データの授受を中継するためのものであり、スマートメディア３８に対する各種データの書込みや、スマートメディア３８に書き込まれている各種データの読み出しを制御する。

通信Ｉ／Ｆ３０は、外部機器との間で各種データの授受を中継するためのものでる。

ここで、ＡＦ駆動機構５０の構成について説明する。

図３に示すように、ＡＦ駆動機構５０は、光軸方向へ移動可能にレンズ鏡筒１５（図１参照）に支持された円柱形状の軸体５４を備える。この軸体５４の軸方向一端部（ＣＣＤ４０側）には、圧電素子５６が取付けられている。この圧電素子５６は、駆動ドライバ５８（図４参照）によって駆動パルスを付与されて光軸方向の被写体Ａ側へ変形し、軸体５４を光軸方向の被写体Ａ側へ移動させ、また、付与されていた駆動パルスがオフになると元の形状に復帰し、軸体５４を光軸方向のＣＣＤ４０側へ移動させる。

また、軸体５４には、移動体６０が摺動可能に取付けられている。この移動体６０には、フォーカスレンズ１６Ａのレンズホルダ６２が取付けられており、フォーカスレンズ１６Ａが軸体５４に連結されている。

図５に示すように、移動体６０の矩形柱状のケーシング６４の内部には、コ字状の板バネ６６が設けられている。板バネ６６の対向した二片は上下方向に対向され、下側の一片にＶ字状のガイド部材６８が取付けられており、軸体５４は、ガイド部材６８のＶ字状の溝に嵌った状態で板バネ６６に狭持されている。

ここで、移動体６０は、軸体５４に板バネ６６の弾性力で保持されているだけなので、軸体５４と板バネ６６との摩擦力よりも大きな力を軸体５４へ作用させると、軸体５４が、板バネ６６の間を摺動して移動する。これによって、フォーカスレンズ１６Ａを停止させたまま軸体５４を移動させることができる。

反対に、軸体５４と板バネ６６との摩擦力よりも小さな力を軸体５４へ作用させると、軸体５４と板バネ６６との間に摺動は発生しない。これによって、軸体５４と共にフォーカスレンズ１６Ａを移動させることができる。

即ち、フォーカスレンズ１６Ａを前進させる際には、駆動ドライバ５８が、圧電素子５６に立上勾配が緩やかで立下り勾配が急な駆動電圧を印加する。これによって、圧電素子５６が低速で変形して軸体が低速で移動し、そして、圧電素子５６が高速で復元して軸体が高速で移動する。従って、板バネ６６が摩擦力で軸体５４に追従して前進し、そして、軸体５４が摩擦力に抗して板バネ６６の間を摺動して後退する。

そして、フォーカスレンズ１６Ａを後退させる際には、駆動ドライバ５８が、圧電素子５６に立上勾配が急で立下り勾配が緩やかな駆動電圧を印加する。これによって、圧電素子５６が高速で変形して軸体が高速で移動し、そして、圧電素子５６が低速で復元して軸体が低速で移動する。従って、軸体５４が摩擦力に抗して板バネ６６の間を摺動して前進し、そして、板バネ６６が摩擦力で軸体５４に追従して後退する。

ここで、板バネ６６が軸体５４を保持する保持力は調整可能となっている。板バネ６６の対向する二片の間には、電磁石７０が設けられており、板バネ６６は磁性体とされている。この電磁石７０への通電のオン／オフは保持力制御部５９（図４参照）によって制御されており、図６（Ｂ）に示すように、電磁石７０に通電されて磁界が発生されると、板バネ６６の上側の一片が軸体５４側へ吸引される。これによって、板バネ６６の保持力が増加する。また、図６（Ａ）に示すように、電磁石７０への通電をオフになると、板バネ６６の上側の一片が弾性力で上側へ変位し、板バネ６６の保持力が減少する。

また、図３に示すように、レンズ鏡筒１５のフォーカスレンズ１６Ａの上側には、光軸方向へ延出する軸体７２が支持されている。この軸体７２には、レンズホルダ６２が摺動可能に支持されている。また、レンズホルダ６２の上部には、Ｓ極とＮ極が所定のピッチで交互に配列された磁気テープ７４が取付けられており、この磁気テープ７４に面して磁気センサ７６が配設されている。即ち、フォーカスレンズ１６Ａが光軸方向へ移動されると、磁気セン７６から駆動量制御部６１、合焦位置検出部（ともに、図４参照）へ位置検出パルスが出力される。駆動量制御部６１は、入力されたパルス数と磁気テープ７４の磁気ピッチから、フォーカスレンズ１６Ａの移動量を算出する。

また、ＣＣＤ４０の下側には、ホームポジションセンサ（以下、ＨＰセンサという）７８が配設されている。また、レンズホルダ６２の下部には検出用の突部６２Ａが設けられている。ＨＰセンサ７８は、透過型のフォトセンサで、フォーカスレンズ１６Ａがホームポジション（後述するサーチ開始位置Ａ）まで移動すると、検出用の突部６２Ａを検出し、検出信号を駆動量制御部６１へ送信する。

ここで、本実施形態のデジタルカメラ１０の特徴であるＡＦ制御の第１実施形態について説明する。デジタルカメラ１０では、電源投入後、図７の処理ルーチンが開始され、ステップ２０１へ進む。ステップ２０１では、レリーズスイッチ１４が押し下げられるまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ２０２へ進む。

ステップ２０２では、駆動量制御部６１が、ズーム位置データを読取り、ステップ２０３へ進む。ステップ２０３では、駆動量制御部６１が、読取ったズーム位置データからＡＦサーチ開始位置Ａを算出し、ステップ２０４へ進む。ステップ２０４では、駆動量制御部６１がＡＦサーチ開始位置Ａまでの駆動量を駆動ドライバ５８へ送信し、駆動ドライバ５８が、圧電素子５６へ駆動パルスを付与してフォーカスレンズ１６ＡをＡＦサーチ開始位置Ａへ移動させる。この際、電磁石７０への通電はオフになっており、板バネ６６の保持力が弱くなっているので、フォーカスレンズ１６Ａは、高速（例えば、２１．５ｍｍ／ｓ）で移動される。

そして、ステップ２０５では、ＨＰセンサ７８から検出信号を受信するまで否定判定が繰り返されてステップ２０４へ戻り、肯定されるとステップ２０６へ進む。ステップ２０６では、駆動量制御部６１が、駆動ドライバ５８へ停止信号を送信し、圧電素子５６への駆動パルスの付与を停止させ、フォーカスレンズ１６Ａをサーチ開始位置Ａで停止させる。

そして、ステップ２０７では、保持力制御部５９が、電磁石７０へ通電して板バネ６６の保持力を増加させる。そして、ステップ２０８では、駆動量制御部６１が、駆動ドライバ５８へ駆動信号を送信し、圧電素子５６へ駆動パルスを付与させてフォーカスレンズ１６Ａをサーチ終了位置Ｂへ移動させる。この間に、合焦位置検出部６３（図４参照）が、画像コントラスト値が最大となる位置を算出する。

ここで、本実施形態のＡＦサーチは所謂山登りサーチで、図８のグラフに示すように、まず、フォーカスレンズ１６Ａをサーチ範囲の一端部（サーチ開始位置Ａ）から他端部（サーチ終了位置Ｂ）まで連続的に等速で移動させて、この間に、合焦位置検出部６３が合焦位置Ｃをサーチする。この際、サーチ開始位置Ａから合焦位置Ｃまでの移動距離Ｌ１、及び合焦位置Ｃからサーチ終了位置Ｂまでの移動距離Ｌ２が、駆動量制御部６１によって算出されているので、フォーカスレンズ１６Ａをサーチ終了位置Ｂからサーチ開始位置Ａ側へ距離Ｌ２だけ移動させることで、フォーカスレンズ１６Ａを合焦位置Ｃに配置できる。

そして、ステップ２０９では、ＡＦサーチが完了するまで否定判定が繰り返されてステップ２０８へ戻り、肯定されるとステップ２１０へ進む。ステップ２１０では、保持力制御部６１が、電磁石７０への通電をオフにする。そして、処理ルーチンを終了する。

ここで、山登りサーチ方式のＡＦサーチを実行する本実施形態では、ＡＦサーチ時のフォーカスレンズ１６Ａの移動速度の等速性が要求され、一方、フォーカスレンズ１６Ａをサーチ開始位置Ａへ移動させる時のフォーカスレンズ１６Ａの移動速度の高速性が要求される。フォーカスレンズ１６Ａの移動速度を高速化するためには、電磁石７０への通電をオフにして板バネ６６の保持力を小さくすれば良いが、板バネ６６と軸体５４との摺動性が良くなり板バネ６６の移動量が大きくなるので、その分だけフォーカスレンズ１６Ａの駆動状況に応じた移動量のバラツキが大きくなってしまう。

また、電磁石７０へ通電して板バネ６６の保持力を大きくすれば、板バネ６６の移動量が小さくなるので、その分だけフォーカスレンズ１６Ａの駆動状況に応じた移動量のバラツキを小さくでき、フォーカスレンズ１６Ａの移動速度の等速性を向上できる。

そこで、本実施形態では、ＡＦサーチ時には、保持力制御部６１によって板バネ６６の保持力を増加させて、フォーカスレンズ１６Ａを低速（例えば、１５ｍｍ／ｓ）で移動させる。これによって、ＡＦサーチ時には、フォーカスレンズ１６Ａの移動速度の等速性を向上でき、また、フォーカスレンズ１６Ａをサーチ開始位置Ａへ移動させる際等、ＡＦサーチ時以外でフォーカスレンズ１６Ａが移動する時は、フォーカスレンズ１６Ａの移動速度を高速化できる。従って、フォーカスレンズ１６Ａによって結像される被写体像Ａを高精度に合焦でき、また、シャッタータイムラグを低減できる。

次に、ＡＦ制御の第２実施形態について説明する。デジタルカメラ１０に電源が投入されると、図９の処理ルーチンが実行され、ステップ３０１へ進む。ステップ３０１では、ＡＦ駆動機構５０のキャリブレーションが実行される。

まず、ステップ３０１−１では、保持力制御部５９が、電磁石７０へ通電して板バネ６６の保持力を増加させる。次にステップ３０１−２では、駆動量制御部６１が、駆動ドライバ５６へ駆動信号を送信し、圧電素子５６へ駆動パルスを付与させてフォーカスレンズ１６Ａを移動させる。この際、駆動量制御部６１は、磁気センサ７６から任意パルス（例えば４パルス）出力されるまでの駆動パルス数をカウントする。

そして、ステップ３０１−３では、駆動量制御部６１が、駆動パルスの分解能を算出する。例えば、４０μｍピッチのパルスを４逓倍して１０μｍピッチのパルスを出力する磁気センサ７６が４パルス出力する間に、駆動パルスが１００パルス、カウントされた場合には、フォーカスレンズ１６Ａの移動量は４０μｍ、駆動パルスの分解能は、０．４μｍ／ｐとなる。

そして、ステップ３０１−４では、保持力制御部５９が、電磁石７０への通電をオフにし、板バネ６６の保持力を低下させる。そして、ステップ３０２へ進む。

ステップ３０２では、レリーズスイッチ１４がオンになるまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ３０３へ進む。ステップ３０３では、被写界深度判定部６７が、ズーム位置、及び絞り値から被写界深度を算出し、被写界深度が所定値より深いか否かを判定する。ここで、所定値は、高精度のＡＦ制御が必要であるか否かの境界を定める値で、被写界深度が所定値より深く、高精度のＡＦ制御が不要であれば、ステップ３０４へ進み、被写界深度が所定値より浅く、高精度のＡＦ制御が必要であれば、ステップ３０８へ進む。

ステップ３０４では、第１実施形態のステップ２０１、２０２と同様、駆動量制御部６１が、ズーム位置データからサーチ開始位置Ａを算出し、ステップ３０５へ進む。ステップ３０５では、第１実施形態のステップ２０３〜２０５と同様、駆動量制御部６１が、フォーカスレンズ１６Ａをサーチ開始位置Ａまで移動させ、ステップ３０６へ進む。ステップ３０６では、駆動量制御部６１が、磁気センサ７６によって１０μｍピッチで検出される位置検出パルスに基づいて駆動ドライバ５６へ駆動信号を送信し、圧電素子５６へ駆動パルスを付与させてフォーカスレンズ１６Ａを移動させる。この間に、合焦位置検出部６３が、画像コントラスト値が最大となる位置を検出する。そして、ステップ３０７では、ＡＦサーチが完了するまで否定判定が繰り返されてステップ３０６へ戻り、肯定されると処理ルーチンを終了する。

ここで、ステップ３０４〜３０７では、電磁石７０への通電をオフにして板バネ６６の保持力を小さくした状態で、フォーカスレンズ１６Ａを移動させたので、フォーカスレンズ１６Ａの移動速度を高速化でき、シャッタータイムラグを低減できる。

一方、ステップ３０８では、ステップ３０４と同様、駆動量制御部６１が、サーチ開始位置Ａを算出してステップ３０９へ進む。ステップ３０９では、ステップ３０５と同様、駆動量制御部６１が、フォーカスレンズ１６Ａをサーチ開始位置Ａまで移動させる。この際、電磁石７０への通電がオフになっており、板バネ６６の保持力が小さくなっているので、フォーカスレンズ１６Ａを高速で移動させることができる。そして、ステップ３１０へ進む。

ステップ３１０では、保持力制御部５９が、電磁石７０へ通電し、板バネ６６の保持力を増加させ、ステップ３１１へ進む。ステップ３１１では、駆動量制御部６１が、駆動ドライバ５８へ駆動信号を送信し、圧電素子５６へ駆動パルスを付与させてフォーカスレンズ１６Ａをサーチ終了位置Ｂまで移動させる。この間に、合焦位置検出部６３が、合焦位置を検出する。そして、そして、フォーカスレンズ１６Ａをサーチ終了位置Ｂから合焦位置Ｃまで移動させる。

ここで、ＡＦサーチ時、駆動量制御部６１は、ステップ３０１で算出した駆動パルスの分解能（０．４μｍ／ｐ）に基づいて、フォーカスレンズ１６Ａの位置を算出する。これによって、１０μｍピッチで出力されるパルスに基づいてフォーカスレンズ１６Ａの位置を算出するステップ３０４〜３０７と比較して、格段に高分解能な合焦位置検出を行うことができる。また、磁気センサ７６の分解能よりも高い分解能でフォーカスレンズ１６Ａの移動量を制御できることに伴って、分解能が低い位置検出センサを用いることができ、位置検出センサの部品コストを低減できる。

そして、ステップ３１２では、ＡＦサーチが完了するまで否定判定が繰り返されてステップ３１１へ戻り、肯定されるとステップ３１３へ進む。ステップ３１３では、保持力制御部６１が、電磁石７０への通電をオフにして板バネ６６の保持力を減少させる。そして、処理ルーチンが終了する。

次に、ＡＦ制御の第３実施形態について説明する。デジタルカメラ１０の電源投入後、図１０の処理ルーチンが開始され、ステップ４０１へ進む。ステップ４０１では、レリーズスイッチが押し下げられるまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ４０２へ進む。ステップ４０２では、姿勢判定部６５が、姿勢検出センサ５２によって検出されたカメラ本体部１２、及びフォーカスレンズ１６Ａの姿勢が水平か否かを判定し、否定されるとステップ４０３へ進み、否定されるとステップ４０４へ進む。

ステップ４０３では、保持力制御部５９が、電磁石７０へ通電し、板バネ６６の保持力を増加させる。そして、ステップ４０４では、第１実施形態のステップ２０２〜２０８と同様に、ＡＦサーチを行い、ステップ４０５へ進む。ステップ４０５では、ＡＦサーチが完了するまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ４０６へ進む。ステップ４０７では、保持力制御部５９が、電磁石７０への通電をオフにして、板バネ６６の保持力を小さくする。そして、処理ルーチンを終了する。

ここで、フォーカスレンズ１６Ａの姿勢が水平の場合には、フォーカスレンズ１６Ａを押出す時と引き戻す時とで速度特性に差は無いが、フォーカスレンズ１６Ａの姿勢が水平方向に対して傾斜している場合には、フォーカスレンズ１６Ａの自重が移動負荷になったり、反対に移動力に加算されたりするので、フォーカスレンズ１６Ａを押出す時と引き戻す時とで速度特性に差が生じる。これによって、圧電素子５６に付与される駆動パルスとフォーカスレンズ１６Ａの移動量とのリニアリティが悪化する。

そこで、本実施形態では、フォーカスレンズ１６Ａの姿勢が水平方向に対して傾斜している時の板バネ６６の保持力を、フォーカスレンズ１６Ａの姿勢が水平な時の板バネ６６の保持力よりも大きくしている。

即ち、フォーカスレンズ１６Ａの姿勢が水平方向に対して傾斜している時には、板バネ６６の保持力を大きくしてフォーカスレンズ１６Ａを押出す時と引き戻す時との速度特性を抑制することで、駆動パルスとフォーカスレンズ１６Ａの移動量とのリニアリティを抑制する。反対に、フォーカスレンズ１６Ａの姿勢が水平で、元々、駆動パルスとフォーカスレンズ１６Ａの移動量とのリニアリティが小さい時には、板バネ６６の保持力を小さくしてフォーカスレンズ１６Ａの移動速度を高速化する。

これによって、フォーカスレンズ１６Ａの姿勢に関わらず、ＡＦサーチの精度を確保できると共に、フォーカスレンズ１６Ａの姿勢が水平な時には、シャッタータイムラグを低減できる。

次に、保持手段、調整手段の変形例について説明する。

図１１に示すように、軸体５４がコ字状の形状記憶合金８０によって狭持されている。この形状記憶合金８０は、通電部８２に接続されており、通電部８２によって通電されると所定形状に変形する。図１１（Ａ）に示すように、形状記憶合金８０は、非通電状態では、軸体５４の上側の一片の中央部が、軸体５４の反対側へ屈曲しており、この屈曲部８０Ａの一端部が軸体５４に当接している。

そして、図１１（Ｂ）に示すように、通電部８２が、軸体５４への通電をオンにすると、屈曲部８０Ａが伸びて軸体５４側へ変位し、軸体５４をガイド部材６８へ付勢する力を増加させる。

即ち、形状記憶合金８０への通電をオンにすることで、形状記憶合金８０が軸体５４を保持する力が増加し、通電をオフにすることで、形状記憶合金８０が軸体５４を保持する力が減少する。

なお、実施形態では、デジタルカメラを例に取って本発明を説明したが、これに限らず、ＡＦ機能を備えるカメラであれば、アナログカメラやビデオカメラ等であっても、本発明を適用可能である。

また、実施形態では、カメラの姿勢が水平な状態で、撮影レンズが水平方向へ移動されるカメラを例に取って本発明を説明したが、これに限らず、カメラの姿勢が水平な状態で、撮影レンズが鉛直方向へ移動されるカメラにも本発明を適用可能である。この場合、カメラの姿勢が水平な時、即ち、撮影レンズの姿勢が鉛直な時に、保持手段の保持力を増加させ、カメラの姿勢が鉛直な時、即ち、撮影レンズの姿勢が水平なと器に、保持手段の保持力を減少させれば良い。

第１乃至第３実施形態のデジタルカメラを示す斜視図である。第１乃至第３実施形態のデジタルカメラの概略構成図である。第１乃至第３実施形態のデジタルカメラのＡＦ駆動機構を示す側面図である。第１乃至第３実施形態のデジタルカメラの撮像系制御部の概略構成図である。第１乃至第３実施形態のデジタルカメラの移動体を示す断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、第１乃至第３実施形態のデジタルカメラの移動体の断面図である。第１実施形態のデジタルカメラのＡＦ制御に関するフローチャートを示す図である。ＡＦサーチを説明するグラフである。第２実施形態のデジタルカメラのＡＦ制御に関するフローチャートを示す図である。第３実施形態のデジタルカメラのＡＦ制御に関するフローチャートを示す図である。第１乃至第３実施形態のデジタルカメラの移動体の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１０デジタルカメラ（カメラ）
１６Ａフォーカスレンズ（撮影レンズ）
２２撮像系制御部（第１制御手段、第２制御手段）
５２姿勢検出センサ（姿勢検出手段）
５４軸体
５６圧電素子（伸縮手段）
６６板バネ（保持手段）
７０電磁石（調整手段）
７６磁気センサ（移動量検出手段）
８０形状記憶合金（保持手段）
８２通電部（調整手段）

Claims

被写体像を結像する撮影レンズと、
前記撮影レンズの光軸方向へ移動可能とされた軸体と、
前記撮影レンズを前記軸体に摺動可能に保持する保持手段と、
前記軸体の軸方向の一端部に取付けられ、駆動パルスを付与されて伸縮する伸縮手段と、
前記伸縮手段に駆動パルスを付与してＡＦサーチを実行する第１制御手段と、
を備えるカメラであって、
前記保持手段が前記撮影レンズを前記軸体に保持する保持力を調整する調整手段を有し、
第１制御手段は、前記調整手段によって、ＡＦサーチ時の前記保持力を、ＡＦサーチ以外で前記撮影レンズが移動する時の前記保持力よりも大きくすることを特徴とするカメラ。
前記撮影レンズの移動量を検出する移動量検出手段と、
を有し、
前記第１制御手段は、ＡＦサーチ時以前に、前記調整手段によって前記保持力を所定値まで増加させて前記伸縮手段に駆動パルスを付与し、前記伸縮手段に付与した駆動パルス数と前記移動量検出手段によって検出された前記撮影レンズの移動量から前記駆動パルスの分解能を算出し、
前記調整手段によってＡＦサーチ時の前記保持力を前記所定値まで増加させてＡＦサーチを実行し、ＡＦサーチ実行中、前記駆動パルスの分解能に基づいて前記撮影レンズの位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
前記第１制御手段は、被写界深度を算出し、算出した被写界深度が所定値より深い場合、前記調整手段によってＡＦサーチ時の前記保持力をＡＦサーチ以外で前記撮影レンズが移動する時の前記保持力まで低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラ。
被写体像を結像する撮影レンズと、
前記撮影レンズの光軸方向へ移動可能とされた軸体と、
前記撮影レンズを前記軸体に摺動可能に保持する保持手段と、
前記軸体の軸方向の一端部に取付けられて伸縮する伸縮手段と、
前記伸縮手段に駆動パルスを付与してＡＦサーチを実行する第２制御手段と、
を備えるカメラであって、
前記保持手段が前記撮影レンズを前記軸体に保持する保持力を調整する調整手段と、
前記撮影レンズの姿勢を検出する姿勢検出手段と、
を有し、
前記第２制御手段は、前記調整手段によって、前記姿勢検出手段により検出された前記撮影レンズの姿勢が水平方向に対して傾斜している時の前記保持力を、前記姿勢検出手段により検出された前記撮影レンズの姿勢が水平な時の前記保持力よりも大きくすることを特徴とするカメラ。
前記伸縮手段が圧電素子であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のカメラ。
前記保持手段が、前記軸体を狭持した板バネで、
前記調整手段が、前記板バネを前記軸体側へ磁力で吸引する電磁石であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のカメラ。
前記保持手段が、前記軸体を狭持し、通電されて前記軸体側へ変位する形状記憶合金で、
前記調整手段が、前記形状記憶合金に通電する通電手段であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のカメラ。