JP2008058847A - レンズ駆動装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズを目標位置へ正確に移動させることができるレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】本発明のレンズ駆動装置は、光軸方向に移動可能なレンズと、レンズを駆動する駆動手段と、レンズの位置と相関のある情報を出力する位置センサーと、レンズの所定位置に対する位置センサーの出力のバラツキの量に関する情報に基づいて算出されるバックラッシュ情報を記憶する記憶手段と、位置センサーの出力が所定の値になるようにレンズの移動を制御するよう指示を受け、バックラッシュが発生する方向にレンズを移動する場合、記憶手段に記憶しているバックラッシュ情報を用いて駆動手段の駆動量を制御する制御手段と、を備える。
【選択図】図１３

Description

本発明は、光軸方向に移動可能なレンズとそのレンズの位置を検出するセンサーとを備えるレンズ駆動装置に関する。特に、レンズ駆動機構及びセンサー駆動機構のガタツキを補正することができるレンズ駆動装置に関する。

従来、フォーカスレンズの位置を検出するセンサーとフォーカスレンズの位置を指定する制御を行う制御手段とを有する撮像装置が数多く存在する。そのような撮像装置では、フォーカスレンズの位置を指定し、その位置になるようにフォーカスレンズを駆動することが可能となる。このレンズ位置を検出するセンサーを用いて駆動する技術に関しては特許文献１において提案されている。この技術では、ズーミングを行う前にフォーカスレンズの位置を指定した駆動を行い、フォーカスレンズ群を前ピン側に移動させ、その後にズーミングを行う。これにより、ズーミングによるピンぼけを補正している。
特開２００６−１４６０５９号公報 特開２００５−２３４２３５号公報

しかしながら、フォーカスレンズ駆動系と、レンズ位置を検出するセンサーの駆動系のバックラッシュ量が異なる場合には、前記センサが同じ値になるように駆動させても、フォーカスレンズ位置はフォーカスレンズ駆動系とフォーカスレンズ位置検出センサ系のバックラッシュ量の差分だけ、違う位置に位置づけられる。

フォーカスレンズの駆動限界を決めるために、フォーカスレンズのリセットセンサの取り付けガタをＡＦによって工程で計測しておき、補正をかける方法が特許文献２において提案されている。しかしながら、上記従来例の場合、センサの取り付けガタを計測するのは、所定の被写体のみでよいが、フォーカスレンズとフォーカスレンズ位置計検出センサのバックラッシュの量をフォーカス駆動範囲の全領域で計測するには、被写体距離をその都度変更する必要があり、工数が大きくなるという問題が発生する。

本発明は、上記課題を解決し、レンズを目標位置へ正確に移動させることができるレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、そのためのレンズ駆動装置の製造方法を提供することも目的とする。

上記目的を達成するために本発明のレンズ駆動装置は、光軸方向に移動可能なレンズと、レンズを駆動する駆動手段と、レンズの位置と相関のある情報を出力する位置センサーと、レンズの所定位置に対する位置センサーの出力のバラツキの量に関する情報に基づいて算出されるバックラッシュ情報を記憶する記憶手段と、位置センサーの出力が所定の値になるようにレンズの移動を制御するよう指示を受け、バックラッシュが発生する方向にレンズを移動する場合、記憶手段に記憶しているバックラッシュ情報を用いて駆動手段の駆動量を制御する制御手段と、を備える。

これにより、レンズがどちらの方向から所定位置に位置した場合でも、位置センサーの出力のバラツキを抑えることができる。

また、本発明のレンズ駆動装置の製造方法は、光軸方向のうち一方方向である第１の方向にレンズを駆動し、位置センサーの出力が所定の値となる位置で停止させ、停止した状態での撮像素子上に結像される被写体像の残デフォーカス量を検出する第１方向検出ステップと、光軸方向のうち他方方向である第２の方向にレンズを駆動し、位置センサーの出力が所定の値となる位置で停止させ、停止した状態での撮像素子上に結像される被写体像の残デフォーカス量を検出する第２方向検出ステップと、第１方向検出ステップで検出した残デフォーカス量と第２方向検出ステップで検出した残デフォーカス量との差に応じた情報を、バックラッシュ情報として算出する情報算出ステップと、算出したバックラッシュ情報を記憶手段に記憶させる記憶ステップと、を備える。

これにより、被写体像を測定するという簡単な方法で、容易にバックラッシュ情報を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、レンズを目標位置へ正確に移動させることができる。

１．構成
１−１ カメラの構成
図１は、本発明の実施の形態１にかかるレンズ駆動装置が搭載されているカメラシステムの構成を示す図である。なお、本実施の形態では、レンズ駆動装置が搭載されているカメラシステムの一例として、デジタル一眼レフカメラシステムを挙げて説明する。

デジタル一眼レフカメラシステムは、ボディユニット１と、ボディユニット１に対して着脱交換可能なレンズユニット２とから構成される。

図１において、ボディユニット１は、ボディユニット制御部１０１、焦点検出部１０２、メインミラー１０３、サブミラー１０４、ペンタプリズム１０５、接眼レンズ１０６、第１の接点１０７、撮像素子１０８、シャッター１０９、信号処理部１１０、表示部１１１、記録部１１２、操作部１１３、撮像素子駆動部１１４、焦点板１１５を備えている。

ボディユニット制御部１０１は、ボディユニット１内の動作シーケンスをコントロールする。また、ボディユニット制御部１０１は、本実施の形態ではマイクロコンピューターで構成されているため、以下の説明では「ボディマイコン」と称する。また、ボディマイコン１０１は、第１の接点１０７及び第２の接点２０７を介してレンズユニット制御部（以下、レンズマイコンと称する）２０１に接続され、レンズマイコン２０１との間で各種データや制御信号の通信を行っており、レンズマイコン２０１から各種レンズデータなどの情報を受信したり、レンズマイコン２０１に対して各種命令を送信したりすることができる。また、ボディマイコン１０１は、焦点検出部１０２で検出された焦点位置情報に基づき、デフォーカス量（合焦位置からのズレ量）を検出する。また、ボディマイコン１０１は、信号処理部１１０との間で各種データや制御信号の通信を行うことができる。また、ボディマイコン１０１は、ユーザーによって操作部１１３に入力された情報が入力され、入力される情報に応じた各種命令や制御を行う。また、ボディマイコン１０１は、操作部１１３によって撮影命令が入力された際に、シャッター１０９の動作制御を行う。また、ボディマイコン１０１は、撮像素子駆動部１１４に対して、露光制御などを行うことができる。

焦点検出部（以下、ＡＦセンサーと称する）１０２は、入射される光学画像を結像し、光電変換する光電変換素子で構成されている。ＡＦセンサー１０２は、例えばラインセンサーやＣＭＯＳセンサーなどで構成されている。ＡＦセンサー１０２は、結像した光学画像の焦点位置を検出し、その検出結果をボディマイコン１へ出力している。

メインミラー１０３は、半透過ミラーで構成され、光軸３上においてレンズユニット２の次段に配されている。また、メインミラー１０３は、入射される光学画像を焦点板１１５側へ反射するとともに。サブミラー１０４側へ透過している。なお、メインミラー１０３は、別途設けられたメカニズム制御部（不図示）によって、例えば上方へ退避可能な構造になっており、撮影時にメインミラー１０３を退避させることで、入射される光学画像を撮像素子１０８に導くことができる。

サブミラー１０４は、光軸３上においてメインミラー１０３の次段に配され、入射される光学画像を焦点検出部１０２側へ反射している。なお、サブミラー１０４は、別途設けられたメカニズム制御部（不図示）によって、例えば上方へ退避可能な構造になっており、撮影時にサブミラー１０４を退避させることで、入射される光学画像を撮像素子１０８に導くことができる。

ペンタプリズム１０５は、光軸３上において焦点板１１５の次段に配され、焦点板１１５に結像された光学画像を内部で反射させ、正立画像を得る。

接眼レンズ１０６は、ボディユニット１の背面（撮影者側の面）に配されているビューファインダー内に配され、撮影時にユーザーが覗き込んで、光学画像を目視確認することができる。

第１の接点１０７は、レンズユニット２の第２の接点２０７と電気的に接続可能であり、第２の接点２０７と接続されている状態で、ボディユニット１とレンズユニット２との間でデータ通信を行うことができる。

撮像素子１０８は、入射される光学画像を撮像し、電気信号に変換して出力する。なお、撮像素子１０８は、ＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサー等で構成される。

シャッター１０９は、サブミラー１０４と撮像素子１０８との間に配され、ボディマイコン１０１からの制御によって開閉動作するものである。シャッター１０９は、撮影待機時は閉じた状態になっており、撮像素子１０８へ光が入射されないようにしている。そして、撮影動作時は、ボディマイコン１からの制御により所定のシャッター速度に応じた時間開いて、光学画像を撮像素子１０８へ入射させている。

信号処理部１１０は、撮像素子１０８で撮像された画像や、記録部１１２において情報媒体から読み出されたデジタル画像の信号処理を行う。信号処理としては、例えばノイズ除去、ホワイトバランス調整、ＹＣ処理（輝度信号、色差信号の処理）、圧縮伸張処理などである。具体的な信号処理の内容は、周知であるため省略する。また、信号処理部１１０は、撮像素子１０８で撮像された画像を記録部１１２を介して情報媒体に記録させることができる。また、信号処理部１１０は、撮像された画像や情報媒体から読み出された画像などを、表示部１０５に表示させることができる。なお、本実施の形態では、信号処理部１１０は、デジタル信号処理マイクロコンピューターにて構成されている。

表示部１１１は、２〜３インチ程度の液晶ディスプレイで構成され、ボディユニット１の背面（接眼レンズ１０６が配されている面）に配されている。また、表示部１１１は、本カメラシステムで撮影された画像、情報媒体に記録されている画像、ＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）による撮影日時や撮影枚数などの各種情報を、表示させることができる。なお、表示部１１１は、液晶ディスプレイに限らず、ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）素子など他のディスプレイで構成されていてもよい。

記録部１１２は、信号処理部１１０から出力される画像データなどの各種情報信号を情報媒体に記録したり、情報媒体に記録されている画像データなどの各種情報信号を読み出すことができる。情報媒体は、ボディユニット１に内蔵された半導体メモリーやハードディスクドライブで構成されていてもよいし、ボディユニット１に着脱可能な半導体メモリーカードや光ディスクなどで構成されていてもよい。本実施の形態では、ボディユニット１に着脱可能な半導体メモリーカードとした。

操作部１１３は、レリーズボタン、ズームスイッチ、電源スイッチ、シャッタースピード設定ダイアルなど、本カメラシステムを操作するために必要な操作手段が含まれている。操作部１１３が操作された際、その操作内容の情報はボディマイコン１０１へ出力される。

撮像素子駆動部１１４は、ボディマイコン１０１からの制御により、撮像素子１０８を駆動させることができる。例えば、撮像素子１０８がＣＣＤイメージセンサーで構成されている場合は、撮像素子１０８における露光制御、垂直転送、水平転送、信号増幅など動作制御を行っている。

焦点板１１５は、光軸３上においてメインミラー１０３の次段に配され、レンズユニット２を介して入射される光学画像を結像する。

図１において、レンズユニット２は、ボディユニット１に着脱可能である。レンズユニット２は、レンズマイコン２０１、ドライブ回路２０２、モータ２０３、フォーカスレンズ２０４、位置センサー２０５、エンコーダ２０６、第２の接点２０７、対物レンズ２０８、フォーカスレンズ駆動系２０９、位置センサー駆動系２１０を備えている。なお、レンズユニット２内には、フォーカスレンズ２０４及び対物レンズ２０８の他に、入射される光学画像を変倍させるズームレンズや、いわゆる光学式手振れ補正を行うことができる補正レンズなどのレンズを、光軸３上に備えていてもよいが、本実施の形態では説明を簡単にするためにフォーカスレンズ２０４及び対物レンズ２０８のみ図示した。

レンズマイコン２０１は、ドライブ回路２０２、位置センサー２０５、エンコーダ２０６、第２の接点２０７と接続されている。また、レンズマイコン２０１は、第１の接点１０７及び第２の接点２０７を介して、ボディマイコン１０１との間でデータ通信を行うことができる。また、レンズマイコン２０１は、メモリーが内蔵され、そのメモリーにレンズユニット２のレンズ情報が記録されている。レンズ情報とは、レンズの明るさを示すＦナンバーや、ズーム倍率、設定可能な絞り値など、レンズユニット２のスペックに関する情報である。

ドライブ回路２０２は、レンズマイコン２０１からの指示により、モータ２０３を駆動制御する。本実施の形態では、モータ２０３はＤＣモータで構成されているため、レンズマイコン２０１から送信されるレンズ移動量情報に応じた電圧または電流がモータ２０３に印加されるよう制御している。

モータ２０３は、本実施の形態ではＤＣモータで構成され、印加される電圧または電流の大きさに応じた回転速度で駆動する。モータ２０３が駆動することにより、フォーカスレンズ２０４を矢印ＡまたはＢ方向に移動させることができる。なお、ＤＣモータは、ステッピングモータや超音波モータに比べて安価であるため、コストダウンに貢献することができる。また、ＤＣモータは、印加される電圧の大きさに対して、回転特性が比例する特性を持つ。したがって、ＤＣモータを高速回転させる際は高い電圧を印加させ、低速回転させる際は低い電圧を印加させる。本実施の形態では、５Ｖの電圧を印加した時に、最大回転速度にて駆動するＤＣモータを用いている。なお、本実施の形態では、モータ２０３はＤＣモータで構成されているが、ステッピングモータで構成してもよく、ステッピングモータで構成することで高精度な回転制御を行うことができる。

フォーカスレンズ２０４は、鏡筒内における光軸３上に配置され、矢印ＡまたはＢに示す方向へ移動させることにより、焦点位置を微調整して光学画像を合焦させることができる。フォーカスレンズ２０４の移動制御は、モータ２０３からの駆動力に基づいて行われる。

位置センサー２０５は、フォーカスレンズ２０４の光軸方向における位置を検出することができる。位置センサー２０５は、例えば可変抵抗型センサーで構成されている。なお、本実施の形態では、位置センサー２０５における位置検出動作は、フォーカスレンズ２０４が停止している時のみ行われる構成としているが、例えばコンティニアスＡＦ機能（レリーズボタンを連続的に半押し状態にしている時に、連続的に合焦動作を行わせる機能）を動作させている時はフォーカスレンズ２０４の移動中にも検出動作が行われる。検出された位置情報は、レンズマイコン２０１へ出力される。

第２の接点２０７は、ボディユニット１の第１の接点１０７と電気的に接続されている状態で、ボディユニット１とレンズユニット２との間でデータ通信などを行うことができる。なお、第１の接点１０７と第２の接点２０７は、レンズユニット２をボディユニット１に装着させた時に、互いに電気的に接触する状態になるような位置に配されている。

エンコーダ２０６は、モータ２０３の回転子の回転速度などを検出することができる。

フォーカスレンズ駆動系２０９はモータ２０３からフォーカスレンズ２０１に至るまでの駆動系を簡略化した模式図である。詳細は後述する。

位置センサー駆動系２１０はモータ２０３から位置センサー２０５に至るまでの駆動系を簡略化した模式図である。詳細は後述する。

１−２ カメラの基本動作
以下、動作について説明する。

図１において、被写体側から光軸３に沿って入射される光学画像は、レンズユニット２における対物レンズ２０８や、フォーカスレンズ２０４などのレンズ群を通して、メインミラー１０３で上方へ曲げられ、焦点板１１５で結像される。結像された光学画像は、現時点では反転画像になっており、ペンタプリズム１０５の内部を反射することで正立画像が得られる。撮影者は、接眼レンズ１０６を通して、正立画像を視認することができる。また、被写体側から入射される光学画像の一部は、メインミラー１０３を透過し、サブミラー１０４にて下方へ曲げられ、ＡＦセンサー１０２へ導かれている。

次に、操作部１１３におけるレリーズボタンが、撮影者によって半分だけ押されると、ボディマイコン１０１は第１の接点１０７及び第２の接点２０７を介して、レンズマイコン２０１に対してＡＦ動作を行うよう命令する。レンズマイコン２０１は、各部を制御してフォーカスレンズ２０４を駆動させて、被写体のＡＦ動作を行う。なお、詳しいＡＦ動作については後述する。

次に、操作部１１３におけるレリーズボタンが、撮影者によって完全に押されると、ボディマイコン２０１はメカニズム制御部（不図示）を制御して、メインミラー１０３及びサブミラー１０４を、撮像素子１０８へ入射される光学画像を妨げない位置へ退避させる。次に、ボディマイコン１０１は撮像素子駆動部１１４に対して撮像命令を出力する。撮像素子駆動部１１４は、入力される撮像命令に基づき、撮像素子１０８を撮像動作させる。

次に、ボディマイコン１０１は、操作部１１３におけるシャッタースピード設定ダイアルまたはボディマイコン１０１において設定されているシャッタースピードに対応する時間、シャッター１０９を開閉動作させる。例えば、操作部１１３におけるシャッタースピード設定部において設定されているシャッタースピードが「１／２０００秒」であった場合は、ボディマイコン１０１はシャッター１０９に対して１／２０００秒間だけ開いて、光学画像が撮像素子１０８に入射されるように制御している。

シャッター１０９が所定時間開閉動作を行って、撮像素子１０８に光学画像が入射されると、撮像素子１０８（本実施の形態ではＣＣＤイメージセンサー）における光電変換素子が、入射される光に基づき電荷を出力する。出力される電荷は、撮像素子１０８における垂直転送レジスタ、水平転送レジスタ、増幅器を介して出力される。出力される電気信号は、撮像素子駆動部１１４を介して信号処理部１１０に入力される。

信号処理部１１０は、入力される電気信号に基づき、ホワイトバランス調整やＹＣ処理などを行って画像信号を生成する。生成された画像信号は、表示部１１１へ出力されて、画像信号に基づく画像を表示させることができる。すなわち、撮影された画像を撮影操作直後に表示部１１１へ表示させることができ、撮影者は表示された画像を目視確認することができる。

また、信号処理部１１０は、撮影された画像信号（アナログ信号）をデジタル変換して圧縮符号化し、画像データを生成する。生成された画像データは、記録部１１２に出力される。記録部１１２は、入力される画像データを半導体メモリカードなどの情報媒体へ記録させる。

撮影動作が終われば、ボディマイコン１０１はメカニズム制御部を制御して、メインミラー１０３とサブミラー１０４とを元の位置（図１に示す位置）へ復帰させるとともに、シャッター１０９や撮像素子駆動部１１４などの各部に対してリセット命令を出力する。

以上のように動作させることで、本実施の形態のカメラシステムで被写体画像を撮影することができる。

１−３ レンズと位置センサーの配置
図２は、フォーカスレンズ２０４と位置センサー２０５との位置関係を示す斜視図である。図３は、フォーカスレンズ２０４と位置センサー２０５との位置関係を示す断面図である。モータ２０３を駆動すると、連結部３０２を通して回転トルクがギア部３０３に伝えられ、更にギア部３０３からアーム３０１に回転トルクが伝達される。アーム３０１が回転することによって、アーム３０１の先端部に挟まれている支持棒３０４も回転する。さらに支持棒３０４はピン３０５で２群リング３０６に連結されており、２群リング３０６は２群筒３０７と固定されているので、２群リング３０６が回転することで、２群枠３０８に刻まれているカム溝に沿って２群筒３０７は移動する。フォーカスレンズ２０４は、２群筒３０７の内側に取り付けられており、２群筒３０７の動きに伴って動く。

さらに、アーム３０１には支持棒３０９が挟み込まれている。支持棒３０９の先端は固定板３１０で指標枠３１１に固定されている。支持棒３０９が回転することで、指標枠３１１も回転する。

指標枠３１１にはカム溝３１２が形成されている。カム溝３１２の内側には、固定カバー３１３が設置されている。固定カバー３１３には位置センサー２０５が固定板３１４によって取り付けられている。位置センサー２０５の突起部は、カム溝３１２の内側に取り付けられている。指標枠３１１が回転しても、固定カバー３１３は動かない。一方、指標枠３１１が回転すると、位置センサー２０５の突起部は、カム溝３１２に沿って移動する。すると、位置センサー２０５の突起部は、光軸方向にスライドする。この突起部は後述するように抵抗体の上に形成されており、突起部の位置が変化することにより、センサーの出力値も変化する。

１−４ 位置センサーの構成
図４は、位置センサー２０５の構成を示す図である。位置サンサー２０５は固定金具３１４によって固定カバー３１３にとりつけられている。位置センサー２０５はスライダー４０１と抵抗体４０２、及び、入力端子４０３、入力端子４０４、出力端子４０５から構成される。スライダー４０１の中央には突起部が形成されている。スライダー４０１がスライドすることによって入力端子４０３〜出力端子４０５間での抵抗値が変化し、その結果、出力端子４０５での出力電圧が変動する。

この電圧値をＡ／Ｄ変換を行ってレンズマイコン２０１で取り込み、フォーカスレンズ２０４の位置を特定する。

１−５ バックラッシュのメカニズム
図５及び図６は、バックラッシュのメカニズムを説明するための模式図である。なお、図５及び図６において、レンズ駆動系５０１、センサー駆動系５０３、レンズ駆動系５０１及び駆動部５０２を、それぞれ模式的に表している。レンズ駆動系５０１は、フォーカスレンズ２０４を駆動するための機構を表す。センサー駆動系５０３は、位置センサー２０５の突起部を駆動するための機構を表す。駆動部５０２は、フォーカス駆動系501とセンサー駆動系５０３とを駆動する機構を表す。フォーカスレンズ２０４は、レンズ駆動系５０１によって支持されている。また、位置センサー２０５は、センサー駆動系５０３によって支持されている。

図５（ａ）において、レンズ駆動系５０１の凹部の両端の範囲内で駆動系５０２は移動可能である。すなわち、レンズ駆動系５０１の凹部の両端の範囲内で、レンズ駆動系５０１と駆動系５０２とはガタツキが生じるのである。また、センサー駆動系５０３の凹部の両端の範囲内で駆動系５０２は移動可能である。すなわち、センサー駆動系５０３の凹部の両端の範囲内で、センサー駆動系５０３と駆動系５０２とはガタツキが生じるのである。このときのガタツキの量をバックラッシュ量という。

図５は、レンズ駆動系５０１のバックラッシュ量とセンサー駆動系５０３のバックラッシュ量とが等しい場合を示す。このような場合は、実際には稀であるが、バックラッシュによる不都合を説明するための背景として説明する。

まず、図５（ａ）に示されるように、フォーカスレンズ２０４が∞側から移動して、ある被写体に対して、図５（ｂ）の状態で合焦したとする。このとき、駆動系５０２は、レンズ駆動系５０１及びセンサー駆動系５０３内の可動範囲の内最も近側に位置する。ここで、レンズ駆動系５０１のバックラッシュ量とセンサー駆動系５０２のバックラッシュ量とが等しいため、レンズ駆動系５０１の中心とセンサー駆動系５０２の中心とは一致する。次に、フォーカスレンズ２０４を近側にリセットさせてから、同様の被写体に対して、図５（ｃ）のように、近側から移動させて、図５（ｄ）のように合焦させたとする。このとき、駆動系５０２は、レンズ駆動系５０１及びセンサー駆動系５０３内の可動範囲の内最も∞側に位置する。

図５（ｂ）及び図５（ｄ）から明らかなように、フォーカスレンズ２０４をどちらの方向から合焦位置に移動させても、位置センサー２０５の位置は一致する。これは、レンズ駆動系５０１のバックラッシュ量とセンサー駆動系５０３のバックラッシュ量が等しいからである。

それに対して、図６に示す場合には、フォーカスレンズ２０４をどちらの方向から合焦位置に移動させたかによって、合焦位置での位置センサー２０５の位置は異なる。この点を詳細に説明する。

図６（ａ）に示すように、レンズ駆動系５０１のバックラッシュ量とセンサー駆動系５０３のバックラッシュ量とは異なる。実際には、このような場合が多い。ここでは、このような場合の一例として、レンズ駆動系５０１のバックラッシュ量がセンサー駆動系５０３のバックラッシュ量より大きい場合を述べる。

まず、図６（ａ）に示されるように、フォーカスレンズ２０４が∞側から移動して、ある被写体に対して、図６（ｂ）の状態で合焦したとする。このとき、駆動系５０２は、レンズ駆動系５０１及びセンサー駆動系５０３内の可動範囲の内最も近側に位置する。これに伴って、センサー駆動系５０３の中心位置は、レンズ駆動系５０１の中心位置よりも近側に位置する。次に、フォーカスレンズ２０４を近側にリセットさせてから、同様の被写体に対して、図６（ｃ）のように、近側から移動させて、図６（ｄ）のように合焦させたとする。このとき、駆動系５０２は、レンズ駆動系５０１及びセンサー駆動系５０３内の可動範囲の内最も∞側に位置する。すると、これに伴って、センサー駆動系５０３の中心位置は、レンズ駆動系５０１の中心位置よりも∞側に位置する。

以上から明らかなように、図６（ｂ）に示す状態と図６（ｄ）に示す状態とでは、位置センサー２０５の位置は一致しない。これはフォーカスレンズ２０４と位置センサー２０５の駆動系が異なるために、バックラッシュの量が両者で差異があることに起因する。

以下、簡単のためフォーカスレンズ２０４と位置センサー２０５のバックラッシュ量の差分をＬＳ−Ｂｋ（レンズ・センサ間―バックラッシュ差分量）と記述する。

２．動作
２−１ バックラッシュ入力フォロー
ＬＳ−Ｂｋを計測する際には、例えば、三脚などでカメラを固定し、１ｍ程度離れた位置に計測用のチャートを置いておく。図７は、ＬＳ−Ｂｋの計測方式を示す図である。

まず、図７（ａ）に示すように∞側から位置センサー２０５を指定の位置Ｐへ移動させる。この位置で被写体像を計測し、デフォーカス量を算出する。このときのデフォーカス量をＸとする。次に、図７（ｂ）に示すように、近側にリセットを行い、図７（ｃ）のように、近側から∞方向へバックラッシュを取った状態で停止させる。更に、図７（ｄ）に示すように、近側から位置センサー２０５を指定の位置Ｐへ移動させる。この位置で被写体像を計測し、デフォーカス量を算出する。このときのデフォーカス量をＹとする。このとき、（Ｘ−Ｙ）がレンズのＬＳ−Ｂｋに相当する。そこで、このデフォーカス量の差異をパルスに変換して、バックラッシュの量を計算する。

図８にＬＳ−Ｂｋ計測のフローを示す。まずステップＳ１０１でフォーカスレンズ２０４を∞位置へリセットする。次に、ステップＳ１０２で位置センサー２０５を指定の位置Ｐへ駆動させる。駆動が終わった後に、ステップＳ１０３でデフォーカス量を取得する。次に、ステップＳ１０４でフォーカスレンズ２０４を近側にリセットする。この後に、ステップＳ１０５で一旦∞側に送りだして、位置センサー２０５のバックラッシュをとった状態で停止させる。次に、ステップＳ１０６で位置センサー２０５を指定の位置Ｐへ駆動する。駆動が終わった後に、ステップＳ１０７でデフォーカス量を取得する。次に、ステップＳ１０８にて、Ｓ１０３，Ｓ１０７で取得したデフォーカス量の差分からＬＳ−Ｂｋを計算する。最後に計算したＬＳ−Ｂｋをレンズマイコン２０１内の不揮発性メモリに記憶させて、本処理を終了とする。

なお、この説明では簡単のために、指定の位置をＰのように一点のみについて説明したが、実際にはＰ１，Ｐ２，Ｐ３のように計測ポイントを増やすことが可能である。この場合、計測ポイント毎に、デフォーカス量の差分を求め、それぞれに対応するＬＳ−Ｂｋを求める。

図９に多点計測を行ったときの、補正カーブを示す。この図では計測点をＰ１，Ｐ２，Ｐ３と３点計測している。計測点Ｐ１での、デフォーカス量をＸ１，Ｙ１とすると、この差分をステップに変換したものがＬＳ−Ｂｋに相当する。この量をＢｋ１とする。同様にして、計測点を変えることで、Ｂｋ２，Ｂｋ３を求めることが可能である。このときの補正量Ｂｋ１〜Ｂｋ３をレンズマイコン２０１内の不揮発性メモリに記憶させておき、後述する方式で補正量の補間計算を行う際に利用する。

２−２ フォーカス制御動作
本実施形態では、位置センサー２０５を用いたセンサー位置指定による焦点調節駆動（レンズ位置指定駆動）が行われる。以下、レンズ位置指定駆動を略して位置指定駆動と記載する。位置指定駆動は、主に以下の３つの状況で利用される。
（１）焦点を検出するためのスキャン動作中に合焦位置が見つかった場合の焦点調節
（２）被写体が動いている場合に、ＡＦでの焦点調節の後に、撮影が開始されるまでの被写体の移動量を推測して、余剰量だけレンズ位置を移動させる焦点調節（動体予測ＡＦ）
（３）Ｃ−ＡＦ時に駆動時間の制限のため、ＡＦで目標の位置にまでレンズを駆動出来なかった場合等に行われる、ミラーアップの時間を利用した焦点調節
図１０は、（１）を説明するためのフローチャートである。まず、フォーカスレンズ２０４を駆動することにより、合焦点を求める（Ｓ２０１）。次に、合焦位置の検出が成功か否かをボディマイコン１０１が判断を下す（Ｓ２０２）。検出に失敗した場合は、そのまま処理を終了する。検出に成功した場合には、ステップＳ２０３へ進み、合焦位置への位置指定駆動を行い、合焦位置へフォーカスレンズ２０１を近づける。続いて、ステップＳ２０４でＡＦを行い、処理を終了する。

図１１は、（２）を説明するフローチャートである。このフローチャートは被写体が動いている場合を対象とし、動体予測ＡＦと呼ばれる。まず、ステップＳ３０１でＡＦを行う。次にステップＳ３０２で合焦処理を完了する。次に、ステップＳ３０３でメインミラー１０３を退避させるのと並行して、ステップＳ３０４で被写体移動量の推測を行い、続いてステップＳ３０５で推測した位置へと位置指定駆動を行う。ステップＳ３０４、Ｓ３０５はステップＳ３０３が終了するまでに完了させる。最後に、ステップＳ３０６で画像撮影を行い、処理を終了する。

図１２は、（３）を説明するフローチャートである。このフローチャートは被写体を連続で撮影するＣ−ＡＦを対象とする。Ｃ−ＡＦではＡＦの駆動時間にリミットが存在するため、一回のＡＦではフォーカスレンズ２０１を目標位置まで駆動しきれない場合が多々ある。
まず、ステップＳ４０１でＡＦを行う。続いてステップＳ４０２で駆動の停止を行う。次に、ステップＳ４０３でメインミラー１０３を退避させるのと並行して、ステップＳ４０４でステップＳ４０１のＡＦ駆動で停止位置が目標位置まで到達したか否かをボディマイコン１０１が判断を下す。目標位置に到達していた場合にはそのまま、ステップＳ４０３の終了を待つ。目標位置に到達していなかった場合には、ステップＳ４０５に進み、目標位置への位置指定駆動を行う。ステップＳ４０４，Ｓ４０５はステップＳ４０３が終了するまでに完了させる。最後に、ステップＳ４０６で画像撮影を行い、処理を終了する。

位置指定駆動の際には、位置センサー２０５によるフォーカスレンズ２０４の位置指定が行われるが、両者の間でバックラッシュの差異が存在する場合には、位置センサー２０５が指定されたポジションに到達しても、フォーカスレンズ２０４は想定とは異なる位置に存在するため、なんらかの補正が必要となる。本実施形態では、レンズマイコン２０１内の不揮発性メモリに格納されたＬＳ−Ｂｋの値を利用して、補正を行う。

なお、本実施の形態では、フォーカスレンズ２０４を∞方向から近側に駆動する場合を位置センサー２０５の基準方向として調整を行っているものとする。つまり、∞方向から近側に駆動したときの∞合焦位置での位置センサー２０５の値、及び、∞方向から近側に駆動して最至近距離で合焦させたときの位置センサー２０５の値を、それぞれ駆動リミットの値としてレンズ側マイコン２０１の内部の不揮発性メモリに記憶させておくものとする。

図１３に、位置指定駆動の詳細な動作を説明するためのフローチャートを示す。まず、ステップＳ５０１のように、ボディマイコン１０１からレンズマイコン２０１に、位置センサー２０５を位置Ａに移動する旨の位置指定命令が伝達される。

ステップＳ５０２でレンズマイコン２０１は位置指定駆動の方向を判別し、駆動方向が∞から近側の場合には、補正は行わず、ステップＳ５０５に進む。一方、駆動方向が近側から∞の場合にはステップＳ５０３に進み、バックラッシュの補正を行う。

ステップＳ５０３では、位置センサーの指定位置Ｐでのバックラッシュ量ＬＳ−Ｂｋを不揮発性メモリの値から補間計算によって算出する。このときの補間計算の方法は、図９に示すように、３点間の直線近似である。

続いて、ステップＳ５０４で計算されたバックラッシュ量を加算して、位置センサー２０５の位置Ａ＋Ｂに補正を行う。次に、ステップＳ５０５で、位置センサー２０５の指定位置をエンコーダ２０６での駆動パルスで何パルスに相当するかをレンズマイコン２０１は計算処理を行う。

次に、ステップＳ５０６で、レンズマイコン２０１は、モータ２０３をステップＳ５０５で計算した駆動パルスだけ回転させる制御を行う。

駆動が終了後、ステップＳ５０７で、位置センサー２０５が指定した位置に到達したかどうか判断を行う。目標位置に到達していない場合にはステップＳ５０５へ戻り、目標位置に到達した場合には、シーケンスを終了する。

本発明は、レンズ駆動装置に適用可能であり、例えば、デジタルスチルカメラ、ムービー、カメラ機能付き携帯電話端末等に適用できる。

本発明の実施の形態にかかるカメラの構成を示すブロック図 レンズ駆動機構を示す斜視図 レンズ駆動機構の断面図 位置検出センサーの電気的構成を示すブロック図 バックラッシュの影響が生じない場合を説明するための模式図 バックラッシュの影響が生じる場合を説明するための模式図 バックラッシュの差分量を計測する動作を説明するための模式図 バックラッシュの差分量を計測する動作を説明するためのフローチャート 残デフォーカス量と位置センサーの位置とバックラッシュ量との相関を示す図 位置指定駆動を行う場合の一例を示すフローチャート 位置指定駆動を行う場合の一例を示すフローチャート 位置指定駆動を行う場合の一例を示すフローチャート 位置指定駆動の動作を説明するためのフローチャート

符号の説明

１ ボディユニット
２ レンズユニット
２０１ レンズマイコン
２０３ モータ
２０４ フォーカスレンズ
２０５ 位置センサー

Claims (2)

1. 光軸方向に移動可能なレンズと、
   前記レンズを駆動する駆動手段と、
   前記レンズの位置と相関のある情報を出力する位置センサーと、
   前記レンズの所定位置に対する前記位置センサーの出力のバラツキの量に関する情報に基づいて算出されるバックラッシュ情報を記憶する記憶手段と、
   前記位置センサーの出力が所定の値になるように前記レンズの移動を制御するよう指示を受け、バックラッシュが発生する方向に前記レンズを移動する場合、前記記憶手段に記憶しているバックラッシュ情報を用いて前記駆動手段の駆動量を制御する制御手段と、
   を備えるレンズ駆動装置。
2. 光軸方向に移動可能なレンズと、前記レンズを介して入射される被写体像を画像データに変換する撮像素子と、前記レンズを駆動する駆動手段と、前記レンズの位置と相関のある情報を出力する位置センサーと、前記レンズの所定位置に対する前記位置センサーの出力のバラツキの量に関する情報を、バックラッシュ情報として記憶する記憶手段と、前記位置センサーの出力が所定の値になるように前記レンズの移動を制御するよう指示を受け、バックラッシュが発生する方向に前記レンズを移動する場合、前記記憶手段に記憶しているバックラッシュ情報を用いて前記駆動手段の駆動量を制御する制御手段とを備えるレンズ駆動装置の前記記憶手段に記憶するためのバックラッシュ情報を取得し、前記レンズ駆動装置を製造する製造方法であって、
   光軸方向のうち一方方向である第１の方向に前記レンズを駆動し、前記位置センサーの出力が所定の値となる位置で停止させ、前記停止した状態での前記撮像素子上に結像される被写体像の残デフォーカス量を検出する第１方向検出ステップと、
   光軸方向のうち他方方向である第２の方向に前記レンズを駆動し、前記位置センサーの出力が所定の値となる位置で停止させ、前記停止した状態での前記撮像素子上に結像される被写体像の残デフォーカス量を検出する第２方向検出ステップと、
   前記第１方向検出ステップで検出した残デフォーカス量と前記第２方向検出ステップで検出した残デフォーカス量との差に応じた情報を、バックラッシュ情報として算出する情報算出ステップと、
   前記算出したバックラッシュ情報を前記記憶手段に記憶させる記憶ステップと、
   を備えるレンズ駆動装置の製造方法。

Images