JP2009169013A - 駆動装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置検出センサなどの手段を必要とせずに、位置決め制御を行うことができ、部品点数を従来よりも減少させることができる撮像装置を提供すること。
【解決手段】圧電素子１３ａへの電力の供給の制御を行うマイコン部２４と、圧電素子１３ａに対する電力供給時間と、移動部１３ｃの移動方向とに基づく移動部１３ｃの位置情報を計数して格納するカウンタを備え、マイコン部２４は、初期化モードにおいて、無限遠側機械端部１５ａの位置まで必要十分に到達する電力供給時間で移動部１３ｃを移動させ、カウンタ２８を所定の値にリセットした後、移動方向を反転して特定の電力供給時間で移動部１３ｃを移動させた位置を移動制御モードの原点とし、移動制御モードにおいてカウンタ２８の情報に基づいて位置決めを行うよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子を備えた駆動装置およびそれを備えた撮像装置に関するものである。

近年、撮影レンズの焦点検出を自動的に行うオートフォーカス機能を搭載した小型のカメラモジュールが携帯機器などに採用されている。さらに、カメラモジュールの小型化のためレンズの駆動装置に種々の工夫が模索されている。

従来の駆動装置は、移動部の移動原点を得るためにフォトインタラプタなどの検出センサを用いている（例えば、特許文献１参照）。また、検出センサとして他にホール素子など磁気センサを用いたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。図１４は、特許文献１に記載された従来のオートフォーカス機能を実現する駆動装置を示すものである。

図１４における従来の駆動装置は、フォーカスレンズ３１１と、光を遮断する遮蔽板３１２ａを有したレンズ鏡筒３１２と、フォーカスレンズ３１１の光軸方向（矢印Ａの方向）にレンズ鏡筒３１２を駆動するインパクト形アクチュエータ３１３と、遮蔽板３１２ａの移動可能範囲の基端位置３１５ａに配置された基端センサ３１５と、遮蔽板３１２ａの移動可能範囲の先端位置３１６ａに配置された先端センサ３１６と、フォーカスレンズ３１１によって結像した画像を映像信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）３１７と、インパクト形アクチュエータ３１３に電力を供給する駆動回路３１８と、ＣＣＤ３１７から出力された映像信号に基づいて画像処理を行う画像処理ＩＣ（Integrated Circuit）３２０とを備えている。また、基端センサ３１５は、遮蔽板１２ａによって光路が遮られることにより遮蔽板３１２ａが基端位置３１５ａに存在することを検出するフォトインタラプタからなり、先端センサ３１６は、遮蔽板１２ａによって光路が遮られることにより遮蔽板３１２ａが先端位置３１６ａに存在することを検出するフォトインタラプタからなる。

ここで、インパクト形アクチュエータ３１３は、矢印Ａで示す方向に伸び、矢印Ａで示す方向とは反対方向である矢印Ｂで示す方向に縮む圧電素子３１３ａと、圧電素子３１３ａと結合して圧電素子３１３ａによって矢印Ａ、Ｂで示す方向に駆動される駆動部としての駆動軸３１３ｂと、レンズ鏡筒３１２を固定するとともに駆動軸３１３ｂと摩擦係合して駆動軸３１３ｂに対して矢印Ａ、Ｂで示す方向に移動する移動部３１３ｃとを有している。

図１４における従来の駆動装置は、フォーカスレンズ３１１の移動とともに遮光板３１２ａが移動し、フォーカスレンズ３１１が無限遠で焦点を結ぶ位置において基端センサ３１５内の光が遮光されると、遮光板３１２ａの出力信号の電圧がハイレベルからローレベルに変化するため、無限原点のレンズ位置を検出することができるようになっている。また、同様に至近側の所定の物体距離でフォーカスレンズ３１１が焦点を結ぶ位置において先端センサ３１６内の光が遮光されると、遮光板３１２ａの出力信号の電圧がハイレベルからローレベルに変化することによって至近側原点の位置を検出できるようになっている。
特開２００７−０３７３３７号公報 特開２００７−０４１３８７号公報

しかしながら、従来の構成では、移動部３１３ｃの位置情報の基準となる基端、先端の位置情報を得るために、フォトインタラプタなどの基端センサ３１５や先端センサ３１６などの位置検出センサの付近に遮光板３１２ａなどの被検出物を配置するため、部品点数の増加および部品配置空間の確保が必要となり、小型化、軽量化が困難であるという課題を有していた。

そこで、本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、位置検出センサなどの手段を使用せずに位置決め制御を行うことができ、部品点数を従来よりも減少させることができる駆動装置および撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の駆動装置は、圧電素子と、前記圧電素子によって駆動される駆動部と、前記駆動部との間の摩擦力によって前記駆動部に対して係合され、前記圧電素子の伸縮動作に応じて移動する移動部と、前記移動部の移動範囲の始点と終点とを機械的に制限する機械端部と、前記圧電素子への電力の供給の制御を行う供給制御手段と、前記圧電素子に対する電力供給時間と、前記移動部の移動方向とに基づく前記移動部の位置情報を計数して格納するカウンタとを備え、前記移動部を移動させる移動制御モードと前記移動制御モードより前に行われる初期化モードとを動作モードとして有し、前記供給制御手段は、前記初期化モードにおいて、前記機械端部の位置まで必要十分に到達する電力供給時間で前記移動部を移動させ、前記カウンタを所定の値にリセットした後、移動方向を反転して特定の電力供給時間で前記移動部を移動させた位置を前記移動制御モードの原点とし、前記移動制御モードにおいて前記カウンタの情報に基づいて位置決めを行う構成を有している。
この構成により、カウンタを所定の値にリセットした後、移動方向を反転して特定の電力供給時間で移動部を移動させた位置を移動制御モードの原点とし、移動制御モードにおいてカウンタの情報に基づいて位置決めを行うため、位置検出センサを用いずに圧電アクチュエータを用いた駆動装置の制御を行うことが可能となるので、部品点数を従来よりも減少させることができる。

また、本発明の駆動装置は、前記初期化モードにおいて、前記カウンタをリセットした後、移動方向を反転してから一律の電力供給時間で前記移動制御モードの原点に前記移動部を移動させる構成を有している。
この構成により、移動方向を反転してから一律の電力供給時間で移動制御モードの原点に移動部を移動させるため、特別な調整を必要としないので、組み立て、調整の工数を削減できるという作用を有する。

また、本発明の撮像装置は、本発明の駆動装置に、前記移動部に支持されるレンズと、前記レンズを介した像を撮像する撮像素子とを備え、前記供給制御手段は、前記移動制御モードの原点を光学無限遠位置または光学マクロ位置とし、前記初期化モードにおいて、移動方向を反転してから前記撮像素子で撮像された調整用画像を処理して前記光学無限遠位置または前記光学マクロ位置への移動に要する電力供給時間に基づく値を個々に調整値をそれぞれ求め、前記調整値に基づいて前記原点に前記移動部を移動させる構成を有している。
この構成により、移動制御モードの原点への移動に要する電力供給時間に基づく値を個々に調整値をそれぞれ求めるため、駆動装置個々にばらつきがあっても移動制御モードの原点の移動を調整するので、より高精度に移動部の位置決めを行うことができる。

また、本発明の撮像装置は、前記供給制御手段が、前記移動制御モードの原点の調整値を求めると共に、同一の機械的端点から被写体までの距離に対応した調整値を求める構成を有している。
この構成により、移動制御モードの原点の調整値を求めると共に、同一の機械的端点から被写体までの距離に対応した調整値を求め、例えば、被写体の物体距離が既知のとき、各調整値の差分から複数の物体距離の中間に位置する物体までの電力供給時間を求めるのでより高精度に移動部の位置決めを行うことができる。

また、本発明の撮像装置は、前記機械端部には、無限遠機械端部、マクロ機械端部があり、前記供給制御手段は、前記初期化モードにおいて、前記無限遠機械端部から移動方向を反転してから前記調整値をそれぞれ求めると共に前記マクロ機械端部から移動方向を反転してから前記調整値をそれぞれ求める構成を有している。
この構成により、初期化モードにおいて、無限遠機械端部から移動方向を反転してから調整値をそれぞれ求めると共にマクロ機械端部から移動方向を反転してから調整値をそれぞれ求めるため、一方の機械端部から他方の機械端部までの電力供給時間を知ることができる。

また、本発明の撮像装置は、前記供給制御手段が、一方の機械端部から取得された２つの調整値の差分と他方の機械端部から取得された２つの調整値の差分とから前記移動部の移動速度の比率を求め、前記移動制御モードにおいて、同一の移動距離でも移動方向により比率に応じた電力供給時間で前記移動部を移動させる構成を有している。
この構成により、移動制御モードにおいて、同一の移動距離でも移動方向により比率に応じた電力供給時間で前記移動部を移動させるため、移動方向による移動量の差を補正できるので、より高精度に移動部の位置決めを行うことができる。

以上のように本発明は、位置検出センサなどの手段を必要とせずに、位置決め制御を行うことができ、部品点数を従来よりも減少させることができ、小型化に好適な駆動装置および撮像装置を提供するものである。

以下、本発明の実施の形態に係る駆動装置および撮像装置について図面を用いて説明する。

（本発明の第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置のブロック図を図１に示す。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置としてのオートフォーカスカメラ１０は、フォーカスレンズ１１と、レンズ鏡筒１２と、フォーカスレンズ１１の光軸方向である矢印Ａ、Ｂで示す方向にレンズ鏡筒１２を駆動する圧電アクチュエータ１３と、フォーカスレンズ１１によって結像した画像を映像信号に変換する撮像素子１７と、圧電アクチュエータ１３に電力を供給する駆動回路１８と、撮像素子１７から出力された映像信号に基づいて画像処理を行う画像処理ＩＣ（Integrated Circuit）２０とを備えている。

ここで、圧電アクチュエータ１３は、矢印Ａで示す方向に伸び、矢印Ａで示す方向とは反対方向である矢印Ｂで示す方向に縮む圧電素子１３ａと、圧電素子１３ａと結合して圧電素子１３ａによって矢印Ａ、Ｂで示す方向に駆動される駆動部としての駆動軸１３ｂと、レンズ鏡筒１２を固定するとともに駆動軸１３ｂと摩擦係合して駆動軸１３ｂに対して矢印Ａ、Ｂで示す方向に移動する移動部１３ｃとを有している。

凸部１４が、光軸方向の移動部１３ｃの移動範囲を制限する固定側のレンズフレームに設けられたガイド面に当接している。フォーカスレンズ１１の繰り込み方向の移動を制限する無限遠側機械端部１５ａ、および、レンズ繰り出し方向の移動を制限するマクロ側機械端部１５ｂは、機械端部を構成している。

また、画像処理ＩＣ２０は、駆動装置固有の調整値データなどをＥＥＰＲＯＭ１６（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）および駆動回路１８との間で通信する入出力回路２１と、撮像素子１７を制御する撮像素子制御回路２２と、撮像素子１７から出力された映像信号の高周波成分から焦点評価値を生成する画像信号処理部２３と、画像信号処理部２３によって得られた焦点評価値に基づいて入出力回路２１を介して駆動回路１８の動作を制御して映像コントラスト方式のオートフォーカスを行うマイコン部２４と、マイコン部２４の動作プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）２５と、マイコン部２４の作業領域であるＲＡＭ（Random Access Memory）２６と、主に映像信号の入出力を制御するメモリコントローラ２７と、フォーカスレンズ１１の位置情報を計数するカウンタ２８とを備えている。

また、マイコン部２４は、駆動回路１８による圧電素子１３ａへの電力の供給の制御を行うようになっており、供給制御手段を構成している。マイコン部２４は、駆動回路１８によって圧電素子１３ａに電圧を供給する場合、圧電素子１３ａへの電圧の供給時間を制御単位時間の整数倍の時間とするようになっている。例えば、カウンタ２８は、圧電素子１３ａへの電圧の供給時間に応じて計数され、計数される値は、例えば、上記整数倍の整数の値となる。

また、ＲＯＭ２５は、駆動回路１８が圧電素子１３ａに供給する電圧の波形形状を与える信号、即ち、圧電素子１３ａの収縮、伸長の速度や駆動周波数を決定する信号として、フォーカスレンズ１１の繰り出し方向、即ち矢印Ａで示す方向に移動部１３ｃを移動させるときに使用される図２（ａ）に示す信号と、フォーカスレンズ１１の繰り込み方向、即ち矢印Ｂで示す方向に移動部１３ｃを移動させるときに使用される図２（ｂ）に示す信号とを記憶している。ここで、図２に示す信号は、例えば、フォーカスレンズ１１、レンズ鏡筒１２及び移動部１３ｃの慣性質量と、駆動軸１３ｂ及び移動部１３ｃの間に生じる動摩擦力、静止摩擦力等の負荷と、圧電素子１３ａの推力と、移動部１３ｃの移動速度とに基づいて、オートフォーカスカメラ１０が安定に動作するように設定されている。なお、図２（ａ）に示す信号の周期と、図２（ｂ）に示す信号の周期とは、互いに等しい。制御単位時間は、この周期であってもよく、この周期に対応する時間でフォーカスレンズ１１の移動する距離が決定する。

なお、フォーカスレンズ１１を駆動する駆動装置３０は、レンズ鏡筒１２、圧電アクチュエータ１３、駆動回路１８、入出力回路２１、マイコン部２４、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２６、ＥＥＰＲＯＭ１６、及びメモリコントローラ２７によって構成される。

次に、図１に示した駆動装置３０が携帯機器用のレンズの駆動装置である場合を例にとって光学系の構成について説明する。移動部１３ｃには、圧電素子１３ａの伸縮方向、即ち駆動軸１３ｂの軸方向と平行して光学系の光軸に沿ってフォーカスレンズ１１が移動する構造になっている。

オートフォーカスカメラ１０は、起動時の初期化モードで、起動するとワンショットオートフォーカスを実行する前のフォーカスレンズ１１の位置を、自動的に無限遠の被写体に所定水準の解像度を満たす位置にセットするようになっており、その後の移動制御モードで、レンズを適切な位置に移動させる。詳細を以下に説明する。

以下、オートフォーカスカメラ１０の動作について説明する。図３は、起動時の初期化モードの処理を示すフローチャートである。

起動時の初期化モードにおいて、マイコン部２４は、移動制御モードの原点となる目標停止位置にフォーカスレンズ１１を移動するために、フォーカスレンズ１１を何れかの機械端部方向に十分に移動して何れかの機械端部に押し当てる（ステップＳ１）。詳細には、マイコン部２４は、圧電アクチュエータ１３の最低移動速度と最長移動距離の関係から、任意のレンズ位置でも機械端部に到達するまでに十分な駆動時間（圧電素子１３ａへの電力の十分な供給時間）の経過の後、機械端部に押し当てたものとする。

マイコン部２４は、ステップＳ１の後、フォーカスレンズ１１の位置情報を計数するカウンタ２８を所定の値に初期化する（ステップＳ２）。

次に、マイコン部２４は、移動方向を反転して所定の電力供給時間を与え、携帯機器の表示画面における所定の解像度を満たす範囲にフォーカスレンズ１１を繰り出し、移動制御モードの原点とするよう制御している（ステップＳ３）。以降、カウンタ２８は、電力供給時間および移動方向に応じてカウントされ、フォーカスレンズ１１の位置情報として記憶される。

例えば、図４に示すように、カメラ起動時のフォーカスレンズ１１の位置が、カメラの表示装置で常に所定の解像度を得られる焦点深度範囲内に位置決めされるよう、一律の電力供給時間を与えて、例えば移動制御モードの原点となる光学無限遠位置（または光学マクロ位置などでもよい）にフォーカスレンズ１１を移動するようになっており、この結果、フォーカスレンズ１１の位置決め範囲は、常に、カメラの表示装置で所定の解像度が得られるような焦点深度範囲内に収容される。本発明の第１の実施の形態では、光学無限遠位置および光学マクロ位置は、設計で定められたものである。

オートフォーカスカメラ１０は、携帯機器用カメラである場合、オートフォーカスカメラ１０に具備された表示装置に映し出される画像によりフォーカス状態を判別するので、その画像サイズに見合った適当な解像度を満たす条件が必要となる。静止画を撮影する際は、オートフォーカスを行う前にレンズから１ｍ〜無限遠にある被写体をプレビュー画面で確認することに耐える解像度が必要である。例えば、画像サイズがＱＶＧＡの場合、水平解像度が２２０ＴＶ本以上であれば上記の条件を満たす。したがって、オートフォーカスカメラ１０は、フォーカスレンズ１１の位置を、上記の解像度を満たすような移動制御モードの原点に位置決めすればよい。

次に、移動部１３ｃの移動方向及び移動部１３ｃの調整量に基づいて圧電素子１３ａへの電力の供給時間を調整して圧電素子１３ａへの電力の供給の制御を行う移動制御モードの処理について説明する。

移動制御モードが開始されたとき、マイコン部２４は、新たに取得した焦点評価値と、過去に取得した焦点評価値とを比較し、焦点評価値の変化の大小と変動幅とに応じて、フォーカスレンズ１１の移動方向と移動量とを決定した後、フォーカスレンズ１１を移動させるという一連の動作を繰り返すことによって、フォーカスレンズ１１の位置を焦点評価値が最大となる（頂点）付近に収斂させる。移動制御モードにおいては、カウンタの情報に基づいて移動部３１３ｃの位置情報の基準となる基端、先端の位置が把握される。

また、オートフォーカスカメラのフォーカスレンズ１１の可動範囲は、目標とする被写体の距離に対するフォーカスレンズ１１の移動範囲より若干広く確保されている。オートフォーカス制御は、フォーカスレンズ１１の繰り出し位置から、焦点評価値の変化を捉えて、焦点評価値が最大となるレンズ位置（頂点）をサーチしてその付近にフォーカスレンズ１１を追い込む制御であるので、頂点を正しく検出するためには、頂点の前後にフォーカスレンズ１１の移動可能な範囲の確保が必要となる。

このため、無限遠側機械端部は、光学無限遠位置よりもオーバー無限遠側の位置（撮像素子側）となるように設計されている。同様に、マクロ側機械端部は、目標とする至近位置に対してオーバーマクロ側（物体側）に設けられる。また、図５に示すように、無限遠側機械端部の設計目標位置をカメラ起動時における移動制御モードの原点に一致させると、フォーカスレンズ１１を機械端部に押し当てるだけで位置決めがなされ、良いように思われるが、オートフォーカス制御は、頂点の前後にフォーカスレンズ１１の移動可能な範囲の確保が必要となるため、頂点を正しく検出できなくなり、機械端部バラツキ範囲の一部が所定の画像表示サイズで解像可能な焦点深度の範囲を逸脱するため、原点の調整手段のない本実施例には適さない。

以上に説明したように、オートフォーカスカメラ１０は、初期化モードにおいて、移動部１３ｃを機械端部の位置まで必要十分に移動する電力供給時間を与え、カウンタ２８を所定の値にリセットした後、移動方向を反転して所定の電力供給時間を与え、その位置を移動制御モードの原点と定義し、移動制御モードに移行し、以降、カウンタ２８の情報に基づいて移動制御を行うことにより、位置検出センサを備えることなく移動部１３ｃの位置制御が行えるので、部品点数を従来よりも減少させることができ、軽量化、小型化、製造コストの低減等を実現することができる。本発明の第１の実施の形態では、機械端部の位置精度が構成部品の寸法精度、組み立て精度から成る同一機種のカメラについてのものであり、移動制御モードの原点への所定量の移動に際し、カメラ個々には調整を行わず一律の電力供給時間で行わせ、電力供給時間について特別な調整を必要としないので、電力供給時間の調整の工数を削減できる。

（第２の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態では、ＱＶＧＡなど表示サイズが比較的小さいものに画像を表示する場合の例について説明したが、携帯機器などでプレビュー画面の画像サイズがＶＧＡ以上の表示サイズを持つ場合の例を第２の実施の形態に示す。

まず、第２の実施の形態に係る撮像装置であるオートフォーカスカメラの構成について説明する。第２の実施の形態の構成は、第１の実施の形態に係るオートフォーカスカメラ１０（図１参照）の構成と同様であるので、相違部分を除き、オートフォーカスカメラ１０の構成と同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

プレビュー画面の画像サイズがＶＧＡ以上の表示サイズを持つ場合、第１の実施の形態で説明した図４に示す寸法公差では、レンズの位置が目標の画像サイズにおいて表現可能な解像度に対し劣る可能性がある。

そこで、初期化モードにおいて、マイコン部２４は、第１の実施の形態と同様、フォーカスレンズ１１を機械端部に押し当てた後、移動方向を反転して移動制御モードの原点に移動する際の電力供給時間を調整し、あらかじめカメラ個体ごとに無限遠で焦点を結ぶレンズ位置となるような電力供給時間に基づく値を調整値としてＥＥＰＲＯＭに記録する。

以下、その調整方法について説明する。図６〜図９は、光学位置（光学無限遠位置、光学マクロ位置）の調整手順を示すフローチャートである。

図６は、無限遠側機械端部から光学無限遠位置までの調整手順を示すフローチャートである。

マイコン部２４は、無限遠側機械端部に十分に到達可能な電力供給時間で圧電アクチュエータ１３を駆動してフォーカスレンズ１１を無限遠側機械端部に移動させる（ステップＳ１１）。図１０に示すように、マイコン部２４は、調整用チャートとして無限遠のオートコリメータを撮影（ステップＳ１２）しながら、スルーフォーカスＭＴＦ特性（レンズ位置と像のコントラストの関係を示すカーブ）を取得し、カーブ頂点のレンズ位置に相当する電力供給時間を求めるために以降のステップを実行する。

マイコン部２４は、圧電アクチュエータ１３を駆動して無限遠側機械端部からフォーカスレンズ１１を光学無限遠位置の方向に反転し（ステップＳ１３）、規定量の電力供給分、フォーカスレンズ１１を移動させる（ステップＳ１４）と共に、無限側機械端部から累積して移動した分の電力供給時間を更新する（ステップＳ１５）。

ここで、マイコン部２４は、画像信号処理部２３から焦点評価値を取得し（ステップＳ１６）、上述したカーブ頂点に相当する位置にフォーカスレンズ１１があるか否か判定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１６でＹｅｓの場合、マイコン部２４は、圧電アクチュエータ１３を駆動してフォーカスレンズ１１を無限遠側機械端部に再移動させる（ステップＳ１８）。

次に、マイコン部２４は、図１０に示すように、頂点前後の３つ以上の焦点評価値およびそれに対応する電力供給時間に基づいて近似した関数を求め、この関数から導き出される曲線の頂点に対応する電力供給時間を算出し、算出した電力供給時間分フォーカスレンズ１１を移動させる（ステップＳ１９）。

マイコン部２４は、算出した電力供給時間分フォーカスレンズ１１を移動させた位置で画像信号処理部２３から焦点評価値を取得し、取得した焦点評価値が頂点に相当するか否か確認する（ステップＳ２０）。焦点評価値が頂点に相当した場合、マイコン部２４は、この電力供給時間を調整値としてＲＡＭに一時保存する（ステップＳ２１）。

図７は、マクロ側機械端部から光学無限遠位置までの調整手順を示すフローチャートである。

マイコン部２４は、マクロ側機械端部に十分に到達可能な電力供給時間で圧電アクチュエータ１３を駆動してフォーカスレンズ１１をマクロ側機械端部に移動させる（ステップＳ３１）。図１０に示すように、マイコン部２４は、調整用チャートとして無限遠のオートコリメータを撮影する（ステップＳ３２）ことで、スルーフォーカスＭＴＦ特性（レンズ位置と像のコントラストの関係を示すカーブ）を取得し、カーブ頂点のレンズ位置に相当する電力供給時間を求めるために以降のステップを実行する。

マイコン部２４は、圧電アクチュエータ１３を駆動してマクロ側機械端部からフォーカスレンズ１１を光学無限遠位置の方向に反転し（ステップＳ３３）、規定量の電力供給分フォーカスレンズ１１を移動させる（ステップＳ３４）と共に、マクロ側機械端部から累積して移動した分の電力供給時間を更新する（ステップＳ３５）。

ここで、マイコン部２４は、画像信号処理部２３から焦点評価値を取得し（ステップＳ３６）、上述したカーブ頂点に相当する位置にフォーカスレンズ１１があるか否か判定する（ステップＳ３７）。ステップＳ３６でＹｅｓの場合、マイコン部２４は、圧電アクチュエータ１３を駆動してフォーカスレンズ１１をマクロ側機械端部に再移動させる（ステップＳ３８）。

次に、マイコン部２４は、頂点前後の３つ以上の焦点評価値およびそれに対応する電力供給時間に基づいて近似した関数を求め、この関数から導き出される曲線の頂点に対応する電力供給時間を算出し、算出した電力供給時間分フォーカスレンズ１１を移動させる（ステップＳ３９）。

マイコン部２４は、算出した電力供給時間分フォーカスレンズ１１を移動させた位置で画像信号処理部２３から焦点評価値を取得し、取得した焦点評価値が頂点に相当するか否か確認する（ステップＳ４０）。焦点評価値が頂点に相当した場合、マイコン部２４は、この電力供給時間を調整値としてＲＡＭに一時保存する（ステップＳ４１）。

図８は、無限遠側機械端部から光学マクロ位置までの調整手順を示すフローチャートである。

マイコン部２４は、無限遠側機械端部に十分に到達可能な電力供給時間で圧電アクチュエータ１３を駆動してフォーカスレンズ１１を無限遠側機械端部に移動させる（ステップＳ５１）。図１１に示すように、マイコン部２４は、マクロの調整用チャートを撮影する（ステップＳ５２）ことで、スルーフォーカスＭＴＦ特性（レンズ位置と像のコントラストの関係を示すカーブ）を取得し、カーブ頂点のレンズ位置に相当する電力供給時間を求めるために以降のステップを実行する。

マイコン部２４は、圧電アクチュエータ１３を駆動して無限遠側機械端部からフォーカスレンズ１１を光学マクロ位置の方向に反転し（ステップＳ５３）、規定量の電力供給分フォーカスレンズ１１を移動させる（ステップＳ５４）と共に、無限遠側機械端部から累積して移動した分の電力供給時間を更新する（ステップＳ５５）。

ここで、マイコン部２４は、画像信号処理部２３から焦点評価値を取得し（ステップＳ５６）、上述したカーブ頂点に相当する位置にフォーカスレンズ１１があるか否か判定する（ステップＳ５７）。ステップＳ５６でＹｅｓの場合、マイコン部２４は、圧電アクチュエータ１３を駆動してフォーカスレンズ１１を無限遠側機械端部に再移動させる（ステップＳ５８）。

次に、マイコン部２４は、頂点前後の３つ以上の焦点評価値およびそれに対応する電力供給時間に基づいて近似した関数を求め、この関数から導き出される曲線の頂点に対応する電力供給時間を算出し、算出した電力供給時間分フォーカスレンズ１１を移動させる（ステップＳ５９）。

マイコン部２４は、算出した電力供給時間分フォーカスレンズ１１を移動させた位置で画像信号処理部２３から焦点評価値を取得し、取得した焦点評価値が頂点に相当するか否か確認する（ステップＳ６０）。焦点評価値が頂点に相当した場合、マイコン部２４は、この電力供給時間を調整値としてＲＡＭに一時保存する（ステップＳ６１）。

図９は、マクロ側機械端部から光学マクロ位置までの調整手順を示すフローチャートである。

マイコン部２４は、マクロ側機械端部に十分に到達可能な電力供給時間で圧電アクチュエータ１３を駆動してフォーカスレンズ１１をマクロ側機械端部に移動させる（ステップＳ７１）。図１１に示すように、マイコン部２４は、マクロの調整用チャートを撮影する（ステップＳ７２）ことで、スルーフォーカスＭＴＦ特性（レンズ位置と像のコントラストの関係を示すカーブ）を取得し、カーブ頂点のレンズ位置に相当する電力供給時間を求めるために以降のステップを実行する。

マイコン部２４は、圧電アクチュエータ１３を駆動してマクロ側機械端部からフォーカスレンズ１１を光学マクロ位置の方向に反転し（ステップＳ７３）、規定量の電力供給分フォーカスレンズ１１を移動させる（ステップＳ７４）と共に、マクロ側機械端部から累積して移動した分の電力供給時間を更新する（ステップＳ７５）。

ここで、マイコン部２４は、画像信号処理部２３から焦点評価値を取得し（ステップＳ７６）、上述したカーブ頂点に相当する位置にフォーカスレンズ１１があるか否か判定する（ステップＳ７７）。ステップＳ７６でＹｅsの場合、マイコン部２４は、圧電アクチュエータ１３を駆動してフォーカスレンズ１１をマクロ側機械端部に再移動させる（ステップＳ７８）。

次に、マイコン部２４は、頂点前後の３つ以上の焦点評価値およびそれに対応する電力供給時間に基づいて近似した関数を求め、この関数から導き出される曲線の頂点に対応する電力供給時間を算出し、算出した電力供給時間分フォーカスレンズ１１を移動させる（ステップＳ７９）。

マイコン部２４は、算出した電力供給時間分フォーカスレンズ１１を移動させた位置で画像信号処理部２３から焦点評価値を取得し、取得した焦点評価値が頂点に相当するか否か確認する（ステップＳ８０）。焦点評価値が頂点に相当した場合、マイコン部２４は、この電力供給時間を調整値としてＲＡＭに一時保存する（ステップＳ８１）。最後に、マイコン部２４は、合計４つの調整値をＲＡＭから取得してＥＥＰＲＯＭに記録する。

また、マイコン部２４は、被写体となる複数の異なる物体の距離が既知であり、同一の機械的端点からこれらの物体距離に対応した調整値を求める際、各調整値の差分から物体の中間に位置する物体までの電力供給時間を調整値として求めてもよい。例えば、レンズのデフォーカスｌｄと物体距離Ｌの関係は、フォーカスレンズ１１の焦点距離ｆとすると、ｌｄ＝ｆ＾２／（Ｌ−ｆ）であらわすことができるので、同一の機械端部から取得した２つの調整値の差分より任意の被写体距離に対するデフォーカス（レンズ繰り出し量）が得られ、デフォーカスと比例関係の電力供給時間が求まる。従って、マイコン部２４は、フォーカスレンズ１１を目的の物体距離の位置に移動させることや、前記の式から補完して算出した調整値の間の中間値で一時置き換えることにより、レンズの動作範囲を変えることなどが可能となる。

また、図１２に示すように、一方の機械端部から取得された２つの調整値の差分と他方の機械端部から取得された２つの調整値の差分とから、移動方向Ａによる移動速度比ｋが求まる。

図１３は、移動制御モードにおいてフォーカスレンズ１１を移動させる際の処理を示したフローチャートである。

圧電素子１３ａへの電圧の制御単位時間のＮ倍の時間だけフォーカスレンズ１１を移動させるとき、マイコン部２４は、フォーカスレンズ１１を移動させる方向が矢印Ａで示す方向なのか否か判断し（ステップＳ９１）、ステップＳ９１において矢印Ａで示す方向に移動させると判断した場合、制御単位時間ＢｃのＮ倍にＲＡＭ２６に記憶した移動速度比ｋを乗じた時間だけ移動させ（ステップＳ９２）、一方、ステップＳ９１において矢印Ａで示す方向に移動させないと判断した場合、制御単位時間ＢｃのＮ倍の時間だけフォーカスレンズ１１の繰り込み方向、即ち矢印Ｂで示す方向に移動させる（ステップＳ９３）。なお、カウンタ２８は、矢印Ａで示す方向に移動させる場合、移動速度比ｋを乗じた分が計数される。

なお、オートフォーカスカメラ１０は、レンズ系全体をフォーカスレンズとしているが、複数のレンズ群を固定レンズと移動レンズとに分割して、移動レンズのうちフォーカスレンズ１１を移動してフォーカス調整を行う構成としても良い。また、移動制御モードの原点を光学無限遠位置として説明したが、光学無限遠位置に限らず移動制御モードの原点をいわゆるパンフォーカス位置としてもよい。

本発明は、位置検出センサなどの手段を必要とせずに、位置決め制御を行うことができ、部品点数を従来よりも減少させることができ、カメラ機能をもつ機器などに有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置のブロック図 （ａ）図１に示すオートフォーカスカメラのフォーカスレンズの繰り出し方向にフォーカスレンズを移動させるときに圧電素子に供給される電圧を示す図 （ｂ）図１に示すオートフォーカスカメラのフォーカスレンズの繰り込み方向にフォーカスレンズを移動させるときに圧電素子に供給される電圧を示す図 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の起動時の初期化モードの処理を示すフローチャート 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置においてレンズ無調整で起動時に機械端部から一定量繰り出す方式を説明する図 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置においてレンズ無調整で起動時に機械端部から一定量繰り出さない場合の課題を示す図 本発明の第２の実施の形態に係り、無限遠側機械端部から光学無限遠位置までの調整手順を示すフローチャート 本発明の第２の実施の形態に係り、マクロ側機械端部から光学無限遠位置までの調整手順を示すフローチャート 本発明の第２の実施の形態に係り、無限遠側機械端部から光学マクロ位置までの調整手順を示すフローチャート 本発明の第２の実施の形態に係り、マクロ側機械端部から光学マクロ位置までの調整手順を示すフローチャート 調整用チャートとして無限遠のオートコリメータを撮影する様子を示す図 マクロの調整用チャートを撮影する様子を示す図 移動速度比について説明するための図 移動制御モードにおいてフォーカスレンズを移動させる際の処理を示したフローチャート 従来のオートフォーカス機能を実現する駆動装置のブロック図

符号の説明

１０ オートフォーカスカメラ
１１ フォーカスレンズ
１２ レンズ鏡筒
１２ａ 遮蔽板
１３ 圧電アクチュエータ
１３ａ 圧電素子
１３ｂ 駆動軸（駆動部）
１３ｃ 移動部
１４ 凸部
１５ａ 無限遠側機械端部
１５ｂ マクロ側機械端部
１６ ＥＥＰＲＯＭ
１７ 撮像素子
１８ 駆動回路
２０ 画像処理ＩＣ
２１ 入出力回路
２２ 撮像素子制御回路
２３ 画像信号処理部
２４ マイコン部（供給制御手段）
２５ ＲＯＭ
２６ ＲＡＭ
２７ メモリコントローラ
２８ カウンタ
３０ 駆動装置
３１１ フォーカスレンズ
３１２ レンズ鏡筒
３１２ａ 遮光板
３１２ａ 遮蔽板
３１３ インパクト形アクチュエータ
３１３ａ 圧電素子
３１３ｂ 駆動軸
３１３ｃ 移動部
３１５ 基端センサ
３１５ａ 基端位置
３１６ 先端センサ
３１６ａ 先端位置
３１７ ＣＣＤ
３１８ 駆動回路
３２０ 画像処理ＩＣ

Claims (6)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子によって駆動される駆動部と、
   前記駆動部との間の摩擦力によって前記駆動部に対して係合され、前記圧電素子の伸縮動作に応じて移動する移動部と、
   前記移動部の移動範囲の始点と終点とを機械的に制限する機械端部と、
   前記圧電素子への電力の供給の制御を行う供給制御手段と、
   前記圧電素子に対する電力供給時間と、前記移動部の移動方向とに基づく前記移動部の位置情報を計数して格納するカウンタとを備え、
   前記移動部を移動させる移動制御モードと前記移動制御モードより前に行われる初期化モードとを動作モードとして有し、
   前記供給制御手段は、前記初期化モードにおいて、前記機械端部の位置まで必要十分に到達する電力供給時間で前記移動部を移動させ、
   前記カウンタを所定の値にリセットした後、移動方向を反転して特定の電力供給時間で前記移動部を移動させた位置を前記移動制御モードの原点とし、前記移動制御モードにおいて前記カウンタの情報に基づいて位置決めを行うことを特徴とする駆動装置。
2. 前記初期化モードにおいて、前記カウンタをリセットした後、移動方向を反転してから一律の電力供給時間で前記移動制御モードの原点に前記移動部を移動させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 請求項１に記載の駆動装置に、前記移動部に支持されるレンズと、前記レンズを介した像を撮像する撮像素子とを備え、
   前記供給制御手段は、前記移動制御モードの原点を光学無限遠位置または光学マクロ位置とし、前記初期化モードにおいて、移動方向を反転してから前記撮像素子で撮像された調整用画像を処理して前記光学無限遠位置または前記光学マクロ位置への移動に要する電力供給時間に基づく値を個々に調整値をそれぞれ求め、前記調整値に基づいて前記原点に前記移動部を移動させることを特徴とする撮像装置。
4. 前記供給制御手段は、前記移動制御モードの原点の調整値を求めると共に、同一の機械的端点から被写体までの距離に対応した調整値を求めることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記機械端部には、無限遠機械端部、マクロ機械端部があり、
   前記供給制御手段は、前記初期化モードにおいて、前記無限遠機械端部から移動方向を反転してから前記調整値をそれぞれ求めると共に前記マクロ機械端部から移動方向を反転してから前記調整値をそれぞれ求めることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
6. 前記供給制御手段は、一方の機械端部から取得された２つの調整値の差分と他方の機械端部から取得された２つの調整値の差分とから前記移動部の移動速度の比率を求め、前記移動制御モードにおいて、同一の移動距離でも移動方向により比率に応じた電力供給時間で前記移動部を移動させることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。

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