JP2009300953A - 光学素子の駆動装置、撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学素子の正確な位置制御を行うことができ、簡単な構成で小型軽量かつ安価な光学素子の駆動装置、撮像装置を提供する。
【解決手段】４群レンズ２０１をフォーカスモータ２０３により駆動中、引っ張りばね１０５による駆動負荷の変動を負荷検出部１０１ａにより検出する。この負荷検出結果に基づいて４群レンズ２０１の位置を位置算出部１０１ｂにより算出する。位置算出部１０１ｂが算出した４群レンズ２０１の位置に基づいて４群レンズ２０１の駆動制御を行う。
【選択図】図３
【解決手段】４群レンズ２０１をフォーカスモータ２０３により駆動中、引っ張りばね１０５による駆動負荷の変動を負荷検出部１０１ａにより検出する。この負荷検出結果に基づいて４群レンズ２０１の位置を位置算出部１０１ｂにより算出する。位置算出部１０１ｂが算出した４群レンズ２０１の位置に基づいて４群レンズ２０１の駆動制御を行う。
【選択図】図３
Description
本発明は、カメラのレンズ等を駆動する光学素子の駆動装置、および、撮像装置に関するものである。
カメラのレンズ駆動系のズーム機構、フォーカス機構には精密な位置制御が要求されている。このようなレンズ駆動系の位置制御には、停止位置の制御が容易なアクチュエータとして、ステッピングモータを用いることが多い。
以下に、カメラのレンズ駆動系の一例として、従来のフォーカス機構を説明する。
以下に、カメラのレンズ駆動系の一例として、従来のフォーカス機構を説明する。
図１１は、従来のフォーカス機構を示す斜視図である。
従来のフォーカス機構は、フォーカスレンズ５０１，レンズ保持枠５０２，ステッピングモータ５０３，スクリュー５０４，ナット５０５，ガイドバー５０６，引っ張りばね５０７，フォトインタラプタ５０８，ベース部５０９を有している。
フォーカスレンズ５０１は、合焦動作時にその光軸方向に沿って移動することにより、焦点位置を移動させるレンズである。
レンズ保持枠５０２は、フォーカスレンズ５０１を光軸方向に移動可能に保持する部材であり、ガイドバー５０６によりその移動が光軸方向に滑らかに行われるようにガイドされている。
従来のフォーカス機構は、フォーカスレンズ５０１，レンズ保持枠５０２，ステッピングモータ５０３，スクリュー５０４，ナット５０５，ガイドバー５０６，引っ張りばね５０７，フォトインタラプタ５０８，ベース部５０９を有している。
フォーカスレンズ５０１は、合焦動作時にその光軸方向に沿って移動することにより、焦点位置を移動させるレンズである。
レンズ保持枠５０２は、フォーカスレンズ５０１を光軸方向に移動可能に保持する部材であり、ガイドバー５０６によりその移動が光軸方向に滑らかに行われるようにガイドされている。
ステッピングモータ５０３は、合焦動作の駆動力を発生するモータである。
スクリュー５０４は、外周に螺旋状に雄ねじが形成された送りねじである。スクリュー５０４は、その軸方向がフォーカスレンズ５０１の光軸方向と同一方向となるように、ステッピングモータ５０３の出力軸に一体に取り付けられている。
ナット５０５は、スクリュー５０４に形成された雄ねじと対応する雌ねじを有し、レンズ保持枠５０２に係合している。よって、スクリュー５０４が回転すると、ナット５０５は、フォーカスレンズ５０１の光軸方向と同一方向に移動し、レンズ保持枠５０２およびフォーカスレンズ５０１が光軸方向に沿って移動する。
ガイドバー５０６は、その軸方向がフォーカスレンズ５０１の光軸方向と同一方向となるように、ベース部５０９に固定されている。先に述べたように、ガイドバー５０６は、レンズ保持枠５０２の移動をガイドする。
スクリュー５０４は、外周に螺旋状に雄ねじが形成された送りねじである。スクリュー５０４は、その軸方向がフォーカスレンズ５０１の光軸方向と同一方向となるように、ステッピングモータ５０３の出力軸に一体に取り付けられている。
ナット５０５は、スクリュー５０４に形成された雄ねじと対応する雌ねじを有し、レンズ保持枠５０２に係合している。よって、スクリュー５０４が回転すると、ナット５０５は、フォーカスレンズ５０１の光軸方向と同一方向に移動し、レンズ保持枠５０２およびフォーカスレンズ５０１が光軸方向に沿って移動する。
ガイドバー５０６は、その軸方向がフォーカスレンズ５０１の光軸方向と同一方向となるように、ベース部５０９に固定されている。先に述べたように、ガイドバー５０６は、レンズ保持枠５０２の移動をガイドする。
引っ張りばね５０７は、レンズ保持枠５０２とベース部５０９との間に掛け渡して設けられた引張りコイルばねである。引っ張りばね５０７は、レンズ保持枠５０２をベース部５０９に近づく方向に付勢している。
フォトインタラプタ５０８は、レンズ保持枠５０２に設けられた不図示の被検出部を検出可能となるように、ベース部５０９に固定されている。フォトインタラプタ５０８は、レンズ保持枠５０２の基準位置を検出する。
ベース部５０９は、フォーカス機構の全体を保持する土台となる部材である。ベース部５０９は、不図示のレンズ鏡筒内部に別途固定されている。
フォトインタラプタ５０８は、レンズ保持枠５０２に設けられた不図示の被検出部を検出可能となるように、ベース部５０９に固定されている。フォトインタラプタ５０８は、レンズ保持枠５０２の基準位置を検出する。
ベース部５０９は、フォーカス機構の全体を保持する土台となる部材である。ベース部５０９は、不図示のレンズ鏡筒内部に別途固定されている。
上述した従来のフォーカス機構では、カメラの電源がＯＮになると、不図示の制御部は、フォトインタラプタ５０８からレンズ保持枠５０２の位置情報を取得する。従来のフォーカス機構は、この位置をリセット位置（沈胴待機位置）とし、この基準となる位置を起点として、オープンループで制御対象を移動させる指示信号をステッピングモータのドライバ回路に送る。具体的には、パルス信号を指示信号としてドライバ回路に送り、ドライバ回路はこのパルス信号に対応してパルス状の電流をステッピングモータ５０３に与える。ステッピングモータ５０３は、与えられたパルス状の電流に応じた回転角度の回転を行い、スクリュー５０４が回転し、フォーカスレンズ５０１が光軸方向に沿って移動して、合焦動作が行われる。このように、従来のフォーカス機構は、オープンループで制御対象を移動させる指示信号をステッピングモータのドライバ回路に送るだけであり、簡単な構成により合焦動作の制御を行える。
しかし、上述した従来のフォーカス機構では、以下に示すような問題があった。
例えば、フォーカスレンズ５０１が被写体を合焦しようと、合焦動作を行っている最中に電池を抜かれる等されて、電源がＯＦＦしたとする。その後、再び電源ＯＮすると、上記合焦動作中のパルスカウントの記憶が失われ、レンズの位置を把握できなくなってしまう。この場合、フォーカスレンズ５０１は、一旦沈胴待機位置等に戻るリセット動作を行う必要があった。
このリセット動作を行うことにより、撮影可能な状態となるまでに長い時間が掛かってしまうという問題があった。
例えば、フォーカスレンズ５０１が被写体を合焦しようと、合焦動作を行っている最中に電池を抜かれる等されて、電源がＯＦＦしたとする。その後、再び電源ＯＮすると、上記合焦動作中のパルスカウントの記憶が失われ、レンズの位置を把握できなくなってしまう。この場合、フォーカスレンズ５０１は、一旦沈胴待機位置等に戻るリセット動作を行う必要があった。
このリセット動作を行うことにより、撮影可能な状態となるまでに長い時間が掛かってしまうという問題があった。
上述した従来のフォーカス機構と同様な制御手法を用いた従来のズームレンズ機構においても、ズーム動作途中に電池を抜かれる等されて、電源がＯＦＦした場合、同様な問題があった。これに加えて、従来のズームレンズ機構では、例えば、ズーム動作中に外力が加わる等してレンズ位置がずれた場合にも、リセット動作を行わない限り、レンズ位置がずれた状態で撮影することになるという問題が生じていた。
このような問題に対して、レンズの基準位置を検出するセンサに加えて、レンズの実際の位置を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。この特許文献１の装置では、レンズの実際の位置を検出した結果をフィードバックしてクローズドループの制御を可能にすることにより、ステッピングモータの脱調や制御対象を含めたメカ的な要因による異常を検出することが可能となっている。
特開平１１−１１００４５号公報
しかし、特許文献1に記載の装置では、基準位置を検出するセンサに加えて、現在位置を検出するセンサを設けるので、部品点数が増えて装置が大型化したり、重量増大を招いたりするという問題があった。
また、現在位置を検出するセンサを設けることによりコストが上昇するという問題もあった。
また、現在位置を検出するセンサを設けることによりコストが上昇するという問題もあった。
本発明の課題は、光学素子の正確な位置制御を行うことができ、簡単な構成で小型軽量かつ安価な光学素子の駆動装置、撮像装置を提供することである。
本発明の第１の側面としての光学素子の駆動装置は、光学素子と、前記光学素子を駆動する機構であって、前記光学素子の位置に応じて駆動負荷が変動する駆動機構と、前記駆動機構の駆動に用いる回転駆動力を発生する駆動源と、前記駆動機構の駆動負荷、又は、前記駆動機構に駆動負荷の変動を生じさせる負荷変動要素の負荷を検出する負荷検出部と、前記負荷検出部の検出結果に基づいて前記光学素子の絶対位置を算出する位置算出部とを備える。
本発明の第２の側面としての撮像装置は、本発明の第１の側面としての光学素子の駆動装置と、前記光学素子を介して撮像する撮像素子とを備える。
本発明によれば、光学素子の正確な位置制御を行うことができ、簡単な構成で小型軽量かつ安価な光学素子の駆動装置、撮像装置とすることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。
なお、以下に示す各図は、適宜模式的に示した部分を含み、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料、動作等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
なお、以下に示す各図は、適宜模式的に示した部分を含み、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料、動作等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
（第１実施形態）
図１は、本発明による光学素子の駆動装置を用いた撮像装置の第１実施形態を示す図である。
本実施形態の撮像装置１は、カメラ本体１０とレンズ鏡筒２０とを備えている。図１には、カメラ本体１０を二点鎖線で示し、レンズ鏡筒２０は、断面で示している。
なお、以下の説明中で、特に断りがない限り、前とは、レンズ鏡筒２０を基準として光軸に沿って被写体側の方向を指し、後とは、レンズ鏡筒２０を基準として光軸に沿って被写体とは反対側の方向を指すものとする。
レンズ鏡筒２０は、光学素子として、通常の屈折レンズである１群レンズ３０１，２群レンズ３０２，３群レンズ３０３，４群レンズ２０１を有した４群レンズ構成により撮影光学系を形成するズームレンズ鏡筒である。１群レンズ３０１，２群レンズ３０２，３群レンズ３０３は変倍系のレンズ群であり、後述するズーム動作により各レンズ群の光軸と平行な方向に光軸上を移動する。４群レンズ２０１は、被写体像を後述のＣＣＤ２０６の合焦位置（撮像面）に合焦させる合焦動作時に、その光軸と平行な方向に光軸上を移動するフォーカスレンズ群である。またレンズ鏡筒２０は、カメラ本体１０の不図示の電源スイッチがＯＦＦされた状態では、全長を短い収納状態（沈胴状態）とすることができ、電源スイッチがＯＮされると各レンズ群を使用状態の使用位置に繰り出して、撮影準備状態となるいわゆる沈胴式のレンズ鏡筒である。図１では、各レンズ群を使用状態の使用位置に繰り出した撮影準備状態のうち、ＷＩＤＥ状態を示している。
図１は、本発明による光学素子の駆動装置を用いた撮像装置の第１実施形態を示す図である。
本実施形態の撮像装置１は、カメラ本体１０とレンズ鏡筒２０とを備えている。図１には、カメラ本体１０を二点鎖線で示し、レンズ鏡筒２０は、断面で示している。
なお、以下の説明中で、特に断りがない限り、前とは、レンズ鏡筒２０を基準として光軸に沿って被写体側の方向を指し、後とは、レンズ鏡筒２０を基準として光軸に沿って被写体とは反対側の方向を指すものとする。
レンズ鏡筒２０は、光学素子として、通常の屈折レンズである１群レンズ３０１，２群レンズ３０２，３群レンズ３０３，４群レンズ２０１を有した４群レンズ構成により撮影光学系を形成するズームレンズ鏡筒である。１群レンズ３０１，２群レンズ３０２，３群レンズ３０３は変倍系のレンズ群であり、後述するズーム動作により各レンズ群の光軸と平行な方向に光軸上を移動する。４群レンズ２０１は、被写体像を後述のＣＣＤ２０６の合焦位置（撮像面）に合焦させる合焦動作時に、その光軸と平行な方向に光軸上を移動するフォーカスレンズ群である。またレンズ鏡筒２０は、カメラ本体１０の不図示の電源スイッチがＯＦＦされた状態では、全長を短い収納状態（沈胴状態）とすることができ、電源スイッチがＯＮされると各レンズ群を使用状態の使用位置に繰り出して、撮影準備状態となるいわゆる沈胴式のレンズ鏡筒である。図１では、各レンズ群を使用状態の使用位置に繰り出した撮影準備状態のうち、ＷＩＤＥ状態を示している。
次に、変倍系のレンズ群である１群レンズ３０１，２群レンズ３０２，３群レンズ３０３を駆動する駆動機構とその動作について説明する。
レンズ鏡筒２０は、さらに、１群鏡筒３０４、２群鏡筒３０５、３群鏡筒３０６、４群レンズ保持枠２０２，ＣＣＤ２０６，ＣＣＤホルダ２０７，固定筒４０１，固定カム筒４０２，移動カム筒４０３，１群鏡筒直進ガイド筒４０４，２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５，ズームモータ４０６（図２参照），ドライブリング４０７，圧縮ばね４０８，移動カム筒カムピン４０９，１群鏡筒カムピン４１０，２群鏡筒カムピン４１１，３群鏡筒カムピン４１２を有している。
レンズ鏡筒２０は、さらに、１群鏡筒３０４、２群鏡筒３０５、３群鏡筒３０６、４群レンズ保持枠２０２，ＣＣＤ２０６，ＣＣＤホルダ２０７，固定筒４０１，固定カム筒４０２，移動カム筒４０３，１群鏡筒直進ガイド筒４０４，２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５，ズームモータ４０６（図２参照），ドライブリング４０７，圧縮ばね４０８，移動カム筒カムピン４０９，１群鏡筒カムピン４１０，２群鏡筒カムピン４１１，３群鏡筒カムピン４１２を有している。
１群鏡筒３０４は、１群レンズ３０１を保持し、レンズ鏡筒２０が繰り出したときに最も前方となるように配置された略円筒形状の筒状体である。１群鏡筒３０４は、その後方の一部が後述する移動カム筒４０３と１群鏡筒直進ガイド筒４０４との間に挿入されている。１群鏡筒３０４は、周方向１２０度ごとに３箇所のカムピンを内周側に突出して備えており、後述する移動カム筒４０３のカム溝とカム係合している。
２群鏡筒３０５は、２群レンズ３０２を保持する略円筒形状の保持部材である。２群鏡筒３０５は、後述する２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５の内周側に設けられている。２群鏡筒３０５は、周方向１２０度ごとに３箇所のカムピンを外周側に突出して備えており、後述する移動カム筒４０３のカム溝とカム係合している。
３群鏡筒３０６は、３群レンズ３０３を保持する略円筒形状の保持部材である。３群鏡筒３０６は、後述する２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５の内周側に設けられている。３群鏡筒３０６は、周方向１２０度ごとに３箇所のカムピンを外周側に突出して備えており、後述する移動カム筒４０３のカム溝とカム係合している。また、３群鏡筒３０６は、その前方に、シャッタ絞りユニットを有し、これらと共に移動可能となっている。
４群レンズ保持枠２０２は、４群レンズ２０１を保持する保持部材である。４群レンズ保持枠２０２についての詳細な説明は、後に行う。
２群鏡筒３０５は、２群レンズ３０２を保持する略円筒形状の保持部材である。２群鏡筒３０５は、後述する２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５の内周側に設けられている。２群鏡筒３０５は、周方向１２０度ごとに３箇所のカムピンを外周側に突出して備えており、後述する移動カム筒４０３のカム溝とカム係合している。
３群鏡筒３０６は、３群レンズ３０３を保持する略円筒形状の保持部材である。３群鏡筒３０６は、後述する２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５の内周側に設けられている。３群鏡筒３０６は、周方向１２０度ごとに３箇所のカムピンを外周側に突出して備えており、後述する移動カム筒４０３のカム溝とカム係合している。また、３群鏡筒３０６は、その前方に、シャッタ絞りユニットを有し、これらと共に移動可能となっている。
４群レンズ保持枠２０２は、４群レンズ２０１を保持する保持部材である。４群レンズ保持枠２０２についての詳細な説明は、後に行う。
ＣＣＤ２０６は、１群レンズ３０１〜４群レンズ２０１により結像した像を撮像する撮像素子である。なお、ＣＣＤの代わりにＣＭＯＳイメージセンサ等の他の種類の撮像素子を用いてもよい。
ＣＣＤホルダ２０７は、ＣＣＤ２０６を固定して保持する撮像素子の保持部材であり、レンズ鏡筒２０の後端部に配置されている。
ＣＣＤ２０６とＣＣＤホルダ２０７により、ＣＣＤホルダユニットが形成されている。このＣＣＤホルダユニットは、後述する４群鏡筒の一部を形成している。
固定筒４０１は、レンズ鏡筒２０の外周側を覆う略円筒形状の筒状体であり、その後端部がＣＣＤホルダ２０７に固定されている。
固定カム筒４０２は、固定筒４０１の内周側に配置された略円筒形状の筒状体である。固定カム筒４０２は、その周方向の１２０度ごとに３箇所に貫通したカム溝が形成されている。固定カム筒４０２は、後端をＣＣＤホルダ２０７により位置を規制され、前端を後述のドライブリング４０７を介して固定筒４０１により位置を規制されることにより、光軸方向へ移動しないように設けられている。
ＣＣＤホルダ２０７は、ＣＣＤ２０６を固定して保持する撮像素子の保持部材であり、レンズ鏡筒２０の後端部に配置されている。
ＣＣＤ２０６とＣＣＤホルダ２０７により、ＣＣＤホルダユニットが形成されている。このＣＣＤホルダユニットは、後述する４群鏡筒の一部を形成している。
固定筒４０１は、レンズ鏡筒２０の外周側を覆う略円筒形状の筒状体であり、その後端部がＣＣＤホルダ２０７に固定されている。
固定カム筒４０２は、固定筒４０１の内周側に配置された略円筒形状の筒状体である。固定カム筒４０２は、その周方向の１２０度ごとに３箇所に貫通したカム溝が形成されている。固定カム筒４０２は、後端をＣＣＤホルダ２０７により位置を規制され、前端を後述のドライブリング４０７を介して固定筒４０１により位置を規制されることにより、光軸方向へ移動しないように設けられている。
移動カム筒４０３は、固定カム筒４０２の内側に配置された略円筒形状の筒状体である。移動カム筒４０３は、外周側に１群鏡筒３０４の駆動に用いるカム溝を有し、１群鏡筒カムピン４１０がカム係合している。移動カム筒４０３の内周側には、２群鏡筒３０５の駆動に用いるカム溝と、３群鏡筒３０６の駆動に用いるカム溝とが設けられ、それぞれ２群鏡筒カムピン４１１、及び、３群鏡筒カムピン４１２がカム係合している。移動カム筒４０３の外周側には、周方向１２０度ごとに突出した移動カム筒カムピン４０９が一体に３箇所設けられている。この移動カム筒カムピン４０９は、固定カム筒４０２を貫通して後述するドライブリング４０７の３箇所の直進キー溝と係合している。
１群鏡筒直進ガイド筒４０４は、固定カム筒４０２の内周側であって、移動カム筒４０３の外周側に配置された略円筒形状の筒状体である。１群鏡筒直進ガイド筒４０４は、外周側に突出したガイドピンが固定カム筒４０２の内周側に形成されたガイド溝と係合しており、光軸まわりで回転しないようになっている。また、１群鏡筒直進ガイド筒４０４は、その内周側の円周方向に延在する溝が形成されており、この溝に移動カム筒４０３の外周側に円周方向に延在するガイド突起が係合している。よって、１群鏡筒直進ガイド筒４０４は、光軸まわりで回転することなく、移動カム筒４０３と共に光軸方向に移動可能である。１群鏡筒直進ガイド筒４０４の内周側には、周方向の１２０度ごとに光軸方向へ延びる３箇所の直進キー溝が設けられている。この１群鏡筒直進ガイド筒４０４の直進キー溝には、１群鏡筒３０４の外周に設けられた突起部が係合しており、１群鏡筒３０４の回転を規制している。
２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５は、移動カム筒４０３の内周側に配置された略円筒形状の筒状体である。２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５は、１群鏡筒直進ガイド筒４０４と同様に、外周側に突出したガイドピンが固定カム筒４０２の内周側に形成されたガイド溝と係合しており、光軸まわりで回転しないようになっている。また、２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５は、その外周側の円周方向に延在する突起が形成されており、この突起に移動カム筒４０３の後端内周側に円周方向に延在するガイド溝が係合している。よって、２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５は、光軸まわりで回転することなく、移動カム筒４０３と共に光軸方向に移動可能である。２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５の内周側には、周方向の１２０度ごとに光軸方向へ延びる不図示の３箇所の直進キー溝が設けられている。この２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５の直進キー溝には、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６とにそれぞれ設けられた突起部が係合しており、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６の回転を規制している。
図２は、レンズ鏡筒２０を外周方向から見た図である。なお、図２は、収納状態（沈胴状態）で示している。
ズームモータ４０６は、固定筒４０１の外周に固定されており、不図示の出力軸に設けられたギア部が不図示の減速ギア列を介して後述するドライブリング４０７の外周に形成されたギア部と接続されており、回転駆動力をドライブリング４０７に伝達可能になっている。
ズームモータ４０６は、固定筒４０１の外周に固定されており、不図示の出力軸に設けられたギア部が不図示の減速ギア列を介して後述するドライブリング４０７の外周に形成されたギア部と接続されており、回転駆動力をドライブリング４０７に伝達可能になっている。
図１に戻って、ドライブリング４０７は、固定筒４０１と固定カム筒４０２とに挟まれる位置に配置された略円筒形状の筒状体である。ドライブリング４０７の後端外周部には、上述したギア部が設けられている。また、ドライブリング４０７は、ＣＣＤホルダ２０７と固定筒４０１とによって光軸方向の位置を規制されており、光軸方向へ移動することなく回転動作を行う。また、ドライブリング４０７の内周側には、周方向の１２０度ごとに光軸方向へ延びる３箇所の直進キー溝が設けられている。
圧縮ばね４０８は、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６との間に配置された付勢部材である。本実施形態の圧縮ばね４０８は、圧縮コイルばねを用いている。圧縮ばね４０８の付勢力によって、２群鏡筒３０５及び３群鏡筒３０６それぞれがガタ寄せされて当接位置が決まるようになっている。
圧縮ばね４０８は、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６との間に配置された付勢部材である。本実施形態の圧縮ばね４０８は、圧縮コイルばねを用いている。圧縮ばね４０８の付勢力によって、２群鏡筒３０５及び３群鏡筒３０６それぞれがガタ寄せされて当接位置が決まるようになっている。
ズーム動作を行うときには、ズームモータ４０６が回転し、この回転力が不図示の減速ギア列を介してドライブリング４０７を回転させる。このとき、ドライブリング４０７は、光軸方向に移動することなく回転を行う。ドライブリング４０７が回転すると、ドライブリング４０７の内周の直進キー溝が移動カム筒カムピン４０９に回転力を伝える。
そうすると、移動カム筒カムピン４０９が固定カム筒４０２のカム溝を貫通しているので、移動カム筒４０３は、この固定カム筒４０２のカム溝に沿って回転しながら光軸方向に沿って移動する。このとき、移動カム筒４０３の移動にしたがって、１群鏡筒直進ガイド筒４０４及び２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５は、光軸まわりで回転することなく光軸方向に沿って移動する。
上述したように、１群鏡筒３０４は、１群鏡筒直進ガイド筒４０４により回転が規制されている。よって、移動カム筒４０３が回転しながら光軸方向に沿って移動することにより、１群鏡筒３０４は、１群鏡筒カムピン４１０と移動カム筒４０３に設けられたカム溝との関係により、光軸まわりで回転することなく光軸方向に沿って移動する。なお、この移動量は、１群鏡筒カムピン４１０が係合するカム溝による移動量と、移動カム筒４０３の移動量とを合わせた移動量となる。
そうすると、移動カム筒カムピン４０９が固定カム筒４０２のカム溝を貫通しているので、移動カム筒４０３は、この固定カム筒４０２のカム溝に沿って回転しながら光軸方向に沿って移動する。このとき、移動カム筒４０３の移動にしたがって、１群鏡筒直進ガイド筒４０４及び２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５は、光軸まわりで回転することなく光軸方向に沿って移動する。
上述したように、１群鏡筒３０４は、１群鏡筒直進ガイド筒４０４により回転が規制されている。よって、移動カム筒４０３が回転しながら光軸方向に沿って移動することにより、１群鏡筒３０４は、１群鏡筒カムピン４１０と移動カム筒４０３に設けられたカム溝との関係により、光軸まわりで回転することなく光軸方向に沿って移動する。なお、この移動量は、１群鏡筒カムピン４１０が係合するカム溝による移動量と、移動カム筒４０３の移動量とを合わせた移動量となる。
これと同様に、２群鏡筒３０５及び３群鏡筒３０６は、２群３群鏡筒直進ガイド筒４０５により回転が規制されている。よって、移動カム筒４０３が回転しながら光軸方向に沿って移動することにより、２群鏡筒３０５及び３群鏡筒３０６は、２群鏡筒カムピン４１１及び３群鏡筒カムピン４１２と移動カム筒４０３に設けられたカム溝との関係により、光軸まわりで回転することなく光軸方向に沿って移動する。なお、この移動量は、２群鏡筒カムピン４１１，３群鏡筒カムピン４１２がそれぞれ係合するカム溝による移動量と、移動カム筒４０３の移動量とを合わせた移動量となる。
ここで、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６との間には圧縮ばね４０８が取り付けられている。したがって、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６とが光軸方向に沿って移動し、これらの間の間隔が変化するにつれて、圧縮ばね４０８の付勢力が変化し、２群鏡筒３０５及び３群鏡筒３０６への負荷も変化していく。このように、圧縮ばね４０８は、ズーム駆動機構に対して駆動負荷を変動させる負荷変動要素となる。
ここで、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６との間には圧縮ばね４０８が取り付けられている。したがって、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６とが光軸方向に沿って移動し、これらの間の間隔が変化するにつれて、圧縮ばね４０８の付勢力が変化し、２群鏡筒３０５及び３群鏡筒３０６への負荷も変化していく。このように、圧縮ばね４０８は、ズーム駆動機構に対して駆動負荷を変動させる負荷変動要素となる。
次に、フォーカスレンズ群である４群レンズ２０１と、これを保持する４群レンズ保持枠２０２を駆動するフォーカス駆動機構の動作について説明する。
フォーカスレンズ群である４群レンズ２０１を含む４群鏡筒は、先に示したＣＣＤホルダユニットと、フォーカスレンズユニットとを有している。
フォーカスレンズユニットは、上述した４群レンズ２０１，４群レンズ保持枠２０２の他に、フォーカスモータ２０３，リードスクリュー２０４，ナット２０５，引っ張りばね１０５，ガイドバー１０７を有している。なお、引っ張りばね１０５及びガイドバー１０７については、図３に示す。
フォーカスレンズ群である４群レンズ２０１を含む４群鏡筒は、先に示したＣＣＤホルダユニットと、フォーカスレンズユニットとを有している。
フォーカスレンズユニットは、上述した４群レンズ２０１，４群レンズ保持枠２０２の他に、フォーカスモータ２０３，リードスクリュー２０４，ナット２０５，引っ張りばね１０５，ガイドバー１０７を有している。なお、引っ張りばね１０５及びガイドバー１０７については、図３に示す。
４群レンズ２０１は、光軸方向に移動することにより被写体像をＣＣＤ２０６に合焦させる光学素子である。
４群レンズ保持枠２０２は、４群レンズ２０１を保持する部材であり、後述するガイドバー１０７に対して摺動可能な状態で嵌合し、光軸方向に移動可能に支持されている。また、４群レンズ保持枠２０２は、不図示のＵ字形状の孔部を有し、この孔部がＣＣＤホルダ２０７に形成された不図示の振れ止め形状に摺動可能に係合している。これにより、後述するリードスクリュー２０４の回転と一緒に回転することを防止している。
フォーカスモータ２０３は、４群レンズ保持枠２０２を駆動する回転駆動力を発生する駆動源として動作するモータである。フォーカスモータ２０３は、後述するリードスクリュー２０４の軸方向が４群レンズ２０１の光軸方向と同一方向となるようにＣＣＤホルダ２０７に取り付けられている。これにより、ＣＣＤ２０６に対するステッピングモータの位置決め精度を高め、４群レンズ保持枠２０２の送り精度を高めている。フォーカスモータ２０３についての詳細な説明は、後述する。
４群レンズ保持枠２０２は、４群レンズ２０１を保持する部材であり、後述するガイドバー１０７に対して摺動可能な状態で嵌合し、光軸方向に移動可能に支持されている。また、４群レンズ保持枠２０２は、不図示のＵ字形状の孔部を有し、この孔部がＣＣＤホルダ２０７に形成された不図示の振れ止め形状に摺動可能に係合している。これにより、後述するリードスクリュー２０４の回転と一緒に回転することを防止している。
フォーカスモータ２０３は、４群レンズ保持枠２０２を駆動する回転駆動力を発生する駆動源として動作するモータである。フォーカスモータ２０３は、後述するリードスクリュー２０４の軸方向が４群レンズ２０１の光軸方向と同一方向となるようにＣＣＤホルダ２０７に取り付けられている。これにより、ＣＣＤ２０６に対するステッピングモータの位置決め精度を高め、４群レンズ保持枠２０２の送り精度を高めている。フォーカスモータ２０３についての詳細な説明は、後述する。
リードスクリュー２０４は、外周に螺旋状に雄ねじが形成された送りねじである。リードスクリュー２０４は、その軸方向が４群レンズ２０１の光軸方向と同一方向となるように、フォーカスモータ２０３の出力軸に一体に取り付けられており、駆動源であるフォーカスモータ２０３の回転駆動力により回転駆動する。
ナット２０５は、リードスクリュー２０４に形成された雄ねじと螺合する雌ねじを有し、この雌ねじが螺合した状態で４群レンズ保持枠２０２と係合している。また、ナット２０５は、不図示のＵ字形状の溝形状を有し、この溝形状が４群レンズ保持枠２０２に形成された不図示の回転止め軸部と嵌合している。よって、リードスクリュー２０４の回転と一緒にナット２０５が回転することを防止している。このナット２０５により、リードスクリュー２０４が回転すると、４群レンズ保持枠２０２が光軸に沿って移動する。
ナット２０５は、リードスクリュー２０４に形成された雄ねじと螺合する雌ねじを有し、この雌ねじが螺合した状態で４群レンズ保持枠２０２と係合している。また、ナット２０５は、不図示のＵ字形状の溝形状を有し、この溝形状が４群レンズ保持枠２０２に形成された不図示の回転止め軸部と嵌合している。よって、リードスクリュー２０４の回転と一緒にナット２０５が回転することを防止している。このナット２０５により、リードスクリュー２０４が回転すると、４群レンズ保持枠２０２が光軸に沿って移動する。
引っ張りばね１０５は、４群レンズ保持枠２０２とＣＣＤホルダ２０７との間に掛け渡して設けられている付勢部材である。本実施形態の引っ張りばね１０５は、引っ張りコイルばねを用いている。よって、４群レンズ保持枠２０２は、常にＣＣＤホルダ２０７の方向（図１中に矢印Ａで示す方向）に付勢され、４群レンズ保持枠２０２がリードスクリュー２０４の回転により光軸に沿って移動するときの光軸方向のガタを取り除くことができる。
また、引っ張りばね１０５が設けられていることにより、４群レンズ保持枠２０２が移動すると、引っ張りばね１０５が発生する付勢力が変化し、フォーカス駆動機構の駆動負荷が変化する。このように、引っ張りばね１０５は、フォーカス駆動機構に対して駆動負荷を変動させる負荷変動要素となる。
ガイドバー１０７は、リードスクリュー２０４と平行に配置された軸部材である。ガイドバー１０７には、４群レンズ保持枠２０２が嵌合しており、リードスクリュー２０４が回転するときに、４群レンズ保持枠２０２が光軸上を光軸と平行に移動できるようにガイドする。また、ガイドバー１０７は、ＣＣＤホルダ２０７に取り付けられることにより、倒れを防ぎ、４群レンズ保持枠２０２の送り精度を確保している。
また、引っ張りばね１０５が設けられていることにより、４群レンズ保持枠２０２が移動すると、引っ張りばね１０５が発生する付勢力が変化し、フォーカス駆動機構の駆動負荷が変化する。このように、引っ張りばね１０５は、フォーカス駆動機構に対して駆動負荷を変動させる負荷変動要素となる。
ガイドバー１０７は、リードスクリュー２０４と平行に配置された軸部材である。ガイドバー１０７には、４群レンズ保持枠２０２が嵌合しており、リードスクリュー２０４が回転するときに、４群レンズ保持枠２０２が光軸上を光軸と平行に移動できるようにガイドする。また、ガイドバー１０７は、ＣＣＤホルダ２０７に取り付けられることにより、倒れを防ぎ、４群レンズ保持枠２０２の送り精度を確保している。
次に、フォーカスモータ２０３の制御について説明する。
図３は、４群レンズ保持枠２０２を駆動するフォーカスモータ２０３の制御系を説明する図である。
本実施形態の駆動源であるフォーカスモータ２０３は、エンコーダマグネット１０２と、ホール素子１０３とを有している。
エンコーダマグネット１０２は、外周が多極着磁された円筒形状の永久磁石である。エンコーダマグネット１０２は、周方向の角度位置に対し、径方向の磁力の強さが正弦波状に変化する着磁パターンを有している。エンコーダマグネット１０２は、フォーカスモータ２０３の出力軸と一体で回転するように、フォーカスモータ２０３のロータ部分に取り付けられている。
ホール素子１０３は、エンコーダマグネット１０２に近接して配置され、エンコーダマグネット１０２の磁界を検知する磁気センサである。ホール素子１０３は検出した磁界に応じた電気信号を出力する。本実施形態のフォーカスモータ２０３には、ホール素子１０３が２つ配置されている。
図３は、４群レンズ保持枠２０２を駆動するフォーカスモータ２０３の制御系を説明する図である。
本実施形態の駆動源であるフォーカスモータ２０３は、エンコーダマグネット１０２と、ホール素子１０３とを有している。
エンコーダマグネット１０２は、外周が多極着磁された円筒形状の永久磁石である。エンコーダマグネット１０２は、周方向の角度位置に対し、径方向の磁力の強さが正弦波状に変化する着磁パターンを有している。エンコーダマグネット１０２は、フォーカスモータ２０３の出力軸と一体で回転するように、フォーカスモータ２０３のロータ部分に取り付けられている。
ホール素子１０３は、エンコーダマグネット１０２に近接して配置され、エンコーダマグネット１０２の磁界を検知する磁気センサである。ホール素子１０３は検出した磁界に応じた電気信号を出力する。本実施形態のフォーカスモータ２０３には、ホール素子１０３が２つ配置されている。
本実施形態の撮像装置１は、フォーカスモータ２０３の制御を行うために、さらに、制御部１０１，ドライバ１０４，回転検出部１０６を有している。
制御部１０１は、フォーカスモータ２０３の動作全体を統括的に制御する部分であり、負荷検出部１０１ａと位置算出部１０１ｂとを有している。
負荷検出部１０１ａは、回転検出部１０６の検出結果から、フォーカスレンズユニットの駆動負荷を検出する。
位置算出部１０１ｂは、負荷検出部１０１ａが検出する駆動負荷から、４群レンズ２０１，４群レンズ保持枠２０２の位置を算出する。なお、負荷検出部１０１ａ及び位置算出部１０１ｂの動作については、後述する。
ドライバ１０４は、制御部１０１からの制御指令にしたがい、フォーカスモータ２０３の駆動に必要な通電を行うモータドライバ回路（ＩＣ）である。なお、本実施形態では、二相のフォーカスモータ２０３を使用していることから、ドライバ１０４を２つ図示している。
制御部１０１は、フォーカスモータ２０３の動作全体を統括的に制御する部分であり、負荷検出部１０１ａと位置算出部１０１ｂとを有している。
負荷検出部１０１ａは、回転検出部１０６の検出結果から、フォーカスレンズユニットの駆動負荷を検出する。
位置算出部１０１ｂは、負荷検出部１０１ａが検出する駆動負荷から、４群レンズ２０１，４群レンズ保持枠２０２の位置を算出する。なお、負荷検出部１０１ａ及び位置算出部１０１ｂの動作については、後述する。
ドライバ１０４は、制御部１０１からの制御指令にしたがい、フォーカスモータ２０３の駆動に必要な通電を行うモータドライバ回路（ＩＣ）である。なお、本実施形態では、二相のフォーカスモータ２０３を使用していることから、ドライバ１０４を２つ図示している。
回転検出部１０６は、ホール素子１０３から得られた電気信号を増幅すると共に、制御部１０１が読取り可能な回転位相情報に変換して制御部１０１へ送る回路（ＩＣ）である。具体的には、回転検出部１０６は、電流の強弱波形としてホール素子１０３から得られた電気信号を増幅すると共に、２値化してデジタル信号に変換し、制御部１０１へと送る。本実施形態では、２つのホール素子１０３にそれぞれ対応する２つの回転検出部１０６が設けられている。
上述した図３に示す構成によって、本実施形態の光学素子の駆動装置の主要部が形成されている。
上述した図３に示す構成によって、本実施形態の光学素子の駆動装置の主要部が形成されている。
本実施形態の撮像装置１では、上述の構成によって、ブラシレスＤＣモータで広く用いられているいわゆるブラシレス駆動方式と同様な制御によって、フォーカスモータ２０３の駆動を行うことができる。
制御部１０１は、回転検出部１０６から得られたフォーカスモータ２０３の回転検出結果に応じて、フォーカスモータ２０３への通電を切り換えることにより、フォーカスモータ２０３の駆動を制御する。すなわち、フォーカスモータ２０３のロータの回転位置（回転角）を二相分設けられた各ホール素子１０３及び回転検出部１０６により正確に検出する。そして、その検出結果に応じて二相分設けられた各ドライバ１０４がフォーカスモータ２０３に通電する電流を順次切り替えて駆動を行う。したがって、一般的なステッピングモータの駆動中に発生する脱調を生じることがない。以下、この駆動形態を「フィードバック通電切換モード」と呼ぶこととする。
フィードバック通電切換モードでは、駆動パルス数と回転方向を入力することにより、フォーカスモータ２０３のロータを所望の角度だけ回転させることが可能である。また、通電する電流を制御することによりロータに働く回転駆動力を制御し、ロータを所望の速度で回転させることが可能である。
制御部１０１は、回転検出部１０６から得られたフォーカスモータ２０３の回転検出結果に応じて、フォーカスモータ２０３への通電を切り換えることにより、フォーカスモータ２０３の駆動を制御する。すなわち、フォーカスモータ２０３のロータの回転位置（回転角）を二相分設けられた各ホール素子１０３及び回転検出部１０６により正確に検出する。そして、その検出結果に応じて二相分設けられた各ドライバ１０４がフォーカスモータ２０３に通電する電流を順次切り替えて駆動を行う。したがって、一般的なステッピングモータの駆動中に発生する脱調を生じることがない。以下、この駆動形態を「フィードバック通電切換モード」と呼ぶこととする。
フィードバック通電切換モードでは、駆動パルス数と回転方向を入力することにより、フォーカスモータ２０３のロータを所望の角度だけ回転させることが可能である。また、通電する電流を制御することによりロータに働く回転駆動力を制御し、ロータを所望の速度で回転させることが可能である。
フィードバック通電切換モードでは、回転検出部１０６から得られる信号の位相を進めることによりフォーカスモータ２０３の特性を変化させることが可能である。フィードバック通電切換モードにおいて高速度で回転させると、通電切換の周期が短くなる。通電切換の周期が短いと、フォーカスモータ２０３に内蔵されるコイルのインダクタンスの影響により、通電切換の周期に比べて電流値の立ち上がりが遅くなり、トルクが低くなる。しかし、回転検出部１０６から得られる信号の位相を進めることで、電流値の立ち上がりが遅くなるのを防ぎ、高速回転域でのトルク低下を抑えることが可能である。
また、フィードバック通電切換モードでは、ロータの回転角度を実測して最適なタイミングで通電を切り換えるので、フォーカスモータ２０３内のコイルにより発生可能なトルクが最も高い状態を利用できる。したがって、フォーカスモータ２０３が発生しうる最大のトルクを持つ回転駆動力を得ることができ、効率のよい駆動を行える。
また、フィードバック通電切換モードでは、ロータの回転角度を実測して最適なタイミングで通電を切り換えるので、フォーカスモータ２０３内のコイルにより発生可能なトルクが最も高い状態を利用できる。したがって、フォーカスモータ２０３が発生しうる最大のトルクを持つ回転駆動力を得ることができ、効率のよい駆動を行える。
ところで、従来から一般的にステッピングモータの駆動制御方法としては、オープンループのパルス駆動制御（以下、「非フィードバック通電切換モード」と呼ぶ）が広く行われている。この非フィードバック通電切換モードでは、駆動周波数を高くすると、通電切換に対してロータの回転が追いつかず、脱調を起こすことがある。しかし、フィードバック通電切換モードでは、ロータの位置を検出しながら通電を切り換えるため、適切な制御を行えば脱調が起こることはない。そのため、非フィードバック通電切換モードのように駆動速度を制限したり、安全率を見込んだりする必要がない。そのため、フィードバック通電切換モードでは、非フィードバック通電切換モードに比べて高速かつ高効率で駆動することが可能である。フィードバック通電切換モードでは、コイルに流す電流を制御することで速度制御を行うことができる。
また、フィードバック通電切換モードでは、ロータの位置を検出しながら通電を切り換えるため、負荷の変動によってロータの速度変動が発生する。
また、フィードバック通電切換モードでは、ロータの位置を検出しながら通電を切り換えるため、負荷の変動によってロータの速度変動が発生する。
次に、本実施形態の撮像装置１の動作について説明する。
図４は、撮像装置１の４群レンズ保持枠２０２の駆動制御動作に着目したフローチャートである。
ステップ（以下、単にＳとする）１０では、撮像装置１の電源がＯＮされて動作を開始する。
図４は、撮像装置１の４群レンズ保持枠２０２の駆動制御動作に着目したフローチャートである。
ステップ（以下、単にＳとする）１０では、撮像装置１の電源がＯＮされて動作を開始する。
Ｓ２０では、制御部１０１が、フィードバック通電切換モードにより駆動源であるフォーカスモータ２０３の駆動を開始する。この制御は、予め決めた狙いの駆動速度に近づくように、回転検出部１０６からの回転検出結果に基づいて行われる。
撮像装置１のレンズ鏡筒２０は、上述したように、沈胴式のレンズ鏡筒である。レンズ鏡筒２０は、撮像装置１が電源ＯＦＦの状態から電源がＯＮされると、収納状態である沈胴状態から撮影準備位置まで繰り出される。Ｓ２０でフォーカスモータ２０３の駆動を開始するのは、４群レンズ保持枠２０２についても、収納状態における収納位置から、撮影待機状態における待機位置への移動を行うためである。
撮像装置１のレンズ鏡筒２０は、上述したように、沈胴式のレンズ鏡筒である。レンズ鏡筒２０は、撮像装置１が電源ＯＦＦの状態から電源がＯＮされると、収納状態である沈胴状態から撮影準備位置まで繰り出される。Ｓ２０でフォーカスモータ２０３の駆動を開始するのは、４群レンズ保持枠２０２についても、収納状態における収納位置から、撮影待機状態における待機位置への移動を行うためである。
Ｓ３０では、Ｓ２０での駆動開始直後から回転検出部１０６を介してホール素子１０３から得られた検出結果に基づき、負荷検出部１０１ａが駆動負荷を検出（推定）する。本実施形態では、駆動負荷として駆動トルクを推定する。
Ｓ４０では、負荷検出部１０１ａが推定する駆動負荷に基づいて、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を算出する。
なお、Ｓ３０及びＳ４０に示した駆動負荷の検出と絶対位置の算出は、フォーカスモータ２０３が駆動中、継続して行われる。
Ｓ４０では、負荷検出部１０１ａが推定する駆動負荷に基づいて、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を算出する。
なお、Ｓ３０及びＳ４０に示した駆動負荷の検出と絶対位置の算出は、フォーカスモータ２０３が駆動中、継続して行われる。
ここで、駆動トルクの推定と絶対位置の算出について説明する。４群レンズ保持枠２０２が光軸に沿った方向に移動することにより、４群レンズ保持枠２０２を光軸方向に付勢する引っ張りばね１０５が発生する付勢力が変化する。そうすると、フォーカスモータ２０３の回転数が変化して、フォーカスモータ２０３に取り付けられたホール素子１０３が検出する信号の周波数が変化する。このホール素子１０３が検出する信号の周波数の変化は、回転検出部１０６に入力され、その出力が制御部１０１に入力される。
図５は、フォーカスモータ２０３のトルク−周波数曲線である。横軸に周波数（パルス／秒）、縦軸にトルク（ｍＮ・ｍ）を表している。図５には、プルアウト曲線とプルイン曲線を表しており、フォーカスモータ２０３の駆動特性は、これらの曲線によりプルイン領域とプルアウト領域とに分かれている。
通常、ステッピングモータがプルイン領域内で駆動する場合には脱調する危険性は少ないが、充分なマージンをとり、低トルク・低速度で制御しなければならない。これに対して、プルイン曲線とプルアウト曲線の間の領域でステッピングモータを駆動すると、脱調する危険性があるが高トルク、高速度で駆動できる。
ここで、本実施形態では、制御部１０１がフィードバック通電切換モードによりフォーカスモータ２０３の駆動を行っているときには、プルアウト曲線上を駆動させることが可能となる。通常ステッピングモータはオープンループ制御の為、極微小な負荷変動で脱調してしまう為、脱調しないプルイントルクよりも弱いトルクにて駆動させることが多いが、本実施形態のフォーカスモータ２０３をフィードバック通電切換モードで駆動すれば、脱調することはない。
通常、ステッピングモータがプルイン領域内で駆動する場合には脱調する危険性は少ないが、充分なマージンをとり、低トルク・低速度で制御しなければならない。これに対して、プルイン曲線とプルアウト曲線の間の領域でステッピングモータを駆動すると、脱調する危険性があるが高トルク、高速度で駆動できる。
ここで、本実施形態では、制御部１０１がフィードバック通電切換モードによりフォーカスモータ２０３の駆動を行っているときには、プルアウト曲線上を駆動させることが可能となる。通常ステッピングモータはオープンループ制御の為、極微小な負荷変動で脱調してしまう為、脱調しないプルイントルクよりも弱いトルクにて駆動させることが多いが、本実施形態のフォーカスモータ２０３をフィードバック通電切換モードで駆動すれば、脱調することはない。
このフィードバック通電切換モードでフォーカスモータ２０３を駆動し、４群レンズ保持枠２０２を光軸方向の被写体側（前方）に駆動していくにつれて、４群レンズ保持枠２０２にかかる引っ張りばね１０５による光軸方向への負荷は強くなっていく。つまり、図５のプルアウト曲線においては、４群レンズ保持枠２０２が光軸方向に繰り出していくにつれて、周波数（駆動速度）の値が下がっていく。したがって、周波数の変動から、４群レンズ保持枠２０２を駆動するときのフォーカスモータ２０３の負荷トルクを推定することが可能となる。そして、フォーカスモータ２０３のトルクの変動から、レンズ保持枠２０２にかかる引っ張りばね１０５の負荷についても推定することが可能となる。本実施形態では、４群レンズ保持枠２０２が光軸方向に繰り出していくにつれて、引っ張りばね１０５の負荷が強くなっていくので、この負荷を推定することで、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を算出することが可能となる。
近年のステッピングモータはデジタルカメラ等の小型化に伴い、小径のものが広く使用されてきている。小径のステッピングモータのプルアウト特性はわずかな負荷変動で大きく駆動周波数が変動することが特徴である。ここで、４群レンズ保持枠２０２の引っ張りばね１０５はコンパクトにするために、ばね定数が大きい（ばね定数が立った）ばねを使用しており、レンズ位置により負荷が大きく変動する。また、４群レンズ保持枠２０２の負荷はほとんど引っ張りばね１０５の力で決定される。したがって、プルアウトの周波数を見ることにより、４群レンズ保持枠２０２の駆動における負荷が推定でき、引っ張りばね１０５の付勢力が推定できる。なお、駆動トルク及び引っ張りばね１０５の付勢力の推定には、詳細なテーブルを用意しておき、そのテーブルを参照してもよいし、フォーカスモータ２０３のプルアウト曲線を近似した演算式に基づき演算により推定を行ってもよい。
図４のフローチャートに戻って、Ｓ５０では、撮影待機位置で４群レンズ保持枠２０２が停止し、撮影待機状態となる。すなわち、制御部１０１は、負荷検出部１０１ａ及び位置算出部１０１ｂを用いて得られた４群レンズ保持枠２０２の絶対位置が、撮影待機位置となった時点で、動作を停止する。
上述したように、４群レンズ保持枠２０２の駆動は、フォーカスモータ２０３をプルアウト曲線上の駆動特性で駆動する。そして、４群レンズ保持枠２０２が撮影待機位置で停止する。この撮影待機位置とは、撮影者が不図示のレリーズ釦を未だ操作していない状態であり、ＡＦ動作を行っていないときに４群レンズ保持枠２０２が停止している位置である。
上述したように、４群レンズ保持枠２０２の駆動は、フォーカスモータ２０３をプルアウト曲線上の駆動特性で駆動する。そして、４群レンズ保持枠２０２が撮影待機位置で停止する。この撮影待機位置とは、撮影者が不図示のレリーズ釦を未だ操作していない状態であり、ＡＦ動作を行っていないときに４群レンズ保持枠２０２が停止している位置である。
Ｓ６０では、レリーズ釦の一段目であるＳＷ１がＯＮしたか否かを判断する。本実施形態の撮像装置１では、ＳＷ１がＯＮされると、ＡＦ動作を行うこととなっている。ＳＷ１がＯＮした場合には、Ｓ７０へ進み、ＳＷ１がＯＮしていない（ＯＦＦのまま）場合は、Ｓ６０を繰り返す。
Ｓ７０では、制御部１０１がフィードバック通電切換モードによりフォーカスモータ２０３を駆動してＡＦスキャンを開始する。
本実施形態では、このＡＦスキャン中において、制御部１０１は、負荷検出部１０１ａ及び位置算出部１０１ｂを用いて、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を把握し、制御を行う。
本実施形態では、このＡＦスキャン中において、制御部１０１は、負荷検出部１０１ａ及び位置算出部１０１ｂを用いて、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を把握し、制御を行う。
Ｓ８０では、合焦評価値ピーク位置の検出を行う。ここで、合焦評価値はＣＣＤ２０６により得られている被写体像のコントラスト値のことを指す。ピークが検出されれば、その位置が合焦ポイントとなる。
Ｓ９０では、レリーズ釦の二段目であるＳＷ２がＯＮしたか否かを判断する。本実施形態の撮像装置１では、ＳＷ２がＯＮされると、撮影を行うこととなっている。ＳＷ２がＯＮした場合には、Ｓ１００へ進み、ＳＷ２がＯＮしていない（ＯＦＦのまま）場合は、Ｓ８０へ戻る。
Ｓ１００では、撮影を行う。本実施形態の撮像装置１では、３群鏡筒３０６に設けられているメカニカルシャッタと絞りを動作させて、別途演算された露光時間だけＣＣＤ２０６により被写体像を露光し、撮影データを取得する。その後、動作を終了し（Ｓ１１０）撮影待機状態でレリーズ釦の入力待ちとなる（Ｓ６０に戻る：図示は省略）。
上述した動作では、Ｓ２０からＳ５０、及び、Ｓ７０からＳ８０の間でフォーカスモータ２０３が駆動している。このフォーカスモータ２０３の動作中に、撮像装置１への電力供給が停止した場合、撮像装置１は、強制的に動作が停止されてしまう。ここで、撮像装置１への電力供給が停止する場合とは、例えば、電池により電力供給しているときに、電池が抜かれる場合がある。また、電池を用いずにＡＣアダプタ等を用いて電源コードを介して電力が供給されているときに電源コードが抜けてしまう場合も撮像装置１への電力供給が停止する。
このような場合、撮影者は、電池を再度装填したり、電源コードを接続し直したりする。そうすると、本実施形態では、制御部１０１がフォーカスモータ２０３の駆動を再開し、電力供給が停止した付近から４群レンズ保持枠２０２が駆動を再開する。この駆動が再開されたとき、制御部１０１は、負荷検出部１０１ａ及び位置算出部１０１ｂを用いて、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を把握する。電力供給が一旦停止しても、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置と引っ張りばね１０５の付勢力による駆動負荷との関係は変化しない。したがって、駆動負荷から４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を算出することにより、常に正確に４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を把握できる。
よって、電力供給が再開された直後から、正常な駆動を再開することができる。
このような場合、撮影者は、電池を再度装填したり、電源コードを接続し直したりする。そうすると、本実施形態では、制御部１０１がフォーカスモータ２０３の駆動を再開し、電力供給が停止した付近から４群レンズ保持枠２０２が駆動を再開する。この駆動が再開されたとき、制御部１０１は、負荷検出部１０１ａ及び位置算出部１０１ｂを用いて、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を把握する。電力供給が一旦停止しても、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置と引っ張りばね１０５の付勢力による駆動負荷との関係は変化しない。したがって、駆動負荷から４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を算出することにより、常に正確に４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を把握できる。
よって、電力供給が再開された直後から、正常な駆動を再開することができる。
本実施形態によれば、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を駆動負荷から算出するので、動作途中に電力供給が停止したとしても、電力供給が再開されれば直ちに正常な動作に復帰できる。
また、４群レンズ保持枠２０２の制御のために従来用いられている基準位置検出用のセンサが不要となり、より小型、軽量、かつ、安価な装置とすることができる。
さらに、フォーカスモータ２０３内にエンコーダマグネット１０２及び、ホール素子１０３を配置しているので、装置全体を小型にでき、小型の撮像装置を提供できる。
また、４群レンズ保持枠２０２の制御のために従来用いられている基準位置検出用のセンサが不要となり、より小型、軽量、かつ、安価な装置とすることができる。
さらに、フォーカスモータ２０３内にエンコーダマグネット１０２及び、ホール素子１０３を配置しているので、装置全体を小型にでき、小型の撮像装置を提供できる。
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態のフォーカスモータ２０３の制御系を説明する図である。
第２実施形態は、リセットセンサ１０８を新たに設けている点と、制御部１０１の動作が異なる点が、第１実施形態と異なる。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
リセットセンサ１０８は、４群レンズ保持枠２０２が、その位置の基準とするリセット位置（収納位置）にあることを検出するセンサであり、本実施形態では、フォトインタラプタを使用している。後述するように、第２実施形態の制御部１０１は、通常は、このリセットセンサ１０８が検出した基準位置を基準として回転検出部１０６から得られるフォーカスモータ２０３の回転量に基づいて４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を求め、制御を行う。
図６は、第２実施形態のフォーカスモータ２０３の制御系を説明する図である。
第２実施形態は、リセットセンサ１０８を新たに設けている点と、制御部１０１の動作が異なる点が、第１実施形態と異なる。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
リセットセンサ１０８は、４群レンズ保持枠２０２が、その位置の基準とするリセット位置（収納位置）にあることを検出するセンサであり、本実施形態では、フォトインタラプタを使用している。後述するように、第２実施形態の制御部１０１は、通常は、このリセットセンサ１０８が検出した基準位置を基準として回転検出部１０６から得られるフォーカスモータ２０３の回転量に基づいて４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を求め、制御を行う。
図７は、第２実施形態における４群レンズ保持枠２０２の駆動制御動作に着目したフローチャートである。
Ｓ２１０では、撮像装置１の電源がＯＮされて動作を開始する。
Ｓ２１０では、撮像装置１の電源がＯＮされて動作を開始する。
Ｓ２２０では、制御部１０１は、４群レンズ保持枠２０２がリセット位置（収納位置）にあることをリセットセンサ１０８により検出する。
Ｓ２３０では、制御部１０１が、フィードバック通電切換モードにより駆動源であるフォーカスモータ２０３の駆動を開始する。この制御は、リセットセンサ１０８により検出されたリセット位置を基準として、予め決めた狙いの駆動速度に近づくように、回転検出部１０６からの回転検出結果に基づいて行われる。
Ｓ２３０では、制御部１０１が、フィードバック通電切換モードにより駆動源であるフォーカスモータ２０３の駆動を開始する。この制御は、リセットセンサ１０８により検出されたリセット位置を基準として、予め決めた狙いの駆動速度に近づくように、回転検出部１０６からの回転検出結果に基づいて行われる。
Ｓ２４０では、Ｓ２０での駆動開始直後から回転検出部１０６を介してホール素子１０３から得られた検出結果に基づき、負荷検出部１０１ａが駆動負荷を検出（推定）する。本実施形態では、駆動負荷として駆動トルクを推定する。
Ｓ２５０では、負荷検出部１０１ａが推定する駆動負荷に基づいて、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を算出する。
なお、Ｓ２４０及びＳ２５０に示した駆動負荷の検出と絶対位置の算出は、フォーカスモータ２０３が駆動中、継続して行われる。
また、制御部１０１は、フォーカスモータ２０３の駆動中、リセットセンサ１０８により検出されたリセット位置を基準として、回転検出部１０６からの回転検出結果に基づいて４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を算出する。すなわち、本実施形態では、制御部１０１は、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置は、駆動負荷に基づく絶対位置（以下、負荷絶対位置と呼ぶ）と、リセットセンサ１０８により検出されたリセット位置を基準とし回転検出部１０６からの回転検出結果に基づく絶対位置（以下、リセット基準絶対位置）とを同時に算出する。
Ｓ２５０では、負荷検出部１０１ａが推定する駆動負荷に基づいて、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を算出する。
なお、Ｓ２４０及びＳ２５０に示した駆動負荷の検出と絶対位置の算出は、フォーカスモータ２０３が駆動中、継続して行われる。
また、制御部１０１は、フォーカスモータ２０３の駆動中、リセットセンサ１０８により検出されたリセット位置を基準として、回転検出部１０６からの回転検出結果に基づいて４群レンズ保持枠２０２の絶対位置を算出する。すなわち、本実施形態では、制御部１０１は、４群レンズ保持枠２０２の絶対位置は、駆動負荷に基づく絶対位置（以下、負荷絶対位置と呼ぶ）と、リセットセンサ１０８により検出されたリセット位置を基準とし回転検出部１０６からの回転検出結果に基づく絶対位置（以下、リセット基準絶対位置）とを同時に算出する。
本実施形態の制御部１０１は、通常は、リセット基準絶対位置に基づいてフォーカスモータ２０３の駆動を制御する（以下、通常駆動モード）。しかし、通常駆動モードにおいても、負荷絶対位置の算出は並行して行われる。そして、リセット基準絶対位置と負荷絶対位置との対比が行われる。制御部１０１は、リセット基準絶対位置と負荷絶対位置との差異が規定の範囲内であれば、正常に動作していると判断し、通常駆動モードを継続する。
一方、制御部１０１は、リセット基準絶対位置と負荷絶対位置との差異が規定の範囲を超えたとき、正常に動作していないと判断し、非常駆動モードに移行する。この非常駆動モードでは、制御部１０１は、負荷絶対位置に基づいてフォーカスモータ２０３の駆動を制御する。
この非常駆動モードに移行する場合とは、例えば、第１実施形態に示した撮像装置１への電力供給が停止した場合がある。また、駆動機構に何らかの異常が生じて４群レンズ保持枠２０２が正しく駆動されず、リセット基準絶対位置と実際の４群レンズ保持枠２０２の位置とがずれた場合である。
一方、制御部１０１は、リセット基準絶対位置と負荷絶対位置との差異が規定の範囲を超えたとき、正常に動作していないと判断し、非常駆動モードに移行する。この非常駆動モードでは、制御部１０１は、負荷絶対位置に基づいてフォーカスモータ２０３の駆動を制御する。
この非常駆動モードに移行する場合とは、例えば、第１実施形態に示した撮像装置１への電力供給が停止した場合がある。また、駆動機構に何らかの異常が生じて４群レンズ保持枠２０２が正しく駆動されず、リセット基準絶対位置と実際の４群レンズ保持枠２０２の位置とがずれた場合である。
Ｓ２６０では、制御部１０１は、リセット基準絶対位置が撮影待機位置となった時点で、動作を停止し、撮影待機状態とする。
Ｓ２７０では、レリーズ釦の一段目であるＳＷ１がＯＮしたか否かを判断する。ＳＷ１がＯＮした場合には、Ｓ２８０へ進み、ＳＷ１がＯＮしていない（ＯＦＦのまま）場合は、Ｓ２７０を繰り返す。
Ｓ２７０では、レリーズ釦の一段目であるＳＷ１がＯＮしたか否かを判断する。ＳＷ１がＯＮした場合には、Ｓ２８０へ進み、ＳＷ１がＯＮしていない（ＯＦＦのまま）場合は、Ｓ２７０を繰り返す。
Ｓ２８０では、制御部１０１がフィードバック通電切換モードによりフォーカスモータ２０３を駆動してＡＦスキャンを開始する。
本実施形態では、このＡＦスキャン中において、制御部１０１は、リセット基準絶対位置に基づいて制御（通常駆動モード）を行う。そして、このＡＦスキャン中も上述したように負荷絶対位置の算出は並行して行われる。そして、リセット基準絶対位置と負荷絶対位置との対比が行われ、必要に応じて非常駆動モードが行われる。
Ｓ２９０からＳ３２０は、第１実施形態のＳ８０からＳ１１０と同様である。
本実施形態では、このＡＦスキャン中において、制御部１０１は、リセット基準絶対位置に基づいて制御（通常駆動モード）を行う。そして、このＡＦスキャン中も上述したように負荷絶対位置の算出は並行して行われる。そして、リセット基準絶対位置と負荷絶対位置との対比が行われ、必要に応じて非常駆動モードが行われる。
Ｓ２９０からＳ３２０は、第１実施形態のＳ８０からＳ１１０と同様である。
本実施形態によれば、通常は、リセット基準絶対位置に基づいて制御を行い（通常駆動モード）、異常が生じたときに負荷絶対位置に基づいて制御を行う（非常駆動モード）。
引っ張りばね１０５のばね定数によっては、負荷絶対位置の検出精度がリセット基準絶対位置の検出精度よりも低い場合もあり得る。そのような場合に、本実施形態は、特に有効に利用できる。
引っ張りばね１０５のばね定数によっては、負荷絶対位置の検出精度がリセット基準絶対位置の検出精度よりも低い場合もあり得る。そのような場合に、本実施形態は、特に有効に利用できる。
（第３実施形態）
第３実施形態は、本発明の駆動制御の手法をズーム駆動に適用した形態であり、基本的な構成は、第２実施形態と同様である。よって、前述した第２実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図８は、第３実施形態のズームモータ４０６の制御系を説明する図である。
ズームモータ４０６は、エンコーダマグネット３１０２，ホール素子３１０３を有し、それぞれ、第２実施形態のエンコーダマグネット１０２，ホール素子１０３と同様なものである。
また、制御部３１０１，負荷検出部３１０１ａ，位置算出部３１０１ｂ，ドライバ３１０４，回転検出部３１０６は、それぞれ、第２実施形態の制御部１０１，負荷検出部１０１ａ，位置算出部１０１ｂ，ドライバ１０４，回転検出部１０６に相当するものである。
ズームリセットセンサ３１０８は、レンズ鏡筒２０の外周に配置され、ドライブリング４０７に設けられた基準位置マークを検出する光センサである。本実施形態では、ＷＩＤＥ位置でズームリセットセンサ３１０８に基準位置の信号が生じるように基準位置マークが設けられている。ズームリセットセンサ３１０８の出力は、制御部３１０１へ入力される。
第１，２実施形態と同様に、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６との間には、圧縮ばね４０８が取り付けられており、２群鏡筒３０５及び３群鏡筒３０６が光軸方向に沿って移動するにつれて、圧縮ばね４０８の付勢力が変化し、２群鏡筒３０５及び３群鏡筒３０６への負荷も変化していく。
第３実施形態は、本発明の駆動制御の手法をズーム駆動に適用した形態であり、基本的な構成は、第２実施形態と同様である。よって、前述した第２実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図８は、第３実施形態のズームモータ４０６の制御系を説明する図である。
ズームモータ４０６は、エンコーダマグネット３１０２，ホール素子３１０３を有し、それぞれ、第２実施形態のエンコーダマグネット１０２，ホール素子１０３と同様なものである。
また、制御部３１０１，負荷検出部３１０１ａ，位置算出部３１０１ｂ，ドライバ３１０４，回転検出部３１０６は、それぞれ、第２実施形態の制御部１０１，負荷検出部１０１ａ，位置算出部１０１ｂ，ドライバ１０４，回転検出部１０６に相当するものである。
ズームリセットセンサ３１０８は、レンズ鏡筒２０の外周に配置され、ドライブリング４０７に設けられた基準位置マークを検出する光センサである。本実施形態では、ＷＩＤＥ位置でズームリセットセンサ３１０８に基準位置の信号が生じるように基準位置マークが設けられている。ズームリセットセンサ３１０８の出力は、制御部３１０１へ入力される。
第１，２実施形態と同様に、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６との間には、圧縮ばね４０８が取り付けられており、２群鏡筒３０５及び３群鏡筒３０６が光軸方向に沿って移動するにつれて、圧縮ばね４０８の付勢力が変化し、２群鏡筒３０５及び３群鏡筒３０６への負荷も変化していく。
ここで、本実施形態におけるレンズ鏡筒２０のズーム動作の推移による付勢力の変化について説明する。
図９は、第３実施形態におけるレンズ鏡筒２０の圧縮ばね４０８の状態とその付勢力の変化を沈胴位置（ＳＩＮＫ）、ＷＩＤＥ位置、ＴＥＬＥ位置について示した図である。
図９に示すように、ＳＩＮＫ時には、全てのレンズの間隔が収縮しており、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６間のクリアランスも少なくなり、圧縮ばね４０８が圧縮されて、２，３群鏡筒３０５，３０６に大きな負荷が掛かっている状態である。
撮影動作を行う為にＷＩＤＥ状態になると、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６間のクリアランスは大きくなり、付勢力も弱まり、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６への負荷はＳＩＮＫ状態よりも少ない負荷となっている状態になる。
そして、ズーム動作を行いＴＥＬＥ状態になると、再び２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６のクリアランスが少なくなり、圧縮ばね４０８が圧縮されて、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６に大きな負荷が掛かる。
図９は、第３実施形態におけるレンズ鏡筒２０の圧縮ばね４０８の状態とその付勢力の変化を沈胴位置（ＳＩＮＫ）、ＷＩＤＥ位置、ＴＥＬＥ位置について示した図である。
図９に示すように、ＳＩＮＫ時には、全てのレンズの間隔が収縮しており、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６間のクリアランスも少なくなり、圧縮ばね４０８が圧縮されて、２，３群鏡筒３０５，３０６に大きな負荷が掛かっている状態である。
撮影動作を行う為にＷＩＤＥ状態になると、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６間のクリアランスは大きくなり、付勢力も弱まり、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６への負荷はＳＩＮＫ状態よりも少ない負荷となっている状態になる。
そして、ズーム動作を行いＴＥＬＥ状態になると、再び２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６のクリアランスが少なくなり、圧縮ばね４０８が圧縮されて、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６に大きな負荷が掛かる。
このように、本実施形態では、ＳＩＮＫ状態が最も付勢力が大きく、ＷＩＤＥで付勢力が減り、ＴＥＬＥで再び付勢力が大きくなる。
上記のような構成で、レンズ鏡筒２０がＳＩＮＫ状態から撮影状態へと移り、ズーム動作を開始する。
ＷＩＤＥからＴＥＬＥへとズーム動作を行うにつれて、圧縮ばね４０８の力は強くなっていき、レンズ鏡筒２０への負荷が大きくなっていく。つまり、図５のプルアウト曲線においては、レンズ鏡筒２０がＴＥＬＥに近づくにつれて、周波数の値が下がっていく。よって、前記周波数の変動から、ズームモータ４０６の駆動トルクを検出することが可能となる。
そして、ズームモータ４０６の駆動トルクの変動から、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６にかかる圧縮ばね４０８の負荷を検出することが可能となる。
本実施形態では、レンズ鏡筒２０がＴＥＬＥ方向に繰り出していくにつれて、圧縮ばね４０８の負荷が強くなっていくので、前記負荷を検出することで、現在のズームポジションを判断することが可能である。
上記のような構成で、レンズ鏡筒２０がＳＩＮＫ状態から撮影状態へと移り、ズーム動作を開始する。
ＷＩＤＥからＴＥＬＥへとズーム動作を行うにつれて、圧縮ばね４０８の力は強くなっていき、レンズ鏡筒２０への負荷が大きくなっていく。つまり、図５のプルアウト曲線においては、レンズ鏡筒２０がＴＥＬＥに近づくにつれて、周波数の値が下がっていく。よって、前記周波数の変動から、ズームモータ４０６の駆動トルクを検出することが可能となる。
そして、ズームモータ４０６の駆動トルクの変動から、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６にかかる圧縮ばね４０８の負荷を検出することが可能となる。
本実施形態では、レンズ鏡筒２０がＴＥＬＥ方向に繰り出していくにつれて、圧縮ばね４０８の負荷が強くなっていくので、前記負荷を検出することで、現在のズームポジションを判断することが可能である。
ここで、図９のように、ＳＩＮＫ〜ＷＩＤＥとＷＩＤＥ〜ＴＥＬＥにおいて圧縮ばねの負荷の値が同じ箇所があり、位置を混同するおそれがあるかのように見えるかもしれない。しかし、本実施形態においてＳＩＮＫ〜ＷＩＤＥ間は、撮影には関係ない状態であり、仮にズームモータ４０６が脱調していてもＷＩＤＥまで到達すれば問題ないため、ＳＩＮＫ〜ＷＩＤＥ間での位置検出は行う必要はない。これは、ＷＩＤＥでズームリセットセンサ３１０８に基準位置の信号が生じるからである。よって、負荷の検出は撮影状態であるＷＩＤＥ〜ＴＥＬＥ間で行っており、位置検出の際に混同することはない。
次に、レンズ鏡筒２０のズーム駆動について説明する。
図１０は、第３実施形態のレンズ鏡筒のズーム動作時のフローチャートである。
Ｓ４１０では、撮影待機状態から、撮影者が最適な画角を見つけるために、ズームボタンを押すと撮像装置１は、ズーム動作を開始する。このズーム動作は、ズームリセットセンサ３１０８が検出した基準位置（ＷＩＤＥ位置）を基準として回転検出部３１０６から得たズームモータ４０６の回転量から求めたズームポジションに基づいて行われる（通常駆動モード）。
Ｓ４２０では、カメラ本体１０の内部で記憶している各ズームポジションでの所定の負荷値と各ズームポジションにレンズがいるときに負荷検出部３１０１ａが検出する実際の負荷との差を常に比較している。比較の結果、検出した実際の負荷が上記所定値と同じであれば、Ｓ４５０へ進み、ズーム動作が完了する。一方、検出した実際の負荷が上記所定値と一定以上の差異があれば、Ｓ４３０へ進む。
Ｓ４３０では、現在のズームポジションの付近でさらに駆動を続ける。
Ｓ４４０では、負荷検出部３１０１ａの負荷検出結果に基づいて位置算出部３１０１ｂがズームポジションの絶対位置を算出し、以後は、この負荷検出結果に基づいて算出したズームポジションに基づいてズーム駆動が行われる（非常駆動モード）。
図１０は、第３実施形態のレンズ鏡筒のズーム動作時のフローチャートである。
Ｓ４１０では、撮影待機状態から、撮影者が最適な画角を見つけるために、ズームボタンを押すと撮像装置１は、ズーム動作を開始する。このズーム動作は、ズームリセットセンサ３１０８が検出した基準位置（ＷＩＤＥ位置）を基準として回転検出部３１０６から得たズームモータ４０６の回転量から求めたズームポジションに基づいて行われる（通常駆動モード）。
Ｓ４２０では、カメラ本体１０の内部で記憶している各ズームポジションでの所定の負荷値と各ズームポジションにレンズがいるときに負荷検出部３１０１ａが検出する実際の負荷との差を常に比較している。比較の結果、検出した実際の負荷が上記所定値と同じであれば、Ｓ４５０へ進み、ズーム動作が完了する。一方、検出した実際の負荷が上記所定値と一定以上の差異があれば、Ｓ４３０へ進む。
Ｓ４３０では、現在のズームポジションの付近でさらに駆動を続ける。
Ｓ４４０では、負荷検出部３１０１ａの負荷検出結果に基づいて位置算出部３１０１ｂがズームポジションの絶対位置を算出し、以後は、この負荷検出結果に基づいて算出したズームポジションに基づいてズーム駆動が行われる（非常駆動モード）。
上述のＳ４２０で検出した実際の負荷と所定値との間に一定以上の差異が生じる場合としては、例えば、ズーム動作中に撮影者の不注意等により外部からレンズ鏡筒に衝撃が加わった場合が挙げられる。この場合、外力が加わることにより、レンズ鏡筒２０のズームポジションは適正な位置からずれてしまうことがある。
このような場合に、Ｓ４３０でレンズ鏡筒２０に外力が加わってずれたズームポジション周辺を駆動することにより、レンズ鏡筒２０レンズ鏡筒２０内の２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６を光軸方向に付勢する圧縮ばねの負荷が変わり、レンズ鏡筒２０の駆動スピードが変化する。この変化からズームモータ４０６の駆動トルクの変化が分かり、よって２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６にかかる負荷の変化を検出できる。このように、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６に掛かる圧縮ばね４０８の負荷を検出することで、レンズ鏡筒２０の現在位置を判断する。現在位置を判断した後は、目標のズームポジションに到達し、ズーム動作を完了させることができる。
このような場合に、Ｓ４３０でレンズ鏡筒２０に外力が加わってずれたズームポジション周辺を駆動することにより、レンズ鏡筒２０レンズ鏡筒２０内の２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６を光軸方向に付勢する圧縮ばねの負荷が変わり、レンズ鏡筒２０の駆動スピードが変化する。この変化からズームモータ４０６の駆動トルクの変化が分かり、よって２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６にかかる負荷の変化を検出できる。このように、２群鏡筒３０５と３群鏡筒３０６に掛かる圧縮ばね４０８の負荷を検出することで、レンズ鏡筒２０の現在位置を判断する。現在位置を判断した後は、目標のズームポジションに到達し、ズーム動作を完了させることができる。
本実施形態によれば、レンズ鏡筒２０に何らかの異常が生じた場合であっても、ＷＩＤＥ位置で基準位置の信号を取得するリセット動作を行うことなく、素早くズーム駆動に復帰できる。
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、フォーカスモータ２０３及びズームモータ４０６は、ステッピングモータである例を示したが、これに限らず、例えば、ブラシレスＤＣモータ、ブラシモータ等の他の形態のモータを用いてもよい。
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、フォーカスモータ２０３及びズームモータ４０６は、ステッピングモータである例を示したが、これに限らず、例えば、ブラシレスＤＣモータ、ブラシモータ等の他の形態のモータを用いてもよい。
（２）各実施形態において、フォーカスモータ２０３及びズームモータ４０６は、回転検出部から回転検出結果をフィードバックされるフィードバック通電切換モードによるクローズドループの制御を行う例を示した。しかし、これに限らず、オープン制御を行えるようにしてもよい。
（３）各実施形態において、レンズを付勢する部材として、引っ張りコイルばねや圧縮コイルばねを使用したが、ズーム駆動、フォーカス駆動に際してモータに掛かる負荷が変動する部材であれば、上記以外の部材でもよい。例えば、円すいコイルばね（タケノコばね）、鼓形コイルばね、たる形コイルばね等を用いてもよいし、ねじりコイルばね等の他の形態のばねを用いてもよい。また、ばねに限らず、負荷変動を生じさせるものであればよい。
（４）第３実施形態において、ズームリセットセンサ３１０８を備える例を示したが、通常のズーム動作時の制御方法は、これに限らない。例えば、ズームリセットセンサ３１０８を省略して通常のズーム動作時のズームポジションの算出も、負荷検出結果に基づいて行ってもよい。
（５）各実施形態において、駆動機構の駆動負荷を検出する例を示したが、これに限らず、例えば、負荷変動要素としてのばね等の負荷を直接検出してもよい。
（６）本実施形態において、光学素子の一例として、屈折レンズを駆動する光学素子の駆動装置及び撮像装置を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、プリズム、ミラー、フィルター等の他の種類の光学素子であってもよい。
（７）本実施形態において、ホール素子によりモータの回転を検出する例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、遮光板やパターン面を光学センサによって読み取ってもよい。また、磁気検出を行う場合であっても、エンコーダマグネットを回転検出専用に設けずに、駆動力を得るためにロータに設けられている磁石の磁気を検出してもよい。さらに、磁気検出センサとしては、ホール素子に限らず、磁気抵抗効果素子や磁気インピーダンス素子等の他の種類の磁気検出センサを用いてもよい。
なお、第１実施形態〜第３実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
１０１，３１０１ 制御部
１０１ａ，３１０１ａ 負荷検出部
１０１ｂ，３１０１ｂ 位置算出部
１０２，３１０２ エンコーダマグネット
１０３，３１０３ ホール素子
１０４，３１０４ ドライバ
１０５ 引っ張りばね
１０６，３１０６ 回転検出回路
１０７ ガイドバー
１０８ リセットセンサ
３１０８ ズームリセットセンサ
２０１ ４群レンズ
２０２ ４群レンズ保持枠
２０３ フォーカスモータ
２０４ スクリュー
２０５ ナット
２０６ ＣＣＤ
２０７ ＣＣＤホルダ
３０１ １群レンズ
３０２ ２群レンズ
３０３ ３群レンズ
３０４ １群鏡筒
３０５ ２群鏡筒
３０６ ３群鏡筒
４０１ 固定筒
４０２ 固定カム筒
４０３ 移動カム筒
４０４ １群鏡筒直進ガイド筒
４０５ ２群３群鏡筒直進ガイド筒
４０６ ズームモータ
４０７ ドライブリング
４０８ 圧縮ばね
４０９ 移動カム筒カムピン
４１０ １群鏡筒カムピン
４１１ ２群鏡筒カムピン
４１２ ３群鏡筒カムピン
５０１ フォーカスレンズ（従来例）
５０２ フォーカスレンズ保持枠（従来例）
５０３ ステッピングモータ（従来例）
５０４ スクリュー（従来例）
５０５ ナット（従来例）
５０６ ガイドバー（従来例）
５０７ 引っ張りばね（従来例）
５０８ フォトインタラプタ（従来例）
１０１ａ，３１０１ａ 負荷検出部
１０１ｂ，３１０１ｂ 位置算出部
１０２，３１０２ エンコーダマグネット
１０３，３１０３ ホール素子
１０４，３１０４ ドライバ
１０５ 引っ張りばね
１０６，３１０６ 回転検出回路
１０７ ガイドバー
１０８ リセットセンサ
３１０８ ズームリセットセンサ
２０１ ４群レンズ
２０２ ４群レンズ保持枠
２０３ フォーカスモータ
２０４ スクリュー
２０５ ナット
２０６ ＣＣＤ
２０７ ＣＣＤホルダ
３０１ １群レンズ
３０２ ２群レンズ
３０３ ３群レンズ
３０４ １群鏡筒
３０５ ２群鏡筒
３０６ ３群鏡筒
４０１ 固定筒
４０２ 固定カム筒
４０３ 移動カム筒
４０４ １群鏡筒直進ガイド筒
４０５ ２群３群鏡筒直進ガイド筒
４０６ ズームモータ
４０７ ドライブリング
４０８ 圧縮ばね
４０９ 移動カム筒カムピン
４１０ １群鏡筒カムピン
４１１ ２群鏡筒カムピン
４１２ ３群鏡筒カムピン
５０１ フォーカスレンズ（従来例）
５０２ フォーカスレンズ保持枠（従来例）
５０３ ステッピングモータ（従来例）
５０４ スクリュー（従来例）
５０５ ナット（従来例）
５０６ ガイドバー（従来例）
５０７ 引っ張りばね（従来例）
５０８ フォトインタラプタ（従来例）
Claims (8)
- 光学素子と、
前記光学素子を駆動する機構であって、前記光学素子の位置に応じて駆動負荷が変動する駆動機構と、
前記駆動機構の駆動に用いる回転駆動力を発生する駆動源と、
前記駆動機構の駆動負荷、又は、前記駆動機構に駆動負荷の変動を生じさせる負荷変動要素の負荷を検出する負荷検出部と、
前記負荷検出部の検出結果に基づいて前記光学素子の絶対位置を算出する位置算出部と、
を備える光学素子の駆動装置。 - 請求項１に記載の光学素子の駆動装置において、
前記駆動源の回転を検出する回転検出部を備え、
前記負荷検出部は、前記回転検出部の検出結果に基づいて負荷を検出すること、
を特徴とする光学素子の駆動装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の光学素子の駆動装置において、
前記駆動機構は、前記光学素子を保持する保持部材と、
前記保持部材を前記光学素子の光軸方向に付勢する付勢部材と、
を備え、
前記駆動機構は、前記光学素子の位置に応じて前記付勢部材の付勢力が変化することにより駆動負荷が変動すること、
を特徴とする光学素子の駆動装置。 - 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学素子の駆動装置において、
前記光学素子の駆動を制御する制御部を有し、
前記制御部は、当該光学素子の駆動装置が正常に駆動されているときに行われる通常駆動モードと、当該光学素子の駆動装置が正常に駆動されていないときに行われる非常駆動モードとを切り換えて制御を行うことができ、
前記制御部は、前記非常駆動モードを行うときに、前記位置算出部が前記負荷検出部の検出結果に基づいて算出した前記光学素子の絶対位置に基づいて前記光学素子の制御を行うこと、
を特徴とする光学素子の駆動装置。 - 請求項４に記載の光学素子の駆動装置において、
前記制御部は、前記位置算出部が前記負荷検出部の検出結果に基づいて算出した前記光学素子の絶対位置を参照することにより、当該光学素子の駆動装置が正常に駆動されているか否かの判断を行うこと、
を特徴とする光学素子の駆動装置。 - 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光学素子の駆動装置において、
前記光学素子は、像を合焦させるときに移動するフォーカスレンズであること、
を特徴とする光学素子の駆動装置。 - 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光学素子の駆動装置において、
前記光学素子は、像の大きさを変更するときに移動するズームレンズであること、
を特徴とする光学素子の駆動装置。 - 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の光学素子の駆動装置と、
前記光学素子を介して撮像する撮像素子と、
を備える撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008158167A JP2009300953A (ja) | 2008-06-17 | 2008-06-17 | 光学素子の駆動装置、撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008158167A JP2009300953A (ja) | 2008-06-17 | 2008-06-17 | 光学素子の駆動装置、撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009300953A true JP2009300953A (ja) | 2009-12-24 |
Family
ID=41547881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008158167A Pending JP2009300953A (ja) | 2008-06-17 | 2008-06-17 | 光学素子の駆動装置、撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009300953A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011154142A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Sigma Corp | 撮像装置 |
| JP2014006465A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-16 | Canon Inc | レンズ鏡筒及び撮像装置 |
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2008
- 2008-06-17 JP JP2008158167A patent/JP2009300953A/ja active Pending
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| JP2011154142A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Sigma Corp | 撮像装置 |
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