JP4435595B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、スチルカメラ及びビデオムービーなどの撮像装置におけるレンズの位置制御を行うためのレンズ駆動装置に関する。

近年、ディジタルスチルカメラやディジタルビデオムービーに代表されるディジタル撮像装置の高画質化やコンパクト化に伴い、電荷結合素子などの撮像素子の画素数増加や画素の狭ピッチ化が進んでいる。このような背景の下、レンズ位置制御においてはより一層の高精度化が求められている。

従来、レンズユニットに取り付けられた遮蔽部材とフォトセンサを用いて、レンズユニットをモータにより駆動し、遮蔽部材がフォトセンサを横切った際のフォトセンサの出力レベルを監視しながら、レンズユニットの原点位置を検出する方法が提案されている。

従来のレンズ駆動装置について以下に説明する。図１９は、従来のレンズ駆動装置の一例の概略図及びブロック図である。図１９において、２０はレンズ鏡筒、２１はレンズ鏡筒２０に固定された第１群レンズ（以下、「固定レンズ」という。）、である。２２は第２群レンズ（以下、「ズームレンズ」という。）であり、ズームリング２５をレンズ鏡筒２０の外周に沿って回転させることにより、光軸方向に移動し、ズーム倍率を調整することができる。２３は第３群レンズ（以下、「フォーカスレンズ」という。）であり、モータ２８の回転によってねじが切られたリードスクリューに沿って光軸方向に移動し、フォーカスを調整することができる。

図１９の例では、モータ２８は、フォーカスモータ駆動部３３から出力されるモータコイルの駆動信号（励磁信号）の位相に応じて回転するステッピングモータを示す。２４は撮像素子であり、固定レンズ２１、ズームレンズ２２、及びフォーカスレンズ２３を透過して撮像された被写体の画像を電気信号に変換する。２６は遮蔽部材であり、フォーカスレンズ２３の枠に固定されている。遮蔽部材２６は、図１９の点線で示すように、フォーカスレンズ２３の撮像素子２４の方向への移動によりフォトセンサ２７を遮蔽し、この遮蔽によりフォーカスレンズ２３の原点位置の検出を行う。

３４は、ズームリング２５の回転位置を検出するズームリング位置検出部である。位置検出部３４による位置検出は、ズームリング２５の回転に応じて発生するパルスやズームレンズ２２の光軸方向への移動距離に応じて抵抗値が変化するリニアポジションセンサ（図示せず）などを使用する。３２は信号処理部であり、撮像素子２４から出力される電気信号に基づいて、画像データやフォーカス調整を行うためのコントラスト情報を生成する。

３１はシステムコントロール部である。システムコントロール部３１は、フォーカスモータ制御部３０にフォーカスレンズ２３の駆動指令を出力して信号処理部３２で処理された画像をもとにフォーカス調整をユーザーが行ったり、信号処理部３２のコントラスト情報に基づいてコントラストが最大になるようにフォーカスレンズ２３の駆動指令を出力してフォーカス自動調整（オートフォーカス機能）を行ったりする。

以上のように構成された従来のレンズ駆動装置について、図１９を参照しながらその動作を以下に説明する。本体の電源投入時にシステムコントロール部３１からフォーカスモータ制御部３０に、フォーカスレンズ２３を撮像素子２４側へ駆動させるように指令を出力する。フォーカスモータ駆動部３３では、フォーカスモータ制御部３０からの移動方向及び移動ステップ情報に基づいてモータ２８へ所望の回転方向及び回転移動量になるように駆動信号を出力する。

フォーカスレンズ２３が図１９の点線で示す位置に到達する辺りで遮蔽部材２６によってフォトセンサ２７が遮蔽され、フォトセンサ２７の出力信号レベルが変化する。この出力信号レベルがある閾値を超えたときに（又は回路の構成によっては閾値を下回ったときに）、フォーカスモータ制御部３０であらかじめ有しているカウンタをリセットして、フォーカスレンズ４の絶対位置の検出を行う。これと同時に、フォーカス調整のためのフォーカスレンズ２３の位置情報をシステムコントロール部３１に出力する。

このように検出したフォーカスレンズ２３の絶対位置とズームレンズ２２との位置関係を制御することで、ズーミング動作を行った場合においても合焦状態を維持しながら、フォーカスレンズ２３の位置制御を行ったり、オートフォーカス機能の引き込み速度を高速化したり、フォーカスレンズ４の絶対位置情報から被写体までの距離を予測したりする用途が考えられる。
特開平６−１７４９９９公報

しかしながら、従来のレンズ駆動装置においては、レンズユニットに取り付けられた遮蔽部材とフォトセンサの位置関係はレンズユニットの駆動方向のガタ、使用環境温度・湿度変化による機構・電気特性ばらつきなどの誤差によって絶対位置が検出動作毎に異なり、前記の用途を実現する上で十分な性能を得ることが困難であった。

また、遮蔽部材がフォトセンサを横切るときの遮蔽部材の移動量に対して出力レベルのばらつき感度が異なる２つのフォトセンサを用いて、ばらつき感度が大きい方のフォトセンサの出力をスタート信号にし、ばらつき感度が小さい方のフォトセンサの出力から原点位置を検出する方法も提案されている。この方法によれば、絶対位置の検出精度を向上には有利であるが、コンパクト化やコスト面では不利になる。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、コンパクト化を損なうことなく、レンズユニットの機構・電気特性等のばらつきによる原点位置の検出誤差の発生を防止するレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のレンズ駆動装置は、被写体を結像する焦点調整用レンズを含む撮像レンズと、前記撮像レンズによる被写体光を撮像する撮像デバイスと、レンズ鏡筒に対して前記撮像レンズを光軸方向に移動させる駆動手段を含み、周期性のある駆動信号を出力して前記駆動手段により前記撮像レンズの位置を制御するレンズ位置制御手段と、前記撮像レンズの位置に応じて出力値が変化する位置検出センサと、前記位置検出センサの出力値が第１の閾値に到達したときの前記駆動信号の位相を前記撮像レンズの基準位置として求めるレンズ位置演算手段と、前記基準位置を記憶する基準位置記憶手段とを備えており、
前記レンズ位置演算手段は、前記基準位置記憶手段から読み出した前記基準位置と同じ位相の位置を判定位置とし、前記駆動手段を駆動する駆動信号に同期したタイミングでかつ前記判定位置で前記位置検出センサの出力値を検出し、前記判定位置における前記位置検出センサの出力値が前記第１の閾値とは異なる値の第２の閾値に到達しているかどうかを判定して、前記基準位置を再び求めることを特徴とする。

本発明によれば、コンパクト化を損なうことなく、レンズユニットの機構・電気特性等のばらつきによる原点位置の検出誤差の発生を防止することができる。

本発明は、通常使用時における判定の基準とする位置検出センサの出力値の閾値を、工程調整時における閾値とは異なる値にすることにより、基準位置を検出するので、レンズユニットの機構・電気特性等のばらつきによる原点位置の検出誤差の発生を防止することができる。

前記本発明においては、前記基準位置を求める際の前記駆動手段を駆動する駆動信号の１周期の時間はＴであり、前記基準位置を再び求める際の前記駆動手段を駆動する駆動信号は、１周期の時間がＴ／Ｎ（Ｎは２以上の整数）となる１／Ｎ周期駆動信号であることが好ましい。この構成によれば、通常使用時の原点検出動作を工程調整時のＮ倍の速度にすることができる。

また、前記第２の閾値は、前記基準位置と前記駆動信号の１周期分だけ離れた位置との間における前記位置検出センサの出力値の範囲内の値であることが好ましい。また、前記第２の閾値は、前記基準位置より前記駆動信号の１／２周期分だけ離れた位置における前記位置検出センサの出力値であることが好ましい。これらの構成によれば、位置検出センサの出力値が第２の閾値を含む判定位置間の区間が必ず存在するので、原点の再現が確実になる。

また、前記レンズ位置演算手段は、前記判定位置を停止位置とし、前記レンズ位置制御手段は、前記レンズ駆動装置の電源を切る前に、前記停止位置に前記撮像レンズを移動するであることが好ましい。この構成によれば、判定の回数を減らすことができ、原点の再現時間が速くなる。

また、前記レンズ位置演算手段は、前記再び求めた基準位置に対応する判定位置より1つ先行した判定位置を停止位置とし、前記レンズ位置制御手段は、前記レンズ駆動装置の電源を切る前に、前記停止位置に前記撮像レンズを移動することが好ましい。この構成によれば、最初の１回分の判定だけで、確実な原点検出が可能になる。

また、前記レンズ鏡筒の傾斜角度を検出する角度センサをさらに備えており、前記レンズ位置演算手段は、前記角度センサから出力される前記レンズ鏡筒の傾斜角度情報に基づいて、基準角度からの変位に相当する補正距離を求め、前記レンズ位置演算手段は、前記判定位置に前記補正距離を加算又は減算した位置を新たな判定位置とし、前記位置検出センサの出力値を検出し前記判定をする位置を、前記新たな判定位置とすることが好ましい。この構成によれば、通常使用時と工程調整時とで、レンズ鏡筒の傾斜角度が異なり、フォトセンサ出力レベルの変化位置が変動する場合においても、原点検出のばらつきを防止することができる。

また、前記レンズ鏡筒の傾斜角度を検出する角度センサをさらに備えており、前記レンズ位置制御手段は、前記基準位置の情報と前記角度センサから出力される前記レンズ鏡筒の傾斜角度情報とに基づく補正位置情報に基づいて、前記撮像レンズの位置を制御することが好ましい。

また、前記レンズ位置演算手段は、前記レンズ鏡筒を上向きにした状態において前記位置検出センサの出力値が前記第１の閾値に到達したときの駆動信号の位相を撮像レンズの上端位置として求め、前記レンズ鏡筒を下向きにした状態において前記位置検出センサの出力値が前記第１の閾値に到達したときの駆動信号の位相を撮像レンズの下端位置として求め、前記上端位置と前記下端位置とに基づいて前記基準位置を演算することが好ましい。この構成によれば、通常使用時と工程調整時とで、レンズ鏡筒の向きが異なる場合においても、原点検出のばらつきを防止することができる。

また、前記レンズ位置演算手段は、前記上端位置と前記下端位置との中間位置を前記基準位置として演算することが好ましい。

また、レンズ位置演算手段は、レンズ鏡筒を上向き又は下向きにした状態において前記位置検出センサの出力値が前記第１の閾値に到達したときの駆動信号の位相を撮像レンズの上端又は下端位置として求め、前記上端又は下端位置より所定距離だけ加算又は減算して前記基準位置を演算することが好ましい。この構成によれば、通常使用時と工程調整時とで、レンズ鏡筒の向きが異なる場合においても、原点検出のばらつきを防止することができる。この構成は、姿勢差による原点検出のばらつきがスペックで規定された撮像装置に適している
また、前記レンズ鏡筒の温度を検出する温度センサをさらに備えており、前記レンズ位置演算手段は、前記温度センサから出力される前記レンズ鏡筒の温度情報に基づいて基準温度からの変位に相当する補正距離を求め、前記レンズ位置演算手段は、前記判定位置に前記補正距離を加算又は減算した位置を新たな判定位置とし、前記位置検出センサの出力値を検出し前記判定をする位置を、前記新たな判定位置とすることが好ましい。この構成によれば、通常使用時と工程調整時とで、レンズ鏡筒の温度が異なり、フォトセンサ出力レベルの変化位置が変動する場合においても、原点検出のばらつきを防止することができる。

また、レンズ鏡筒の温度を検出する温度センサをさらに備えており、前記レンズ位置制御手段は、前記基準位置情報と前記温度センサから出力される前記レンズ鏡筒の温度情報とに基づく補正位置情報に基づいて、前記撮像レンズの位置を制御することが好ましい。

また、前記レンズ鏡筒の傾斜角度を検出する角度センサと、前記レンズ鏡筒の温度を検出する温度センサとをさらに備えており、前記レンズ位置演算手段は、
前記角度センサから出力される前記レンズ鏡筒の傾斜角度情報に基いて基準角度からの変位に相当する角度補正距離を求め、前記温度センサから出力される前記レンズ鏡筒の温度情報に基づいて基準温度からの変位に相当する温度補正距離を求め、前記判定位置に前記角度補正距離と前記温度補正距離との合計距離を加算又は減算した位置を新たな判定位置とし、前記位置検出センサの出力値を検出し前記判定をする位置を、前記新たな判定位置とすることが好ましい。この構成によれば、通常使用時と工程調整時とで、レンズ鏡筒の傾斜角度及び温度が異なり、フォトセンサ出力レベルの変化位置が変動する場合においても、原点検出のばらつきを防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るレンズ駆動装置の概略図及びブロック図である。図１において、１はレンズ鏡筒、２はレンズ鏡筒１に固定された固定レンズ、３はズームレンズである、ズームレンズ３は、ズームリング６をレンズ鏡筒１の外周に沿って回転させることにより、光軸方向に移動し、ズーム倍率を調整するレンズである。４は、フォーカスレンズである。フォーカスレンズ４は、駆動手段であるモータ９の回転によって、ねじが切られたリードスクリューに沿って光軸方向に移動し、フォーカスを調整するレンズである。

モータ９は、図１の例ではフォーカスモータ駆動部１１から出力されるモータコイルの駆動信号（励磁信号）の位相に応じて回転するステッピングモータを示す。５は撮像デバイスである撮像素子であり、固定レンズ２、ズームレンズ３及びフォーカスレンズ４を透過して撮像された被写体の画像を電気信号に変換するものである。７は遮蔽部材であり、フォーカスレンズ４の枠に固定されている。図１の点線で示すようにフォーカスレンズ４を撮像素子５の方向に移動させて、位置検出センサであるフォトセンサ８を、遮蔽部材７で遮蔽することによって、フォーカスレンズ４の原点位置（基準位置）の検出を行う。

１０はズームリング６の回転位置を検出するズームリング位置検出部である。位置検出にはズームリング６の回転に応じて発生するパルスやズームレンズ３の光軸方向への移動距離に応じて抵抗値が変化するリニアポジションセンサなどを使用する。１２は撮像素子５から出力される電気信号に基づいて画像データやフォーカス調整を行うためのコントラスト情報を生成する信号処理部である。

１３はレンズ位置演算手段であるシステムコントロール部であり、フォーカスモータ制御部１５にフォーカスレンズ４の駆動指令を出力して信号処理部１２で処理された画像をもとにフォーカス調整をユーザーが行ったり、信号処理部１２のコントラスト情報に基づいてコントラストが最大になるようにフォーカスレンズ４の駆動指令を出力してフォーカス自動調整（オートフォーカス機能）を行ったりする。

図２は、図１に示したフォーカスモータ制御部１５の詳細ブロック図である。図２において、フォーカスモータ制御部１５は、励磁位置カウンタ１５１とトラッキング位置演算部１５２と絶対位置カウンタ１５３とで構成されている。励磁位置カウンタ１５１は、トラッキング位置制御部１５２から出力されるフォーカス移動方向及び移動ステップ情報に基づいて、モータ９の駆動信号の位相を制御するための励磁位置カウンタのカウントアップ又はカウントダウンを行う。

トラッキング位置制御部１５２は、ズームリング位置検出部１０から出力されるズーム位置情報と絶対位置カウンタ１５３から出力されるフォーカス位置情報とに基づいて、システムコントロール部１３からの指令情報によってフォーカスレンズ４の位置制御を行うためのフォーカス移動方向及び移動ステップ情報を出力する。

前記の構成では、フォーカスレンズ４の位置は、モータ９の回転で制御される。また、モータ９の回転は、フォーカスモータ制御部１５からの信号を受けたフォーカスモータ駆動部１１からの駆動信号で制御される。すなわち、モータ９、フォーカスモータ駆動部１１及びフォーカスモータ制御部１５でレンズ位置制御手段を形成している。

システムコントロール部１３は、フォーカスレンズ４が撮像素子５の方向へ駆動され、遮蔽部材７によってフォトセンサ８が遮蔽されることでフォトセンサの信号レベルが変化し所定の条件で閾値を超えたとき（又は回路の構成によっては閾値を下回ったとき）に、絶対位置カウンタ１５３をリセットする処理を行う。

また、システムコントロール部１３には、フォトセンサ８から出力される信号をアナログ−ディジタル変換するＡＤ変換器を備えており、システムコントロール部１３ではフォトセンサ８の信号レベルをディジタル値として処理を行う。例えば３Ｖの入力Ｄレンジの８ビットＡＤ変換器を使用する。この場合、フォトセンサの出力レベルが０Ｖから３Ｖまで変化する場合には、この出力レベルをディジタル値として０から２５５までの値で表すことができる。

絶対位置カウンタ１５３は、励磁位置カウンタ１５１のカウンタ値と同期して動作する。励磁位置カウンタ１５１がモータ９の駆動電気角が１周期（３６０度）で一巡するカウンタであるのに対して、絶対位置カウンタ１５３は所定の条件でリセットされた値を基準とした絶対位置を表すカウンタである。１４は不揮発性メモリであり、励磁位置カウンタ１５１の書き込み及び読み出し操作ができる。不揮発性メモリ１４は、後に説明するように、基準位置記憶手段としての役割を果たす。

以上のように構成されたレンズ駆動装置について、図３を参照しながらその動作を以下に説明する。図３は、実施の形態１に係る工程調整時の原点検出動作説明図である。図３に表示した「励磁位置」は、駆動信号の位相に対応しており、モータ９にフォーカスモータ駆動部１１から出力されるモータコイルの駆動信号の１周期３６０度を８分割して励磁位置カウンタ１５１の３ビットのカウンタ値として表現している。ここでは、フォーカスレンズ４が撮像素子５側へ移動するにつれて、励磁位置が１ずつ減算していく様子を示している。

「Ａ相電流」及び「Ｂ相電流」は、モータ９にフォーカスモータ駆動部１１から出力されるモータコイルの電流波形で、モータ９がＡ相とＢ相の２相コイルを有している例を示している。Ａ相電流及びＢ相電流は互いに電気角（電流波形の１周期を３６０度とした場合）で９０度位相が異なるようにしており、Ａ相とＢ相のモータコイルに電流を印加することでモータ９を回転させる。ここでは、Ａ相電流がＢ相電流に対して９０度位相が進んでいる条件で、フォーカスレンズ４が撮像素子５側へ移動するようにしている。

「絶対位置カウンタ」は、絶対位置カウンタ１５３のカウンタ値を表しており、励磁位置に同期して動作する。励磁位置が１ずつ減算していく場合には、絶対位置カウンタも同様に１ずつ減算していく。ただし、絶対位置カウンタは、フォーカスレンズ４の移動範囲において同じ値が存在しないようにビット幅を設定する。

「フォトセンサ出力レベル」は、フォーカスレンズ４が撮像素子５の方向へ移動し、遮蔽部材７によってフォトセンサ８が遮蔽されることで出力レベルが変化していく様子を示している。モータ９の励磁位置が１ステップ変化する毎に、フォトセンサ出力レベルが例えば０．２Ｖ変化するとする。この場合、システムコントロール部１３では内蔵のＡＤ変換器によりディジタル値が１７変化したとして認識される。

後に説明するように、システムコントロール部１３は、フォトセンサ出力レベルが閾値を超えているかの判定を行うことになる。例えば、第１の閾値をＡＤ変換後のディジタル値で１９５（ＡＤ変換入力部では約２．３Ｖ）、第２の閾値をディジタル値で１２７（ＡＤ変換入力部では約１．５Ｖ）とすることができる。第２の閾値は、第１の閾値に対してモータ９の励磁位置が４ステップ変化したときの値、すなわちモータ９が励磁周期（電気角３６０度）の半分の周期（電気角１８０度）分だけ回転したときのフォトセンサ出力レベルの値としている。

次に、図３、４を参照しながら工程調整におけるフォーカスレンズ４の原点検出動作について、具体的に説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る原点検出動作フローチャートであり、システムコントロール部１３にプログラミングされている動作フローを示す。電源投入時に「原点検出調整スタート」から処理を行う。

ステップ１０１において、原点検出方向（撮像素子５方向）へフォーカスモータであるモータ９を１ステップずつ移動させる。この場合、励磁位置カウンタ１５１は、１ずつ減算されることになる。より具体的には、システムコントロール部１３からの指令により、トラッキング位置制御部１５２を通じて励磁位置カウンタ１５１をダウンカウントする。フォーカスモータ駆動部１１では、このダウンカウントに従って、撮像素子５の方向へモータ９を回転させることによってフォーカスレンズ４を移動させる。

ステップ１０２において、フォトセンサ出力レベルが第１の閾値を超えているかどうかを判定する。超えていない場合には、ステップ１０１に戻って、モータ９に次の１ステップ動作をさせる。超えている場合にはステップ１０３に進み、超えた時点の励磁位置をＰに代入する。図３では、励磁位置「０」において、第１の閾値を超えているので、励磁位置「０」をＰに代入する。

ステップ１０４では、Ｐを不揮発性メモリ１４にＰｏとして記憶させる。ステップ１０５では、絶対位置カウンタをリセットする。図３において「０」で示した位置がリセットされた位置となる。

次に、図５、６を参照しながら、通常使用時におけるフォーカスレンズ４の原点検出動作について以下に説明する。図５は実施の形態１に係る通常使用時の原点検出動作説明図である。図６は、実施の形態１に係る通常使用時の原点検出動作フローチャートであり、システムコントロール部１３にプログラミングされている動作フローを示す。なお、図５に表示した励磁位置、Ａ相電流、Ｂ相電流、絶対位置カウンタ及びフォトセンサ出力レベルについては、図３における説明と同様であるので、重複部分の説明は省略する。

図６において、電源投入時に「原点検出スタート」から処理を行う。ステップ２０１において、不揮発性メモリ１４からＰｏを読み出す。ステップ２０２において、ＰｄにＰｏを代入する。前記の工程調整時におけるフォーカスレンズ４の原点検出動作において不揮発性メモリ１４に記憶された値は「０」である。したがって、この例ではＰｄ＝０となる。

ステップ２０４において、原点検出方向（撮像素子５方向）へモータ９を１ステップずつ移動させる（励磁位置カウンタを１ずつ減算させる）。より具体的には、システムコントロール部１３からの指令により、トラッキング位置制御部１５２を通じて励磁位置カウンタ１５１をダウンカウントする。フォーカスモータ駆動部１１ではこのダウンカウントに従って、撮像素子５の方向へモータ９を回転させることによってフォーカスレンズ４を移動させる。

ステップ２０５において、現在の励磁位置がＰｄ（ここの例ではＰｄ＝０）と同じかどうかを判定する。同じでなければ、ステップ２０４に戻って、モータ９に次の１ステップ動作をさせる。同じであれば、次のステップ２０６に進む。図５の例では、判定（ｎ−２）、判定（ｎ−１）、判定（ｎ）で指示した位置が、励磁位置がＰｄ（Ｐｄ＝０）と同じになっている。ステップ２０６では、これらの各位置においてフォトセンサ出力レベルが第２の閾値を超えているかどうかを判定する。

まず、判定（ｎ−２）の位置で、フォトセンサ出力レベルが第２の閾値を超えているかどうかを判定する。図５の例では第２の閾値を超えていないので、ステップ２０４に戻って、モータ９に次の１ステップ動作をさせる。１ステップ動作を繰り返し、判定（ｎ−１）の位置になると、再びフォトセンサ出力レベルが第２の閾値を超えているかどうかを判定する。図５の例では第２の閾値を超えていないので、ステップ２０４に戻って、フォーカスモータに次の１ステップ動作をさせる。１ステップ動作を繰り返し、判定（ｎ）の箇所になると、再びフォトセンサ出力レベルが第２の閾値を超えているかどうかを判定する。図５の例では第２の閾値を超えている。この場合、ステップ２０７に進み、絶対位置カウンタ１５３を０にプリセットを行う（図５に示すように絶対位置カウンタの○で囲った数値）。

ここで、図５におけるＰ２で表されるフォトセンサ出力レベルは工程調整時と同じ使用環境温度・湿度による機構・電気特性の条件でのレベル変化を表している。しかしながら、電源投入を繰り返し行うことのある通常使用時においては、Ｐ１やＰ３で表したように、モータ９の各励磁位置において、フォトセンサ出力レベルがＰ２から変化した位置にばらつきを生じる。これは、そのときのレンズユニット駆動方向のガタ、使用環境温度・湿度変化による機構・電気特性ばらつきなどの誤差によるものである。

本実施の形態では、前記のように、通常使用時の原点検出動作は図５に示す判定（ｎ−２）、判定（ｎ−１）、判定（ｎ）においてフォトセンサ出力レベルが第２の閾値を超えたかどうかの判定を行うようにしている。この場合の閾値は、工程調整時における第１の閾値ではなく、第２の閾値である。

仮に、閾値を第１の閾値としたとすると、フォトセンサ出力レベルが工程調整時と同じレベル変化（図５のＰ２）であれば、原点位置を正確に再現することができる。しかしながら、前記のように、レベル変化にばらつきが生じると（図５のＰ１、Ｐ３）、検出した原点位置にもばらつきが生じることになる。

本実施の形態では、前記のように第２の閾値は、工程調整時の第１の閾値に対してモータ９の励磁位置が励磁半周期（電気角１８０度）だけ手前の位置におけるフォトセンサ出力レベルの値である。このため、図５に示したように、フォトセンサ出力レベルがＰ１やＰ３にばらついたとしても、判定位置ｎでは第２の閾値を超えていると判定されることには変わりない。同様に、判定位置ｎ−１、ｎ−２では、第２の閾値を超えていないと判定されることには変わりない。

このことにより、Ｐ１からＰ３の範囲でばらつきを生じた場合でも、プリセットした絶対位置カウンタが「０」のときにはモータ９の励磁位置が必ず「０」となり、工程調整時における原点位置を正確に再現することが可能となる。すなわち、ある判定位置におけるフォトセンサ出力レベルが第２の閾値を越えておらず、次の判定位置のフォトセンサ出力レベルが第２の閾値を越えていることを検出できれば、原点位置を正確に検出することができる。

ただし、レンズユニット駆動方向のガタ、使用環境温度・湿度変化による機構・電気特性ばらつきなどの誤差の幅は励磁位置１周期の範囲に抑える必要がある。

図７は、ズーム位置とフォーカス位置との関係を示すグラフである。Ｌ１は固定レンズ前面から被写体までの距離を例えば２ｍとしたときに、合焦状態を維持した状態でズーミング動作を行うことができるズーム位置とフォーカス位置との関係を示している。Ｌ２は固定レンズ前面から被写体までの距離を例えば１ｍとしたときに、合焦状態を維持した状態でズーミング動作を行うことができるズーム位置とフォーカス位置との関係を示している。

横軸のズーム位置のＴは望遠側を示し、Ｗは広角側を示す。フォーカスの原点検出ずれがない理想の状態で、固定レンズ前面から被写体までの距離を１ｍとすると、Ｔ側でフォーカス位置が定まった場合に（図のＡ点）、Ｗ側にズーム位置を移動したときにはＬ２のグラフに沿って合焦状態を維持しながらズーミング動作を行うことができる。

しかしながら、固定レンズ前面から被写体までの距離を２ｍとしてＴ側でフォーカス位置が定まった場合に、原点検出位置ずれΔＸの影響で理想の状態における固定レンズ前面から被写体までの距離１ｍのＴ側の点（図のＡ点）に仮に一致したとき、Ｗ側にズーム位置を移動したときにはＬ１に対してΔＸだけフォーカス位置がずれたＬ１０のグラフに従ってズーミング動作を行ってしまう。このため、Ｗ側ではフォーカス位置ずれを生じてしまう。本発明においては、このようなことはなくフォーカスレンズユニットの駆動方向のガタ、使用環境温度・湿度変化による機構・電気特性ばらつきなどの誤差の影響を受けない原点検出動作を実現することができるので、フォーカスレンズユニットの絶対位置の精度は格段に向上させることができ、特に合焦状態を維持しながらズーミング動作をおこなうシステムにおいて本発明は有効である。

なお、本実施の形態では第１の閾値と第２の閾値との差は、モータ励磁周期の半周期に相当する差として説明したが、この差はこれに限らず、フォトセンサ出力レベルのばらつきの影響を受けない範囲内で設定すればよい。

例えば、第２の閾値は、原点位置に対応する励磁位置と、この励磁位置からモータ励磁周期の１周期分だけ離れた励磁位置との間におけるフォトセンサ出力レベルの範囲内の値で設定することができる。

また、第２の閾値は工程調整前にあらかじめ設定した値としてもよいが、工程調整の際に設定するようにしてもよい。例えば、工程調整時の原点検出動作においてシステムコントロール部１３でモータ９の１ステップ動作毎のフォトセンサ出力レベルを記憶させておき、第１の閾値にフォトセンサ出力レベルが到達したときに４ステップ前のフォトセンサ出力レベルを第２の閾値とするように不揮発性メモリ１４に記憶させておいてもよい。これにより、フォトセンサの特性ばらつきを補正し、正確な閾値を求めることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について以下に説明する。実施の形態１において説明した図１、図２に示した構成、図３、図４を用いて説明した工程調整時の原点検出動作は、実施の形態２においても同様である。

図８、９を参照しながら、実施の形態２における通常使用時のフォーカスレンズ４の原点検出動作について説明する。図８は、実施の形態２に係る通常使用時の原点検出動作説明図である。なお、図８に表示した励磁位置、Ａ相電流、Ｂ相電流、絶対位置カウンタ及びフォトセンサ出力レベルについては、図３における説明と同様であるので、重複部分の説明は省略する。

実施の形態２では、実施の形態１とは異なり、フォーカスレンズ４が撮像素子５側へ移動するにつれて、励磁位置が２ずつ減算していく。このため、励磁位置に同期して動作する絶対位置カウンタ１５３のカウンタ値も２ずつ減算していく。ただし、絶対位置カウンタは、フォーカスレンズ４の移動範囲において同じ値が存在しないようにビット幅を設定する。

実施の形態１においては、駆動信号１周期の時間が、図３、５に示したように、工程調整時、通常使用時のいずれにおいても時間Ｔであるが、実施の形態２では、通常使用時における駆動信号１周期の時間は、図８に示したようにＴ／２である。このことにより、実施の形態２では、通常使用時の原点検出動作を実施の形態１に比べて２倍の速度で行うことができる。

図９は、実施の形態２に係る通常使用時の原点検出動作フローチャートであり、システムコントロール部１３にプログラミングされている動作フローを示す。電源投入時に「原点検出スタート」から処理を行う。ステップ３０１において、不揮発性メモリ１４からＰｏを読み出す。ステップ３０２において、ＰｄにＰｏを代入する。実施の形態２においても、不揮発性メモリ１４に記憶された値は、実施の形態１と同じ「０」の例で説明する。したがって、本実施の形態においてもＰｄ＝０となる。

ステップ３０４において、原点検出方向（撮像素子５方向）へモータ９を２ステップずつ移動させる（励磁位置カウンタを２ずつ減算させる）。ただし、先に求めたＰｄ（ここではＰｄ＝０）を含むように励磁位置を設定する。

より具体的には、システムコントロール部１３からの指令により、トラッキング位置制御部１５２を通じて励磁位置カウンタ１５１をダウンカウントする。フォーカスモータ駆動部１１では、このダウンカウントに従ってフォーカスレンズ４を撮像素子５の方向へモータ９を回転させることによって移動させる。

ステップ３０５において、現在の励磁位置がＰｄ（ここの例ではＰｄ＝０）と同じかどうかを判定する。同じでなければ、ステップ３０４に戻って、モータ９に次の２ステップ動作をさせる。同じであれば、次のステップ３０６の判定に進む。

判定位置は、図８に示す判定（ｎ−３）、判定（ｎ−２）、判定（ｎ−１）、判定（ｎ）で表される位置であり、ステップ３０６においてフォトセンサ出力レベルが第２の閾値を超えているかどうかを判定する。超えていない場合にはステップ３０４に戻って、モータ９に次の２ステップ動作をさせる。超えている場合にはステップ３０７に進み、超えた時点で絶対位置カウンタ１５３を０にプリセットを行う（図８に示すように絶対位置カウンタの○で囲った数値）。

これらのステップ３０４から３０７までの間の動作は、前記実施の形態１において、図６を用いて説明したステップ２０４から２０７までの間の動作と同様である。また、フォトセンサ出力レベルが、Ｐ１からＰ３の範囲でばらつきを生じた場合でも、工程調整時における原点位置を確実に再現できることについても、実施の形態１と同様である。このことに加えて、実施の形態２においては、通常使用時の原点検出動作を実施の形態１に比べて２倍の速度で行うことができる。

なお。レンズユニット駆動方向のガタ、使用環境温度・湿度変化による機構・電気特性ばらつきなどの誤差の幅は励磁位置１周期の範囲に抑える必要があることは、実施の形態１と同様である。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について以下に説明する。実施の形態１において説明した図１、図２に示した構成、図３、図４を用いて説明した工程調整時の原点検出動作は、実施の形態３においても同様である。

図１０、１１を参照しながら、実施の形態３における通常使用時のフォーカスレンズ４の原点検出動作について以下に説明する。図１０は、実施の形態３に係る通常使用時の原点検出動作説明図である。なお、図１０に表示した励磁位置、Ａ相電流、Ｂ相電流、絶対位置カウンタ及びフォトセンサ出力レベルについては、図３における説明と同様であるので、重複部分の説明は省略する。

図１１は、実施の形態３に係る電源ＯＦＦ処理のフローチャートであり、システムコントロール部１３にプログラミングされている動作フローを示している。本図は、スチルカメラやビデオムービーなどの撮像装置本体の電源が、本体スイッチ（図示せず）によりＯＦＦにされたときに、電源ＯＦＦへの移行処理を行う例を示している。

システムコントロール部１３は、電源ＯＦＦされた場合に「電源ＯＦＦ処理スタート」から処理を行う。ステップ４０１において、原点検出方向（撮像素子５方向）へモータ９を２ステップずつ移動させる（励磁位置カウンタを２ずつ減算させる）。ただし、実施の形態２において説明したＰｄ（ここではＰｄ＝０）を含むように励磁位置を設定する。より具体的には、システムコントロール部１３からの指令により、トラッキング位置制御部１５２を通じて励磁位置カウンタ１５１をダウンカウントする。フォーカスモータ駆動部１１ではこのダウンカウントに従ってフォーカスレンズ４を撮像素子５の方向へモータ９を回転させることによって移動させる。

ステップ４０２において、絶対位置カウンタ１５３のカウンタ値が励磁位置１周期と一致しないときはステップ４０１に戻って、フォーカスモータに次の２ステップ動作をさせる。一致したときはステップ４０３に処理を進め、本体の電源をＯＦＦにする。ここでは、（励磁位置１周期）＝８であるので、（絶対位置カウンタ値）＝８のときに、本体の電源がＯＦＦされる（図１０参照）。

次に、本体スイッチにより電源がＯＮされたときの動作については、実施の形態２において図９を用いて説明したように、電源投入時に「原点検出スタート」からフローチャートに従って処理が行われる。途中の説明は重複するので省略するが、図９のステップ３０６において、フォトセンサ出力レベルが第２の閾値を超えているかどうかが判定され、絶対位置カウンタ１５３のカウンタ値が「０」にプリセットされる（図１０に示すように絶対位置カウンタの○で囲った数値）。

図１０に示すように、電源ＯＦＦ移行処理において原点位置の直前（フォトセンサ出力レベルが閾値を超える直前）でフォーカスモータを停止させている。このため、実施の形態３では電源投入時の原点検出におけるフォトセンサ出力レベルの判定が最初の１回で済む。より具体的には、絶対位置カウンタのカウンタ値が「０」となる位置は原点位置であるので、カウンタ値が励磁位置１周期と一致している停止位置は、最終判定位置（原点位置）より一つ先行した側の判定位置である。すなわち、本実施の形態では、電源ＯＦＦ移行処理でモータ９を停止させる位置は、次に電源をＯＮしたときにフォトセンサ出力レベルの最終判定を行う位置の１つ前の判定位置であることに特徴がある。

このように電源ＯＦＦ移行処理を行うことで、レンズユニット駆動方向のガタ、使用環境温度・湿度変化による機構・電気特性ばらつきなどの誤差が次に電源をＯＮするまでの間に生じている場合においても、最初の１回分のフォトセンサ出力レベルの判定だけで、確実な原点検出ができることになる。

なお、レンズユニット駆動方向のガタ、使用環境温度・湿度変化による機構・電気特性ばらつきなどの誤差の幅は励磁位置１周期の範囲に抑える必要があることは、実施の形態１、２と同様である。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について以下に説明する。実施の形態１において説明した図１、図２に示した構成は、実施の形態３においても同様である。図１２、１３を参照しながら実施の形態４における工程調整時のフォーカスレンズ４の原点検出動作について以下に説明する。

図１２は、実施の形態４に係る工程調整時の原点検出動作説明図である。図１２に表示した励磁位置、Ａ相電流、Ｂ相電流、絶対位置カウンタ及びフォトセンサ出力レベルについては、実施の形態１の図３における説明と同様であるので、重複部分の説明は省略する。また、フォーカスレンズ４が撮像素子５側へ移動するにつれて、励磁位置が１ずつ減算していくことについても、実施の形態１と同様である。

図１３は、実施の形態４に係る工程調整時の原点検出動作フローチャートであり、システムコントロール部１３にプログラミングされている動作フローを示す。電源投入時に「原点調整スタート」から処理を行う。ステップ５０１において、例えば工程調整メニューの液晶画面表示（図示せず）で「本体上向き」を表示させる。撮像装置のレンズ２を上向きにして次のステップ５０２に進む。

ステップ５０２においては、原点検出方向（撮像素子５方向）へモータ９を１ステップずつ移動させる（励磁位置カウンタを１ずつ減算させる）。より具体的には、システムコントロール部１３からの指令により、トラッキング位置制御部１５２を通じて励磁位置カウンタ１５１をダウンカウントする。フォーカスモータ駆動部１１ではこのダウンカウントに従って、フォーカスレンズ４を撮像素子５の方向へモータ９を回転させることによって移動させる。

ステップ５０３において、フォトセンサ出力レベルが第１の閾値を超えているかどうかを判定する。超えていない場合にはステップ５０２に戻って、モータ９に次の１ステップ動作をさせる。超えている場合にはステップ５０４に進み、超えた時点の励磁位置をＰｕに代入する。ここでは、励磁位置「２」をＰｕに代入する。

次にステップ５０５において、例えば工程調整メニューの液晶画面表示（図示せず）で「本体下向き」を表示させる。撮像装置のレンズ２を下向きにして次のステップ５０６に進む。ステップ５０６においては、原点検出方向（撮像素子５方向）へモータ９を１ステップずつ移動させる（励磁位置カウンタを１ずつ減算させる）。

図１２において「上向き状態」から「下向き状態」へ姿勢を変えたときにフォトセンサ出力レベルに段差を生じるのは、フォーカスレンズ４が自重とガタ（例えばモータ９のリードスクリューとフォーカスレンズ４を移動させるためのラックとのガタ）によって撮像素子５から遠ざかる方向に移動するためである。

ステップ５０７において、フォトセンサ出力レベルが第１の閾値を超えているかどうかを判定する。超えていない場合にはステップ５０６に戻って、モータ９に次の１ステップ動作をさせる。超えている場合にはステップ５０８に進み、超えた時点の励磁位置をＰｄに代入する。

ここでは、励磁位置「６」をＰｄに代入する。ステップ５０９では、ＰｄとＰｕの大小を判定する。ここではＰｕ＝２、Ｐｄ＝６であるので、次のステップ５０９ａに進む。ステップ５０９ａにおいて、Ｐｄ＝Ｐｄ−（励磁位置１周期）が演算され、（励磁位置１周期）＝８によりＰｄ＝−２が求められる。このＰｄの値を用いて、ステップ５１０の計算式によりＰを求めると、Ｐ＝ＩＮＴ（（２−２）／２）＝０となる。なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てるという意味である。この場合、ステップ５１１において、Ｐ＜０ではないので、次のステップ５１２に進み、Ｐ＝０が不揮発性メモリにＰｏとして記憶される。

ステップ５１３では、絶対位置カウンタ１５３のカウンタ値が−ＩＮＴ（（Ｐｕ−Ｐｄ）／２）にプリセットされる。−ＩＮＴ（（Ｐｕ−Ｐｄ）／２）の値は、−ＩＮＴ（（２＋２）／２）＝−２である。この演算により、下向き時の原点位置と、上向き時と下向き時との中間の原点位置との間で、励磁位置がどれだけ離れているかを算出できる。図１２に示すように、下向き時の原点位置の絶対位置カウンタの数値を算出値の−２（○で囲った数値）にすれば、上向き時と下向き時との中間の原点位置（励磁位置「０」）の絶対位置カウンタ１５３のカウンタ値は「０」になる。

なお、ステップ５１１においてＰ＜０の場合は、該当する励磁位置の数値はないが、ステップ５１１ａの演算により、ステップ５１０のＰに相当する励磁位置を求めることができる。

また、前記の例では、ステップ５０９においてＰｄ＞Ｐｕの例で説明したが、Ｐｄ≦Ｐｕであればステップ５１０に直接進めばよい。Ｐｄ≦Ｐｕの場合は、ステップ５０９ａによりＰｄの値を補正しなくても、ステップ５１０の演算により、ＰｕとＰｄの中間位置を求めることができる。

このように、実施の形態４では不揮発性メモリ１４に記憶される原点位置は上向き状態と下向き状態で各々検出された原点位置の中間位置となり、実施の形態１で説明したように姿勢差を考慮しない原点調整では、調整時に例えば上向きの姿勢差を生じ、かつ通常使用時に下向きの姿勢差を生じていた場合に比べて、実施の形態４においては姿勢差によるレンズ位置誤差を１／２に改善することが可能になる。

また、実施の形態４においては、まず上向き状態で原点検出を行い、次に下向き状態で原点検出を行う例を説明したが、ガタを考慮した場合に上向き状態の方が下向き状態に比べて原点位置から遠ざかるのであれば、まず下向き状態で原点検出を行い、次に上向き状態で原点検出を行うようにすればよい。

また、姿勢差による原点検出位置のばらつきがスペックで規定された撮像装置においては、上向き状態か下向き状態のどちらか一方で原点検出を行い、検出した位置からスペックの半分ずらした位置を原点とすることで同様の効果が得られる。

また、本実施の形態は、レンズ鏡筒の姿勢差により、原点検出位置にばらつきのあることを前提とした例であるが、レンズ鏡筒の姿勢差による原点検出位置のばらつきがない程度にレンズ鏡筒の精度が確保されていれば、前記実施の形態１−３の構成でもよい。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５について以下に説明する。図１４は、実施の形態５に係るレンズ駆動装置の概略図及びブロック図である。図１４において、図１と同一構成のものは、同一番号を付して、その詳細な説明は省略する。図１４に示したレンズ駆動装置は、図１のレンズ駆動装置にさらに温度センサ１６、及び角度センサ１７を備えたものである。

温度センサ１６は、レンズ鏡筒１内又は撮像装置本体（図示せず）内に設置され、温度を検出するセンサであり、サーミスタなどが使用される。角度センサ１７は、レンズ鏡筒１内又は撮像装置本体（図示せず）内に設置され、レンズ鏡筒又は撮像装置本体の傾きを検出するセンサである。

図１５は、角度センサ１７の角度検出の一例を示している。図１５の例は、レンズ鏡筒１又は撮像装置本体が水平の場合に角度センサ１７からの出力電圧を０とし、姿勢角度に応じて出力電圧が変化するというものである。

なお、角度センサ１７は、レンズ鏡筒１又は撮像装置本体の傾きが上向き、下向き、水平の３ポジションを検出する傾斜センサであってもよい。また、本実施の形態におけるフォーカスモータ制御部１５は、前記実施の形態１の図２に示した構成と同様である。

図１６、１７を参照しながら、実施の形態５における通常使用時のフォーカスレンズ４の原点検出動作について以下に説明する。図１６は、実施の形態５に係る通常使用時の原点検出動作説明図である。図１６（ａ）は常温に対して温度が高い場合でかつレンズ鏡筒１のレンズ２を上向きにした状態を想定し、図１６（ｂ）は常温に対して温度が低い場合でかつレンズ鏡筒１のレンズ２を下向きにした状態を想定している。

図１６に表示した励磁位置、Ａ相電流、Ｂ相電流、絶対位置カウンタ及びフォトセンサ出力レベルについては、実施の形態１の図３における説明と同様であるので、重複部分の説明は省略する。また、フォーカスレンズ４が撮像素子５側へ移動するにつれて、励磁位置が２ずつ減算していくことは、実施の形態２の図８の例と同様である。

図１７は、実施の形態５に係る通常使用時の原点検出動作フローチャートであり、システムコントロール部１３にプログラミングされている動作フローを示す。電源投入時に「原点検出スタート」から処理が行われる。ステップ６０１において、不揮発性メモリ１４からＰｏを読み出す。ステップ６０２ａにおいて、Ｐｄ＝Ｐｏとする。工程調整時におけるフォーカスレンズ４の原点検出動作において、不揮発性メモリ１４に記憶されたＰｏの値は、実施の形態１と同様に「０」とする。したがって、Ｐｄ＝０となる。

ステップ６０２ｂにおいて、温度センサ１６及び角度センサ１７からの出力情報に基づいて、Ｐｄに補正値ΔＰｄを加算する。レンズ鏡筒１のレンズ２を上向きにした場合では、フォーカスレンズ４が自重とガタ（例えばモータ９のリードスクリューとフォーカスレンズ４を移動させるためのラックとのガタ）によって、水平置きに比べて撮像素子５に近づく方向に移動する。さらに、常温に比べて高温の場合でかつ遮蔽部材７がレンズ鏡筒１及びモータ９に対して熱膨張係数が大きい場合には、遮蔽部材７がフォトセンサ８に近づく方向になる。

このため、図１６（ａ）のフォトセンサ出力レベルのＰ４に示すように、常温時でかつ水平置きした場合のフォトセンサ出力レベルＰ２に比べて、原点検出時にフォトセンサ出力レベルが変化するタイミングが早くなる。ここでは、常温からの温度上昇によって生じる誤差をモータ９の励磁位置で１ステップ、また撮像装置の水平置きから上向きにした場合に生じる誤差をモータ９の励磁位置で１ステップとして計２ステップ分の誤差を生じた例を示している。

したがって、ΔＰｄ＝２となるので、ステップ６０２ｂではＰｄ２＝２が演算される。ステップ６０３において、Ｐｄ２が負かどうかを判定し、Ｐｄ２が０又は正の場合は、そのまま次のステップ６０４に進む。Ｐｄ２が負の場合は、ステップ６０３ａにおいて、Ｐｄ２＝Ｐｄ２＋（励磁位置１周期）を演算した後、次のステップ６０４に進む。Ｐｄ２が負の場合は、ステップ６０３ａを経る理由は、実施の形態４で、図１３のステップ５１１ａを経る理由と同様である。

ステップ６０４において、原点検出方向（撮像素子５方向）へモータ９を２ステップずつ移動させる（励磁位置カウンタを２ずつ減算させる）。ただし、先に求めたＰｄ２（ここではＰｄ２＝２）を含むように励磁位置を設定する。より具体的には、システムコントロール部１３からの指令により、トラッキング位置制御部１５２を通じて励磁位置カウンタ１５１をダウンカウントする。フォーカスモータ駆動部１１ではこのダウンカウントに従って、フォーカスレンズ４を撮像素子５の方向へモータ９を回転させることによって移動させる。

ステップ６０５において、現在の励磁位置がＰｄ２（ここの例ではＰｄ２＝２）と同じかどうかを判定する。同じでなければ、ステップ６０２ｂに戻って、モータ９に次の２ステップ動作をさせる。同じであれば、次のステップ６０６に進む。

Ｐｄ２＝２となる位置は、図１６（ａ）に示す判定（ｎ−２）、判定（ｎ−１）、判定（ｎ）で表される位置である。これらの各判定位置は、励磁位置が２となる位置であるので、補正値加算前の励磁位置０の位置より２ステップ分先行した位置（撮像素子５から遠ざかった位置）である。このため、これらの各判定位置における判定は、励磁位置が０の位置において、常温時でかつ水平置きした場合のフォトセンサ出力レベルＰ２を検出しているのと実質的に同じになる。

ステップ６０６では、前記判定位置において、フォトセンサ出力レベルが第２の閾値を超えているかどうかを判定する。超えていない場合には、ステップ６０２ｂに戻って、フォーカスモータに次の２ステップ動作をさせる。超えている場合にはステップ６０７に進み、超えた時点で絶対位置カウンタ１５３をΔＰｄにプリセットを行う。ここでは、ΔＰｄ＝２により「２」にプリセットされる（図１６（ａ）に示すように絶対位置カウンタの○で囲った数値）。

なお、実施の形態２の図９における説明では、ステップ３０５又はステップ３０６において、条件を満たさない場合に、ステップ３０４に戻る例を示したが、実施の形態５においてはステップ６０２ｂに戻る例を示している。実施の形態５では、原点検出動作中に温度変化や姿勢差が変化した場合に、フォトセンサ出力レベルが閾値を超えているかどうかの判定位置を逐次変えるためである。

次に、図１６（ｂ）、図１７を参照しながら、レンズ鏡筒１のレンズ２を下向きにし、かつ常温に比べて低温の場合について説明する。レンズ鏡筒１のレンズ２を下向きにした場合では、フォーカスレンズ４が自重とガタ（例えばモータ９のリードスクリューとフォーカスレンズ４を移動させるためのラックとのガタ）によって、水平置きに比べて撮像素子５から遠ざかる方向に移動する。さらに、常温に比べて低温の場合でかつ遮蔽部材７がレンズ鏡筒１及びモータ９に対して熱膨張係数が大きい場合には、遮蔽部材７がフォトセンサ８から遠ざかる方向になる。

このため、図１６（ｂ）のフォトセンサ出力レベルのＰ５に示すように、常温時でかつ水平置きした場合のフォトセンサ出力レベルＰ２に比べて、原点検出時にフォトセンサ出力レベルが変化するタイミングが遅くなる。ここでは、常温からの温度低下によって生じる誤差をモータ９の励磁位置で１ステップ、また撮像装置の水平置きから下向きにした場合に生じる誤差をモータ９の励磁位置で１ステップとして計２ステップ分誤差を生じた例を示している。

したがって、ΔＰｄ＝−２となるので、ステップ６０２ｂではＰｄ２＝−２が演算される。ステップ６０３において、Ｐｄ２が負かどうかを判定し、負の場合には、ステップ６０３ａにおいて、Ｐｄ２＝Ｐｄ２＋（励磁位置１周期）を演算して次に進み、正又は０の場合にはそのまま次に進む。ここではＰｄ２は、−２＋８＝６となる。

ステップ６０４において、原点検出方向（撮像素子５方向）へモータ９を２ステップずつ移動させる（励磁位置カウンタを２ずつ減算させる）。ただし、先に求めたＰｄ２（ここではＰｄ２＝６）を含むように励磁位置を設定する。より具体的には、システムコントロール部１３からの指令により、トラッキング位置制御部１５２を通じて励磁位置カウンタ１５１をダウンカウントする。フォーカスモータ駆動部１１ではこのダウンカウントに従って、フォーカスレンズ４を撮像素子５の方向へモータ９を回転させることによって移動させる。

ステップ６０５において、現在の励磁位置がＰｄ２（ここではＰｄ２＝６）と同じかどうかを判定する。同じでなければ、ステップ６０２ｂに戻って、フォーカスモータに次の２ステップ動作をさせる。同じであれば、次のステップ６０６に進む。Ｐｄ２＝６となる位置は、図１６（ｂ）に示す判定（ｎ−３）、判定（ｎ−２）、判定（ｎ−１）で表される位置である。これらの各判定位置は、励磁位置が６となる位置であるので、補正値加算前の励磁位置０の位置より２ステップ分遅れた位置（撮像素子５に近づいた位置）である。このため、これらの各判定位置における判定は、励磁位置が０の位置において、常温時でかつ水平置きした場合のフォトセンサ出力レベルＰ２を検出しているのと実質的に同じになる。

ステップ６０６では、前記判定位置において、フォトセンサ出力レベルが閾値を超えているかどうかを判定する。超えていない場合には、ステップ６０２ｂに戻って、フォーカスモータに次の２ステップ動作をさせる。超えている場合にはステップ６０７に進み、超えた時点で絶対位置カウンタ１５３をΔＰｄにプリセットを行う。

ここでは、ΔＰｄ＝−２により「−２」にプリセットされる（図１６（ｂ）に示すように絶対位置カウンタの○で囲った数値）。なお、実施の形態２の図９における説明では、ステップ３０５又はステップ３０６において条件を満たさない場合に、ステップ３０４に戻る例を示したが、実施の形態５においてはステップ６０２ｂに戻る例を示している。これは、原点検出動作中に温度変化や姿勢差が変化した場合に、フォトセンサ出力レベルが閾値を超えているかどうかの判定位置を逐次変えるためである。

図１６における「Ｐ２」で表されるフォトセンサ出力レベルは工程調整時と同じ使用環境温度・湿度による機構・電気特性の条件でのレベル変化を表しているが、電源投入を繰り返し行うことがある通常使用時においては「Ｐ４」や「Ｐ５」で表すようにそのときのレンズユニット駆動方向のガタ、使用環境温度変化による機構・電気特性ばらつきなどの誤差でモータ９の励磁位置に対してレベル変化する位置にばらつきを生じる。

しかしながら、実施の形態５では、通常使用時の原点検出動作は図１６に示す各判定位置においてフォトセンサ出力レベルが閾値を超えたかどうかの判定を行うようにしているので、「Ｐ４」から「Ｐ５」の範囲でばらつきを生じた場合でも絶対値カウンタ１５３のカウンタ値は「０」のときには必ずモータ９の励磁位置が「０」となり、実施の形態１で説明した工程調整時における原点位置を再現することが可能となる。

なお、ここでは温度センサと角度センサを用いる例を示したが、湿度センサを用いてレンズ鏡筒やレンズなどの吸湿係数の違いで生じる誤差を改善することで、さらに精度を向上させることができる。さらに、実施の形態１で説明した通常動作時の原点検出動作を実施例５においては２倍の速度で行うことができる。

また、レンズユニット駆動方向のガタ、使用環境温度・湿度変化による機構・電気特性ばらつきなどの誤差が温度センサ及び角度センサなどを用いて検出できる場合には励磁位置１周期の範囲をこの誤差が超えた場合にでも補正が可能である。

図１８は、実施の形態５に係るズーム位置とフォーカス位置との関係を示すグラフである。Ｌ１は固定レンズ前面から被写体までの距離を例えば２ｍとしたときに合焦状態を維持した状態でズーミング動作を行うことができるズーム位置とフォーカス位置との関係を示すグラフである。

横軸のズーム位置の「Ｔ」は望遠側を示し、「Ｗ」は広角側を示す。フォーカスの原点検出ずれがない理想の状態で固定レンズ前面から被写体までの距離を２ｍとすると、「Ｔ」側でフォーカス位置が定まった場合に、「Ｗ」側にズーム位置を移動したときにはＬ１のグラフに沿って合焦状態を維持しながらズーミング動作を行うことができる。

図１４における温度センサ１６及び角度センサ１７を用いてレンズユニット駆動方向のガタ、使用環境温度変化による機構・電気特性ばらつきなどの誤差が検出できるので、原点位置検出後については、図１８に示す原点補正量ΔＸを考慮してフォーカス位置を補正する。

ここでは、「Ｔ」側でのフォーカス位置が常温及び水平置き状態では原点からＸ０の位置にあるのに対して、高温及び下向き状態で補正する例を示している。高温ではレンズ鏡筒１の熱膨張により各レンズ間隔が設計値より広がり、その分フォーカスレンズ４を撮像素子５側へ移動させる必要がある。また、下向き状態ではフォーカスレンズ４が自重とガタによって水平置きに比べて撮像素子５から遠ざかる方向に移動する。

したがって、高温及び下向き状態でのトータルのフォーカスレンズ４の位置補正量をΔＸとして、Ｘ０−ΔＸを求めてフォーカスレンズ４の原点からの位置を補正することによって、「Ｔ」側から「Ｗ」側に掛けて合焦状態を維持しながらズーミング動作を行うことができる。

なお、実施の形態５では、工程調整時と通常使用時とで、レンズ鏡筒の角度や温度が異なる場合を配慮した例を説明したが、必ずしもこれらの構成が最適なものとは限らない。例えば、レンズ鏡筒等の構造自体で、角度や温度変化によるフォトセンサ出力レベルの変動を抑えている場合は、実施の形態１−３の構成が適している。

また、実施の形態５では、角度センサと温度センサの双方を備えた例で説明したが、いずれか一方のセンサを備えた構成でもよい。例えば、温度変化によるフォトセンサ出力レベルの変化位置の変動が特別問題とならない場合は、角度センサによる補正のみとしてもよい。

また、実施の形態５では、図１７のステップ６０２ｂにおいて、ΔＰｄを加算する例を示したが、ΔＰｄを減算してもよい。

また、前記実施の形態２、３、５では、通常使用時の原点検出動作において工程調整時の２倍の速度でレンズユニットを駆動する例を示したが、これに限るものではなく、４倍の速度又はそれ以上での動作も可能である。すなわち、工程調整時の駆動信号１周期の時間がＴの場合において、通常使用時の駆動信号１周期の時間を時間Ｔ／Ｎ（Ｎは２以上の整数）にし、１／Ｎ周期駆動信号を出力するようにしてもよい。

また、実施の形態３、５においては、工程調整時及び通常使用時の駆動信号１周期の時間を同じにしてもよい。

また、モータの駆動信号の周期を８分割にした励磁位置を用いて説明したが、求められる精度に応じて４分割や１６分割などに設定するなど、分割する数には依存しない。

また、前記各実施の形態では、駆動手段としてステッピングモータの例で説明したが、モータの励磁信号に周期性を有するモータであればよく、例えばリニアモータなどでもよい。

本発明のレンズ駆動装置は、コンパクト化を損なうことなく、レンズユニットの機構・電気特性等のばらつきによる原点位置の検出誤差の発生を防止することができるので、スチルカメラやビデオムービーなどのレンズ駆動装置として有用である。

本発明の実施の形態１に係るレンズ駆動装置の概略図及びブロック図。 本発明の実施の形態１に係るフォーカスモータ制御部の詳細ブロック図。 本発明の実施の形態１に係る工程調整時の原点検出動作説明図。 本発明の実施の形態１に係る工程調整時の原点検出動作フローチャート。 本発明の実施の形態１に係る通常使用時の原点検出動作説明図。 本発明の実施の形態１に係る通常使用時の原点検出動作フローチャート。 本発明の実施の形態１に係るズーム位置とフォーカス位置との関係を示すグラフ。 本発明の実施の形態２に係る通常使用時の原点検出動作説明図。 本発明の実施の形態２に係る通常使用時の原点検出動作フローチャート。 本発明の実施の形態３に係る通常使用時の原点検出動作説明図。 本発明の実施の形態３に係る電源ＯＦＦ処理のフローチャート。 本発明の実施の形態４に係る工程調整時の原点検出動作説明図。 本発明の実施の形態４に係る工程調整時の原点検出動作フローチャート 本発明の実施の形態５に係るレンズ駆動装置のブロック図。 本発明の実施の形態５に係る角度検出センサの動作説明図。 本発明の実施の形態５に係る通常使用時の原点検出動作説明図。 本発明の実施の形態５に係る通常使用時の原点検出動作フローチャート。 本発明の実施の形態５に係るズーム位置とフォーカス位置との関係を示すグラフ 従来のレンズ駆動装置の一例の概略図及びブロック図。

符号の説明

１ レンズ鏡筒
２ 第１群レンズ（固定レンズ）
３ 第２群レンズ（ズームレンズ）
４ 第３群レンズ（フォーカスレンズ）
５ 撮像素子
６ ズームリング
７ フォトセンサ遮蔽部材
８ フォトセンサ
９ フォーカスモータ
１０ ズームリング位置検出部
１１ フォーカスモータ駆動部
１２ 信号処理部
１３ システムコントロール部
１４ 不揮発性メモリ
１５ フォーカスモータ制御部

Claims (14)

1. 被写体を結像する焦点調整用レンズを含む撮像レンズと、
   前記撮像レンズによる被写体光を撮像する撮像デバイスと、
   レンズ鏡筒に対して前記撮像レンズを光軸方向に移動させる駆動手段を含み、周期性のある駆動信号を出力して前記駆動手段により前記撮像レンズの位置を制御するレンズ位置制御手段と、
   前記撮像レンズの位置に応じて出力値が変化する位置検出センサと、
   前記位置検出センサの出力値が第１の閾値に到達したときの前記駆動信号の位相を前記撮像レンズの基準位置として求めるレンズ位置演算手段と、
   前記基準位置を記憶する基準位置記憶手段とを備えており、
   前記レンズ位置演算手段は、
   前記基準位置記憶手段から読み出した前記基準位置と同じ位相の位置を判定位置とし、
   前記駆動手段を駆動する駆動信号に同期したタイミングでかつ前記判定位置で前記位置検出センサの出力値を検出し、
   前記判定位置における前記位置検出センサの出力値が前記第１の閾値とは異なる値の第２の閾値に到達しているかどうかを判定して、前記基準位置を再び求めることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記基準位置を求める際の前記駆動手段を駆動する駆動信号の１周期の時間はＴであり、前記基準位置を再び求める際の前記駆動手段を駆動する駆動信号は、１周期の時間がＴ／Ｎ（Ｎは２以上の整数）となる１／Ｎ周期駆動信号である請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記第２の閾値は、前記基準位置と前記駆動信号の１周期分だけ離れた位置との間における前記位置検出センサの出力値の範囲内の値である請求項１に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記第２の閾値は、前記基準位置より前記駆動信号の１／２周期分だけ離れた位置における前記位置検出センサの出力値である請求項１に記載のレンズ駆動装置。
5. 前記レンズ位置演算手段は、前記判定位置を停止位置とし、前記レンズ位置制御手段は、前記レンズ駆動装置の電源を切る前に、前記停止位置に前記撮像レンズを移動する請求項１に記載のレンズ駆動装置。
6. 前記レンズ位置演算手段は、前記再び求めた基準位置に対応する判定位置より１つ先行した判定位置を停止位置とし、前記レンズ位置制御手段は、前記レンズ駆動装置の電源を切る前に、前記停止位置に前記撮像レンズを移動する請求項１に記載のレンズ駆動装置。
7. 前記レンズ鏡筒の傾斜角度を検出する角度センサをさらに備えており、前記レンズ位置演算手段は、前記角度センサから出力される前記レンズ鏡筒の傾斜角度情報に基づいて、基準角度からの変位に相当する補正距離を求め、
   前記レンズ位置演算手段は、
   前記判定位置に前記補正距離を加算又は減算した位置を新たな判定位置とし、
   前記位置検出センサの出力値を検出し前記判定をする位置を、前記新たな判定位置とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
8. 前記レンズ鏡筒の傾斜角度を検出する角度センサをさらに備えており、前記レンズ位置制御手段は、前記基準位置の情報と前記角度センサから出力される前記レンズ鏡筒の傾斜角度情報とに基づく補正位置情報に基づいて、前記撮像レンズの位置を制御する請求項１に記載のレンズ駆動装置。
9. 前記レンズ位置演算手段は、前記レンズ鏡筒を上向きにした状態において前記位置検出センサの出力値が前記第１の閾値に到達したときの駆動信号の位相を撮像レンズの上端位置として求め、前記レンズ鏡筒を下向きにした状態において前記位置検出センサの出力値が閾値に到達したときの駆動信号の位相を撮像レンズの下端位置として求め、前記上端位置と前記下端位置とに基づいて前記基準位置を演算する請求項１に記載のレンズ駆動装置。
10. 前記レンズ位置演算手段は、前記上端位置と前記下端位置との中間位置を前記基準位置として演算する請求項９に記載のレンズ駆動装置。
11. レンズ位置演算手段は、レンズ鏡筒を上向き又は下向きにした状態において前記位置検出センサの出力値が前記第１の閾値に到達したときの駆動信号の位相を撮像レンズの上端又は下端位置として求め、前記上端又は下端位置より所定距離だけ加算又は減算して前記基準位置を演算する請求項１に記載のレンズ駆動装置。
12. 前記レンズ鏡筒の温度を検出する温度センサをさらに備えており、前記レンズ位置演算手段は、前記温度センサから出力される前記レンズ鏡筒の温度情報に基づいて基準温度からの変位に相当する補正距離を求め、
    前記レンズ位置演算手段は、
    前記判定位置に前記補正距離を加算又は減算した位置を新たな判定位置とし、
    前記位置検出センサの出力値を検出し前記判定をする位置を、前記新たな判定位置とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
13. レンズ鏡筒の温度を検出する温度センサをさらに備えており、前記レンズ位置制御手段は、前記基準位置情報と前記温度センサから出力される前記レンズ鏡筒の温度情報とに基づく補正位置情報に基づいて、前記撮像レンズの位置を制御する請求項１に記載のレンズ駆動装置。
14. 前記レンズ鏡筒の傾斜角度を検出する角度センサと、前記レンズ鏡筒の温度を検出する温度センサとをさらに備えており、
    前記レンズ位置演算手段は、
    前記角度センサから出力される前記レンズ鏡筒の傾斜角度情報に基いて基準角度からの変位に相当する角度補正距離を求め、前記温度センサから出力される前記レンズ鏡筒の温度情報に基づいて基準温度からの変位に相当する温度補正距離を求め、
    前記判定位置に前記角度補正距離と前記温度補正距離との合計距離を加算又は減算した位置を新たな判定位置とし、
    前記位置検出センサの出力値を検出し前記判定をする位置を、前記新たな判定位置とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。

Images