JP5028247B2

JP5028247B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP5028247B2
Application number: JP2007328673A
Authority: JP
Inventors: 博之河原; 健治川添; 泰弘新宮; 範一勝山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-12-20
Also published as: JP2009151081A

Description

本発明は、デジタルスチルカメラなどの撮像装置に関する。

近年、デジタル一眼レフカメラが急速に普及している。このデジタル一眼レフカメラでは、光学ファインダーを用いて被写体を観察する場合、撮像光学系に入射した光が、光路上に配置された反射ミラーにより反射され、ファインダー光学系に導かれる。この結果、ペンタプリズム等を介して被写体像が正立像に変換され、光学ファインダーに導かれる。これにより、撮影者は、撮像光学系により形成された被写体像を光学ファインダーから観察できる。このように、通常は光路上に反射ミラーが配置されている。

一般的なデジタル一眼レフカメラにおいては、被写体像を撮像素子の撮像面において合焦させることができるオートフォーカス（以下、ＡＦと称する）機能及びマニュアルフォーカス（以下、ＭＦと称する）機能が搭載されていることが多い。ＡＦ機能は、カメラ本体に配されているレリーズボタンを半押し操作することで、交換レンズ内のフォーカスモータが駆動し、フォーカスレンズを光軸方向へ移動させて、自動的に合焦動作を行う機能である。また、ＭＦ機能は、交換レンズに配されているフォーカスリングを撮影者が回転操作することで、交換レンズ内のフォーカスモータが駆動し、フォーカスレンズを光軸方向へ移動させて、手動で合焦動作を行うことができる機能である。このようにフォーカスレンズを移動させることができるフォーカスモータは、ＤＣモータで構成されていることが多い。

しかし、ＤＣモータは、フォーカスレンズを高精度に移動させることが困難であり、また静音性に欠けている。そこで、特許文献１には、移動精度及び静音性に優れた超音波モータをフォーカスモータに採用した構成が開示されている。
特開平１１−３５６０７１号公報

しかしながら特許文献１に開示されている構成では、ＭＦ時、フォーカスリングの回転角に応じて、超音波モータの駆動電圧を所定の周期でオン／オフさせ、超音波モータを間欠駆動して速度を制御しているため、フォーカスレンズの高精度な微少駆動が困難である。したがって、撮影者が所望の位置へフォーカスレンズを移動させるのに時間がかかり、操作性を低下させてしまう。

本発明の目的は、フォーカスモータとして超音波モータを搭載して移動精度及び静音性を高めるとともに、フォーカスレンズの微少駆動を行うことができ、高精度なフォーカスレンズの駆動を行うことができる撮像装置を提供することである。

本発明の撮像装置は、フォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを移動させる超音波モータとを備えた撮像装置であって、撮影者による手動のフォーカス操作を受け付ける操作手段と、前記操作手段の操作量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した操作量に応じて前記超音波モータの駆動電圧を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記超音波モータの駆動開始時に、前記操作手段における操作量が所定値未満であれば、前記超音波モータが駆動を開始していない状態で前記超音波モータの駆動電圧を段階的に上昇させ、前記超音波モータの駆動電圧を段階的に上昇させている時に前記フォーカスレンズが移動を開始すると、前記フォーカスレンズが移動し始めた時の駆動電圧を維持する、ことを特徴とする。

本発明によれば、フォーカスモータとして超音波モータを搭載して移動精度及び静音性を高めるとともに、フォーカスレンズの高精度な微少駆動を行うことができる。

（実施の形態）
以下、本発明の撮像装置の実施の形態について説明する。なお、本文中における「前方」とは、カメラ本体の被写体側をいい、例えば、図１においては向かって左方向に相当する。また、「後方」とは、カメラ本体の被写体と反対側、すなわち、撮像光学系に対して撮像素子側をいい、図１においては向かって右方向に相当する。また、「上側」とは、撮影画像の長辺方向を水平とした場合における撮影画像の鉛直方向上方に相当する方向をいい、図１においては向かって上方向に相当する。通常、カメラ本体においてレリーズボタンが配置される側が上側に相当する。また、「下側」とは、上側に対して反対方向をいい、図１においては向かって下方向に相当する。また各部において、前方、後方、上側、下側の各面をそれぞれ前面、背面、上面、下面という。

〔１．カメラシステムの全体構成〕
図１は、カメラシステム１の全体構成を示すブロック図である。

図１に示すように、カメラシステム１は、交換レンズ式のデジタル一眼レフカメラに用いられるシステムである。また、カメラシステム１は、カメラ本体３と、カメラ本体３に着脱可能に装着された交換レンズ２とから構成されている。交換レンズ２は、カメラ本体３の前面に設けられたレンズマウント７０に装着されている。

〔１−１．カメラ本体の構成〕
カメラ本体３は、被写体を撮像する撮像部７１と、撮像部７１などの各部の動作を制御するボディーマイコン１２（本体制御部）と、撮影された画像や各種情報を表示可能な画像表示部７２と、画像データを格納可能な画像格納部７３と、被写体を観察するためのファインダー光学系１９と、撮影時及びＡＦ時に撮影者による操作を受け付けるレリーズボタン５０と、電源スイッチ５１と、不揮発性メモリ５３とを備えている。

撮像部７１は、入射光をファインダー光学系１９および焦点検出部５に導くクイックリターンミラー４と、光電変換を行うＣＣＤ（charge coupled device）イメージセンサーなどの撮像センサー１１と、撮像センサー１１の露光状態を調節するシャッターユニット１０と、ボディーマイコン１２からの制御信号に基づいてシャッターユニット１０の駆動を制御するシャッター制御部１４と、撮像センサー１１の動作を制御する撮像センサー制御部１３と、フォーカスモード選択部３４とを備えている。

ボディーマイコン１２は、各種シーケンスをコントロールする。具体的には、ボディーマイコン１２には、ＣＰＵ（central processing unit）、ＲＯＭ（read-only memory）、ＲＡＭ（random access memory）が搭載されており、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、ボディーマイコン１２は様々な機能を実現することができる。例えば、ボディーマイコン１２は、交換レンズ２がカメラ本体３に装着されたことを検知する機能などを有している。図１に示すように、ボディーマイコン１２はカメラ本体３に備えられている各部と通信可能に構成されている。

画像表示部７２は、液晶モニタ１６と、液晶モニタ１６の動作を制御する画像表示制御部１５とを備えている。なお、本実施の形態では、画像を表示する表示素子として液晶モニタ１６を備えたが、表示素子は液晶モニタに限らず、有機ＥＬディスプレイなどの少なくとも画像を表示可能な素子で構成されていてもよい。

画像格納部７３は、例えばカード型記録媒体（不図示）に対して撮影画像の画像データを記録および再生することができる画像記録再生部１８と、画像記録再生部１８の動作を制御する画像記録制御部１７とを備えている。なお、本実施の形態では画像データを記録する媒体は、半導体メモリを備えたカード型記録媒体としたが、ディスク型やテープ型の記録媒体であってもよい。

クイックリターンミラー４は、入射光を反射および透過可能なメインミラー４ａと、メインミラー４ａの背面側に設けられメインミラー４ａからの透過光を反射するサブミラー４ｂとから構成されている。クリックリターンミラー４は、ボディーマイコン１２からの制御により動作するクイックリターンミラー制御部（不図示）により、光路Ｘ外に跳ね上げが可能である。入射光は、メインミラー４ａにより反射光束と透過光束との２つの光束に分割される。反射光束は、ファインダー光学系１９へ導かれる。一方、透過光束は、サブミラー４ｂで反射されて、後述する焦点検出部５によるオートフォーカス用の光束として利用される。通常の撮影時には、クイックリターンミラー制御部により、クイックリターンミラー４が光路Ｘ外に跳ね上げられるとともに、シャッターユニット１０が開かれて、撮像センサー１１の撮像面上に被写体像が結像される。また非撮影時には、図１に示すようにクイックリターンミラー４が光路Ｘ上に配置されるとともに、シャッターユニット１０は閉状態とされる。

ファインダー光学系１９は、被写体像が結像されるファインダースクリーン６と、被写体像を正立像に変換するペンタプリズム７と、被写体の正立像をファインダー接眼窓９に導く接眼レンズ８と、撮影者が被写体像を観察することができるファインダー接眼窓９とを備えている。

電源スイッチ５１は、撮影者においてカメラシステム１の電源のオン／オフを操作することができる操作部である。また、電源スイッチ５１は、撮影者によってオン操作されると、カメラ本体３および交換レンズ２の各部に電源を供給するよう電源回路（不図示）を制御する。

レリーズボタン５０は、撮影者においてフォーカシング時およびレリーズ時に操作することができる操作部である。レリーズボタン５０は、半押し操作および全押し操作が可能なボタンである。レリーズボタン５０内には、レリーズボタン５０が半押し操作された際にオンになる第１のスイッチと、レリーズボタン５０が全押し操作された際にオンになる第２のスイッチとが配されている。ボディーマイコン１２は、レリーズボタン５０から送られる制御信号により、半押し状態および全押し状態を判断する。例えば、ボディーマイコン１２は、レリーズボタン５０の半押し状態を検出するとフォーカシング動作を実行するようレンズマイコン２０に制御信号を出力し、レリーズボタン５０の全押し状態を検出すると撮影動作を実行するようカメラ本体３の各部を制御する。

不揮発性メモリ５３は、カメラ本体３に関する各種情報（本体情報）を格納している。この本体情報には、例えば、カメラ本体３のメーカー名、製造年月日、型番、ボディーマイコン１２にインストールされているソフトのバージョン、およびファームアップに関する情報などのカメラ本体３を特定するための型式に関する情報（本体特定情報）などが含まれている。なお、これらの情報は、不揮発性メモリ５３の代わりにボディーマイコン１２内のメモリに格納されていてもよい。

フォーカスモード選択部３４は、オートフォーカスモード（ＡＦモード）、マニュアルフォーカスモード（ＭＦモード）、およびオート・マニュアルフォーカスモード（ＡＦ＋ＭＦモード）の３種類のモードを選択するための操作ユニットであり、外部から操作可能なようにカメラ本体３の筐体に設けられている。ＡＦモードは、自動的にフォーカスを調節するためのモードである。ＭＦモードは、撮影者がフォーカスリング６７を手動で操作して、フォーカスレンズ２４を所望のフォーカス位置へ移動させるためのモードである。ＡＦ＋ＭＦモードは、ＡＦモードおよびＭＦモードをともに使用できるモードであり、レリーズボタン５０の半押し操作により自動でフォーカス調節を行いながら、フォーカスリング６７を操作して手動でフォーカスの微調節をすることができる。また、フォーカスモード選択部３４は、ボディーマイコン１２に接続され、いずれのフォーカスモードが選択されているかはボディーマイコン１２により判断される。ボディーマイコン１２は、フォーカスモードに関する情報をレンズマイコン２０に送信する。レンズマイコン２０は、受信したフォーカスモードに関する情報に基づいて、超音波モータ３５（後述）の制御を切り換える。

〔１−２．交換レンズの構成〕
図１に示すように、交換レンズ２は、被写体の光学像を形成する撮像光学系２１と、撮像光学系２１を支持するレンズ鏡筒４５と、フォーカシングを行うフォーカス調節部４０と、入射光量を調節する絞り調節部４１と、交換レンズ２の動作を制御するレンズマイコン２０（レンズ制御部）と、不揮発性メモリ５２と、環境温度を検出可能な温度センサー３９と、レンズマウント７０に着脱可能なボディーマウント８０とを備えている。

フォーカス調節部４０は、撮像光学系２１により形成される光学像の焦点を調節するためのユニットである。フォーカス調節部４０は、超音波モータ３５と、モータ駆動回路３７と、位置センサー２５とを備えている。

レンズ鏡筒４５は、フォーカスレンズ２４を保持する支持枠３３およびその他の枠を有している。支持枠３３は、超音波モータ３５によって回転駆動される。支持枠３３が他の枠に対して回転すると、支持枠３３に形成されたカム溝（図示せず）および他の枠に固定されたピンにより、支持枠３３が光軸Ｘに沿った方向へ移動する。

超音波モータ３５は、撮像光学系２１に含まれるフォーカスレンズ２４を駆動するためのモータであり、支持枠３３を回転駆動することができる。超音波モータ３５は、電圧を供給すると振動する圧電素子が内蔵されている。圧電素子にはくし歯状に形成されたステータ（図示せず）が配され、圧電素子に電圧を供給すると圧電素子が振動し、この振動によりステータに楕円振動を生じさせる。これにより、ステータと摩擦接触したロータ（図示せず）が回転し、回転駆動力を得ることができる。ロータの回転駆動力は、ギヤおよび駆動リング（図示せず）を介して、支持枠３３に伝達される。また、超音波モータ３５の駆動は、モータ駆動回路３７を介して行われている。図２に示すようにモータ駆動回路３７は、例えば昇圧トランス３７ａと、電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor:FET）３７ｂと、制御ＩＣ（Integrated Circuit）３７ｃと、ＤＣ−ＤＣコンバータ３７ｄとを備えている。また、超音波モータ３５は、環境温度により動作特性が変化するため、超音波モータ３５の環境温度を測定するために温度センサー３９が配されている。温度センサー３９は、モータ駆動回路３７に装着あるいは内蔵されている。通常、超音波モータ３５はモータ駆動回路３７の近くに配置されているため、温度センサー３９により超音波モータ３５の環境温度やモータ駆動回路３７の温度を測定することができる。

位置センサー２５は、可動範囲内におけるフォーカスレンズ２４の光軸Ｘに沿った方向の位置を検出するためのセンサーであり、可変抵抗や磁気抵抗効果素子（ＭＲセンサー）が用いられている。位置センサー２５では、抵抗値の変化に対する出力電圧を利用して、フォーカスレンズ２４の位置情報を取得できる。

フォーカスリング６７は、略円筒状のレンズ鏡筒４５の円筒面上において、レンズ鏡筒４５の円周方向に回転可能に配されている。撮影者は、手動でフォーカスを調節する際にフォーカスリング６７を回転操作する。

フォーカスリングセンサー３０は、操作ユニット（不図示）に含まれるフォーカスリング６７の回転を検出するためのセンサーであり、例えば回転パルスエンコーダで構成されている。また、フォーカスリングセンサー３０は、フォーカスリング６７の回転角度（操作量）および回転方向を検出し、焦点距離情報をレンズマイコン２０に出力する。具体的には、フォーカスリング６７には回転方向に等ピッチで設けられた突起（図示せず）が形成されている。フォーカスリングセンサー３０は、連続的に光を発する発光部と、発光部から発せられた光を受光可能な受光部（図示せず）とから構成されるセンサー部を、２組備えている。フォーカスリング６７が回転すると、発光部と受光部との間を突起が通過し、受光部に入射する光が突起によって周期的に遮られ、受光部には間欠的に光が入射する。受光部は、入射する光を電気信号に変換することで、フォーカスリング６７の回転に応じたパルスを生成する。フォーカスリングセンサー３０は、生成したパルスの数に基づきフォーカスリング６７の回転角（操作量）を検出することができ、２組のセンサー部のそれぞれから出力されるパルスの位相によりフォーカスリング６７の回転方向を検出することができる。フォーカスリングセンサー３０は、検出した回転角度および回転方向の情報を、レンズマイコン２０に出力する。レンズマイコン２０は、受信した回転角度および回転方向の情報を含む回転角度情報を、不揮発性メモリ５２に一時的に格納する。また、フォーカスリング６７の回転角度および回転操作を行った時間（操作時間）に基づいて、フォーカスリング６７の回転速度を求めることができる。フォーカスリング６７の操作時間および回転速度は、例えばレンズマイコン２０により算出される。

絞り調節部４１は、絞りまたは開放を調節する絞り部２６と、絞り部２６の動作を制御する絞り制御部２７とを備えている。

レンズマイコン２０は、交換レンズ２に搭載された各部に接続されている。具体的には、レンズマイコン２０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭが搭載されており、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、様々な機能を実行することができる。また、レンズマウント７０及びボディーマウント８０にそれぞれ設けられた電気接片（図示せず）を介してボディーマイコン１２およびレンズマイコン２０は電気的に接続することができ、互いに情報の送受信が可能となっている。なお、ボディーマイコン１２およびレンズマイコン２０間の通信は、光通信や無線電波によるものでも良い。

不揮発性メモリ５２は、交換レンズ２に関する各種情報（レンズ情報）を格納している。このレンズ情報には、例えば、交換レンズ２のメーカー名、製造年月日、型番、レンズマイコン２０にインストールされているソフトのバージョンおよびファームアップに関する情報などの交換レンズ２を特定するための型式に関する情報（レンズ特定情報）、フォーカス調節部４０がコントラスト検出方式に対応可能か否かに関する情報などが含まれている。また、不揮発性メモリ５２は、ボディーマイコン１２から送信された情報を格納可能である。なお、これらの情報は、不揮発性メモリ５２の代わりに、レンズマイコン２０内のメモリ部に格納されていてもよい。

回転量検出部４７は、超音波モータ３５の回転量を検出することができる。具体的には、回転量検出部４７は、フォーカスレンズ２４の移動量を検出するエンコーダーで構成され、検出したフォーカスレンズ２４の移動量に基づき超音波モータ３５の回転量を検出している。検出した回転量の情報は、検出信号（ＭＲ信号）としてレンズマイコン２０に送られる。なお、本実施の形態では、回転量検出部４７はレンズマイコン２０に対して独立したブロックで構成したが、レンズマイコン２０内に備えても良い。

〔２．超音波モータの駆動特性〕
超音波モータ３５の回転速度の制御は、一般的に、駆動電圧の周波数、振幅、位相差を変えることによって行われる。図３は、定格電圧Ｖ１における超音波モータ３５の駆動周波数（入力）と速度特性（出力）の関係を示す周波数特性である。

超音波モータ３５に定格電圧Ｖ１が供給された場合、図３に示すように、共振周波数Ｆ０でロータの回転速度が最も速くなり、共振周波数Ｆ０よりも駆動周波数が高くなるほどロータの回転速度が低下する。また、共振周波数Ｆ０より低い周波数領域では、ロータに振動が伝達しきらずにロータがステータに対して滑りながら回転するため回転速度が低くなり、異音が発生する。そのため、一般的に、駆動周波数による速度制御（周波数制御）を行う場合には、共振周波数Ｆ０より高い周波数領域を用いる。例えば、図３における駆動周波数Ｆ１〜Ｆ２の範囲で超音波モータ３５を駆動させる場合、ロータの回転速度はＲ１〜Ｒ２まで変化し、駆動周波数が高くなるにつれてロータの回転速度は低くなる。このように、超音波モータ３５は、入力する駆動周波数を変化させることにより、回転速度を制御（周波数制御）することができる。

図４は、超音波モータ３５の駆動電圧を変化させた場合の周波数特性を示す。図４に示すように、電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ２が超音波モータ３５に供給された場合、駆動周波数がＦ３であれば回転速度は電圧Ｖ１時の回転速度Ｒ３よりも低い回転速度Ｒ４で駆動する。このように、超音波モータ３５では、駆動電圧を変化させることにより、回転速度を制御（電圧制御）することが可能である。しかし、電圧制御は、周波数制御に比べて電圧の変化幅に対する回転速度の変化幅が小さいため、低速から高速までの広い範囲での速度制御が必要な場合においては、電圧を一定とし周波数を変化させる方が超音波モータ３５の回転速度の制御を行いやすい。

〔３．カメラシステムの動作〕
図１に示すように、撮影者がファインダー接眼窓９を覗いて撮影するファインダー撮影モードの場合、メインミラー４ａは光路上に配置されている。このため、被写体（図示せず）からの光は、撮像光学系２１を透過し、半透過ミラーであるメインミラー４ａに入射する。メインミラー４ａに入射した光の一部は、メインミラー４ａで反射してファインダースクリーン６に入射し、残りの光はメインミラー４ａを透過してサブミラー４ｂに入射する。ファインダースクリーン６に入射した光は被写体像として結像する。この被写体像は、ペンタプリズム７によって正立像に変換され接眼レンズ８に入射する。これにより、撮影者は、ファインダー接眼窓９を介して被写体の正立像を観察できる。また、サブミラー４ｂに入射した光は、サブミラー４ｂの反射面で反射し、焦点検出部５に入射する。

〔３−１．基本動作〕
図５は、撮影動作が実行されるまでのカメラシステム１の動作の流れを示す。撮影を行う際、まずボディーマイコン１２によりフォーカスモードが判断される。具体的には、ボディーマイコン１２は、フォーカスモード選択部３４において選択されているモードを判断する。フォーカスモード選択部３４においてＡＦモードが選択されている場合（Ｓ１）、ボディーマイコン１２は、レリーズボタン５０の状態を監視する（Ｓ２）。ボディーマイコン１２は、レリーズボタン５０が半押し操作された場合、レンズマイコン２０へ半押し操作情報を送信する。レンズマイコン２０は、ボディーマイコン１２から送られる半押し操作情報に基づき、超音波モータ３５の駆動周波数を制御してフォーカス調節動作を開始するよう制御する（Ｓ３）。

一方、フォーカスモード選択部３４においてＭＦモードが選択されている場合（Ｓ４）、ボディーマイコン１２は、レンズマイコン２０にＭＦモード情報を送信する。レンズマイコン２０は、ボディーマイコン１２から送られるＭＦモード情報に基づき、フォーカスリング６７の回転状態を監視する（Ｓ５）。撮影者によってフォーカスリング６７が回転操作された場合、フォーカスリングセンサー３０はフォーカスリング６７の回転を検出する。具体的には、フォーカスリングセンサー３０は、フォーカスリング６７の回転に伴って生成されるパルスに基づき、フォーカスリング６７の回転角及び回転方向を検出し、その検出結果の情報をレンズマイコン２０へ送る。レンズマイコン２０は、フォーカスリングセンサー３０から送られる情報に基づき、超音波モータ３５の駆動電圧を制御してフォーカス調節動作を開始するよう制御する（Ｓ６）。

さらに、フォーカスモード選択部３４においてＡＦ＋ＭＦモードが選択されている場合（Ｓ７）、ボディーマイコン１２は、レリーズボタン５０の状態を監視する（Ｓ８）。ボディーマイコン１２は、レリーズボタン５０が半押し操作されたことを検出すると、レンズマイコン２０等の各部を制御して、ＡＦモードと同様に超音波モータ３５の駆動周波数を制御してフォーカス調節動作を開始するよう制御する（Ｓ９）。また、レリーズボタン５０が半押し操作されていない場合は、フォーカスモードの監視が継続される（Ｓ１〜Ｓ８）。

ボディーマイコン１２は、フォーカス調節動作の終了後、レリーズボタン５０の操作状態を再び検出し（Ｓ１０）、同時にレンズマイコン２０はフォーカスリング６７の操作状態を再び検出する（Ｓ１１）。レリーズボタン５０の半押し操作が継続されており、かつ、フォーカスリング６７が回転操作された場合、レンズマイコン２０は、ＭＦモードと同様に超音波モータ３５の駆動電圧を制御し、フォーカス調節動作を行うよう制御する（Ｓ１２）。

一方、レリーズボタン５０の半押し操作が継続されているが、フォーカスリング６７が回転操作されていない場合、あるいは、ステップＳ９の後にレリーズボタン５０の半押し操作が中止された場合、ボディーマイコン１２は、レリーズボタン５０の全押し操作を検出すると（Ｓ１３）撮影動作に移行する（Ｓ１４）。レリーズボタン５０が全押し操作されていない場合は、フォーカスをさらに調節したりフォーカスモードを切り換えたりすることが考えられるため、処理Ｓ１に戻り、以降フォーカスモードの監視が繰り返される。

〔３−２．ＭＦモードにおける動作〕
ＡＦモードでは、超音波モータ３５によりフォーカスレンズ２４が合焦位置へ駆動されるため、超音波モータ３５の連続駆動時間は短い（例えば１秒以下）。

しかし、ＭＦモードでは、超音波モータ３５の駆動時間は、撮影者がフォーカスリング６７を操作している時間により決定されるため、低速で長時間にわたって連続駆動が行われる状況が考えられる。

例えば図６に示すように、ＭＦモードでは、フォーカスリング６７の回転速度に応じて３種類の速度でフォーカスレンズ２４が駆動される。具体的には、フォーカスリング６７の回転速度ＲｆがＲｆ２＜Ｒｆ≦Ｒｆ１の場合、超音波モータ３５の回転速度は、回転速度Ｒｆ１およびＲｆ２の平均回転速度Ｒｆ５に対応する回転速度Ｒｍ１に設定される。同様に、フォーカスリング６７の回転速度Ｒｆが速度Ｒｆ３＜Ｒｆ≦Ｒｆ２の場合、超音波モータ３５は、回転速度Ｒｆ６に対応する回転速度Ｒｍ２に設定される。また、フォーカスリング６７の回転速度ＲｆがＲｆ４≦Ｒｆ≦Ｒｆ３の場合、超音波モータ３５は、回転速度Ｒｆ７に対応する回転速度Ｒｍ３に設定される。ここでは、回転速度Ｒｍ１が回転速度Ｒ１よりも低く設定されており、回転速度Ｒｍ３が回転速度Ｒ２よりも高く設定されている。

しかし、超音波モータ３５を長時間にわたって連続駆動すると、図７に示すように、モータ駆動回路３７の昇圧トランス３７ａ（図２参照）の鉄損の影響により昇圧トランス３７ａ自体が発熱し、時間経過とともに電力損失が大きくなる。また、超音波モータ３５自体も、長時間電圧を供給しつづけると発熱する。このため、比較的高い電圧を供給した状態で駆動周波数Ｆ２（図３参照）により超音波モータ３５を動作させた場合、図７の消費電力曲線Ｃ１に示すように消費電力は時間経過とともに増加し、フォーカスレンズ２４の駆動に割り当てられている許容消費電力Ｗａを超える可能性がある。なお、図７における消費電力曲線Ｃ２は、超音波モータ３５をその最大電圧と最低電圧との中間電圧で駆動した場合の消費電力の変化を示す。

このように、ＭＦモードでは、消費電力を抑えて長時間連続駆動が可能な制御方法が必要となる。

〔３−３．ＭＦモードにおける超音波モータの微少駆動〕
次に、ＭＦモードにおいて、フォーカスレンズ２４を微少距離移動させるための制御について説明する。

図８は、ＭＦモードの基本動作のフローを示す。図５を参照して説明したように、ボディーマイコン１２は、フォーカスモード選択部３４におけるフォーカスモードの選択状態を検出し（Ｓ２１）、ＭＦモードが選択されている場合はＭＦモード選択情報をレンズマイコン２０へ送信する。

レンズマイコン２０は、ボディーマイコン１２から送られるＭＦモード選択情報に基づき、フォーカスリング６７の回転操作を検出する。すなわち、レンズマイコン２０は、フォーカスリングセンサー３０からフォーカスリング６７の回転に基づくパルスが出力された場合、フォーカスリング６７が回転されたことを検出する（Ｓ２２）。

次に、レンズマイコン２０は、フォーカスリングセンサー３０から出力されるパルスに基づき、微少駆動モードまたは通常駆動モードへ移行する（Ｓ２３）。すなわち、所定期間におけるフォーカスリングセンサー３０から出力されるパルス数をカウントし、フォーカスリング６７の回転角が大きくパルス数が所定値以上であれば通常駆動モードへ移行し（Ｓ２５）、フォーカスリング６７の回転角が小さくパルス数が所定値未満であれば微少駆動モードへ移行する（Ｓ２４）。

本実施の形態における駆動モードの判断は、１６ｍｓｅｃのサンプリング間隔中に、フォーカスリングセンサー３０から１パルスだけ出力された場合に、微少駆動モードへ移行するように制御している。また、１６ｍｓｅｃのサンプリング間隔中に、フォーカスリングセンサー３０から２パルス出力された場合は、通常駆動モードへ移行するように制御している。上記サンプリング時間及びパルス数は一例である。

次に、微少駆動モードにおける動作について説明する。

〔３−３−１．微少駆動の基本制御〕
図９は、本実施の形態における微少駆動モード時の駆動電圧及び駆動周波数の制御の概要を示す。図９（ａ）は、フォーカスリングセンサー３０から出力されるパルスである。図９（ｂ）は、超音波モータ３５の駆動電圧である。図９（ｃ）は、超音波モータ３５の駆動周波数である。

撮影者によりフォーカスリング６７が僅かに回転操作された場合、フォーカスリングセンサー３０は図９（ａ）に示すパルスをレンズマイコン２０へ送信する。レンズマイコン２０は、フォーカスリングセンサー３０から１つ目のパルス（タイミングｔ１）が送られると微少駆動モードに移行する。レンズマイコン２０は、微少駆動モードに移行すると、超音波モータ３５の駆動電圧を図９（ｂ）に示すように段階的に上昇（以下、スイープと称する）させる。図９に示す例では、初期の駆動電圧を５０Ｖとし、タイミングｔ１以降に１ｍｓｅｃ毎に０．８７Ｖずつ上昇させている。

超音波モータ３５が、駆動電圧を電圧Ｖ１０までスイープさせた時に（例えばタイミングｔ２）駆動を開始すると、タイミングｔ２以降は特性ＶＡ１に示すように駆動電圧を電圧Ｖ１０に維持し、フォーカスレンズ２４を微少距離移動させることができる。

一方、特性ＶＡ２に示すように、超音波モータ３５の駆動電圧が最大電圧（図９に示す例では７０Ｖ）に到達（タイミングｔ３）しても超音波モータ３５が駆動を開始していない場合は、駆動電圧を最大電圧としたまま、駆動周波数をスイープさせる。これにより、超音波モータ３５を駆動することができ、フォーカスレンズ２４を微少距離移動させることができる。

上記制御では、フォーカスレンズ２４の微少駆動時、駆動周波数を固定した状態で駆動電圧をスイープさせていき、超音波モータ３５を駆動する。よって、最大電圧以下の駆動電圧で超音波モータ３５を駆動することができるので、消費電力を低減させることができる。また、電圧制御の分解能が高いため、駆動電圧を固定値に設定して駆動周波数をスイープさせる制御に比べて、超音波モータ３５の回転速度制御を高精度に行うことができる。

なお、上記最低電圧（５０Ｖ）、最大電圧（７０Ｖ）、電圧の上昇量（０．８７Ｖ）、電圧上昇時の時間間隔（１ｍｓｅｃ）は、それぞれ一例である。

〔３−３−２．微少駆動の具体的な制御〕
図１０は、本実施の形態における微少駆動モード時の駆動電圧及び駆動周波数の制御の具体例を示す。図１０（ａ）は、フォーカスリングセンサー３０から出力されるパルスである。図１０（ｂ）は、超音波モータ３５の駆動電圧である。図１０（ｃ）は、超音波モータ３５の駆動周波数である。図１０（ｄ）は、超音波モータ３５が回転している時に回転量検出部４７から出力されるパルス（ＭＲ信号）である。

撮影者によりフォーカスリング６７が僅かに回転操作された場合、フォーカスリングセンサー３０は図１０（ａ）に示すパルスをレンズマイコン２０へ送信する。レンズマイコン２０は、フォーカスリングセンサー３０から１つ目のパルス（タイミングｔ１１）が送られると微少駆動モードに移行する。

次に、レンズマイコン２０は、超音波モータ３５に印加する駆動電圧を図１０（ｂ）に示すように最低電圧Ｖ１１からスイープさせる。レンズマイコン２０は、駆動電圧をスイープさせている間、図１０（ｄ）に示すＭＲ信号を監視している。図１０の期間ｔ１１〜ｔ１２の間は、ＭＲ信号が出力されていないため、超音波モータ３５は駆動していない。

レンズマイコン２０が超音波モータ３５の駆動電圧を駆動開始電圧値までスイープさせると（例えばタイミングｔ１２）、超音波モータ３５は駆動を開始し、フォーカスレンズ２４は微少駆動を開始する。この時、レンズマイコン２０は、回転量検出部４７から出力されるＭＲ信号を検出し、駆動電圧の上昇制御を停止させて、超音波モータ３５が駆動し始めた時の電圧Ｖ１２を維持する。

次に、レンズマイコン２０は、タイミングｔ１２からＭＲ信号のパルス数をカウントし始める。レンズマイコン２０は、ＭＲ信号のパルス数が、フォーカスレンズ２４の目標停止位置までの移動量に相当するパルス数（停止目標パルス数）に到達すると、駆動電圧の印加を停止させて、超音波モータ３５の駆動を停止させる。これにより、フォーカスレンズ２４は、移動動作を停止する。

上記制御では、フォーカスレンズ２４の微少駆動時、駆動周波数を固定した状態で駆動電圧をスイープさせていき、ＭＲ信号を検出した時の駆動電圧で超音波モータ３５を駆動する。よって、最大電圧以下の駆動電圧で超音波モータ３５を駆動するので、消費電力を低減させることができる。また、電圧制御の分解能が高いため、駆動電圧を固定値に設定して駆動周波数をスイープさせる制御に比べて、超音波モータ３５の回転速度制御を高精度に行うことができる。

〔３−３−３．微少駆動の反転制御〕
通常、超音波モータ３５とフォーカスレンズ２４とを結合しているギヤやカムなどのように嵌合しながら動作する機構部品には、スムーズに動作させるためにバックラッシュと呼ばれる機械的隙間が設けられている。したがって、超音波モータ３５を常に一つの回転方向へ回転させていると、バックラッシュに基づく超音波モータ３５の回転とフォーカスレンズ２４の移動との間に相対的なズレは生じないが、超音波モータ３５を第１の回転方向に回転させている状態から、第１の回転方向とは反対方向の第２の回転方向に反転させる動作を行うと、第２の回転方向に回転動作を開始する際に、バックラッシュに基づく超音波モータ３５の回転とフォーカスレンズ２４の移動との間に相対的なズレが生じる。例えば、超音波モータ３５を第１の回転方向に回転後、第２の回転方向に回転を開始する際、バックラッシュによって超音波モータ３５の回転力がフォーカスレンズ２４に伝わらず、フォーカスレンズ２４が移動動作を行わない期間が生じる。このような機構部品におけるバックラッシュは、カメラシステム１の工場出荷前に所定量に調整されており、よって、上記のように超音波モータ３５の回転方向を反転させた際に生じる、バックラッシュに基づいてフォーカスレンズ２４が移動しない時間（以下、ヒス時間と称する）も把握することができる。工場出荷前に調整されたヒス時間の情報は、レンズマイコン２０内のメモリまたは不揮発性メモリ５２に書き込まれる。

本実施の形態では、超音波モータ３５は、伝達ギヤを介してフォーカスレンズ２４を移動させる構造であるため、伝達ギヤのバックラッシュが存在する。したがって、超音波モータ３５の実際の回転量と、回転量検出部４７で検出される回転量（フォーカスレンズ２４の移動量に基づいて検出された超音波モータ３５の回転量）との間には、バックラッシュに基づくズレが生じる場合がある。例えば、超音波モータ３５の回転方向を反転させた直後は、超音波モータ３５が回転しているにもかかわらず、その回転力が伝達ギヤにおけるバックラッシュによってフォーカスレンズ２４に伝わらず、フォーカスレンズ２４が移動せず、回転量検出部４７からはＭＲ信号が出力されない期間が存在する。

図１１は、本実施の形態における微少駆動モード時において、超音波モータ３５を第１の回転方向に回転させた後、第２の回転方向に回転させる時の反転制御の具体例を示す。図１１（ａ）は、フォーカスリングセンサー３０から出力されるパルスである。図１１（ｂ）は、超音波モータ３５の駆動電圧である。図１１（ｃ）は、超音波モータ３５の駆動周波数である。図１１（ｄ）は、超音波モータ３５が回転している時に回転量検出部４７から出力されるパルス（ＭＲ信号）である。

撮影者によりフォーカスリング６７が第１の回転方向に回転操作されて、例えば図１０に示す制御に基づいてフォーカスレンズ２４を第１の方向に移動させた後、撮影者によりフォーカスリング６７が第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に僅かに回転操作された場合、フォーカスリングセンサー３０は図１１（ａ）に示すパルスをレンズマイコン２０へ送信する。レンズマイコン２０は、フォーカスリングセンサー３０から１つ目のパルス（タイミングｔ２１）が送られると微少駆動モードに移行する。

次に、レンズマイコン２０は、超音波モータ３５に印加する駆動電圧を図１１（ｂ）に示すように最低電圧Ｖ２１からスイープさせる。レンズマイコン２０は、駆動電圧をスイープさせている間、図１１（ｄ）に示すＭＲ信号を監視している。

レンズマイコン２０は、駆動電圧を最大電圧Ｖ２２までスイープさせると（タイミングｔ２２）、レンズマイコン２０内のメモリから読み出したヒス時間の情報に基づき、少なくともヒス時間に相当するｔ２２〜ｔ２４の期間、最大電圧Ｖ２２を維持する。この期間ｔ２２〜ｔ２４においては、駆動電圧及び駆動周波数は一定とする。

ここで、期間ｔ２２〜ｔ２４において、超音波モータ３５が回転し始めた場合は（タイミングｔ２３）、レンズマイコン２０は、その時の駆動電圧（最大電圧Ｖ２２）と駆動周波数を維持するとともに、タイミングｔ２３からＭＲ信号のパルス数のカウントを開始する。レンズマイコン２０は、ＭＲ信号のパルス数が、フォーカスレンズ２４の目標停止位置までの移動量に相当するパルス数（停止目標パルス数）に到達すると、駆動電圧の印加を停止させて、超音波モータ３５の駆動を停止させる。これにより、フォーカスレンズ２４は、移動動作を停止する（ｔ２５）。

また、期間ｔ２２〜ｔ２４の間において超音波モータ３５が回転を開始しない場合（ＭＲ信号が出力されない場合）は、レンズマイコン２０は、タイミングｔ２４以降において駆動周波数をスイープさせる（例えば図９に示すタイミングｔ３以降の制御）。

上記制御では、フォーカスレンズ２４の微少駆動時、駆動周波数を固定した状態で駆動電圧をスイープさせていき、超音波モータ３５を駆動する。よって、最大電圧以下の駆動電圧で超音波モータ３５を駆動するので、消費電力を低減させることができる。また、駆動電圧を固定値に設定して駆動周波数をスイープさせる制御に比べて、電圧制御の分解能が高いため、超音波モータ３５の回転速度制御を高精度に行うことができる。

また、本実施の形態では、予めフォーカスレンズ２４を駆動するための機構部品のバックラッシュを測定しておき、超音波モータ３５の回転方向の反転時に、予め測定しておいたバックラッシュを取り除くのに必要な時間（ヒス時間）、超音波モータ３５の駆動電圧及び駆動周波数をスイープさせないようにしたため、超音波モータ３５の回転速度が上がりすぎるのを防ぐことができる。すなわち、超音波モータ３５を駆動させてバックラッシュを取り除いている期間は、フォーカスレンズ２４が動き出さないため、駆動電圧を最大電圧までスイープさせた後は駆動周波数をスイープさせる制御に入り、超音波モータ３５の回転速度が上がりすぎてしまう可能性がある。本実施の形態では、超音波モータ３５の回転方向反転時、電圧スイープ後に所定のヒス時間については駆動電圧及び駆動周波数をスイープさせない制御としたことで、超音波モータ３５の回転速度が上がりすぎないようにしている。

なお、上記最低電圧Ｖ２１（５０Ｖ）、最大電圧Ｖ２２（７０Ｖ）は、それぞれ一例である。

また、本実施の形態における反転動作は、超音波モータ３５とフォーカスレンズ２４との間のバックラッシュを取り除くための動作に限らず、超音波モータ３５と位置センサー２５との間のガタツキを取り除くための動作にも適用可能である。

〔３−３−４．温度補正〕
超音波モータ３５は、使用環境の温度によって超音波モータ３５及び機構部品の摩擦係数が変動するため、起動させるために必要なトルクが異なる。使用環境が低温である場合は、超音波モータ３５を起動するために大きなトルクが必要となり、駆動電圧も大きくなる。したがって、微少駆動モードにおいて、使用環境の温度に関わらず一定の上昇量で電圧をスイープさせる制御の場合、使用環境の温度が常温よりも低いと、超音波モータ３５が動作を開始する電圧に到達するまでに時間がかかり、起動レスポンスが低下してしまう。そこで、本実施の形態では、温度センサー３９（図１参照）から得られる環境温度の情報を利用して、環境温度に応じた制御を行う。

図１２は、本実施の形態における微少駆動モード時の駆動電圧及び駆動周波数の制御の具体例を示す。図１２（ａ）は、フォーカスリングセンサー３０から出力されるパルスである。図１２（ｂ）は、超音波モータ３５の駆動電圧である。図１２（ｃ）は、超音波モータ３５の駆動周波数である。

撮影者によりフォーカスリング６７が僅かに回転操作された場合、フォーカスリングセンサー３０は図１２（ａ）に示すパルスをレンズマイコン２０へ送信する。レンズマイコン２０は、フォーカスリングセンサー３０から１つ目のパルス（タイミングｔ３１）が送られると微少駆動モードに移行する。

次に、レンズマイコン２０は、温度センサー３９から環境温度の情報を取得し、基準温度（本実施の形態では５℃）と比較する。比較の結果、環境温度が基準温度よりも高い場合は常温であると判断し、環境温度が基準温度よりも低い場合は低温であると判断する。レンズマイコン２０は、環境温度が常温であると判断した場合は、図１２（ｂ）における特性Ｈ１に基づき駆動電圧をスイープさせ、環境温度が低温であると判断した場合は、図１２（ｂ）における特性Ｌ１に基づき駆動電圧をスイープさせる。特性Ｈ１は、最低電圧Ｖ３１（例えば５０Ｖ）から１ｍｓｅｃの時間間隔で、例えば０．８７Ｖずつ電圧を上昇させ、最大電圧Ｖ３２（例えば７０Ｖ）まで上昇させる特性である。また、特性Ｌ１は、最低電圧Ｖ３１から１ｍｓｅｃの時間間隔で、例えば２．５４Ｖずつ電圧を上昇させ、最大電圧Ｖ３３（例えば８０Ｖ）まで上昇させる特性である。すなわち、環境温度が低温の場合の方が常温に比べて、駆動電圧のスイープ量が大きく、かつ最大電圧も高い。以下、それぞれの温度における具体動作について説明する。

レンズマイコン２０において環境温度が常温であると判断した場合は、超音波モータ３５の駆動電圧を図１２（ｂ）における特性Ｈ１に示すように、１ｍｓｅｃ毎に０．８７Ｖずつスイープさせる。駆動電圧を駆動開始電圧値までスイープさせると、超音波モータ３５は回転を開始し、フォーカスレンズ２４を微少距離移動させることができる。

レンズマイコン２０は、タイミングｔ３１以降、超音波モータ３５の駆動電圧及び動作状態を監視し、最大電圧（図１２に示す例では７０Ｖ）に到達（タイミングｔ３３）しても超音波モータ３５が回転動作を開始していない場合は、駆動電圧を最大電圧としたまま、駆動周波数をスイープさせる（特性Ｈ２）。これにより、超音波モータ３５を駆動することができ、フォーカスレンズ２４を微少距離移動させることができる。

また、レンズマイコン２０において環境温度が低温であると判断した場合は、超音波モータ３５の駆動電圧を図１２（ｂ）における特性Ｌ１に示すように、１ｍｓｅｃ毎に２．５４Ｖずつスイープさせる。駆動電圧を駆動開始電圧値までスイープさせると、超音波モータ３５は駆動を開始し、フォーカスレンズ２４を微少距離移動させることができる。

レンズマイコン２０は、タイミングｔ３１以降、超音波モータ３５の駆動電圧及び動作状態を監視し、最大電圧（図１２に示す例では８０Ｖ）に到達（タイミングｔ３２）しても超音波モータ３５が駆動を開始していない場合は、駆動電圧を最大電圧としたまま、駆動周波数をスイープさせる（特性Ｌ２）。これにより、超音波モータ３５を駆動することができ、フォーカスレンズ２４を微少距離移動させることができる。

また、温度センサー３９から得られる環境温度に基づき、環境温度が低温であると判断した場合は、常温時よりも駆動電圧のスイープ量を大きくするとともに最大電圧を高くすることにより、超音波モータ３５の起動トルクを常温時よりも高くすることができ、起動レスポンスを向上させることができる。また、常温時は、最大電圧を低温時よりも低くしているので、消費電力を抑えることができる。

なお、上記最低電圧Ｖ３１（５０Ｖ）、最大電圧Ｖ３２（７０Ｖ）、Ｖ３３（８０Ｖ）、常温時の駆動電圧のスイープ量（０．８７Ｖ）、低温時の駆動電圧のスイープ量（２．５４Ｖ）、電圧スイープ時の時間間隔（１ｍｓｅｃ）、基準温度（５℃）は、それぞれ一例である。

〔３−３−５．微少駆動モードの全体の流れ〕
図１３は、微少駆動モードにおける全体の流れを示す。

まず、カメラシステム１がＭＦモードの微少駆動モードに入ると（微少駆動モードに入るまでの流れは図８参照）、超音波モータ３５の駆動電圧をスイープさせる（Ｓ３１）。レンズマイコン２０は、超音波モータ３５の駆動電圧のスイープ中、あるいは最大電圧で駆動している時、ＭＲ信号を監視する（Ｓ３２）。ここで、レンズマイコン２０がＭＲ信号を検出すると、その時の超音波モータ３５の駆動電圧及び駆動周波数を維持して、超音波モータ３５の駆動を行う（Ｓ３８）。一方、レンズマイコン２０がＭＲ信号を検出しない場合は、超音波モータ３５の駆動電圧が最大電圧（上限値）に達したかを判断し（Ｓ３３）、最大電圧に達していなければ駆動電圧のスイープを継続し（Ｓ３１）、最大電圧に達すれば反転動作の判断を行う（Ｓ３４）。

レンズマイコン２０は、フォーカスリング６７の反転操作を検出しなければ、超音波モータ３５の駆動周波数をスイープさせる（Ｓ３６）。一方、フォーカスリング６７の反転操作を検出すれば、予め設定されているバックラッシュ量に基づくヒス時間、超音波モータ３５に一定の最大電圧を印加するよう制御する（Ｓ３５）。このように超音波モータ３５に一定の最大電圧を印加することで、バックラッシュを取り除くことができる。レンズマイコン２０は、ヒス時間が経過すれば、超音波モータ３５の駆動周波数をスイープさせる（Ｓ３６）。

レンズマイコン２０は、超音波モータ３５の駆動周波数をスイープさせている時、ＭＲ信号を監視する（Ｓ３７）。ＭＲ信号を検出すれば、その時の超音波モータ３５の駆動電圧及び駆動周波数を維持する（Ｓ３８）。

レンズマイコン２０は、処理Ｓ３２またはＳ３７においてＭＲ信号を検出してから、ＭＲ信号のパルス数をカウントする。レンズマイコン２０は、カウントしているパルス数が予め設定されている停止目標パルス数に到達したか否かを監視し（Ｓ３９）、停止目標パルス数に到達すれば超音波モータ３５への駆動電圧の印加を停止し、超音波モータ３５の駆動を停止する（Ｓ４０）。

〔３−３−６．他の構成例及び制御例〕
本実施の形態では、レンズマイコン２０は、超音波モータ３５が回転を始めてからＭＲ信号のパルス数をカウントし、ＭＲ信号のパルス数が停止目標パルス数に到達すると、超音波モータ３５の駆動を停止させる構成としたが、この停止目標パルス数は、現在のフォーカス位置に基づき切り換える構成とすることができる。例えば、フォーカス位置が無限端付近の場合は停止目標パルス数を７０パルスとし、近端付近の場合は停止目標パルス数を１６パルスとする。また、ズーム機能を備えているカメラシステムの場合は、前述のフォーカス位置の情報と現在のズーム位置の情報との両方に基づき、停止目標パルス数を切り換える構成とすることができる。

また、本実施の形態では、超音波モータ３５を微少駆動中に、撮影者によってフォーカスリング６７が回転操作されて、レンズマイコン２０にフォーカスリングセンサー３０からパルスが新たに送信された場合は、微少駆動モードから抜けない限り、新たに送信されたフォーカスリングセンサー３０からのパルスは無視して、超音波モータ３５を駆動制御する構成とした。この構成に限らず、フォーカスリングセンサー３０から新たなパルスが送信された場合は、新たなパルスが送信されたタイミングで超音波モータ３５の駆動制御をやり直す構成としてもよい。

また、本実施の形態では、ＭＦモードにおける微少駆動について説明したが、ＡＦモードにおける微少駆動にも対応することができる。ＡＦモードの場合は、ボディーマイコン１２からＭＲ信号のパルス数が７１パルス以下の駆動指令がレンズマイコン２０に送られた時に、レンズマイコン２０はＡＦモードにおける微少駆動モードに移行する。この場合、レンズマイコン２０は、ボディーマイコン１２から送られるパルス数（１０〜７１パルス）を停止目標パルス数に設定し、超音波モータ３５の駆動制御を行う。

〔４．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、フォーカスレンズ２４の微少駆動時、駆動周波数を固定した状態で駆動電圧をスイープさせていき、超音波モータ３５を駆動する。よって、最大電圧以下の駆動電圧で超音波モータ３５を駆動することができるので、消費電力を低減させることができる。

また、駆動電圧を固定値に設定して駆動周波数をスイープさせる制御に比べて、電圧制御の分解能が高いため、超音波モータ３５の回転速度制御を高精度に行うことができる。

また、微少駆動の際、超音波モータ３５の回転速度（フォーカスレンズ２４の駆動速度）を上げすぎてしまうと、フォーカスレンズ２４が目標のレンズ停止位置をオーバーランしてしまう可能性が高く、フォーカスレンズ２４を目標の停止位置へ移動させるまでに時間がかかったり、位置精度が低下してしまうなどの問題がある。本実施の形態のように駆動電圧をスイープさせ、超音波モータ３５が回転を開始した時（フォーカスレンズ２４が移動を開始した時）の駆動電圧及び駆動周波数で超音波モータ３５を駆動するので、超音波モータ３５の最低回転速度（フォーカスレンズ２４の最低移動速度）で駆動することができる。よって、フォーカスレンズ２４が目標のレンズ停止位置をオーバーランしてしまう現象を大幅に低減させることができ、高速かつ高精度な位置制御を行うことができる。また、本実施の形態では、超音波モータ３５を最低電圧で駆動するため、消費電力を抑えることができる。

また、本実施の形態では、微少駆動時、温度センサー３９から得られる環境温度の情報に基づき、環境温度が所定温度以下（または未満）であれば駆動電圧の上昇量及び最大電圧を高くすることで、超音波モータ３５の微少動作開始時のトルクを大きくすることができる。よって、超音波モータ３５の微少動作開始時のレスポンスを向上させることができる。

また、本実施の形態では、フォーカス位置及びズーム位置に応じて停止目標パルス数を変える構成としたことにより、フォーカス位置及びズーム位置に応じた高精度なレンズ駆動を行うことができる。

なお、本実施の形態では、ＭＦを行うためにレンズ鏡筒４５の円筒面に回転自在にフォーカスリング６７を備えた構成としたが、少なくとも撮影者が手動でＭＦ操作を行うことができれば、回転リング式の操作手段に限らない。例えば、レバー式やボタン式の操作手段でも実現することができる。

また、本実施の形態では、レンズ交換型のデジタルカメラを一例として挙げて説明したが、レンズ一体型のデジタルカメラにも応用可能である。

〔付記１〕
本発明の撮像装置は、フォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを移動させる超音波モータとを備えた撮像装置であって、撮影者による手動のフォーカス操作を受け付ける操作手段と、前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、前記操作量検出手段で検出した操作量に応じて前記超音波モータの駆動電圧を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記操作手段における操作量が所定値未満であれば、前記超音波モータの駆動開始時、前記超音波モータの駆動電圧を段階的に上昇させるものである。

この構成によれば、最大電圧以下の駆動電圧で超音波モータを駆動することができるので、消費電力を低減させることができる。

また、駆動電圧を固定値に設定して駆動周波数をスイープ（段階的に下げる）させる制御に比べて、電圧制御の分解能が高いため、超音波モータ３５の回転速度制御を高精度に行うことができる。

なお、本実施の形態におけるフォーカスリング６７は、本発明における操作手段の一例である。また、フォーカスリングセンサー３０は、操作量検出手段の一例である。また、レンズマイコン２０は、制御手段の一例である。

〔付記２〕
本発明の撮像装置において、前記制御手段は、前記超音波モータの駆動電圧を段階的に上昇させている時に前記フォーカスレンズが移動を開始すると、前記フォーカスレンズが移動し始めた時の駆動電圧を維持する構成とすることができる。

この構成によれば、微少駆動の際、超音波モータの最低回転速度で駆動することができ、フォーカスレンズが目標のレンズ停止位置をオーバーランしてしまう現象を大幅に低減させることができ、高速かつ高精度な位置制御を行うことができる。また、本実施の形態では、超音波モータを駆動可能な最低電圧で駆動するため、消費電力を抑えることができる。

〔付記３〕
本発明の撮像装置において、前記制御手段は、前記超音波モータの駆動電圧が最大電圧に到達した時に前記超音波モータが動作しない場合、前記超音波モータの駆動周波数を段階的に制御する構成とすることができる。

この構成によれば、超音波モータが駆動電圧のスイープで動作しない場合、超音波モータの駆動周波数をスイープさせることで、超音波モータを確実に動作させることができる。

〔付記４〕
本発明の撮像装置は、記憶手段を、さらに備え、前記記憶手段は、前記フォーカスレンズと前記超音波モータとを結合している機構部品のバックラッシュを取り除くために必要な、前記超音波モータの駆動時間の情報が書き込まれ、前記制御手段は、前記操作手段の回転方向が反転したこと及び前記操作手段における操作量が所定値未満であることを検出すると、前記超音波モータの駆動電圧を段階的に上昇させ、前記駆動時間に基づき前記超音波モータの駆動電圧を最大電圧に設定する構成とすることができる。

この構成によれば、超音波モータの回転速度が上がりすぎるのを防ぐことができる。すなわち、超音波モータを駆動させてバックラッシュを取り除いている期間は、フォーカスレンズが動き出さないため、駆動電圧を最大電圧までスイープさせた後は駆動周波数をスイープさせる制御に入り、超音波モータの回転速度が上がりすぎてしまう可能性がある。本発明では、超音波モータの回転方向反転時、電圧スイープ後に所定のヒス時間については駆動電圧及び駆動周波数をスイープさせない制御としたことで、超音波モータの回転速度が上がりすぎないようにしている。

なお、本実施の形態におけるレンズマイコン２０内のメモリ及び不揮発性メモリ５２は、本発明の記憶手段の一例である。

〔付記５〕
本発明の撮像装置は、環境温度を測定可能な温度測定手段を、さらに備え、前記制御手段は、前記温度測定手段で測定された温度に応じて、前記超音波モータの駆動電圧の単位時間当たりの上昇量を変更する構成とすることができる。

この構成により、環境温度が低温である時に超音波モータの微少動作開始時のトルクを大きくすることができ、超音波モータの微少動作開始時のレスポンスを向上させることができる。

なお、本実施の形態の温度センサー３９は、本発明の温度測定手段の一例である。

〔付記６〕
本発明の撮像装置において、前記超音波モータの回転量を検出し検出信号を出力する回転量検出手段を、さらに備え、前記制御手段は、前記超音波モータを駆動している時、前記回転量検出手段から出力される検出信号のパルス数をカウントし、前記パルス数が目標パルス数になると前記超音波モータの駆動を停止させ、前記フォーカスレンズの位置に応じて、前記目標パルス数を変更する構成とすることができる。

この構成により、フォーカス位置に応じて高精度なレンズ駆動を行うことができる。

なお、本実施の形態において回転量検出部４７は、本発明における回転量検出手段の一例である。

〔付記７〕
本発明の撮像装置は、ズームレンズを、さらに備え、前記制御手段は、前記ズームレンズの位置に応じて、前記目標パルス数を変更する構成とすることができる。

この構成により、フォーカス位置及びズーム位置に応じて高精度なレンズ駆動を行うことができる。

本発明は、デジタルスチルカメラなどの撮像装置に有用である。

実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図モータ駆動回路の構成を示すブロック図超音波モータの駆動周波数の特性を示す特性図電圧変化時における超音波モータの駆動周波数の特性を示す特性図撮影時の動作の流れを示すフローチャートフォーカスリングの回転速度と超音波モータのロータの回転速度との関係を示す特性図超音波モータの消費電力の時間的変化を示す特性図ＭＦモード時における通常駆動モードと微少駆動モードとの切り換えの流れを示すフローチャート微少駆動モードにおける超音波モータの駆動電圧及び駆動周波数の制御を示すタイミングチャート微少駆動モードにおける超音波モータの駆動電圧及び駆動周波数の制御を示すタイミングチャート微少駆動モードにおける超音波モータの駆動電圧及び駆動周波数の制御を示すタイミングチャート微少駆動モードにおける超音波モータの駆動電圧及び駆動周波数の制御を示すタイミングチャート微少駆動モードにおける全体の動作の流れを示すフローチャート

符号の説明

１カメラシステム（撮像装置）
２交換レンズ
３カメラ本体
２０レンズマイコン（制御手段）
３０フォーカスリングセンサー（操作量検出手段）
３５超音波モータ
３９温度センサー（温度測定手段）
６７フォーカスリング（操作手段）

Claims

フォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを移動させる超音波モータとを備えた撮像装置であって、
撮影者による手動のフォーカス操作を受け付ける操作手段と、
前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、
前記操作量検出手段で検出した操作量に応じて前記超音波モータの駆動電圧を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記超音波モータの駆動開始時に、前記操作手段における操作量が所定値未満であれば、前記超音波モータが駆動を開始していない状態で前記超音波モータの駆動電圧を段階的に上昇させ、
前記超音波モータの駆動電圧を段階的に上昇させている時に前記フォーカスレンズが移動を開始すると、前記フォーカスレンズが移動し始めた時の駆動電圧を維持する、撮像装置。
前記制御手段は、
前記超音波モータの駆動電圧が最大電圧に到達した時に前記超音波モータが動作しない場合、前記超音波モータの駆動周波数を段階的に制御する、請求項１記載の撮像装置。
記憶手段を、さらに備え、
前記記憶手段は、
前記フォーカスレンズと前記超音波モータとを結合している機構部品のバックラッシュを取り除くために必要な、前記超音波モータの駆動時間の情報が書き込まれ、
前記制御手段は、
前記操作手段の回転方向が反転したこと及び前記操作手段における操作量が所定値未満であることを検出すると、前記超音波モータの駆動電圧を段階的に上昇させ、
前記駆動時間に基づき前記超音波モータの駆動電圧を最大電圧に設定する、請求項２記載の撮像装置。
環境温度を測定可能な温度測定手段を、さらに備え、
前記制御手段は、
前記温度測定手段で測定された温度に応じて、前記超音波モータの駆動電圧の単位時間当たりの上昇量を変更する、請求項３記載の撮像装置。
前記超音波モータの回転量を検出し検出信号を出力する回転量検出手段を、さらに備え、
前記制御手段は、
前記超音波モータを駆動している時、前記回転量検出手段から出力される検出信号のパルス数をカウントし、前記パルス数が目標パルス数になると前記超音波モータの駆動を停止させ、
前記フォーカスレンズの位置に応じて、前記目標パルス数を変更する、請求項４記載の撮像装置。
ズームレンズを、さらに備え、
前記制御手段は、
前記ズームレンズの位置に応じて、前記目標パルス数を変更する、請求項５記載の撮像装置。