JP5040473B2

JP5040473B2 - 焦点調節装置および撮像装置

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Publication number: JP5040473B2
Application number: JP2007170570A
Authority: JP
Inventors: 博之富田; 宏明高原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-06-28
Also published as: JP2009008914A

Description

本発明は、撮像装置等に用いられるレンズの駆動装置、レンズの焦点調節装置および撮像装置に関するものである。

従来、フォーカスレンズを間欠駆動させながら、検出される位置に対応付けて像のコントラスト値に基づく焦点評価値を検出し、その最大値が得られるレンズ位置を求めることでフォーカスレンズを合焦位置に駆動するオートフォーカス制御が知られている。

しかしながら、フォーカスレンズの移動範囲の端部にて間欠駆動する場合に、フォーカスレンズが移動範囲の端部に当たると、レンズ駆動モータの駆動軸がバックラッシュ等により反転する場合がある。その反転を正常回転であると誤検出すると、レンズはそれ以上駆動できない状態であるにも拘らず、さらに駆動制御を継続してしまうといった問題があった。

特開２０００−１５２０６５号公報

本発明が解決しようとする課題は、レンズを適切に駆動制御できるレンズの駆動装置、レンズの焦点調節装置および撮像装置を提供することである。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって本発明を限定する趣旨ではない。

［１］本発明の焦点調節装置は、光学系（２１）を、駆動伝達系（２２２〜２２５）を介して、所定方向及び前記所定方向とは反対方向に駆動し、駆動と停止とを繰返す間欠的な駆動が可能な駆動手段（２１２，２１４，２１５，２１６）を備えた焦点調節装置において、前記駆動手段に駆動指示を与えることにより前記所定方向とは反対方向に前記光学系を駆動する第１駆動制御と、前記第１駆動制御をした後に前記駆動手段に駆動指示を与えることにより前記光学系を前記所定方向へ間欠的に駆動する第２駆動制御とを行う駆動制御手段（１４）と、前記駆動制御手段が前記第２駆動制御をしているときに焦点評価値を取得し、コントラスト検出方式により前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、前記駆動伝達系が有するガタ量が所定値以上であるか否かを判断する判断手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記判断手段により前記ガタ量が所定値未満であると判断された場合は、前記第２駆動制御において所定の第１駆動量で間欠的に駆動を行い、前記判断手段により前記ガタ量が前記所定値以上であると判断された場合は、前記第２駆動制御において前記所定の第１駆動量より大きい第２駆動量で間欠的に駆動を行うことを特徴とする。

上記発明において、駆動制御手段は、所定方向の反対方向に光学系を駆動する状態から所定方向へ反転して光学系を間欠的に駆動する場合の該間欠的な駆動の回数を、駆動伝達系の特性に応じて設定することができる。

また、上記発明において、駆動制御手段は、所定方向の反対方向に光学系を駆動する状態から所定方向へ反転して光学系を駆動する場合の駆動量を、駆動伝達系の特性に応じて設定することができる。

また、上記発明において、駆動源としてモータを用いることができ、この場合の駆動制御手段は、所定方向の反対方向に光学系を駆動する状態から所定方向へ反転して光学系を間欠的に駆動する場合の停止時においてモータを励磁するか否かを、駆動伝達系の特性に応じて設定することができる。

また、上記発明において、駆動指示に応じた駆動源の制御量を、駆動伝達系の少なくとも一部を介して検出する検出する手段を設けることができ、この場合の駆動制御手段は、検出手段の種類に応じて駆動条件を設定することができる。

上記発明において、駆動制御手段は、駆動手段に対して駆動指示を与えたにもかかわらず焦点調節状態が変化しない場合に、光学系の駆動量大きくすることができる。

［３］上記発明に係るレンズ駆動装置および焦点調節装置は撮像装置に適用することができる。

本発明は、駆動伝達系の特性に応じて駆動条件を設定するので、レンズを適切に駆動制御することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態に係る撮像装置を示すブロック図、図２は本発明の実施形態に係るフォーカスレンズの移動機構を模式的に示す断面図である。

本実施形態の撮像装置１は、カメラボディ１０とレンズ鏡筒２０を有し、レンズ鏡筒２０には、光軸２に沿って移動可能なフォーカスレンズ２１と、このフォーカスレンズ２１を光軸２に沿って移動させるレンズ駆動モータ２２と、フォーカスレンズ２１の位置を検出するためのレンズ位置検出部２３とが設けられている。

フォーカスレンズ２１の光軸２に沿う移動機構の一例を図２に示す。本例において、フォーカスレンズ２１はレンズ枠２１１に固定され、このレンズ枠２１１が回転筒２１２と称される筒状体の内部に設けられ、さらにこの回転筒２１２がレンズ鏡筒２０の固定筒２１３に対し回転可能に挿入されている。そして、レンズ枠２１１の端部に形成された雄ヘリコイド２１５が、回転筒２１２の内周面に形成された雌ヘリコイド２１６にヘリコイド嵌合されている。

回転筒２１２の内周面に形成された雌ヘリコイド２１６は、該回転筒２１２を回転させたときにレンズ枠２１１が光軸２に沿って移動する螺旋状溝で構成され、一方、図示は省略するが、回転筒２１２の回転に追従してレンズ枠２１１が連れ廻りしないように、該レンズ枠２１１を光軸方向に案内する直進ガイドが固定筒２１３とレンズ枠２１１との間に設けられている。

これらレンズ枠２１１、回転筒２１２および固定筒２１３と、レンズ枠２１１の雄ヘリコイド２１５、回転筒２１２の雌ヘリコイド２１６および固定筒２１３の直進ガイドの機構によって、回転筒２１２を何れかの周方向に回転させると、レンズ枠２１１に固定されたフォーカスレンズ２１が被写体側又はカメラボディ側の何れか一方へ、光軸２に沿って直進移動する。また、回転筒２１２を逆方向へ回転させると、フォーカスレンズ２１は被写体側又はカメラボディ側の何れか他方へ光軸２に沿って直進移動することになる。

なお、レンズ鏡筒２０にはフォーカスレンズ２１以外のレンズ群が設けられているが、ここではフォーカスレンズ２１を例に挙げて本実施形態を説明する。

上述したように回転筒２１２を回転させることによりレンズ枠２１１に固定されたフォーカスレンズ２１は光軸方向に直進移動するが、その駆動源としてのレンズ駆動モータ２２（アクチュエータ）がレンズ鏡筒２０に設けられている。なお、図２では便宜的に固定筒２１２の右側にレンズ駆動モータ２２を示したが、実際にはレンズ鏡筒２０の内部の適宜箇所に配置されている。

このレンズ駆動モータ２２の駆動軸２２１には、変速機を構成する複数の歯車２２２，２２３，２２４が連結され、最終段の歯車２２４は回転筒２１２の内周面（外周面でもよい）に形成された歯車２１４に連結されている。この複数の歯車２２２〜２２４からなる変速機によってレンズ駆動モータ２２の駆動軸２２１の回転は所定のギヤ比で回転筒２１２に伝達され、そして、回転筒２１２が何れかの周方向へ回転することで、レンズ枠２１１に固定されたフォーカスレンズ２１が光軸２の何れかの方向へ移動することになる。なお、レンズ駆動モータ２２の駆動軸２２１が逆方向に回転駆動すると、複数の歯車２２２〜２２４も逆方向に回転し、フォーカスレンズ２１は光軸２の逆方向へ移動することになる。

フォーカスレンズ２１の位置はレンズ位置検出部２３であるエンコーダによって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ２１の光軸方向の位置は回転筒２１２の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒２０の固定筒２１３に対する回転筒２１２の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。

本例のエンコーダ２３としては、回転筒２１２の歯車２１４、実際には歯車２２４を介して歯車２１４に連結された歯車２２３、に連結され、変速機を構成する複数の歯車２３２，２３３，２３４と、最終段の歯車２３４と共に回転する、スリットなどの透光部を有する回転円板２３５と、該回転円板２３５の透光部により受光パルスを発生するフォトインタラプタ２３１とを有し、回転円板２３５の回転数をフォトインタラプタ２３１で検出することで、固定筒２１３に対する回転筒２１２の相対的回転角を検出するものを例示することができる。

なお、フォトインタラプタ２３１は発光素子と受光素子が対向して設けられ、受光信号を出力するセンサであって、一箇所に透光部が形成された回転円板２３５を、発光素子からの光を遮光するように配置することで、回転円板２３５が１回転すると、非透光部による非受光信号と、透光部による受光信号とで構成されるパルス信号を出力する。このパルス信号を検出すれば、回転円板２３１の回転数になるので、変速機２３２〜２３４，２２３，２２４，２１４のギヤ比を乗じれば、回転筒２１２の回転数、すなわち回転角が算出される。

なお、フォトインタラプタ２３１および回転円板２３５による分解能を高めるために、変速機２３２〜２３４は増速機として構成することが望ましい。これにより、回転筒２１２の回転角が小さくても回転円板２３５の回転数は大きくなるのでフォトインタラプタ２３１による分解能が高くなる。

ただし、レンズ位置検出部２３の具体的構成は特に限定されることはなく、固定筒２１３に対する回転筒２１２の絶対的回転角を検出するものや、レンズ枠２１１の光軸方向の相対的移動量又は絶対的位置を検出するものも用いても良い。

フォーカスレンズ２１は、上述した回転筒２１２の回転によってカメラボディ側の端部から被写体側の端部までの間を光軸方向に移動することができ（この範囲をレンズの移動範囲Ｌともいう。）、この移動はカメラボディ１０のレンズ駆動制御部１４からの指令によって制御される。

図１に戻り、カメラボディ１０には、光軸２上に撮像素子１１が設けられている。撮像素子１１は、フォーカスレンズ２１等によって結像された像を電気信号に変換するＣＣＤなどから構成され、光電変換された電気信号を図示しないモニタ等に出力する。また、撮像素子１１は、オートフォーカススイッチ１３をＯＮ状態にして自動合焦探索を行う際、フォーカスレンズ２１を通過した像の所定エリアにおけるコントラスト値を焦点検出部１２へ出力する。

焦点検出部１２は、撮像素子１１から送出された画像出力から焦点評価値を演算する。この焦点評価値は、たとえば撮像素子１１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算して焦点電圧を検出することでも求めることができる。

また、焦点検出部１２は、レンズ駆動制御部１４に制御信号を送出してフォーカスレンズを所定のサンプリング間隔で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ２１の位置を、たとえば内挿法などの演算方式を用いて求める。

こうして求められた焦点評価値の最大値に対応するフォーカスレンズ２１の位置が合焦位置となるので、その位置を焦点検出部１２からレンズ駆動制御部１４に送出し、レンズ駆動モータ２２を制御してフォーカスレンズ２１を合焦位置に移動させる。

なお、オートフォーカススイッチ１３をＯＦＦ状態にした場合は、操作者が回転筒２１２を回転させることにより手動による合焦操作を行うことができる。

ところで、レンズ駆動モータ２２の駆動軸２２１から回転筒２１２に至る複数の歯車２２２〜２２４等には加工工程で回避できない光軸方向のガタが生じる。こうしたガタは、加工精度を高めることで、ある程度抑制することはできるものの、歯車の噛み合わせ部の円滑な動作の観点からは、ある程度のガタは必要である。

そこで、本実施形態では以下のように駆動伝達系の特性に応じて駆動条件を設定した上で、合焦探索を実行する。なお、以下の実施形態では、フォーカスレンズ２１の移動範囲Ｌの全域を探索するのではなく、フォーカスレンズ２１の現在位置Ｐｎの近傍範囲を探索する方法について説明する。

図４は本実施形態に係る撮像装置１の合焦探索ルーチンを示すフローチャート、図７および図８は本実施形態に係る撮像装置１の合焦探索におけるレンズ位置と焦点評価値の一例を示すタイムチャートである。

まず、オートフォーカススイッチ１３がＯＮ状態のとき、図４に示す合焦探索ルーチンのステップＳ４０１において、フォーカスレンズ２１の現在位置Ｐｎが移動範囲Ｌの端部近傍にあるか、それ以外、すなわち中央にあるかをレンズ位置検出部２３からの検出情報により判断する。移動範囲Ｌの端部近傍とは、移動範囲Ｌのカメラボディ側（至近側）の所定範囲または被写体側（無限側）の所定範囲であって、所定量は予め設定しておく。

フォーカスレンズ２１の現在位置Ｐｎが移動範囲Ｌの端部近傍にない場合には、ステップＳ４０２〜Ｓ４０８のルーチンへ進む。図７はこのルーチンにおけるタイムチャートである。

すなわち、まず間欠駆動回数をｍ回に設定し（ステップＳ４０２）、被写体方向（無限方向）へフォーカスレンズ２１を４００μｍ（移動量Ｄ１）だけ初期駆動する（ステップＳ４０３）。この初期駆動とは、フォーカスレンズ２１の合焦位置を探索する操作における、フォーカスレンズ２１を移動させる最初の動作をいう。また、フォーカスレンズ２１を光軸方向に移動する場合は、レンズ位置検出部２３、具体的には図２に示すフォトインタラプタ２３１の出力パルスを取り込んで、フォーカスレンズ２１の移動量を確認しながら駆動する。

フォーカスレンズ２１を初期駆動して現在位置Ｐｎから探索開始位置Ｐ_０に移動させたら、ステップＳ４０４にてカウンタを初期化する（ｉ＝０）。

次いで、ステップＳ４０５にて、フォーカスレンズ２１を探索開始位置Ｐ_０からカメラボディ方向（至近方向）へ１００μｍの移動量Ｄ２だけ移動させ、この位置Ｐ_１において焦点評価値を算出する（ステップＳ４０６）。この間欠駆動においても、フォーカスレンズ２１を光軸方向に移動する場合は、レンズ位置検出部２３、具体的には図２に示すフォトインタラプタ２３１の出力パルスを取り込んで、フォーカスレンズ２１の移動量を確認しながら駆動する。

そして、この１００μｍの移動量Ｄ２によるフォーカスレンズ２１の間欠駆動をｍステップ実行する（ステップＳ４０７〜Ｓ４０８）。なお、省電力のため、ステップＳ４０５のそれぞれの間欠駆動を終了するたびにレンズ駆動モータ２２への励磁をＯＦＦする。

ステップＳ４０５およびＳ４０６に示すフォーカスレンズ２１の間欠駆動及び焦点評価値の算出を繰り返したのち、ステップＳ４２４にて合焦判定を行う。合焦判定は、ステップＳ４０６で算出された焦点評価値に基づいて、直線内挿法などの手法を用いてその最大値を求める処理である。

ステップＳ４２４の合焦判定処理にて焦点評価値の最大値が求められたら、ステップＳ４２５からステップＳ４２６へ進み、求められた最大値に対応するフォーカスレンズ２１の位置Ｐｘを算出する。そして、ステップＳ４２７にてフォーカスレンズ２１をその合焦位置Ｐｘに移動させて合焦位置の探索操作を終了する。この合焦位置Ｐｘへの移動に際しても、レンズ位置検出部２３、具体的には図２に示すフォトインタラプタ２３１の出力パルスを取り込んで、フォーカスレンズ２１の移動量を確認しながら駆動する。

なお、ステップＳ４２５において焦点評価値の最大値が求められなかった場合は、ステップＳ４２６およびＳ４２７をジャンプして合焦位置の探索を終了する。ちなみに、焦点評価値が求められない場合とは、たとえばステップＳ４０５〜Ｓ４０８のｍステップの間欠駆動範囲に合焦位置Ｐｘが存在しない場合などが該当するが、このような合焦位置Ｐｘが存在しない場合は、たとえば次の探索操作にてフォーカスレンズ２１の移動範囲Ｌの全てを探索すればよい。

図７に示すように、合焦位置Ｐｘがフォーカスレンズ２１の現在位置Ｐｎの近傍に存在する場合には、こうした部分的な探索を最初に行うことで合焦位置の探索時間を短縮することができる。

ステップＳ４０１に戻り、フォーカスレンズ２１の現在位置Ｐｎが移動範囲Ｌの端部近傍にある場合には、ステップＳ４０９に進み、フォーカスレンズ２１のガタ量は所定値より大きいか否かを判断する。このガタ量はフォーカスレンズ２１の駆動伝達系の構成等によって相違することから、たとえばレンズ鏡筒の機種をレンズ鏡筒のメモリに格納しておき、これをレンズ駆動制御部１４へ読み出したり、具体的なガタ量を操作者がマニュアル入力などでレンズ駆動制御部１４へ取り込んだりする。

ステップＳ４０９にて、そのフォーカスレンズ２１のガタ量が所定値より小さい場合には、ステップＳ４１０〜Ｓ４１６のルーチンへ進む。図８はこのルーチンにおけるタイムチャートである。

このルーチンでは、上述したステップＳ４０２〜Ｓ４０８のルーチンに比べ、初期駆動量と間欠駆動量が微小とされている。また、間欠駆動回数も多く設定されている。

すなわち、まず間欠駆動回数をｎ回に設定し（ステップＳ４１０）、被写体方向（無限方向）へフォーカスレンズ２１を２００μｍ（移動量Ｄ３）だけ初期駆動する（ステップＳ４１１）。このフォーカスレンズ２１を光軸方向に移動する場合は、レンズ位置検出部２３、具体的には図２に示すフォトインタラプタ２３１の出力パルスを取り込んで、フォーカスレンズ２１の移動量を確認しながら駆動する。

フォーカスレンズ２１を初期駆動して現在位置Ｐｎから探索開始位置Ｐ_０に移動させたら、ステップＳ４１２にてカウンタを初期化する（ｉ＝０）。

次いで、ステップＳ４１３にて、フォーカスレンズ２１を探索開始位置Ｐ_０からカメラボディ方向（至近方向）へ５０μｍの移動量Ｄ４だけ移動させ、この位置Ｐ_１において焦点評価値を算出する（ステップＳ４１４）。この間欠駆動においても、フォーカスレンズ２１を光軸方向に移動する場合は、レンズ位置検出部２３、具体的には図２に示すフォトインタラプタ２３１の出力パルスを取り込んで、フォーカスレンズ２１の移動量を確認しながら駆動する。

そして、この５０μｍの移動量Ｄ４によるフォーカスレンズ２１の間欠駆動をｎステップ実行する（ステップＳ４１３〜Ｓ４１６）。なお、省電力のため、ステップＳ４１３のそれぞれの間欠駆動を終了するたびにレンズ駆動モータ２２への励磁をＯＦＦする。

ステップＳ４１３およびＳ４１４に示すフォーカスレンズ２１の間欠駆動及び焦点評価値の算出を繰り返したのち、ステップＳ４２４にて合焦判定を行う。これ以降のステップＳ４２４〜Ｓ４２７の処理は上述したので省略する。

探索範囲がフォーカスレンズ２１の移動範囲Ｌの端部近傍であると、間欠駆動の途中でフォーカスレンズ２１が端部に当たり、それ以上探索できないことが少なくない。このため、得られる焦点評価値の個数が少なく、最大値を算出できる確率も低くなる。

そこで、このステップＳ４１０〜Ｓ４１６のルーチンでは、フォーカスレンズ２１の現在位置Ｐｎが移動範囲Ｌの端部近傍にあって、その周囲を部分的に探索する場合には、探索範囲を予め狭く設定するとともに間欠駆動の間隔も狭く設定し、間欠駆動の間隔を狭くしたぶん間欠駆動回数を増加させることとしている。こうした細密探索を行うことで、焦点評価値を充分サンプリングすることができ、またサンプリング数も充分であるため、最大値を求め易くなる。

ステップＳ４０９に戻り、そのフォーカスレンズ２１のガタ量が所定値より大きい場合には、ステップＳ４１７〜Ｓ４２３のルーチンへ進む。図９はこのルーチンにおけるタイムチャートである。

このルーチンでは、上述したステップＳ４０２〜Ｓ４０８のルーチンに比べ、初期駆動量と間欠駆動量が微小とされて、間欠駆動回数も多く設定されている。また、上述したステップＳ４１０〜Ｓ４１６のルーチンに比べ、間欠駆動回数がα（予め設定された自然数）回多く設定されている。

すなわち、まず間欠駆動回数をｎ＋α回に設定し（ステップＳ４１７）、被写体方向（無限方向）へフォーカスレンズ２１を２００μｍ（移動量Ｄ３）だけ初期駆動する（ステップＳ４１８）。このフォーカスレンズ２１を光軸方向に移動する場合は、レンズ位置検出部２３、具体的には図２に示すフォトインタラプタ２３１の出力パルスを取り込んで、フォーカスレンズ２１の移動量を確認しながら駆動する。

フォーカスレンズ２１を初期駆動して現在位置Ｐｎから探索開始位置Ｐ_０に移動させたら、ステップＳ４１９にてカウンタを初期化する（ｉ＝０）。

次いで、ステップＳ４２０にて、フォーカスレンズ２１を探索開始位置Ｐ_０からカメラボディ方向（至近方向）へ５０μｍの移動量Ｄ４だけ移動させ、この位置Ｐ_１において焦点評価値を算出する（ステップＳ４２１）。この間欠駆動においても、フォーカスレンズ２１を光軸方向に移動する場合は、レンズ位置検出部２３、具体的には図２に示すフォトインタラプタ２３１の出力パルスを取り込んで、フォーカスレンズ２１の移動量を確認しながら駆動する。

そして、この５０μｍの移動量Ｄ４によるフォーカスレンズ２１の間欠駆動をｎ＋αステップ実行する（ステップＳ４２２〜Ｓ４２３）。なお、省電力のため、ステップＳ４２０のそれぞれの間欠駆動を終了するたびにレンズ駆動モータ２２への励磁をＯＦＦする。

ステップＳ４２０およびＳ４２１に示すフォーカスレンズ２１の間欠駆動及び焦点評価値の算出を繰り返したのち、ステップＳ４２４にて合焦判定を行う。これ以降のステップＳ４２４〜Ｓ４２７の処理は上述したので省略する。

このステップＳ４１７〜Ｓ４２３のルーチンでも、フォーカスレンズ２１の現在位置Ｐｎが移動範囲Ｌの端部近傍にあって、その周囲を部分的に探索する場合には、探索範囲を予め狭く設定するとともに間欠駆動の間隔も狭く設定し、間欠駆動の間隔を狭くしたぶん間欠駆動回数を増加させることとしている。こうした細密探索を行うことで、焦点評価値を充分サンプリングすることができ、またサンプリング数も充分であるため、最大値を求め易くなる。

これに加え、駆動伝達系のガタ量が大きい場合には、特にステップＳ４２０の間欠駆動を終了したときにレンズ駆動モータ２２への励磁をＯＦＦすると、バックラッシュ等によりレンズ駆動モータ２２の駆動軸２２１が逆方向に反転し、次の間欠駆動を行う際に、反転したほぼガタ量ぶんだけフォーカスレンズ２１の移動量が短くなるが、ステップＳ４１７にて間欠駆動回数をα回だけ増加させているので、この分を補填することができる。これにより、駆動伝達系に多少のガタがあっても充分な範囲の探索を行うことができ、合焦位置へのフォーカスレンズ２１の移動時間を短縮することができる。

上述した実施形態では、駆動伝達系のガタ量が大きいときは間欠駆動回数を増加させたが、これ以外にもガタ量の大小に拘らず適切な合焦位置探索を実行する実施形態は種々考えられる。

図５は、本発明の他の実施形態に係る撮像装置の合焦探索ルーチンを示すフローチャートである。なお同図には、図４に示す実施形態の処理と共通する処理には同じステップ番号を付している。

同図に示す実施形態では、ステップＳ４０９によりフォーカスレンズ２１のガタ量が所定値より大きいと判断された場合には、ステップＳ４１７〜Ｓ４２３のルーチンへ進む。本例では、ステップＳ４１７Ａにて間欠駆動回数を、ステップＳ４１０〜Ｓ４１６のルーチンと同じｎ回に設定する。その代わりに、ステップＳ４２０Ａにて、間欠駆動量を、ステップＳ４１０〜Ｓ４１６のルーチンにおける５０μｍに対して７０μｍに設定する。

これ以外のステップにおける処理は図４に示す実施形態と同じであるため省略する。

駆動伝達系のガタ量が大きい場合には、特にステップＳ４２０Ａの間欠駆動を終了したときにレンズ駆動モータ２２への励磁をＯＦＦすると、バックラッシュ等によりレンズ駆動モータ２２の駆動軸２２１が逆方向に反転し、次の間欠駆動を行う際に、反転したほぼガタ量ぶんだけフォーカスレンズ２１の移動量が短くなるが、ステップＳ４２０Ａにて間欠駆動量を２０μｍだけ増加させているので、この分を補填することができる。これにより、駆動伝達系に多少のガタがあっても充分な範囲の探索を行うことができ、合焦位置へのフォーカスレンズ２１の移動時間を短縮することができる。

図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る撮像装置の合焦探索ルーチンを示すフローチャートである。なお同図には、図４に示す実施形態の処理と共通する処理には同じステップ番号を付している。

同図に示す実施形態では、ステップＳ４０９によりフォーカスレンズ２１のガタ量が所定値より大きいと判断された場合には、ステップＳ４１７〜Ｓ４２３のルーチンへ進む。本例では、ステップＳ４１７Ａにて間欠駆動回数を、ステップＳ４１０〜Ｓ４１６のルーチンと同じｎ回に設定する。また、ステップＳ４２０Ｂの間欠駆動量もステップＳ４１０〜Ｓ４１６のルーチンと同じ５０μｍに設定する。その代わりに、ステップＳ４２０Ｂにて、間欠駆動が終了してもレンズ駆動モータ２２への励磁をＯＦＦせず、維持する。

駆動伝達系のガタ量が大きい場合、特にステップＳ４２０Ｂの間欠駆動を終了したときにレンズ駆動モータ２２への励磁をＯＦＦすると、バックラッシュ等によりレンズ駆動モータ２２の駆動軸２２１が逆方向に反転し、次の間欠駆動を行う際に、反転したほぼガタ量ぶんだけフォーカスレンズ２１の移動量が短くなるが、ステップＳ４２０Ｂにてレンズ駆動モータ２２への励磁を維持するので、駆動軸２１１の反転が発生せず、光軸方向のガタ自体を除去することができる。これにより、駆動伝達系に多少のガタがあっても充分な範囲の探索を行うことができ、合焦位置へのフォーカスレンズ２１の移動時間を短縮することができる。

ちなみに、駆動伝達系の特性やガタ量に応じた駆動条件として、間欠駆動回数、間欠駆動量、レンズ駆動モータへの励磁の有無を例に挙げて実施形態を説明したが、レンズ位置検出部２３の種類に応じて駆動条件を設定することもできる。

すなわち、上述したフォトインタラプタ２３１は、回転数をパルス出力するものの回転方向は検出できない形式（１相式）のものであり、この種のレンズ位置検出部を用いるとレンズ駆動モータ２２の駆動軸のバックラッシュによる反転を検出できない。

これに対して、レンズ駆動モータ２２の駆動軸２１１の回転数と回転方向が検出できる形式のセンサを用いれば、ガタ量が大きくても駆動軸２１１の反転量をフィードバック制御することができる。

したがって、回転方向が検出できないレンズ位置検出部２３を用いた場合に、間欠駆動回数や間欠駆動量を増加させたり、あるいはレンズ駆動モータへの励磁を維持したりすることができる。

なお、駆動伝達系の特性やガタ量に応じた駆動条件として、間欠駆動回数、間欠駆動量、レンズ駆動モータへの励磁の有無をそれぞれ独立して設定したが、これらを組み合わせて設定することもできる。

本発明の実施形態に係る撮像装置を示すブロック図である。本発明の実施形態に係るフォーカスレンズの移動機構を模式的に示す断面図である。本発明の実施形態に係る駆動伝達系の歯車の噛み合わせ部分を示す断面図である。本発明の実施形態に係る撮像装置の合焦探索ルーチンを示すフローチャートである。本発明の他の実施形態に係る撮像装置の合焦探索ルーチンを示すフローチャートである。本発明のさらに他の実施形態に係る撮像装置の合焦探索ルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る撮像装置の合焦探索におけるレンズ位置と焦点評価値の一例を示すタイムチャートである。本発明の実施形態に係る撮像装置の合焦探索におけるレンズ位置と焦点評価値の他の例を示すタイムチャートである。本発明の実施形態に係る撮像装置の合焦探索におけるレンズ位置と焦点評価値の他の例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１…撮像装置；１０…カメラボディ；１１…撮像素子；１２…焦点検出部
１３…オートフォーカススイッチ；１４…レンズ駆動制御部
２０…レンズ鏡筒；２１…フォーカスレンズ；２２…レンズ駆動モータ
２３…レンズ位置検出部

Claims

光学系を、駆動伝達系を介して、所定方向及び前記所定方向とは反対方向に駆動し、駆動と停止とを繰返す間欠的な駆動が可能な駆動手段を備えた焦点調節装置において、
前記駆動手段に駆動指示を与えることにより前記所定方向とは反対方向に前記光学系を駆動する第１駆動制御と、前記第１駆動制御をした後に前記駆動手段に駆動指示を与えることにより前記光学系を前記所定方向へ間欠的に駆動する第２駆動制御とを行う駆動制御手段と、
前記駆動制御手段が前記第２駆動制御をしているときに焦点評価値を取得し、コントラスト検出方式により前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記駆動伝達系が有するガタ量が所定値以上であるか否かを判断する判断手段と、を備え、
前記駆動制御手段は、
前記判断手段により前記ガタ量が所定値未満であると判断された場合は、前記第２駆動制御において所定の第１駆動量で間欠的に駆動を行い、
前記判断手段により前記ガタ量が前記所定値以上であると判断された場合は、前記第２駆動制御において前記所定の第１駆動量より大きい第２駆動量で間欠的に駆動を行うことを特徴とする焦点調節装置。
請求項１記載の焦点調節装置において、
前記駆動制御手段は、前記光学系が当該光学系の駆動範囲の端部を含む第１所定範囲にある場合に、前記判断手段により前記ガタ量が所定値未満であると判断されたとき、前記第２駆動制御において前記第１駆動量で間欠的に駆動を行い、前記判断手段により前記ガタ量が前記所定値以上であると判断されたとき、前記第２駆動制御において前記第２駆動量で間欠的に駆動を行うことを特徴とする焦点調節装置。
請求項２記載の焦点調節装置において、
前記駆動制御手段は、前記光学系が前記第１所定範囲にない場合に、前記第２駆動制御を行う場合の駆動量を、前記第２駆動量より大きい第３駆動量に設定することを特徴とする焦点調節装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
前記駆動制御手段は、前記第２駆動制御を行う場合の間欠的な駆動の回数を、
前記判断手段により判断されたガタ量が所定値未満の場合は所定の回数に設定し、
前記ガタ量が前記所定値以上の場合は前記所定の回数より大きい回数に設定することを特徴とする焦点調節装置。
請求項１〜４の何れか一項に記載の焦点調節装置において、
前記駆動源はモータであり、
前記駆動制御手段は、前記第２駆動制御を行う場合における停止時において前記モータを励磁するか否かを、
前記判断手段により判断されたガタ量が所定値未満の場合は前記モータを非励磁にし、
前記ガタ量が前記所定値以上の場合は前記モータを励磁することを特徴とする焦点調節装置。
請求項１〜５の何れか一項に記載の焦点調節装置において、
前記駆動指示に応じた前記駆動源の制御量を、前記駆動伝達系の少なくとも一部を介して検出する検出手段を備え、
前記駆動制御手段は、前記検出手段の種類に応じて前記駆動条件を設定することを特徴とする焦点調節装置。
請求項１〜６の何れか一項に記載の焦点調節装置において、
前記駆動制御手段は、前記駆動手段に対して前記駆動指示を与えたにもかかわらず前記焦点調節状態が変化しない場合に、前記光学系の駆動量を大きくすることを特徴とする焦点調節装置。
請求項１〜７の何れか一項に記載の焦点調節装置を備えたことを特徴とする撮像装置。