JP5482731B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents
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Description
電子カメラでは、静止画の撮影以外にも、動画の撮影、動画の撮影と共に音声の録音が行えることが市場から要望されている。振動波モータを搭載した交換レンズを有した電子カメラにおいて、動画の撮影をすることは、特許文献1に開示されており、静寂性に対する利点が記載されている。
この上述の動作において、振動波モータに一対の駆動信号を印加するときに微少音が発生してしまうという問題があった。
(2)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記一対の駆動信号の周波数は、前記被写体の移動速度に応じて決定されることを特徴とする。
(3)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記制御部は、前記振動アクチュエータの駆動を指示する信号が入力されると、前記第1の処理を実行する前に、前記一対の駆動信号の振幅を予め定められた第1振幅に変更して前記振動アクチュエータに印加させる第2処理と、該第2処理の後に該一対の駆動信号の振幅を該第1振幅より大きい予め定められた第2振幅まで増加させつつ前記振動アクチュエータに印加させる動作を前記増幅部に行わせる第3処理とを実行させ、前記第2処理に掛かる時間は、前記第1処理に掛かる時間より長いことを特徴とする。
(4)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記制御部は、前記振動アクチュエータを停止させる場合、前記一対の駆動信号の振幅を前記第2振幅から前記第1振幅まで減少させた後に該一対の駆動信号の印加を止める動作を前記増幅部に行わせることを特徴とする。
(5)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記合焦用レンズの位置を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記検出部が検出した前記合焦用レンズの位置が合焦位置近傍に位置するか否かを判定し、前記合焦用レンズが該合焦位置近傍に位置する場合、前記一対の駆動信号の位相差を周期的に変化させる動作を前記移相部に行わせることを特徴とする。
(6)また、本発明は、上記に記載の発明において、前記合焦用レンズは、回転せずに該合焦用レンズの光軸方向に移動することを特徴とする。
(7)また、本発明は、被写体の像を合焦させる合焦用レンズを駆動する振動アクチュエータと、前記振動アクチュエータに増幅した一対の駆動信号を印加する増幅部と、前記一対の駆動信号の位相差を変更する移相部と、前記振動アクチュエータの駆動を指示する信号が入力されると、前記一対の駆動信号の位相差を変化させる動作を前記移相部に行わせる第1処理を実行する制御部とを備え、前記被写体の移動速度の変化に応じて、前記駆動信号の位相差を変化させる範囲を変更することを特徴とする撮像装置である。
本発明の発明者は、動画撮影時のウォブリング動作において、合焦用レンズを前後に小刻みに移動させる際に、振動波モータ(振動波アクチュエータ)に一対の駆動信号を印加すると微小のノイズが動画撮影時に音声を検出するマイクに取り込まれてしまうという問題を見いだした。その原因は、振動波モータに印加する一対の駆動信号の振幅を0[V]から所定の電圧にステップ状に変化させたとき、振動波モータのステータから様々な周波数のノイズが発生し、その可聴音が録音されることを明らかにした。そのノイズは、ステップ状に変化させる振幅の電圧に依存しており、その振幅の電圧が小さい場合には振幅に応じて、ノイズの音圧が下がる傾向にあることを発見した。
そこで、一対の駆動信号を振動波モータに印加する際に発生するノイズを、マイクが検出する音圧より小さくなる振幅にステップ状に変化させ、その後、一対の駆動信号の振幅を予め定めた電圧、例えば、定格電圧まで徐々に変化させてから振動波モータを駆動することで、ノイズが検出されることを防ぐようにした。
図1は、第1実施形態における電子カメラ1の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、電子カメラ1は、レンズ鏡筒10と、撮像素子20と、AFE(Analog Front End)回路30と、画像処理部40と、バッファメモリ50と、録音処理部60と、内蔵マイク70と、記録IF(Interface)部80と、メモリ90と、上位制御部100と、操作部材110と、表示部120とを備えている。また、電子カメラ1は、外部機器であるPC(Personal Computer)220の接続が可能となっていると共に、外部マイク210を接続することが可能となっている。外部マイク210は、録音を行う場合、内蔵マイク70に替えて用いることができる。
AFE回路30は、撮像素子20が出力するアナログ画像信号に対するゲイン調整(ISO(International Organization for Standardization)感度に応じた信号増幅)を行う。また、AFE回路30は、上位制御部100から入力されるISO感度設定情報に応じて、アナログ画像信号に対して予め定められた範囲内で増幅を行い、内蔵するA/D(Analog Digital)変換回路により、増幅したアナログ画像信号をデジタル画像データに変換して画像処理部40に出力する。
録音処理部60は、電子カメラ1に内蔵されている内蔵マイク70、或いは電子カメラ1の外部に設けられた外部マイク210が検出する音声信号を増幅し、増幅した信号をデジタル音声データとして上位制御部100に出力する。また、録音処理部60は、外部マイク210が接続されていることを検出し、外部マイク210が接続されていることを示す信号を上位制御部100に出力する。
操作部材110は、モードダイヤル、十字キー、決定ボタン、及び、レリーズボタンなどを有し、各操作に応じた操作信号を上位制御部100に出力する。ユーザによる操作部材110の操作により、静止画撮影と動画撮影とが切り替えられる。
表示部120は、液晶パネルなどにより構成され、上位制御部100から入力された画像、操作メニューなどのデータを表示する。
ここで、駆動指令信号は、振動波モータ12の駆動の開始を指示する信号である。撮影情報には、撮像対象である被写体を撮像素子上に結像させるAFレンズL3の目標位置と、被写体の移動方向、移動速度及び加速度を示す情報が含まれている。なお、上位制御部100は、例えば、特開2001−243478号公報などに記載されている公知の被写体追尾機能により、被写体の移動方向、移動速度及び加速度を検出して撮影情報を生成する。また、被写体の移動方向とは、撮像光学系の光軸方向における方向である。
また、外側固定筒101の内周側から内側に張り出した保持部101aには振動波モータ駆動装置14が配置され、振動波モータ駆動装置14は、振動波モータ12に電気的に接続され、振動波モータ12を駆動させる。
加圧部材128は、出力軸127に固定されたギア部材132と、ベアリング受部材129の間に配置されている。ベアリング受部材129は、ベアリング126の内側に挿入され、ベアリング126は、固定部材125の内側に挿入されている。ギア部材132は、出力軸127のDカットに嵌るように挿入され、Eクリップなどのストッパ130により固定され、出力軸127と共に回転する。加圧部材128とベアリング受部材との間に加圧力調整ワッシャ133が配置されている。
また、振動波モータ駆動装置14は、電子カメラ1に備えられた上位制御部100から駆動指令信号が入力されると、上位制御部100から入力される撮像情報に基づいて、振動波モータ12に印加する一対の駆動信号Sa、Sbの周波数である駆動周波数と、一対の駆動信号Sa、Sbの位相差とを算出する。そして、振動波モータ駆動装置14は、算出した周波数及び位相差を有する一対の駆動信号Sa、Sbを振動波モータ12に印加して合焦用のAFレンズである第3レンズ群L3を駆動して被写体を撮像素子上に結像させる。
移相部143は、制御部141から入力された位相差情報に基づいて、発振部142から入力される発振信号に対して位相差情報に示された位相差を有する信号を生成し、生成した信号と、入力された発振信号とを増幅部144に出力する。
第2増幅部146には、発振信号に対して位相差情報に示された位相差を有する信号と、制御部141から増幅率情報とが入力される。また、第2増幅部146は、入力された増幅率情報に応じて、入力された位相差を有する信号を増幅し、駆動信号Sbである増幅された信号を振動波モータ12の圧電体123に印加する。
回転検出部147は、光学式エンコーダ、磁気エンコーダなどにより構成され、振動波モータ12の位置と移動速度を検出し、検出した値を示す検出情報を制御部141に出力する。
また、制御部141は、振動波モータ12が動き出し、AFレンズL3が合焦点近傍のフォーカス適正範囲に位置すると、ウォブリング動作の制御を行う。具体的には、入力される撮像情報及び検出情報に対応する2つの位相差を変換テーブル141aから読み出し、読み出した2つの位相差をピーク(最大値及び最小値)として位相差情報を変化させて、移相部143に出力する駆動信号Sa、Sbの位相差を変化させる。
なお、AFレンズL3がフォーカス適正範囲に位置するか否かは、撮影情報に含まれる目標位置と、検出情報に含まれる振動波モータ12の位置とから判定する。振動波モータ12の位置と、AFレンズL3の位置とは相関関係があり、制御部141は、予め定めた係数を用いることにより振動波モータ12の位置からALレンズL3の位置を算出する。
制御部141は、上位制御部100から駆動指令信号が入力されると、周波数情報を発振部142に出力し、位相差情報を移相部143に出力し、増幅率情報を増幅部144に出力する。
本実施形態の振動波モータ駆動装置14は、駆動信号Sa、Sbの位相差により、振動波モータ12の回転速度を制御して、動画撮影におけるウォブリング動作を行う。
1.被写体が静止している場合
2.被写体が一定速度で移動している場合
3.停止している被写体が一定加速度で移動し始める場合
図6は、同実施形態における被写体が静止している場合の駆動信号Sa、Sbの駆動周波数、振幅(駆動電圧)、及び位相差と、振動波モータ12の回転速度と、AFレンズ位置との関係の一例を時系列に示した図である。
次に、時刻t3から時刻t4において、制御部141は、挿引処理を行い、駆動信号Sa、Sbの駆動周波数をf1にまで低下させる。このとき、駆動信号Sa、Sbの周波数が駆動可能な周波数範囲に達すると、振動波モータ12は駆動を開始する。
また、時刻t4において、制御部141は、AFレンズ位置がフォーカス適正範囲内に検出されると、撮像情報及び検出情報に対応する2つの位相差(+90度、−90度)を読み出して、位相差情報を周期的に変化させ、ウォブリング動作の制御を開始する。
時刻t6から時刻t7において、駆動信号の位相差は、−90度であり、振動波モータ12は、逆回転をしている。時刻t7から時刻t8において、駆動信号Sa、Sbの位相差は、−90度から+90度に変更され、振動波モータ12の回転方向は、正回転から逆回転に変更される。
図7は、同実施形態における被写体が一定速度で移動している場合の駆動信号Sa、Sbの周波数、電圧(振幅)、及び位相差と、振動波モータ12の回転速度と、AFレンズ位置との関係の一例を時系列に示した図である。
時刻t0から時刻t3までにおける動作は、上述の被写体が静止している場合と同じであるので、その説明を省略する。
時刻t4において、制御部141は、AFレンズ位置がフォーカス適正範囲内に検出されると、撮像情報及び検出情報に対応する2つの位相差(+90度、α度)を読み出して、位相差情報を周期的に変化させ、ウォブリング動作の制御を開始する。
時刻t6から時刻t7において、駆動信号の位相差は、α度であり振動波モータ12をVS0より遅い回転速度VS1で正転方向に駆動する。時刻t7から時刻t8において、駆動信号Sa、Sbの位相差は、α度から+90度に変更され、振動波モータ12の回転速度は上昇して再びVS0になる。時刻t8から時刻t9において、駆動信号Sa、Sbの位相差は、+90であり振動波モータ12を回転速度VS0で正転方向に駆動する。
以降、制御部141は、時刻t4から時刻t8の動作を周期的に繰り返して、位相差情報を−90度と−α度との間を周期的に変化させて、ウォブリング動作を実行させる。
図8は、同実施形態における停止している被写体が一定加速度で移動し始める場合の駆動信号Sa、Sbの周波数、電圧(振幅)、及び位相差と、振動波モータ12の回転速度と、AFレンズ位置との関係の一例を時系列に示した図である。
時刻t0から時刻t3までにおける動作は、上述の被写体が静止している場合と同じであるので、その説明を省略する。
時刻t4において、制御部141は、AFレンズ位置がフォーカス適正範囲内に検出されると、撮像情報及び検出情報に対応する2つの位相差(+90度、−β度)を読み出して、位相差情報を周期的に変化させ、ウォブリング動作の制御を開始する。
時刻t6から時刻t7までにおいて、駆動信号Sa、Sbの位相差は、−β度であり、振動波モータ12を回転速度VS2で逆転方向に駆動する。時刻t7から時刻t8までにおいて、駆動信号Sa、Sbの位相差は、−β度から+90度に変更され、振動波モータ12の回転速度を上昇させて、正回転させる。
以降、時刻t4から時刻t8の動作を繰り返して行うことにより、ウォブリング動作を実行することができる。
図10は、第2実施形態におけるレンズ鏡筒10Aの構成を示す概略図である。レンズ鏡筒10Aは、レンズ鏡筒10Aの外周部を覆う外側固定筒101Aと、外側固定筒101Aよりも内側における被写体側に位置する第1内側固定筒102Aと、外側固定筒101Aよりも内側における像側に位置する第2内側固定筒103Aとを備えている。
また、レンズ鏡筒10Aは、外側固定筒101Aと第2内側固定筒103Aとの間に配置されると共に、固定部材151により第2内側固定筒103Aに固定された振動波モータ12Aを備えている。
また、外側固定筒101Aの内周側から内側に張り出した保持部101aには振動波モータ駆動装置14が配置され、振動波モータ駆動装置14は、振動波モータ12Aに電気的に接続され、振動波モータ12を駆動させる。
移動子162には、移動子162の光軸方向の振動を吸収するゴムなどの振動吸収部材166が配置されている。振動吸収部材166は、加圧接触手段164により出力伝達部材155と加圧接触している。
更に、円環形状の振動波モータ12Aを備えたことにより、ギアなどを用いずとも、振動波モータ12Aの出力をカム環153に伝達することができるので、ギアのバックラッシュ等のガタツキを生じさせることなく、スムースなウォブリング動作を実行させることができる。
図11は、第3実施形態のレンズ鏡筒10Bの構成を示す概略図である。レンズ鏡筒10Bは、レンズ鏡筒10Bの外周部を覆う外側固定筒101Bと、外側固定筒101Bよりも内側における被写体側に位置する第1内側固定筒102Bと、外側固定筒101Bよりも内側における像側に位置する第2内側固定筒103Aとを備えている。
また、レンズ鏡筒10Bは、外側固定筒101Bと第2内側固定筒103Bとの間に配置されると共に、固定部材181により第1内側固定筒102Bに固定された振動波モータ12Bと、外側固定筒101Bの内周側から内側に張り出した保持部101aに配置された振動波モータ駆動装置14とを備えている。振動波モータ制御装置14は、振動波モータ12Bに電気的に接続され、振動波モータ12Bを駆動させる。
図13は、同実施形態における振動波モータ12Bの動作を示す図である。圧電素子171に一対の駆動信号Sa、Sbを印加し、且つ駆動信号Sa、Sbの位相差を90度にすると、図13に示すように、突起部173a、173bには、励起された縦振動と、曲げ振動との合成により、楕円運動が生じる。突起部173a、173bは、移動子174に加圧接触されているので、摩擦により駆動力が生じる。突起部173a、173bには、耐摩耗性材が用いられており、摩擦磨耗を防いでいる。
これにより、移動子174の光軸方向の直線運動がAF環187に伝達され、AF環187を光軸方向に移動させることができる。
また、本実施形態では、第2実施形態と同様に、ギアを用いずに振動波モータ12Bの出力をカム環187に伝達することができるので、ギアのバックラッシュ等のガタツキを生じさせることなく、スムースなウォブリング動作を実行させることができる。
また、第1実施形態及び第2実施形態で用いられていた回転運動を直線運動に変換する際に生じる摩擦などの損失がないので、エネルギーの使用効率を向上させることができる。また、AF環187の摺動面を削減したので、摺動により発生するノイズを低減させることができ、静粛な駆動が可能となる。
なお、上述の第1実施形態から第3実施形態において、変換テーブル141aには、撮影情報及び検出情報に対応する2つの位相差が記憶されている構成を示したが、これに限らず、変換テーブル141aに2つの位相差と共に、駆動信号Sa、Sbの周波数を撮影情報及び検出情報に対応させて記憶するようにしてもよい。これにより、振動波モータ12の回転速度を変更することができ、被写体の移動速度に応じてウォブリング動作の速度を決定して動画撮影時におけるオートフォーカス機能を向上させることができる。
また、上述の第1実施形態から第3実施形態において、駆動信号Sa、Sbの位相差を変化させてウォブリング動作を行う形態を示したが、これに限らず、位相差に加えて駆動信号Sa、Sbの振幅(電圧)を変化させてウォブリング動作を行ってもよい。
また、上述の第1実施形態から第3実施形態において、振動波モータ12を停止させる際、上述した振動波モータ12を駆動させる際の処理を逆の順序で行うようにしてもよい。具体的には、制御部141は、位相差情報の周期的な変更を停止し、駆動周波数f0を示す周波数情報を発振部142に出力して、駆動信号Sa、Sbの周波数を、振動波モータ12の駆動可能な周波数範囲外にすることで振動波モータ12の駆動を停止させる。その後、制御部141は、駆動信号Sa、Sbの振幅をV0[V]以下まで減少させ、増幅部144が駆動信号Sa、Sbを振動波モータ12に印加することを停止させる。これにより、振動波モータ12を駆動する際と同様に、振動波モータ12を停止させるときに発生するノイズを低減し、内蔵マイク70により検出されることを防ぐことができる。
10、10A、10B…レンズ鏡筒
12…振動波モータ
141…制御部
144…増幅部
143…移相部
Claims (7)
- 被写体の像を合焦させる合焦用レンズを駆動する振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータに増幅した一対の駆動信号を印加する増幅部と、
前記一対の駆動信号の位相差を変更する移相部と、
前記振動アクチュエータの駆動を指示する信号が入力されると、前記一対の駆動信号の位相差を変化させる動作を前記移相部に行わせる第1処理を実行する制御部と
を備え、
前記被写体の移動速度の変化に応じて、前記駆動信号の位相差を変化させる範囲を変更する
ことを特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1に記載のレンズ鏡筒であって、
前記一対の駆動信号の周波数は、前記被写体の移動速度に応じて決定される
ことを特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1又は請求項2のいずれかに記載のレンズ鏡筒であって、
前記制御部は、前記振動アクチュエータの駆動を指示する信号が入力されると、前記第1の処理を実行する前に、前記一対の駆動信号の振幅を予め定められた第1振幅に変更して前記振動アクチュエータに印加させる第2処理と、該第2処理の後に該一対の駆動信号の振幅を該第1振幅より大きい予め定められた第2振幅まで増加させつつ前記振動アクチュエータに印加させる動作を前記増幅部に行わせる第3処理とを実行させ、
前記第2処理に掛かる時間は、前記第1処理に掛かる時間より長い
ことを特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒であって、
前記制御部は、
前記振動アクチュエータを停止させる場合、前記一対の駆動信号の振幅を前記第2振幅から前記第1振幅まで減少させた後に該一対の駆動信号の印加を止める動作を前記増幅部に行わせる
ことを特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒であって、
前記合焦用レンズの位置を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部が検出した前記合焦用レンズの位置が合焦位置近傍に位置するか否かを判定し、前記合焦用レンズが該合焦位置近傍に位置する場合、前記一対の駆動信号の位相差を周期的に変化させる動作を前記移相部に行わせる
ことを特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒であって、
前記合焦用レンズは、回転せずに該合焦用レンズの光軸方向に移動する
ことを特徴とするレンズ鏡筒。 - 被写体の像を合焦させる合焦用レンズを駆動する振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータに増幅した一対の駆動信号を印加する増幅部と、
前記一対の駆動信号の位相差を変更する移相部と、
前記振動アクチュエータの駆動を指示する信号が入力されると、前記一対の駆動信号の位相差を変化させる動作を前記移相部に行わせる第1処理を実行する制御部と
を備え、
前記被写体の移動速度の変化に応じて、前記駆動信号の位相差を変化させる範囲を変更する
ことを特徴とする撮像装置。
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