JP6564238B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数のレンズ群によって構成される光学系の一部のレンズ群を光軸に沿う方向に駆動するためのリニアアクチュエータを備えた撮像装置に関するものである。

従来、撮像光学系により結像された光学像を光電変換素子等の撮像素子を用いて順次光電変換し、取得された画像信号を所定の形態の画像データ（例えば静止画像又は動画像を表わすデジタル画像データ）として記憶媒体に記憶すると共に、当該デジタル画像データに基づいて静止画像又は動画像を画像表示装置を用いて表示し得るように構成された撮像装置、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等については一般に実用化され広く普及している。

このような形態の撮像装置においては、撮像光学系を構成する複数の光学レンズ群と、これら複数の光学レンズ群をそれぞれ保持する複数のレンズ保持枠と、これら複数のレンズ保持枠のうちの一部のレンズ保持枠を所定のタイミングで所定の方向に所定量だけ移動させるためのアクチュエータ等からなるレンズ駆動ユニット等を含むさまざまな構成部材によって構成されるレンズ鏡筒を有しているのが一般である。

ここで、撮像装置の形態としては、例えば撮像装置の本体部に対してレンズ鏡筒を一体に構成したいわゆるレンズ一体型の形態のほかに、撮像装置の本体部に対してレンズ鏡筒を着脱自在に構成したいわゆるレンズ交換式の形態の撮像装置等、各種の形態のものがある。

この種の従来の撮像装置におけるレンズ鏡筒においては、撮像光学系を構成する複数の光学レンズ群の内の一部のレンズ群、例えば焦点調節動作を行うためのフォーカスレンズ群を、所定のタイミングで所定の方向に所定量だけ光軸に沿う方向に移動させるレンズ駆動ユニットが具備されている。そして、このレンズ駆動ユニットに含まれるアクチュエータの形態として、例えばボイスコイルモータ（Voice Coil Motor；ＶＣＭ）等のリニアアクチュエータを採用したものがある。

例えば特開２０１３−２２２１１６号公報によって開示されている撮像装置は、レンズ保持枠と、光軸に平行に延び磁極が周期的に反転するように構成された駆動用磁石と、この駆動用磁石に対向するようにレンズ保持枠に取り付けられた駆動用コイルと、駆動用磁石の磁気を検出してレンズ保持枠（に取り付けられた駆動用コイル）の位置検出をする二つの磁気センサーを有し、二つの磁気センサーの信号に基づいて駆動用コイルに流す電流を制御することで、レンズ保持枠を光軸に沿う方向に移動させる駆動力を得る撮像光学系の駆動用リニアアクチュエータを具備している。

特開２０１３−２２２１１６号公報

上記特開２０１３−２２２１１６号公報等によって開示されている従来構成の撮像装置において、駆動用磁石は、レンズ保持枠を駆動させるアクチュエータの一部を構成していると共に、レンズ保持枠（に取り付けられた駆動用コイル）の位置を検出する磁気センサーに対応する位置検出用磁石の機能をも兼ねるように構成されている。

ここで、例えば撮像光学系を構成する複数の光学レンズ群のうち焦点調節用のフォーカスレンズ群を光軸に沿う方向に進退移動させるのに必要な駆動力を得るためには、駆動用磁石における一極の幅（長さ）を大きくする必要がある。しかしながら、駆動用磁石の一極の幅（長さ）を大きくすると、可動部、即ちレンズ保持枠（に取り付けられた駆動用コイル）の位置検出精度が低下してしまうという問題点がある。

そして、レンズ保持枠（駆動用コイル）の位置検出精度が低くなると、レンズ位置によって発生する駆動力の変動が大きくなってしまうことから、これに起因して駆動音が発生したり、スムースな駆動を行うことができず、駆動性能の劣化が生じてしまうという問題点がある。

上記特開２０１３−２２２１１６号公報等によって開示されている従来構成の撮像装置においては、駆動用磁石に対するレンズ保持枠（駆動用コイル）の位置情報に基づいて可動部を駆動するための電流を制御している。また、必要な駆動力を得るために駆動用磁石の一極の幅（長さ）を大きくする必要があるため、レンズ保持枠（駆動用コイル）の位置検出精度を、より高精度なものとするには、当該構成では限界がある。

例えばフォーカスレンズ群の位置を検出するためには、ある程度の高い分解能が要求される。しかしながら、上記特開２０１３−２２２１１６号公報等によって開示されている撮像装置の構成では、駆動用磁石と位置検出用磁石とを兼用する構成であるので、高精度な位置検出を行うことは困難である。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、装置の大型化を抑えつつ位置検出用磁石を駆動用磁石とは別に設けることによって高精度な位置検出を行い得ると同時に、発生駆動力の変動を抑止することができ、よって駆動音や振動等を抑え、常にスムースな駆動を行い得る撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に一態様の撮像装置は、光軸に沿う方向に移動可能なレンズを保持するレンズ保持枠と、上記レンズ保持枠が上記レンズの光軸に沿う方向に移動可能に配置される固定枠と、上記レンズの光軸と平行な方向に延びるように形成され、磁極が上記光軸に沿って周期的に反転するように上記固定枠に配置された複数の駆動用磁石と、上記複数の駆動用磁石のそれぞれに対向するように上記レンズ保持枠に配置され、上記光軸に沿う方向において上記駆動用磁石の磁極の周期が互いにずれるようにそれぞれ配置される複数の駆動用コイルと、上記レンズ保持枠に取り付けられ、上記固定枠に対する上記レンズ保持枠の位置を上記複数の駆動用磁石の磁力の変化を検出することにより検出する複数の第１の検出部と、上記固定枠に対する上記レンズ保持枠の位置を検出する第２の検出部と、上記複数の駆動用コイルに流す電流を制御する駆動制御部と、を具備し、上記駆動制御部は、上記固定枠に対して上記レンズ保持枠が所定の位置に到達したことが検出された際には、その時点における上記第２の検出部の出力信号を基準位置として設定するとともに、上記レンズ保持枠が上記基準位置到達前にあるときには、上記第１の検出部の出力信号に基づいて上記複数の駆動用コイルに流す電流を制御し、上記基準位置到達後は、上記第２の検出部の出力信号に基づいて上記複数の駆動用コイルに流す電流を制御する。

本発明によれば、装置の大型化を抑えつつ位置検出用磁石を駆動用磁石とは別に設けることによって高精度な位置検出を行い得ると同時に、発生駆動力の変動を抑止することができ、よって駆動音や振動等を抑え、常にスムースな駆動を行い得る撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の撮像装置の全体構成を示す概略構成図 図１の撮像装置の内部構成の要部を示す要部概略構成図 図１の［３］−［３］線に沿う断面を概略的に示す断面図 図３の［４］−［４］線に沿う概略断面図 図３の［４］−Ｏ−［５］線に沿う概略断面図 図１の撮像装置における電気的な構成ブロックのうちレンズ駆動ユニットを駆動する駆動制御部を中心とする主要構成部分を示すブロック構成図 図１の撮像装置におけるレンズ駆動制御の初期駆動処理を示すフローチャート 図１の撮像装置におけるレンズ駆動制御処理の動作モードのうち第１駆動モードのフローチャート 図８の第１駆動モードの処理において参照するステートデータの例を示す表 図１の撮像装置におけるレンズ駆動制御処理の動作モードのうち第２駆動モードのフローチャート 図１０の第２駆動モードにおいて参照される切換位置マッピングデータの取得処理のフローチャート 第１検出部（二つのホール素子）の出力（正弦波）におけるマッピングデータを説明する説明図 図１１の切換位置マッピングデータの取得処理において生成されるマッピングデータの例を示す表

以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。本発明の一実施形態は、例えば撮像光学系により結像された光学像を、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor；相補性金属酸化膜半導体）型イメージセンサー等の光電変換素子等（以下、撮像素子という）を用いて順次光電変換し、これにより得られた画像信号を所定の形態の画像データ（例えば静止画像又は動画像を表わすデジタル画像データ）として記憶媒体に記憶すると共に、この記憶媒体に記憶されたデジタル画像データに基づいて静止画像又は動画像を再生表示する画像表示装置、例えば液晶表示ディスプレイ（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）や有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ；Organic Electro-Luminescence：ＯＥＬ）ディスプレイ等を備えて構成された撮像装置、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等を例示する。

なお、以下の説明に用いる各図面は模式的に示すものであり、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさで示すために、各部材の寸法関係や縮尺等を各構成要素毎に異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、これら各図面に記載された構成要素の数量，構成要素の形状，構成要素の大きさの比率，各構成要素の相対的な位置関係等に関し、図示の形態のみに限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態の撮像装置の全体構成を示す概略構成図である。図２は、図１の撮像装置の内部構成の要部を示す要部概略構成図である。図３は、図１の［３］−［３］線に沿う断面を概略的に示す断面図である。図４は、図３の［４］−［４］線に沿う概略断面図である。図５は、図３の［４］−Ｏ−［５］線に沿う概略断面図である。

なお、図１〜図５においては、本実施形態の要旨を表すのに留め、本発明に直接関わりの無い細部構成については、その図示を省略している。これら省略した構成部については、従来の撮像装置において適用されるものと同様のものが具備されているものとして、その詳細説明をも省略する。

また、本発明の一実施形態及びこれを表す各図面においては、レンズ鏡筒における撮像光学系の光軸を符号Ｏで表す。この光軸Ｏに沿う方向において、当該撮像装置の前面に対向し被写体が配置される側を前方というものとし、当該撮像装置の内部に配設される撮像素子の受光面（結像面）の向く方向とは反対方向を後方若しくは背面側等という表記するものとする。

まず、本発明の一実施形態の撮像装置の構成について、主に図１，図２を用いて以下に簡単に説明する。

図１，図２に示すように、本実施形態の撮像装置１は、装置本体１０と、レンズ鏡筒３０とによって主に構成されている。装置本体１０は、例えば撮像素子１１とこれを駆動する電子回路等を含む撮像ユニットと、表示部１２とこれを駆動する電子回路等を含む表示ユニットと、小型表示パネル１３ａとこれを駆動する電子回路等と上記小型表示パネル１３ａの表示を拡大観察するファインダ接眼レンズ１３ｂ等を含む電子ビューファインダ（ＥＶＦ）ユニット１３等のほか、当該撮像装置１の全体を統括的に制御する本体側制御部１４等を有して構成されている。

ここで、上記撮像ユニット，表示ユニット，ＥＶＦユニット１３等の構成ユニットについては、従来の撮像装置に適用される一般的な形態のものが適用される。また、本体側制御部１４についても、基本的な構成は、従来の撮像装置に適用されるものと略同様である。本実施形態における本体側制御部１４についての特徴的な構成点については後述する。

レンズ鏡筒３０は、例えば複数のレンズ群（３１，３２）によって構成される撮像光学系と、この撮像光学系を構成する各レンズ群のそれぞれを保持する複数のレンズ保持枠（符号３２ａのみ図示）等と、上記撮像光学系の複数のレンズ群のうちの一部のレンズ群３２を保持するレンズ保持枠３２ａを光軸Ｏに沿う方向に移動させるためのレンズ駆動ユニット４０等によって構成されている。

ここで、上記レンズ駆動ユニット４０の構成を、図２〜図５を用いて以下に詳述する。本実施形態における上記レンズ駆動ユニット４０は、撮像光学系を構成する複数のレンズ群（３１，３２）のうちの一部のレンズ群であって、例えば焦点調節動作を行うためのフォーカスレンズ群３２を保持するレンズ保持枠３２ａを、所定のタイミングで、光軸Ｏに沿う方向において所定の方向（前後方向）に所定量だけ進退移動させるものとして構成されている。ここで、レンズ保持枠３２ａは、後述する固定枠（筐体枠５１）に対して移動する可動枠として構成されている。

上記レンズ駆動ユニット４０は、駆動制御部４１と、ドライバ４２と、駆動部４３と、位置検出部４４と、メモリ４５等の電気的構成部材（主に図２参照）と、筐体枠５１（固定枠）と、フォーカスレンズ群３２を保持するレンズ保持枠３２ａと、主軸５２と、副軸５３等の機械的構成部材（主に図３〜図５参照）とによって構成されている。

上記電気的構成部材のうち駆動制御部４１は、上記本体側制御部１４による制御下で上記レンズ駆動ユニット４０を制御する制御回路である。

ドライバ４２は、駆動制御部４１からの制御信号を受けて駆動対象である駆動部４３へ電流を供給する電子回路である。なお、ドライバ４２は、駆動用コイル４３ｂにおける第１コイル４３ｂ１と第２コイル４３ｂ２（後述する）とにそれぞれ対応させて、ドライバＡ，ドライバＢの一対（複数）設けられている（図６参照）。

駆動部４３は、本レンズ駆動ユニット４０においてレンズ保持枠３２ａを駆動するためのアクチュエータである。本実施形態における駆動部４３は、例えばボイスコイルモータ（Voice Coil Motor；ＶＣＭ）等と呼ばれるリニアアクチュエータが適用されている。

駆動部４３は、具体的には図３〜図５に示すように、光軸Ｏを挟んで対向する位置のそれぞれに一対（複数）設けられている。この複数の駆動部４３のそれぞれは、駆動用磁石４３ａと、駆動用コイル４３ｂと、ヨーク４３ｃ等によって構成されている。

ここで、駆動用磁石４３ａは、筐体枠５１（固定枠）の固定部分に対し、撮像光学系の光軸Ｏと平行な方向に延びるように固定されている。駆動用磁石４３ａは、光軸Ｏに沿って磁極が周期的に反転するように構成されている。なお、図３〜図５においては、符号Ｎを附した部分をＮ極とし、符号Ｓと附した部分をＳ極として示している。そして、便宜的に、Ｎ極の磁性を有する部位には符号４３ａｎを附し、Ｓ極の磁性を有する部位には符号４３ａｓを附して示している。

上述したように、上記駆動部４３が複数配設されていることに対応して、当該駆動用磁石４３ａも複数設けられる。この場合において、複数の駆動用磁石４３ａは、光軸Ｏを挟んで対向する位置において、固定枠である上記筐体枠５１の各所定の部位に配設されている。そして、各駆動用磁石４３ａの各磁極は、光軸Ｏを含む直線で線対称となるように構成されている。

駆動用コイル４３ｂは、レンズ保持枠３２ａの固定部分に対し、上記複数の駆動用磁石４３ａのそれぞれに対向する各部位にそれぞれ複数（一対；符号４３ｂ１，４３ｂ２；図４，図５参照）配設されている。つまり、上記駆動用コイル４３ｂは、複数（２つ）あるうちの一方の駆動用磁石４３ａに対応する第１コイル４３ｂ１と第２コイル４３ｂ２との複数（一対）によって構成される。そして、これら一対のコイル４３ｂ１，４３ｂ２のそれぞれは、光軸Ｏに沿う方向に並べて配置される。この場合において、第１コイル４３ｂ１と第２コイル４３ｂ２とは、上記駆動用磁石４３ａの磁極の周期が互いにずれる位置にそれぞれ配置されている。本実施形態においては、具体的には、例えば駆動用コイル４３ｂの二つのコイル（第１コイル４３ｂ１と第２コイル４３ｂ２）は、複数の駆動用磁石４３ａの磁極の周期が１／４周期分または３／４周期分だけずれるように配置されている。なお、複数（２つ）あるうちの他方の駆動用コイル４３ｂも全く同様構成である。

ヨーク４３ｃは、鉄，鋼等によって形成される継鉄である。上記駆動用磁石４３ａと合わせて磁気回路を構成する部材である。ヨーク４３ｃは、吸着力を増加させ、磁石の性能を向上させるために配設されている。ヨーク４３ｃは、駆動用磁石４３ａ及び駆動用コイル４３ｂを取り囲むように、上記筐体枠５１の固定部分にそれぞれ配設されている。

位置検出部４４は、第１検出部４４ａと、第２検出部４４ｂと、第３検出部４４ｃとを有して構成される。

ここで、第１検出部４４ａは、駆動部４３の駆動制御を行うために、駆動用磁石４３ａの位置を検出する位置検出センサである。そのために、第１検出部４４ａとしては、例えば複数のホール素子等の磁気センサが適用される。第１検出部４４ａは、可動枠であるレンズ保持枠３２ａ側に固設され、上記駆動用磁石４３ａに対向する部位に配置されている。この場合において、複数のホール素子（本実施形態では２つとする）は、光軸Ｏに沿う方向に所定の間隔を置いてレンズ保持枠３２ａ上に配置されている。そして、これら二つのホール素子からなる第１検出部４４ａは、筐体枠５１側に固定されている駆動用磁石４３ａの磁極を検出する。

第２検出部４４ｂは、上記第１検出部４４ａによる出力に基づく駆動部４３の駆動制御により、第３検出部４４ｃ（詳細後述）がレンズ保持枠３２ａ（可動枠）の絶対位置を検出して以降の駆動部４３の駆動制御を行うためにレンズ保持枠３２ａ（可動枠）の位置検出を行う位置検出センサである。第２検出部４４ｂとしては、例えばＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect；巨大磁気抵抗効果）素子等の磁気センサ（磁気検出素子）が適用される。つまり、詳述すると、第２検出部４４ｂは、ＧＭＲ素子４４ｂ１と、位置検出用磁石４４ｂ２とによって構成される。本実施形態において、ＧＭＲ素子４４ｂ１は筐体枠５１（固定枠）側に固設され、位置検出用磁石４４ｂ２はレンズ保持枠３２ａ（可動枠）側に固設されている例を示している。なお、ＧＭＲ素子４４ｂ１と位置検出用磁石４４ｂ２との配置は、この例に限られることはなく、ＧＭＲ素子４４ｂ１をレンズ保持枠３２ａ（可動枠）側に、位置検出用磁石４４ｂ２を筐体枠５１（固定枠）側に配設する形態としてもよい。

第３検出部４４ｃは、可動枠としてのレンズ保持枠３２ａの光軸Ｏに沿う線上における絶対位置を検出するために設けられる位置検出センサである。第３検出部４４ｃとしては、例えばフォトインタラプタ（ＰＩ）等が適用される。つまり、第３検出部４４ｃは、詳述すると、ＰＩ素子４４ｃ１と、遮光凸部４４ｃ２とによって構成される。本実施形態において、ＰＩ素子４４ｃ１は筐体枠５１（固定枠）側に固設され、遮光凸部４４ｃ２はレンズ保持枠３２ａ（可動枠）側に固設されている例を示している。なお、ＰＩ素子４４ｃ１と遮光凸部４４ｃ２との配置についても、この例に限られることはなく、ＰＩ素子４４ｃ１をレンズ保持枠３２ａ（可動枠）側に、遮光凸部４４ｃ２を筐体枠５１（固定枠）側に配設する形態としてもよい。

メモリ４５は、当該レンズ鏡筒３０に固有の各種データを予め記憶しておく記憶媒体である。このメモリ４５に記憶されている各種データは、上記駆動制御部４１によって適宜必要に応じて読み出され、各種の制御に用いられる。

上記機械的構成部材のうち筐体枠５１は、当該レンズ駆動ユニット４０を構成する各構成部材を保持し、これら各構成部材の外面を覆う固定枠である。

レンズ保持枠３２ａは、上述したように、フォーカスレンズ群３２を保持するレンズ保持枠である。このレンズ保持枠３２ａは、上記筐体枠５１の内部において、主軸５２及び副軸５３によって光軸Ｏに沿う方向にのみ移動可能に配設されている。

主軸５２は、上記筐体枠５１の内部においてレンズ保持枠３２ａを光軸Ｏに沿う方向にのみ移動可能に保持する軸部材である。主軸５２は、その両端が上記筐体枠５１の内部において張架するように固設されている。この主軸５２は、レンズ保持枠３２ａの光軸Ｏに沿う方向に穿設された貫通穴３２ｂ（図３参照）に挿通配置されている。これにより、レンズ保持枠３２ａは、主軸５２に沿って摺動自在に保持されている。

副軸５３は、上記筐体枠５１の内部においてレンズ保持枠３２ａの光軸Ｏに沿う方向への移動をガイドすると共に、当該レンズ保持枠３２ａが上記主軸５２の軸中心を回転中心として回転するのを抑止する回転止めとしての機能をも兼ねる軸部材である。副軸５３は、その両端が上記筐体枠５１の内部において張架するように固設されている。そして、この副軸５３は、レンズ保持枠３２ａの光軸Ｏに沿う方向に延伸する溝部３２ｃ（図３参照）に挿通配置されている。なお、副軸５３は、上記主軸５２に対して光軸Ｏを挟んで対向する位置に配置される。そのために、レンズ保持枠３２ａに設けられる貫通穴３２ｂと溝部３２ｃとは、同様に光軸Ｏを挟んで対向する部位に配設されている。このような構成により、レンズ保持枠３２ａは、上述した主軸５２によって光軸Ｏに沿う方向に摺動自在に保持されると共に、副軸５３によって光軸Ｏに沿う方向のレンズ保持枠３２ａの移動がガイドされると同時に、さらに主軸５２の軸中心を回転中心とするレンズ保持枠３２ａの回転を抑止している。したがって、レンズ保持枠３２ａは、光軸Ｏに沿う方向にのみ進退移動自在に配設されている。

本実施形態の撮像装置１における主要となる構成は以上である。その他、図示及び詳述を省略した構成は、従来一般的な撮像装置と略同様のものが適用されているものとする。なお、本実施形態の構成では、駆動部４３の構成として、筐体枠５１（固定枠）側に駆動用磁石４３ａを設け、レンズ保持枠３２ａ（可動枠）側に駆動用コイル４３ｂを設けたいわゆるムービングコイル（Moving Coil；ＭＣ）の形態を例示しているが、駆動部４３の構成は、この形態に限られることはない。駆動部４３の構成について、上述の形態以外の構成として、筐体枠５１（固定枠）側に駆動用コイル４３ｂを設け、レンズ保持枠３２ａ（可動枠）側に駆動用磁石４３ａを設けたいわゆるムービングマグネット（Moving Magnet；ＭＭ）の形態としてもよい。

次に、本実施形態の撮像装置１におけるレンズ駆動ユニット４０に含まれる駆動制御部４１の詳細構成と、この駆動制御部４１によって実行されるレンズ駆動制御の流れについて、以下に説明する。

図６は、本実施形態の撮像装置１における電気的な構成ブロックのうちレンズ駆動ユニットを駆動する駆動制御部を中心とする主要構成部分を示すブロック構成図である。

本実施形態の撮像装置１においては、上述したように本体側制御部１４が装置全体の制御を行っている。このうち、フォーカシング時におけるフォーカスレンズ群３２のレンズ駆動制御処理は概略、次のようにして行われる。

撮像装置１が電源オン状態とされて起動すると、当該撮像装置１は、撮像動作を実行し得る撮像待機状態となる。この状態においては、例えば撮像ユニットの撮像素子１１は、撮像光学系によって結像された光学像を受けて順次所定の間隔で光電変換処理を実行している。このとき生成される撮像信号は、順次、本体側制御部１４へと伝達され、所定の信号処理を経た後、画像データとして表示部１２若しくはＥＶＦユニット１３へと送られていわゆるライブビュー画像が表示される。

このような撮像待機状態にあるとき、使用者（ユーザ）によるフォーカシング操作（例えばシャッタレリーズボタンの半押し若しくは表示パネルのタッチ操作等）が任意のタイミングで行われる。すると、その指示信号を受けて、本体側制御部１４は、所定のオートフォーカス動作（以下、ＡＦ動作と略記する）処理を実行する。

このＡＦ動作の形態としては、例えば不図示の測距装置を用いて所望の被写体像の位相差検出を行って、フォーカスレンズ群３２（を保持するレンズ保持枠３２ａ）の光軸Ｏに沿う方向における移動方向と移動量とを算出するいわゆる位相差検出ＡＦ動作処理がある。この場合には、本体側制御部１４は、レンズ駆動制御処理を実行することなく、焦点調節を行うべき目標位置情報（後述する）を取得することができる。

また、ＡＦ動作の他の形態としては、例えばフォーカスレンズ群３２（を保持するレンズ保持枠３２ａ）を光軸Ｏに沿う方向に進退移動させながら、撮像素子１１によって取得された撮像画像のコントラストを比較することで所望の被写体像の合焦位置を検出するいわゆるコントラストＡＦ動作処理がある。この場合には、本体側制御部１４は、レンズ駆動制御処理を実行しながらのコントラストＡＦ処理を実行し、これにより、焦点調節を行うべき目標位置情報（後述する）を取得する。

こうして得られた焦点調節に関する情報（以下、焦点調節情報と略記する）は、本体側制御部１４からレンズ鏡筒３０側の駆動制御部４１へと伝達される。

ここで、駆動制御部４１は、図６に示すように、目標位置生成部４１ａと、制御フィルタ４１ｂと、整流部４１ｃと、加算器４１ｄ等を有している。

目標位置生成部４１ａは、本体側制御部１４からの焦点調節情報（測距結果等を含む情報）等に基づいて、焦点調節動作を行う際にレンズ保持枠３２ａ（可動枠）の移動目標位置までの移動量等のデータを生成する演算回路である。

加算器４１ｄは、目標位置生成部４１ａからの情報信号と、位置検出部４４からの位置情報信号との差分から偏差を算出する加算回路である。

制御フィルタ４１ｂは、上記偏差が入力され、内部のＩＩＲフィルタ等により位相補償・ゲイン乗算処理を行い指定電流値を算出する演算回路である。

整流部４１ｃは、上記制御フィルタ４１ｂによる演算結果（指示電流値）と位置検出部４４による位置情報等に基づいて、上記二つのコイル（第１コイル４３ｂ１と第２コイル４３ｂ２）への供給電流についての電流方向（＋（プラス）方向又は−（マイナス）方向）や波形（矩形波かサイン波か等）又は磁極の切り換わり位置に応じた電流方向の切換タイミング等の設定値を設定する演算回路である。なお、整流部４１ｃには、メモリ４５に予め記憶された情報も入力され得るように構成されている。

このようにして上記駆動制御部４１において、上記二つのコイル（第１コイル４３ｂ１と第２コイル４３ｂ２）へ流すべき供給電流の設定値が設定されると、その設定指示は、ドライバ４２の二つのドライバＡ，Ｂへと送られる。これを受けてドライバ４２の二つのドライバＡ，Ｂは、駆動部４３へと設定された電流を供給する。即ち、一方のドライバＡからは第１コイル４３ｂ１へと駆動電流が供給され、他方のドライバＢからは第２コイル４３ｂ２へと駆動電流が供給される。これにより、駆動部４３は、レンズ保持枠３２ａ（可動枠）を光軸Ｏに沿う方向に置いて所定の方向に所定量だけ移動する。このとき、レンズ保持枠３２ａが移動することによって変動する位置情報は、位置検出部４４によって検出される。この位置検出部４４による位置検出情報は、その都度、駆動制御部４１へとフィードバックされる。

このように構成された本実施形態の撮像装置１において、例えばＡＦ動作を行う際に、フォーカスレンズ群３２を保持するレンズ保持枠３２ａ（可動枠）を光軸Ｏに沿う方向に移動させる際の作用を、以下に説明する。

図７は、本実施形態の撮像装置におけるレンズ駆動制御の初期駆動処理を示すフローチャートである。図８は、レンズ駆動制御処理の動作モードのうち第１駆動モードのフローチャートである。図９は、図８の第１駆動モードの処理において参照するステートデータの例を示す表である。

図１０は、レンズ駆動制御処理の動作モードのうち第２駆動モードのフローチャートである。図１１は、図１０の第２駆動モードにおいて参照される切換位置マッピングデータの取得処理のフローチャートである。図１１は、第１検出部（二つのホール素子）の出力（正弦波）におけるマッピングデータを説明する説明図である。図１２は、図１１の切換位置マッピングデータ取得処理において生成されるマッピングデータの例を示す表である。

本実施形態の撮像装置１において、例えばＡＦ動作を行う際には、まず、第１駆動モードによってレンズ駆動制御が行われる。この第１駆動モードは、第１検出部４４ａによる位置検出結果に基づいて行うレンズ駆動制御である。この第１駆動モードによって、所定の基準位置（例えば可動範囲の端部、若しくは予め設定された絶対位置）が設定される。この基準位置は、第３検出部４４ｃ（ＰＩ素子４４ｃ１，遮光凸部４４ｃ２）によって若しくは機械的可動範囲内の端部等検出される（図７，図８参照）。

このようにして基準位置が設定されると、その後、レンズ駆動制御は、第１駆動モードから第２駆動モードへと切り換わる。この第２駆動モードは、第２検出部４４ｂ（ＧＭＲ素子４４ｂ１，位置検出用磁石４４ｂ２）による位置検出結果に基づいて、ＡＦ動作によって設定された所望の目標位置までレンズ保持枠３２ａを駆動するレンズ駆動制御である（第２駆動モード；図１２，図１３参照）。

まず、本実施形態の撮像装置１におけるレンズ駆動制御処理の初期駆動処理を、図７のフローチャートによって説明する。

撮像装置１が起動され、撮像待機状態にあり、使用者（ユーザ）によるフォーカシング操作（例えばシャッタレリーズボタンの半押し若しくは表示パネルのタッチ操作等）が行われることにより、本体側制御部１４は、所定のＡＦ動作処理の実行が開始される。

図７のステップＳ１において、本体側制御部１４は、第１駆動モードによるレンズ駆動制御を実行する（詳細後述の図８参照）。

次いで、ステップＳ２において、本体側制御部１４は、第３検出部４４ｃの出力を確認することによりレンズ保持枠３２ａが所定の基準位置に到達したか否かの確認を行う。ここで、所定の基準位置は、例えば可動枠であるレンズ保持枠３２ａの移動範囲における一方の端部、若しくは予め設定される所定の位置である。この基準位置は、第２検出部４４ｂを用いて行う第２駆動モード時の基準となる位置情報となる。

ステップＳ３において、本体側制御部１４は、上述のステップＳ２の処理にて検出された所定の基準位置を基準位置として設定する。

そして、ステップＳ４において、本体側制御部１４は、レンズ駆動制御の動作モードを第２駆動モードに切り換え変更する。これにより、レンズ駆動制御処理の初期駆動処理を終了する。

次に、レンズ駆動制御処理のうち第１駆動モード処理（図７のステップＳ１の処理）について、図８のサブルーチンによって以下に説明する。この第１駆動モード処理は、可動枠であるレンズ保持枠３２ａを光軸Ｏに沿う方向に駆動するための駆動部４３の供給する電流値を第１検出部４４ａの出力信号に基づいて算出する処理である。この場合において、
ステップＳ１１において、本体側制御部１４は、第１検出部４４ａ（ホール素子）からの出力信号を取得する。

次いで、ステップＳ１２において、本体側制御部１４は、上記ステップＳ１１の処理にて取得した第１検出部４４ａ（ホール素子）からの出力信号に基づいてステート（Ｓｔａｔｅ）の算出を行う。ここで、ステート（Ｓｔａｔｅ）は、第１検出部４４ａ（ホール素子）の出力波形の範囲内に設定された領域（ステート１〜４等）である（図１２参照）。

ステップＳ１３において、本体側制御部１４は、取得したステートに応じて第１コイル４３ｂ１，第２コイル４３ｂ２の電流符号（「＋」（プラス）であるか「−」（マイナス）であるか）を算出する。ここで、所得したステートと、二つの各コイル（４３ｂ１，４３ｂ２）への電流符号との関係は、例えば図９に示すようになる。

ステップＳ１４において、本体側制御部１４は、駆動部４３の第１コイル４３ｂ１及び第２コイル４３ｂ２へと供給すべき電流値を演算により算出する。ここで、
電流値＝符号×指示電流値
である。この演算処理は、上述したように整流部４１ｃにおいて行われる。即ち、指示電流値は、上述したように、上記制御フィルタ４１ｂによる演算結果である。また、符号は、位置検出部４４のうちの第１検出部４４ａによって上述のステップＳ１１において取得した位置情報に基づいて設定される（ステート；図９，図１０参照）。これらの処理は、上述したように、整流部４１ｃによって処理される。これにより、第１駆動モードにおける電流値算出処理を終了する。

次に、レンズ駆動制御処理のうち第２駆動モード処理について、図１０のフローチャートによって以下に説明する。この第２駆動モード処理は、可動枠であるレンズ保持枠３２ａを光軸Ｏに沿う方向に駆動するために駆動部４３へ供給する電流値を第２検出部４４ｂの出力信号に基づいて算出する処理である
ステップＳ２１において、本体側制御部１４は、第２検出部４４ｂ（ＧＭＲ素子４４ｂ１，位置検出用磁石４４ｂ２）からの出力信号から、レンズ保持枠３２ａの現在位置を算出する。ここで、レンズ保持枠３２ａの現在位置は、上述の図７のステップＳ３の処理にて設定した基準位置からの相対位置である。

ステップＳ２２において、本体側制御部１４は、上述のステップＳ２１の処理にて算出された現在位置が、予め測定された切換位置マッピングデータ（後述する）内のどこに対応するかを算出する。

ここで、切換位置マッピングデータは、予め所定のマッピング処理を行って取得され、メモリ４５等に記憶されているデータである。この切換位置マッピング処理のフローチャートを図１１に示す。この切換位置マッピング処理は、当該撮像装置１（レンズ鏡筒３０）の製造時に個々の装置について行われ、これによって取得されたデータが、個々の装置のメモリ４５に記憶される。

図１１のステップＳ３１において、本体側制御部１４は、駆動制御部４１を制御してドライバ４２，駆動部４３を介してレンズ保持枠３２ａを光軸Ｏに沿う所定の方向に駆動させる。このとき、レンズ保持枠３２ａの可動範囲内における一方の端部、例えば機械的無限遠端に到達するまで（当て付くまで）駆動させる。

ステップＳ３２において、本体側制御部１４は、レンズ保持枠３２ａが機械的無限遠端位置に到達したか（当て付いたか）否かの確認を行う。ここで、機械的無限遠端位置への到達の検出は第２検出部４４ｂによっても検出し得る。即ち、可動枠（レンズ保持枠３２ａ）が機械的無限遠端位置に到達すると、第２検出部４４ｂは一定の値を継続して出力することになる。こうして、機械的無限遠端位置に到達したことが確認されると、次のステップＳ３３の処理に進む。なお、機械的無限遠端位置に到達したことが確認されなければ、上記ステップＳ３１の処理に戻り、確認されるまで同じ処理を繰り返す。

ステップＳ３３において、本体側制御部１４は、レンズ保持枠３２ａを機械的無限遠端位置から至近端位置に向けて一定速度の駆動を行う。

次いで、ステップＳ３４において、本体側制御部１４は、例えば第３検出部４４ｃの出力を確認することによりレンズ保持枠３２ａが機械的至近端位置に到達したか（当て付いたか）否かの確認を行う。ここで、機械的至近端位置に到達したことが確認されると、一連の処理を終了する。また、機械的至近端位置に到達したことが確認されなければ、次のステップＳ３５の処理に進み、以降の処理を、機械的至近端位置が確認されるまで繰り返す。

ステップＳ３５において、本体側制御部１４は、第１検出部４４ａの出力信号を取得する。

続いて、ステップＳ３６において、本体側制御部１４は、上述のステップＳ３５の処理にて取得した第１検出部４４ａの出力信号に基づいてステートの切り換わりを検出する。ここで、ステートの切り換わりが検出された場合には、次のステップＳ３７の処理に進む。なお、ステートの切り換わりが検出されない場合には、上述のステップＳ３３の処理に戻り、以降の処理を、ステートの切り換わりが検出されるまで繰り返す。

ステップＳ３７において、本体側制御部１４は、第２検出部４４ｂの出力信号に基づいて算出される位置データを取得する。ここで取得される位置データが、切換位置マッピングデータとなる。例えば、図１１，図１２に示すマッピングデータの例では、切換位置ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとして示している。

続いて、ステップＳ３８において、本体側制御部１４は、上述のようにして得られた切換位置データとステートデータとを関連付けた一覧（例えば図１２参照）を切換位置マッピングデータとしてメモリ４５に記憶保存する。その後、上述のステップＳ３３の処理に戻り、以降の処理を、レンズ保持枠３２ａが機械的至近端に到達するまで繰り返す。

図１０に戻って、ステップＳ２３において、本体側制御部１４は、メモリ４５から読み込んだ切換位置マッピングデータを参照し、対応するマッピングデータのステートを元に駆動用コイル４３ｂの二つのコイル（第１コイル４３ｂ１と第２コイル４３ｂ２）へ供給する電流符号を算出する。

続いて、ステップＳ２４において、本体側制御部１４は、同様に切換位置マッピングデータを参照し、対応するマッピングデータの切換位置を元に１／４周期内での位置データＰを算出する。

次に、ステップＳ２５において、本体側制御部１４は、上述のステップＳ２４の処理にて算出した１／４周期内の位置データＰを元に係数を次式により算出する。

係数＝ｃｏｓ（Ｐ）［第１コイル］
＝ｓｉｎ（Ｐ）［第２コイル］
そして、ステップＳ２６において、本体側制御部１４は、駆動用コイル４３ｂの二つのコイル（第１コイル４３ｂ１と第２コイル４３ｂ２）へ供給する電流値の算出を行う。ここで、電流値＝符号×係数×指示電流値である。これにより、第２駆動モードにおける電流値算出処理を終了する。

以上説明したように上記一実施形態によれば、撮像光学系を構成する複数のレンズ群のうちの一部のレンズ群３２を保持するレンズ保持枠３２ａ（可動枠）を、固定枠である筐体枠５１に対して光軸Ｏに沿う方向に移動させるレンズ駆動ユニット４０を有する撮像装置１において、撮像光学系の光軸Ｏと平行な方向に延びるように形成され、磁極が光軸Ｏに沿って周期的に反転するように筐体枠５１に配置された複数の駆動用磁石４３ａと、複数の駆動用磁石４３ａのそれぞれに対向するようにレンズ保持枠３２ａに配置され、光軸Ｏに沿う方向において駆動用磁石４３ａの磁極の周期が互いに（例えば１／４周期分または３／４周期分だけ）ずれるようにそれぞれ配置される複数の駆動用コイル４３ｂと、レンズ保持枠３２ａに取り付けられ、筐体枠５１に対するレンズ保持枠３２ａの位置を複数の駆動用磁石４３ａの磁力の変化を検出することによって検出する複数の第１の検出部４４ａと、筐体枠５１に対するレンズ保持枠３２ａの相対的な位置を検出する第２の検出部４４ｂとを具備し、筐体枠５１に対してレンズ保持枠３２ａが所定の位置に到達したことが検出された際には、その時点における第２の検出部４４ｂの出力信号を基準位置として設定し、その後のレンズ保持枠３２ａの位置検出を、第２の検出部４４ｂの出力信号に基づいて行なうように構成した。

この構成により、初期駆動時には、第１の検出部４４ａの出力信号に基づいてレンズ駆動制御を行い、筐体枠５１に対してレンズ保持枠３２ａが所定の位置に到達したことが検出された後は、第２の検出部４４ｂの出力信号に基づいてレンズ駆動制御を行い得る。

第１の検出部４４ａは、必要な駆動力を得るために必要な大きさに設定された駆動用磁石４３ａの磁力変化を検出して位置検出を行っている。初期駆動時には、この第１の検出部４４ａの出力信号に基づいてレンズ駆動制御を行って、レンズ保持枠３２ａを所定の基準位置へと移動させる（第１駆動モード）。

第２の検出部４４ｂは、設定された基準位置からの相対的な位置検出を高精度に行うことができる検出部である。この第２の検出部４４ｂの出力信号に基づいてレンズ駆動制御を行って、レンズ保持枠３２ａを所望の位置へと移動させる（第２駆動モード）。

したがって、上記第１駆動モードで所定の基準位置を設定した後は、第２駆動モードに切り換えることによって、より高精度なレンズ駆動制御を行うことができると共に、駆動力変動を抑止することができ、よって駆動音や振動等を抑止して、スムースなレンズ駆動制御を行うことがきる。

なお、上述の一実施形態において、駆動用磁石４３ａの磁束が正弦波である場合には、駆動用コイル４３ｂへ流す電流も正弦波にすれば、レンズ保持枠３２ａの位置によって生じ得る駆動力変動を抑制することができる。

また、第１駆動モードでは、駆動力変動が大きいので駆動速度が高いと、駆動音や振動等が大きくなってしまう傾向がある。そのために、第１駆動モードでの動作中には、駆動速度を一定速度以下に制限することで、駆動音や振動等を抑制するようにしてもよい。

そして、この場合、第２駆動モードでは、駆動力変動が小さくなることから、駆動音や振動も抑制されることになる。したがって、第２駆動モードに切り換えた後は、第１駆動モード時の駆動速度よりも高速に駆動するような制御を行うようにしてもよい。

なお、上述の一実施形態の撮像装置１は、装置本体１０とレンズ鏡筒３０とが別体に構成され装置本体１０に対してレンズ鏡筒３０を着脱自在に構成したいわゆるレンズ交換式の撮像装置として構成してもよい。また、この形態とは別に、撮像装置の本体部（装置本体１０）に対してレンズ鏡筒３０が一体に構成されたいわゆるレンズ一体型の撮像装置としてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１……撮像装置，
１０……装置本体，１１……撮像素子，１２……表示部，１３……電子ビューファインダ（ＥＶＦ）ユニット，１３ａ……小型表示パネル，１３ｂ……ファインダ接眼レンズ，１４……本体側制御部，
３０……レンズ鏡筒，
３２……フォーカスレンズ群，３２ａ……レンズ保持枠，３２ｂ……貫通穴，３２ｃ……溝部，
４０……レンズ駆動ユニット，
４１……駆動制御部，４１ａ……目標位置生成部，４１ｂ……制御フィルタ，４１ｃ……整流部，４１ｄ……加算器，４２……ドライバ，
４３……駆動部，４３ａ……駆動用磁石，４３ａｎ……駆動用磁石（Ｎ極），４３ａｓ……駆動用磁石（Ｓ極），４３ｂ……駆動用コイル，４３ｂ１……第１コイル，４３ｂ２……第２コイル，４３ｃ……ヨーク，
４４……位置検出部，４４ａ……第１検出部，４４ｂ……第２検出部，４４ｂ１……ＧＭＲ素子，４４ｂ２……位置検出用磁石，４４ｃ……第３検出部，４４ｃ１……ＰＩ素子，４４ｃ２……遮光凸部，
４５……メモリ，
５１……筐体枠，５２……主軸，５３……副軸，

Claims (7)

1. 光軸に沿う方向に移動可能なレンズを保持するレンズ保持枠と、
   上記レンズ保持枠が上記レンズの光軸に沿う方向に移動可能に配置される固定枠と、
   上記レンズの光軸と平行な方向に延びるように形成され、磁極が上記光軸に沿って周期的に反転するように上記固定枠に配置された複数の駆動用磁石と、
   上記複数の駆動用磁石のそれぞれに対向するように上記レンズ保持枠に配置され、上記光軸に沿う方向において上記駆動用磁石の磁極の周期が互いにずれるようにそれぞれ配置される複数の駆動用コイルと、
   上記レンズ保持枠に取り付けられ、上記固定枠に対する上記レンズ保持枠の位置を上記複数の駆動用磁石の磁力の変化を検出することにより検出する複数の第１の検出部と、
   上記固定枠に対する上記レンズ保持枠の位置を検出する第２の検出部と、
   上記複数の駆動用コイルに流す電流を制御する駆動制御部と、
   を具備し、
   上記駆動制御部は、上記固定枠に対して上記レンズ保持枠が所定の位置に到達したことが検出された際には、その時点における上記第２の検出部の出力信号を基準位置として設定するとともに、上記レンズ保持枠が上記基準位置到達前にあるときには、上記第１の検出部の出力信号に基づいて上記複数の駆動用コイルに流す電流を制御し、上記基準位置到達後は、上記第２の検出部の出力信号に基づいて上記複数の駆動用コイルに流す電流を制御することを特徴とする撮像装置。
2. 上記複数の駆動用コイルは、上記複数の駆動用磁石の磁極の周期が１／４周期分または３／４周期分だけずれるように、上記レンズ保持枠に２つ配置されていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 上記固定枠に対して上記レンズ保持枠が所定の位置に到達したことを検出する第３の検出部を、さらに具備することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 上記第３の検出部は、フォトインタラプタであることを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
5. 上記第１の検出部は、上記駆動用磁石の磁極を検出するホール素子であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
6. 上記第２の検出部は、
   上記固定枠若しくは上記レンズ保持枠のいずれか一方に取り付けられた磁気検出素子と、
   上記レンズ保持枠若しくは上記固定枠のいずれか他方において上記磁気検出素子に対向するように取り付けられた位置検出用磁石と、
   を具備してなり、
   上記磁気検出素子は、上記位置検出用磁石の磁力の変化を検出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
7. 上記磁気検出素子は、ＧＭＲ素子であることを特徴とする請求項６記載の撮像装置。

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