JP6711641B2 - レンズ駆動装置、撮像装置、その制御方法、および制御プログラム - Google Patents

Description

本発明はレンズ駆動装置、撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、レンズ駆動装置の駆動制御に関する。

近年、デジタルカメラなどの撮像装置においては、その使用方法が多様化しており、様々な撮影シーンにおける撮影に適合した多様な撮影スタイルが提案されている。このため、例えば、高速で移動する被写体に追従するため機動性の高いオートフォーカス機構を備える撮像装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平５−６６３３６号公報

ところで、被写体の動きおよび撮影の際の撮像装置の動きは様々である。そして、頻繁に方向が変化する被写体を撮影する際には、これによって撮像装置の動きが大きくなることを考慮すると、レンズ駆動装置には高い応答性を求められる。つまり、応答性を高くするためには、レンズ駆動装置においてオートフォーカス機構などの可動部を軽量とする必要がある。

ところが、軽量化によって剛性が低下して、停止の際に可動部が振動してしまうことがある。これによって、可動部の整定時間が長くなってしまい、結果的に応答性が阻害されてしまう。

そこで、本発明の目的は、応答性が向上したレンズ駆動装置、撮像装置、制御方法、および制御プログラムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明によるレンズ駆動装置は、レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置であって、前記レンズを保持して前記光軸方向に移動可能な保持部材と、前記保持部材の前記光軸方向における位置を現在位置として検出する第１の検出手段と、前記保持部材に配置されていて、前記保持部材の変形に関する情報を検出する第２の検出手段と、前記現在位置および前記変形に関する情報に基づいて前記保持部材を移動制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、レンズを駆動制御する際の応答性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態によるレンズ駆動装置を備える撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。 図１に示すレンズ駆動装置を説明するための図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図１に示すカメラにおいて行われるAＦ（オートフォーカス）の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示す制御部においてＡＦ処理を行う際の機能ブロックの一例を示す図である。 図１に示す第２の検出部において検出される変形について説明するための図である。 従来のレンズ移動制御における目標位置、レンズ保持枠位置、およびレンズ中心位置の時間的経過による変化を説明するための図であり、（ａ）は目標位置の変化を示す図、（ｂ）はレンズ保持枠位置の変化を示す図、図６（ｃ）はレンズ中心位置の変化を示す図である。 図１に示すカメラにおけるレンズ移動制御による目標位置、レンズ保持枠位置、およびレンズ中心位置の時間的経過による変化を説明するための図であり、（ａ）は目標位置の変化を示す図、（ｂ）はレンズ保持枠位置の変化を示す図、（ｃ）はレンズ中心位置の変化を示す図である。 図１に示すカメラで用いられるレンズ保持枠の位置の変化を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るカメラに備えられた制御部においてＡＦ処理を行う際の機能ブロックの一例を示す図である。 図９で説明したレンズ移動制御による目標位置、レンズ保持枠位置、およびレンズ中心位置の時間的経過による変化を説明するための図であり、（ａ）は目標位置の変化を示す図、（ｂ）はレンズ保持枠位置の変化を示す図、（ｃ）はレンズ中心位置の変化を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るカメラに備えられた制御部においてＡＦ処理を行う際の機能ブロックの一例を示す図である。 図１１で説明したレンズ移動制御による目標位置、レンズ保持枠位置、およびレンズ中心位置の時間的経過による変化を説明するための図であり、（ａ）は目標位置の変化を示す図、（ｂ）はレンズ保持枠位置の変化を示す図、（ｃ）はレンズ中心位置の変化を示す図である。 本発明の第４の実施形態によるレンズ駆動装置の一例を説明するための図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図１３に示すレンズ駆動装置におけるレンズ保持枠と案内部との当接状態の検出を説明するための図であり、（ａ）はレンズに傾きが生じていない状態を示す図、（ｂ）はレンズに傾きが生じた状態を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態によるレンズ駆動装置の一例について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態によるレンズ駆動装置を備える撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。

図示の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）であり、カメラ１００はカメラ本体１０１およびレンズ鏡筒本体１０５を有している。カメラ本体１０１には撮像部１０２が備えられており、撮像部１０２にはレンズ鏡筒１０５を介して光学像が結像する。そして、撮像部１０２は光学像に応じた画像データを生成する。

撮像部１０２は、複数の画素を有する撮像素子が備えられており、焦点検出部１２３は撮像素子で得られた撮像結果（画像データ）に応じた視差に基づいて被写体までの距離を被写体距離として検出する（つまり、焦点検出を行う）。そして、制御部１２４は焦点検出部１２３で得られた被写体距離に基づいて、後述するようにレンズ駆動部１１０を駆動制御する。

カメラ本体１０１には操作部（例えば、レリーズボタン）１０３が設けられている。操作部１０３を半押しすると、制御部１２４は焦点検出部１２３によって焦点検出を行う。そして、制御部１２４は焦点検出結果に応じてレンズ駆動部１１０を駆動制御して撮像部１０２に結像する光学像（被写体像）のピントを合わせる。

操作部１０３を全押しすると、制御部１２４は撮影を開始する。静止画を撮影する際には、制御部１２４はシャッター（図示せず）を駆動して、撮像部１０２から静止画像を得る。動画を撮影する際には、制御部１２４はシャッターを開状態としたまま撮像部１０２によって撮像を繰り返す。これによって動画像を得ることができる。なお、動画撮影の際には、所定の被写体に常にフォーカスを行うオートフォーカスモードが用いられる。撮像部１０２で得られた画像データは画像処理回路（図示せず）によって所定の処理が行われた後、メモリーカードなど記録媒体（図示せず）に保存される。なお、操作部１０３は、ボタンである必要はなく、タッチセンサなどであってもよい。

レンズ駆動部１１０に第１の検出部１１５ａおよび第２の検出部１１４が備えられている。そして、第１の検出部１１５ａおよび第２の検出部１１４による検出結果（後述する）が制御部１２４に送られる。制御部１２４はこれら検出結果に応じて、ドライバＩＣなどを備える駆動部１２５を駆動してレンズ駆動部１１０の位置を制御する。

図２は、図１に示すレンズ駆動装置を説明するための図である。そして、図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）は側面図である。

図２も参照して、レンズ鏡筒１０５は、光軸１１１を中心軸とする複数の撮影レンズ群（図示せず）を備えている。レンズ駆動部１１０は焦点調節を行うためのレンズ（フォーカスレンズ）１１２を有している。レンズ１１２が固定部であるレンズ鏡筒１０５に対して光軸１１１に沿って移動すると、撮像部１０２における合焦状態（つまり、ピント）が変化する。

レンズ１１２はレンズ保持枠（保持部材）１１３に保持され、レンズ保持枠１１３はレンズ鏡筒１０５に固定された案内部１１７によって光軸１１１に沿って移動可能に支持されている。レンズ保持枠１１３に配置されたコイル１１６ａに通電すると、レンズ鏡筒１０５にヨーク１１６ｃを介して固定された磁石１１６ｂとコイル１１６ａとの電磁作用によって光軸１１１に沿って推力が発生する。そして、当該推力によってレンズ１１２が光軸１１１に沿って進退する。

ここでは、コイル１１６ａ、磁石１１６ｂ、およびヨーク１１６ｃを一括して駆動源１１６とする。図示の例では、駆動源１１６としてコイルと磁石とを用いたボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を用いるようにしたが、ステッピングモーターとリードスクリューとを組み合わせて駆動源とするようにしてもよい。その他、レンズ１１２を光軸１１１に沿って駆動する力を発生する駆動源であればよくＶＣＭには限定されない。

レンズ保持枠１１３には、レンズ保持枠１１３の光軸１１１方向の位置を検出するための第１の検出部１１５ａが設置されている。レンズ鏡筒１０５には、明暗パターンを繰り返すスケール１１５ｂが固定されている。第１の検出部１１５ａはスケール１１５ｂのパターンを光学的に読み取ってレンズ保持枠１１３の位置を検出する。図示の例では、第１の検出部１１５ａとして光学的な検出を行うセンサを用いたが、磁気的な検出又は機械的な検出を行うようにしてもよい。つまり、第１の検出部１１５ａはレンズ保持枠１１３の光軸１１１方向の位置を検出することができればよい。

第２の検出部１１４はレンズ保持枠１１３の変形に関する情報を検出するためのものである。第２の検出部１１４は、レンズ保持枠１１３上においてレンズ１１２と第１の検出部１１５ａの間に設置されている。これによって、第２の検出部１１４は、レンズ保持枠１１３の変形によって第１の検出部１１５ａとレンズ１１２との光軸方向の位置の変化を感度よく検出することができる。

図示の例では、第２の検出部１１４としてひずみゲージが用いられている。そして、第２の検出部１１４はレンズ保持枠１１３の表面におけるひずみに応じてレンズ保持枠１１３の変形に関する情報を検出する。第２の検出部１１４はレンズ保持枠１１３の変形に関する情報を検出できればよく、例えば、圧電体に加えられた力を電圧に変換する圧電素子又はレーザー干渉計などの光学的な検出手法を用いるようにしてもよい。

図３は、図１に示すカメラにおいて行われるＡＦ（オートフォーカス）の一例を説明するためのフローチャートである。

まず、制御部１２４に対してＡＦ（オートフォーカス）開始が指示される（ステップＳ３０１）。ここでは、静止画撮影の場合であれば、制御部１２４はボタン１０３が半押しされるとＡＦを開始する。動画撮影の場合には、制御部１２４は撮影の開始によってＡＦを開始する。なお、電源のオンによって表示部（図示せず）に画像が表示された状態となると、制御部１２４は被写体を認識してＡＦを開始するようにしてもよい。

続いて、制御部１２４は焦点検出部１２３の出力である焦点検出結果に応じて、合焦状態となるレンズ１１２の位置を目標位置として決定する（ステップＳ３０２）。そして、制御部１２４は第１の検出部１１５ａで得られたレンズ１１２の現在位置と目標位置とに応じてレンズ１１２を光軸に沿って移動する（ステップＳ３０３）。レンズ１１２の移動については後述するが、制御部１２４は、第１検出部１１５ａによる検出結果のみならず、第２の検出部１１４による検出結果を用いて駆動源１１６を制御する。

次に、制御部１２４は目標位置と現在位置とを比較して目標位置と現在位置とが一致したか否かを判定する（ステップＳ３０４）。一致しないと（ステップＳ３０４において、ＮＯ）、制御部１２４はステップＳ３０３の処理に戻る。一方、一致すると（ステップＳ３０４において、ＹＥＳ）、制御部１２４はＡＦを終了するか否かを判定する（ステップＳ３０５）。

ＡＦを終了すると判定すると（ステップＳ３０５において、ＹＥＳ）、制御部１２４はＡＦ処理を終了する。一方、ＡＦを終了しないと判定すると（ステップＳ３０５において、ＮＯ）、制御部１２４はステップＳ３０２の処理に戻って、レンズ１１２の目標位置を求める。なお、制御部１２４は、例えば、ボタン１０３の押圧を中止してボタン１０３を離すとＡＦ終了と判定する。さらには、ボタン１０３が全押しされると、制御部１２４はＡＦ終了と判定する。また、動画の撮影の際には、ユーザーの指示に応じて、制御部１２４は一時的にＡＦを停止する。

図４は、図１に示す制御部においてＡＦ処理を行う際の機能ブロックの一例を示す図である。

焦点検出部１２３の出力である焦点検出結果を受けて、目標位置演算部１２４１は焦点検出結果に応じてレンズ１１２の目標位置（合焦位置）を求める。減算器１２４２は、目標位置から第１の検出部１１５ａの検出結果である現在位置を差し引いて位置差分を出力する。利得調整部１２４３は、位置差分に所定の制御ゲインを乗算して制御量を示す駆動信号を生成する。一方、第２の検出部１１４の検出結果が示す変形量が利得演算部１２４３に与えられる。そして、利得調整部１２４３は、後述するようにして、駆動信号を生成する際、当該変形量に応じて制御ゲインを調整する。

このように、制御部１２４は差分に基づいて得られた駆動量を変形量に応じて補正して補正駆動量として、当該補正駆動量に応じてレンズ保持枠を移動制御する。

図５は、図１に示す第２の検出部において検出される変形について説明するための図である。

図５においては、レンズ駆動部１１０の構成が一部省略して示されている。レンズ保持枠１１３が駆動部１１６によって光軸１１１に沿って駆動されると、レンズ１１２の質量に起因する慣性力によってレンズ保持枠１１３が変形することがある。さらには、レンズ保持枠１１３の固有振動によってレンズ保持枠１１３が振動することがある。

例えば、レンズ保持枠１１３が矢印Ｄで示すように変形すると、レンズ１１２の中心位置は、光軸１１１方向にずれ量Ｅだけずれる。つまり、第１検出部１１５ａによって検出されるレンズ１１２の現在位置とレンズ１１２中心の光軸１１１方向の位置とがずれ量Ｅだけ異なってしまうことがある。このずれ量Ｅは移動方向の力による変形および振動が原因であるので一次的に生じるものであり、十分に時間が経過すると、ゼロに近づく。しかしながら、振動が発生した場合などにおいては、当該振動が収束するまで時間を要してしまい、レンズ移動の応答性が損なわれることになる。

このため、第１の実施形態では、前述のように、第１の検出部１１５ａとレンズ１１２との間に第２の検出部１１４を設置している。第２の検出部１１４の設置位置は変形の根本に位置し、レンズ保持枠１１３の表面のひずみを計測すれば、レンズ１１２の変形状態を検出することが可能である。一般に、変形が大きくなると、ずれ量Ｅが大きくなる関係にあるので、変形が小さくなるように制御すればずれ量Ｅを低減することができる。

再び図４を参照して、利得演算部１２４３は、前述のように、所定の制御ゲインを位置差分に乗算するが、制御ゲインが大きい程、駆動部１２５は大きな力を発生することになる。そして、駆動部１２５に大きな力が発生すると、レンズ保持枠１１３に大きな力が掛かり、結果的に、レンズ保持枠１１３の変形がより大きくなる。

よって、利得調整部１２４３は、第２の検出部１１４の検出結果に応じて制御ゲインを変更（調整）する。例えば、第２の検出部１１４で検出された情報が示す変形量が大きくなるに従って、利得調整部１２４３は制御ゲインを小さくする。これによって、変形量が大きくなると、駆動部１２５によって発生する力が抑えられて、レンズ保持枠１１３に生じる振動を低減することができる。

ここで、図１に示すカメラにおけるレンズの制御を従来の制御と比較して説明する。

図６は、従来のレンズ移動制御における目標位置、レンズ保持枠位置、およびレンズ中心位置の時間的経過による変化を説明するための図である。そして、図６（ａ）は目標位置の変化を示す図であり、図６（ｂ）はレンズ保持枠位置の変化を示す図である。また、図６（ｃ）はレンズ中心位置の変化を示す図である。なお、ここで、位置とは光軸１１１方向の位置をいう。

図６においては、目標位置が変化するタイミングで、レンズ１１２が移動を開始する。そして、レンズ保持枠１１３の位置を示す第１の検出部１１５ａの検出結果が目標位置に到達すると、図６（ｂ）に示すようにレンズ保持枠１１３の移動が停止する。この際、目標位置とレンズ保持枠１１３との位置の差が大きい程、制御ゲインを高くする。このため、レンズ保持枠１１３が目標位置に近づくにつれて、徐々に目標位置に近づく速度が遅くなる。

一方、図６（ｃ）に示すように、レンズ１１２中心には、レンズ移動の際に駆動部１２５で発生する力によって振動が生じていることが分かる。そして、当該振動は、図６（ｂ）に示すレンズ保持枠１１３の停止の後も継続する。なお、レンズ１１２中心の位置が目標位置に十分に近づいて、図６（ｃ）に破線で示す範囲に収まった状態となると、目標位置に到達したと判定される。つまり、レンズ１１２中心の位置はレンズ保持枠１１３の移動が停止した後にも振動を継続し、時間ｔ０を経過するとようやく目標位置に到達したと判定されることになる。

図７は、図１に示すカメラにおけるレンズ移動制御による目標位置、レンズ保持枠位置、およびレンズ中心位置の時間的経過による変化を説明するための図である。そして、図７（ａ）は目標位置の変化を示す図であり、図７（ｂ）はレンズ保持枠位置の変化を示す図である。また、図７（ｃ）はレンズ中心位置の変化を示す図である。

図７において、目標位置が変化するタイミングで、レンズ１１２が移動を開始する。そして、レンズ保持枠１１３の位置を示す第１の検出部１１５ａの検出結果が目標位置に到達すると、図７（ｂ）に示すようにレンズ保持枠１１３の移動が停止する。ここでは、前述のように、第２の検出部１１４の検出結果が示す変形量が大きい程、制御ゲインは小さくされる。つまり、レンズ１１２の中心位置がレンズ保持枠１１３の位置に対して大きく変化している程、制御ゲインが小さくされる。この結果、図７（ｃ）に示すように、レンズ保持枠１１１が停止した後の振動が低減し、時間ｔ１が経過した後に、目標位置に到達したと判定される。

図６（ｃ）および図７（ｃ）を参照すると、時間ｔ１＜時間ｔ０であるので、従来のレンズ移動制御に比べて、図１に示すカメラで行われるレンズ移動制御では、レンズ移動に要する時間を短縮することができる。このように、ＡＦに要する時間を短縮することができれば、連続的にＡＦを行う際においても高速化することができる。その結果、レンズ移動制御の応答性を向上させることができる。

例えば、変形が発生しないように、レンズ保持枠１１３を高剛性にしようとすると、密度の高い材料を用いて体積を増加させる必要がある。この結果、レンズ程枠１１３の質量が増加してしまい、応答性が低下する。つまり、応答性を向上させるためには可能な限り、レンズ保持枠１１３の質量を増加させないことが重要である。このため、密度が低い材料を用いてその体積を減少させることが望ましい。密度の低い材料を用いると、レンズ保持枠１１３の変形が発生する恐れがあるが、上述のようにして、レンズ保持枠１１３の変形をキャンセルすれば、短時間で高精度にレンズ１１２を目標位置に位置づけることができる。

図８は、図１に示すカメラで用いられるレンズ保持枠の位置の変化を説明するための図である。

図８において、破線は従来のレンズ移動制御におけるレンズ保持枠１１３の位置の変化を示す。そして、実線は図１に示すカメラで行われるレンズ移動制御におけるレンズ保持枠１１３の位置の変化を示す。図示のように、目標位置に到達するまでは従来のレンズ移動制御の方がレンズ保持枠１１３の移動速度が速いことが分かる。つまり、従来のレンズ移動制御の方がレンズ保持枠１１３は目標位置に素早く近づいていることが分かる。

レンズの移動開始とともにレンズ保持枠１１３の変形が発生するので、図１に示すカメラにおいては、第２の検出部１１４の検出結果に応じて制御ゲインを下げる。この結果、図１に示すカメラにおいては目標位置に達するまでの移動速度が低下する。一方、図１に示すカメラにおいては、前述のように振動を低減することによって、レンズ保持枠１１３が目標位置に停止までに要する時間を短縮する。

なお、レンズ１１２の移動速度を速くしたい場合には、レンズ１１２の移動開始の際などにおいて一時的に第２の検出部１１４の検出結果に応じた制御ゲインの調整を停止する。そして、第１の検出部１１５ａの検出結果のみに基づいて制御するようにしてもよい。レンズ１１２の移動速度を高速にしたい場合の例として、シャッター速度が十分に速い場合が挙げられる。この場合には、レンズ保持枠１１３の振動が収まっていない状態であっても、レンズ１１２の中心位置が目標位置に到達したと判定された一瞬で撮影が行われるので問題はない。

前述のように、第２の検出部１１４によってレンズ保持枠１１３の変形を検出しているので、これによってレンズ１１２の中心位置が目標位置に到達した瞬間か否かを振動状態であっても判定することができる。この結果、ＡＦに要する時間を短縮して応答性を向上させることができる。

［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態によるレンズ駆動装置を備えるカメラの一例について説明する。なお、第２の実施形態に係るカメラの構成は図１に示すカメラと同様であり、第２の実施形態によるレンズ駆動装置の構成は図２に示すレンズ駆動装置と同様である。

図９は、本発明の第２の実施形態に係るカメラに備えられた制御部においてＡＦ処理を行う際の機能ブロックの一例を示す図である。なお、図９において、制御部の機能は図４に示す制御部と異なるので、参照番号２２４を付す。また、図９においては第１の検出部および第２の検出部がそれぞれ位置検出部２２２および変形検出部２２３として示されている。さらに、図９において、図４に示す制御部と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

変位演算部２２４４は、変形検出部２２３の出力が示す変形量に所定の係数を乗じてレンズ２１２の光軸方向における変位を出力する。なお、光軸方向の変位とは、図５で説明したズレ量Ｅと等価である。加算器２２４５は、位置検出部２２２の出力である現在位置に変位演算部２２４４の出力である変位を加算してレンズ位置とする。

このように、制御部２２４は、レンズ保持枠の現在位置をレンズ保持枠の変位で補正して補正現在位置（レンズ位置）とする。

減算器２２４２は、目標位置から加算器２２４５の出力であるレンズ位置を減算して位置差分を出力する。そして、当該位置差分は利得調整部２２４３に送られる。利得調整部２２４３は当該位置差分に所定の制御ゲインを乗算して、駆動量を示す駆動信号を駆動部１２５する。

上述のように、第２の実施形態においては、レンズ保持枠１１３の現在位置にレンズ２１２の光軸方向の変位を加算して、レンズ２１２中心の光軸２１１方向の位置（レンズ位置）を求める。そして、レンズ位置を目標位置から減算して、レンズ２１２の中心を目標位置に合わせるように制御する。これによって、レンズ２１２自体が振動した場合において、当該振動を低減するように制御することができる。

図１０は、図９で説明したレンズ移動制御による目標位置、レンズ保持枠位置、およびレンズ中心位置の時間的経過による変化を説明するための図である。そして、図１０（ａ）は目標位置の変化を示す図であり、図１０（ｂ）はレンズ保持枠位置の変化を示す図である。また、図１０（ｃ）はレンズ中心位置の変化を示す図である。

図１０においては、目標位置が変化するタイミングで、レンズ１１２が移動を開始する。そして、レンズ保持枠１１３の位置を示す位置検出部２２２の検出結果が目標位置に到達すると、図１０（ｂ）に示すようにレンズ保持枠１１３の移動が停止する。

第２の実施形態によるレンズ移動制御では、前述のように、レンズ２１２の中心を目標位置に合わせる制御が行われる。その結果、図１０（ｃ）に示すように、レンズ１１２が停止した後の振動が低減する。ここでは、目標位置が変化した後、時間ｔ２が経過するとレンズ１１２の中心が目標位置に到達する。

図６および図１０を参照すると、時間ｔ２＜時間ｔ０であり、従来のレンズ移動制御と比較して、第２の実施形態によるレンズ移動制御ではレンズ移動に要する時間を短縮することができる。第２の実施形態においても、連続的に行われるＡＦを高速化することができる。その結果、レンズ移動制御の応答性を向上させることができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態によるレンズ駆動装置を備えるカメラの一例について説明する。なお、第３の実施形態に係るカメラの構成は図１に示すカメラと同様であり、第２の実施形態によるレンズ駆動装置の構成は図２に示すレンズ駆動装置と同様である。

図１１は、本発明の第３の実施形態に係るカメラに備えられた制御部においてＡＦ処理を行う際の機能ブロックの一例を示す図である。なお、図１１において、制御部の機能は図４に示す制御部と異なるので、参照番号３２４を付す。また、図１１においては第１の検出部および第２の検出部がそれぞれ位置検出部２２２および変形検出部２２３として示されている。さらに、図９において、図４に示す制御部と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図４に関連して説明したように、減算器１２４２は目標位置から現在位置を減算して位置差分を出力する。そして、利得調整部３２４３は、位置差分に所定の制御ゲインを乗算して制御量を示す制御信号を出力する。一方、変形検出部２２３の出力が示す変形量は速度演算部３２４６に入力される。速度演算部３２４６は変形量の時間履歴（つまり、時間的変化量）に基づいて変形速度を求める。そして、速度演算部３２４６は変形速度に所定の係数を乗じて得られた変形速度を加算器３２４７に送る。加算器３２４７は、利得調整部３２４３の出力である制御信号に変形速度を加えて駆動信号として駆動部１２５に送る。

第３の実施形態では、変形量の時間的変化に応じて得られた変形速度に所定の係数を乗じて得られた変形速度を考慮して駆動部１２５を駆動する。この結果、変形速度が速い程、駆動部１２５の駆動量が大きくなって、高周波振動を効率的に除去することができる。

なお、図示の例では、利得調整部３２４３の出力に対して変形速度を加えるようにしたが、変形速度に応じて利得調整部３２４３は制御ゲイン調整を行うようにしてもよい。つまり、前述の第１の実施形態においては、変形量に応じて制御ゲインを変化させるようにしたが、第３の実施形態においては変形速度に応じて制御ゲインを変化させるようにしてもよい。

図１２は、図１１で説明したレンズ移動制御による目標位置、レンズ保持枠位置、およびレンズ中心位置の時間的経過による変化を説明するための図である。そして、図１２（ａ）は目標位置の変化を示す図であり、図１２（ｂ）はレンズ保持枠位置の変化を示す図である。また、図１２（ｃ）はレンズ中心位置の変化を示す図である。

図１２においては、目標位置が変化するタイミングで、レンズ１１２が移動を開始する。そして、レンズ保持枠１１３の位置を示す位置検出部２２２の検出結果が目標位置に到達すると、図１２（ｂ）に示すようにレンズ保持枠１１３の移動が停止する。

第３の実施形態によるレンズ移動制御では、前述のように、変形量の時間的変化に応じて得られた変形速度を考慮してレンズ２１２の中心を目標位置に合わせる制御が行われる。その結果、図１２（ｃ）に示すように、レンズ１１２が停止した後の振動が大きく低減する。ここでは、目標位置が変化した後、時間ｔ３が経過するとレンズ１１２の中心が目標位置に到達する。

図６および図１２を参照すると、時間ｔ３＜時間ｔ０であり、従来のレンズ移動制御と比較して、第３の実施形態によるレンズ移動制御ではレンズ移動に要する時間を短縮することができる。第３の実施形態においても、連続的に行われるＡＦを高速化することができる。その結果、レンズ移動制御の応答性を向上させることができる。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態によるレンズ駆動装置を備えるカメラの一例について説明する。なお、第４の実施形態に係るカメラの構成は図１に示すカメラと同様である。

図１３は、本発明の第４の実施形態によるレンズ駆動装置の一例を説明するための図である。そして、図１３（ａ）は正面図であり、図１３（ｂ）は側面図である。なお、図１３において、図２に示すレンズ駆動装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図１３に示すレンズ駆動装置では、図２に示すレンズ駆動装置と比べて、第２の検出部が異なる。よって、図１３においては、第２の検出部を参照番号４１４ａ〜４１４ｄで示す。図示のように、第２の検出部４１４ａ〜４１４ｄはレンズ保持枠１１３の両端に配置されている。つまり、第２の検出部４１４ａおよび４１４ｂはレンズ保持枠の左端に配置され、第２の検出部４１４ａおよび４１４ｂはレンズ保持枠の右端に配置されている。

ここで、レンズ保持枠１１３は光軸方向の長さ（嵌合長さ）をＬとする。レンズ保持枠１１３は案内部１１７に対して光軸１１１方向に長さＬで嵌合され、これによって、レンズ１１２の光軸１１１に対する傾斜を最小限に抑えている。一方、レンズ保持枠１１３を案内部１１７によってスムーズに案内するためには、レンズ保持枠１１３と案内部１１７との間に若干の隙間（嵌合ガタ）を形成する必要がある。

このように、隙間を形成すると、当該隙間によってレンズ保持枠１１３と案内部１１７との当接状態が変化する。そして、当接状態が変化すると、レンズ１１２が光軸１１１に対して傾くことがある。加えて、案内部１１７は少なくとも長さＬにレンズ保持枠１１３の移動距離を加えた長さを必要とする。レンズ１１２の傾斜を少なくするため、長さＬを長くすると、不可避的に案内部１１７が長くなって、レンズ駆動装置は光軸１１１方向に大きくなる。よって、レンズ駆動装置を小型化するためには、長さＬを小さくする必要があるが、長さＬを短くすると、レンズ１１２の傾きが大きくなって、レンズ１１２の中心が光軸１１１方向にずれてしまうことがある。

前述のように、図示のレンズ駆動装置は４つの第２の検出部４１４ａ〜４１４ｄを有している。第２の検出部４１４ａおよび４１４ｂと第２の検出部４１４ｃおよび４１４ｄはそれぞれ案内部１１７を挟むように案内部１１７とレンズ１１２の中心とを結ぶ線に配置される。そして、第２の検出部４１４ａ〜４１４ｄの検出結果に応じて、制御部１２４はレンズ保持枠１１３と案内部１１７との当接状態を判定する。

図１４は、図１３に示すレンズ駆動装置におけるレンズ保持枠と案内部との当接状態の検出を説明するための図である。そして、図１４（ａ）はレンズに傾きが生じていない状態を示す図であり、図１４（ｂ）はレンズに傾きが生じた状態を示す図である。なお、図１４においては、レンズ駆動装置において案内部１１７とレンズ１１２の中心を通る断面が一部を省略して示されている。

図１４（ａ）では、間隙（嵌合ガタ）によってレンズ１１２に傾きが生じていない状態が示されている。図１４（ａ）に示す状態においては、レンズ保持枠１１３と案内部１１７との当接によって力が発生して、僅かにレンズ保持枠１１３に変形が生じる。そして、このレンズ保持枠１１３の変形は第２の検出部４１４ａおよび４１４ｃによって検出される。一方、第２の検出部４１４ｂおよび４１４ｄは、レンズ保持枠１１３と案内部１１７との当接部から離れているので、レンズ保持枠１１３の変形を検出できない。

よって、第２の検出部４１４ａおよび４１４ｃにおいて検出結果が得られると、つまり、レンズ保持枠１１３の変形が検出された場合には、制御部１２４はレンズ１１２に傾きが生じていないと判定する。同様にして、第２の検出部４１４ｂおよび４１４ｄにおいてレンズ保持枠１１３の変形が検出された場合においても、制御部１２４はレンズ１１２に傾きが生じていないと判定する。なお、この場合には、レンズ１１２は光軸１１１の方向にずれが生じておらず、レンズ１１２の中心は正しい位置にある。

図１４（ｂ）では、レンズ保持枠１１３が案内部１１７に偏って当接してレンズ１１２に傾きが生じた状態が示されている。図１４（ｂ）に示す状態においては、レンズ保持枠４１３が案内部４１７に当接した部分の近傍が変形するので、第２の検出部４１４ａおよび４１４ｄで検出結果が得られる。ここでは、レンズ１１２に傾きが生じて、レンズ１１２の中心の位置が傾きのない状態の位置からずれてずれＧが生じる。なお、このずれＧについては設計値および組み立ての際の実測によって予め知ることができる。

図示はしないが、第２の検出部４１４ｂおよび４１４ｃで検出結果が得られた場合には、図１４（ｂ）に示す状態と反対方向にレンズ１１２に傾きが生じることになる。そして、この場合には、図１４（ｂ）に示す方向と反対方向にずれＧが生じる。

なお、第２の検出部４１４ａ〜４１４ｄが配置されていない方向で当接に偏りが生じた場合には、第２の検出部４１４ａ〜４１４ｄのいずれにおいても変形、つまり、傾きを検出することができない。この場合には、レンズ１１２中心と案内部１１７とを結ぶ線と直交する方向に、レンズ１１２は傾く。そして、当該方向の傾きにおいては、レンズ１１２の中心が光軸方向にずれる影響は軽微である。よって、第４の実施形態では、前述のように、４か所に第２の検出部４１４ａ〜４１４ｄを配置している。但し、検出精度をより向上させるために、第２の検出部の数を増やすようにしてもよい。

第４の実施形態では、制御部は図９に示す機能ブロックを有している。ここでは、第２の検出部４１４ａ〜４１４ｄが変形検出部２２３に対応する。変形検出部２２３、つまり、第２の検出部４１４ａ〜４１４ｄで得られた検出結果が変位演算部２２４４に送られる。変位演算部２２４４は、第２の検出部４１４ａ〜４１４ｄの検出結果に応じて嵌合ガタの状態を判定する。そして、変位演算部２２４４はずれＧの有無に応じた光軸方向の変位を出力する。その後、第２の実施形態で説明したようにして、駆動部１２５が駆動制御される。

このように、本発明の第４の実施形態では、案内部１１７とレンズ保持枠１１３との当接状態（つまり、嵌合ガタ）を検出して、当接の偏り方向を判定して、当該偏り方向に応じて駆動部１２５を制御する。これによって、レンズの移動の途中で生じる当接の偏りに対処して高精度にしかもレンズ移動制御の応答性を向上させることができる。

上述の説明から明らかなように、図１に示す例では、少なくともレンズ駆動部１１０、焦点検出部１２３、第１の検出部１１５ａ、第２の検出部１１４、制御部１２４、および駆動部１２５がレンズ駆動装置を構成する。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法をレンズ駆動装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムをレンズ駆動装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給する。そして、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０５ レンズ鏡筒
１１０ レンズ駆動部
１１１ 光軸
１１２ レンズ
１１３ レンズ保持枠
１１４ 第２の検出部
１１５ａ 第１の検出部
１１７ 案内部
１２４ 制御部

Claims (13)

1. レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置であって、
   前記レンズを保持して前記光軸方向に移動可能な保持部材と、
   前記保持部材の前記光軸方向における位置を現在位置として検出する第１の検出手段と、
   前記保持部材に配置されていて、前記保持部材の変形に関する情報を検出する第２の検出手段と、
   前記現在位置および前記変形に関する情報に基づいて前記保持部材を移動制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記レンズの前記光軸方向における目標位置を決定する決定手段を有し、
   前記制御手段は、前記目標位置、前記現在位置および前記変形に関する情報に基づいて前記保持部材を移動制御することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記制御手段は、前記目標位置および前記現在位置に基づいて前記保持部材を駆動する際の駆動量を求めて、当該駆動量を前記変形に関する情報に基づいて補正して補正駆動量を得て、当該補正駆動量に応じて前記保持部材を移動制御することを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記制御手段は、前記目標位置と前記現在位置との差分を前記駆動量として求めて、前記駆動量に制御ゲインを乗算する際に前記変形に関する情報に基づいて前記制御ゲインを変更して前記補正駆動量とすることを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
5. 前記制御手段は、前記変形に関する情報が示す前記保持部材の変形量が大きくなるにしたがって前記制御ゲインを小さくすることを特徴とする請求項４に記載のレンズ駆動装置。
6. 前記制御手段は、前記変形に関する情報に応じて前記保持部材の前記光軸方向における変位を求め、当該変位によって前記現在位置を補正して得られた補正現在位置と前記目標位置とに基づいて前記保持部材を移動制御することを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
7. 前記制御手段は、前記変位を前記現在位置に加算して前記補正現在位置とし、前記目標位置と前記補正現在位置との差分に応じて前記保持部材を移動制御することを特徴とする請求項６に記載のレンズ駆動装置。
8. 前記制御手段は、前記変形に関する情報が示す変化量の時間的変化に基づいて前記保持部材の変形速度を求めて、当該変形速度に基づいて前記目標位置および前記現在位置に基づいて得られた前記保持部材の駆動量を補正して補正駆動量を得て、当該補正駆動量に応じて前記保持部材を移動制御することを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
9. 前記第１の検出手段は前記保持部材に配置され、前記保持部材の前記光軸方向における位置を検出しており、
   前記第２の検出手段は、前記保持部材において前記レンズと前記第１の検出手段との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
10. 前記保持部材は前記光軸方向に延びる案内部に沿って移動可能であり、
    前記第２の検出手段は、前記案内部の近傍において前記保持部材に設置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置を有し、
    前記レンズを用いて焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置。
12. レンズを保持して光軸方向に移動可能な保持部材を有するレンズ駆動装置の制御方法であって、
    前記保持部材の前記光軸方向における位置を現在位置として検出する第１の検出ステップと、
    前記保持部材に配置された検出手段を用いて前記保持部材の変形に関する情報を検出する第２の検出ステップと、
    前記現在位置および前記変形に関する情報に基づいて前記保持部材を移動制御する制御ステップと、
    を有することを特徴とする制御方法。
13. レンズを保持して光軸方向に移動可能な保持部材を有するレンズ駆動装置で用いられる制御プログラムであって、
    前記レンズ駆動装置が備えるコンピュータに、
    前記保持部材の前記光軸方向における位置を現在位置として検出する第１の検出ステップと、
    前記保持部材に配置された検出手段を用いて前記保持部材の変形に関する情報を検出する第２の検出ステップと、
    前記現在位置および前記変形に関する情報に基づいて前記保持部材を移動制御する制御ステップと、
    を実行させることを特徴とする制御プログラム。

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