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

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 Download PDF

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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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