JP2011154142A

JP2011154142A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2011154142A
Application number: JP2010014891A
Authority: JP
Inventors: Yasutoki Takasugi; 泰時高杉
Original assignee: Sigma Corp
Current assignee: Sigma Corp
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2011-08-11

Abstract

【課題】単一のモータ駆動回路であっても、高精度な位置決めとモータ駆動音の静音化が可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】フォーカスレンズ１１１と、フォーカスレンズ１１１を駆動するブラシレスモータ１１２と、ブラシレスモータ１１２内のコイルへの通電を制御するモータ駆動部１６０と、モータ駆動部１６０に対してスキャン駆動と合焦駆動とを指示する中央制御部１４０とを有する撮像装置１００において、中央制御部１４０は、フォーカスレンズ１１１を第２の駆動よりも高速で駆動可能な第１の駆動と、フォーカスレンズ１１１を第１の駆動よりも高精度に速度制御可能な第２の駆動とを切り替え可能であり、スキャン駆動においては第１の駆動を選択し、合焦駆動においては、合焦点位置までのレンズ駆動量が所定の閾値Ａ以上である場合には第１の駆動を選択し、閾値Ａよりも小さい場合には第２の駆動を選択する。
【選択図】図４

Description

本発明は撮像装置に関し、より詳細には、自動焦点調節における位置決め精度及び静音性を向上させた撮像装置に関する。

コンパクトデジタルカメラでは、動画撮影モードを有した製品が以前から広く利用されている。さらに最近では、技術の進歩により、一眼レフカメラにおいても動画撮影に対応した製品が出始めてきている。一眼レフカメラに用いられるフォーカスレンズは、コンパクトデジタルカメラのフォーカスレンズとは重量が大きいため、フォーカスレンズを駆動するＡＦモータに大型のものが必要とされている。

しかし、ＡＦモータの駆動音が大きくなってしまい、動画撮影時にモータ駆動音が録音されてしまうことがあった。そのため、動画撮影可能な一眼レフカメラのオートフォーカスにおいては、位置決め精度や高速駆動もさることながら、ＡＦモータの静音性も求められている。

従来のＡＦモータとしてはＤＣモータが一般的に用いられてきた。しかし、ＤＣモータはブラシと整流子とが直接接触して摺動する構造のため、モータの回転に伴う雑音が大きく、また、整流子の摩耗といった問題があった。そこで、一眼レフカメラに用いるＡＦモータとして、ＤＣモータ以外のモータを利用することが検討されている。

例えば、ＡＦモータとして、摺動部がない構造のステッピングモータを利用したものとしては、特許文献１がある。特許文献１に開示の発明では、記録モードが動画記録と静止画記録の間で切り替え可能な光学機器において、光学部材と、光学部材の現在位置を検出する位置検出手段と、磁石を有するロータと、磁石に回転力を与えるコイルを有するステータと、光学部材を駆動するモータと、モータのロータの位置を検出する位置センサと、決められた時間間隔に従ってモータのコイルへの通電を切り替える第１の駆動と、位置センサの出力に応じてモータのコイルへの通電を切り替える第２の駆動とを、記録モードに応じて選択する駆動回路と、を有し、駆動回路は、光学部材の目標位置と現在位置との差である目標駆動量が所定の閾値より小さい場合は第１の駆動（非フィードバック通電切換駆動）を選択し、目標駆動量が所定の閾値以上である場合は第２の駆動（フィードバック通電切換駆動）を選択する構成としている。

非フィードバック通電切換駆動としてはマイクロステップ駆動をすることができ、これにより１ステップの中を分割して位置決めすることができるため、分解能が高く、微小変位の制御性が高い。さらに、入力される駆動パルス間隔に応じて回転速度が決まるので、駆動パルス間隔を制御することで正確な速度制御が可能である。特に、低速駆動時においても安定した制御が可能であるため、低速駆動による静音化をはかることができる。また、駆動パルス間隔を制御することで加減速制御が可能なため、ゆるやかな加減速による静音化をはかることができる。

フィードバック通電切換駆動においては、入力された駆動パルス数、回転方向、及び位置センサの出力する信号に従って、コイルの通電を順次切り換えることで、ロータを所望の角度だけ回転させることが可能である。また、コイルに流す電流を制御することで、ロータを所望のトルクで回転させることが可能である。フィードバック通電切換駆動は、非フィードバック通電切換駆動よりもフォーカスレンズを高速で移動することができる。

特開２００９−１７５５５２号公報

しかしながら、上記の従来技術では以下のような問題点があった。すなわち、特許文献１に開示の発明では、目標位置までの駆動量が所定の閾値よりも大きい（目標位置が遠い）場合には、高速駆動可能なフィードバック駆動を選択する制御となっているが、この場合には素早い合焦動作が得られるものの、駆動時に発生するモータ音が大きいため、動画中に不要な雑音が記録されてしまうことになる。

また、目標位置までの駆動量が所定の閾値よりも小さい（目標位置が近い）場合には、静音化が容易な非フィードバック駆動を選択する制御となっているが、この場合にはＡＦモータの静音駆動が行えるものの、駆動速度が遅いために、被写体距離が変化し続ける動画撮影においては、いつまでたっても被写体に合焦できないおそれがある。さらに、モータの駆動制御において、フィードバック駆動と非フィードバック駆動という２つの駆動方法を実現するために、それぞれの駆動方法専用のドライバを有する構成としているため、駆動回路及び駆動制御が複雑になり、コストの面でも問題となる。

また、特許文献１で開示されたステッピングモータ以外にも、ＡＦモータとして、静音性に優れる超音波モータを利用することが考えられる。しかしながら、超音波モータは摩擦抵抗が非常に大きいため、作動効率が悪く、駆動電圧が高くて、耐久性にも問題がある。また、高周波電源及び複雑な駆動回路を必要するため、設計自由度やコストの面での問題もある。さらに、超音波モータの特性として、動き出し時に高い周波数で駆動させる必要がある。そのため、モータの動き出しが急激になって駆動量が大きくなってしまい、静止画のライブビュー画像や動画撮影時に、いつまで経っても合焦ができなくなる場合がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、単一のモータ駆動回路であっても、高精度な位置決めとモータ駆動音の静音化が可能な撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明を実施の撮像装置は、被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、フォーカスレンズを駆動するブラシレスモータと、ブラシレスモータ内のロータの位置を検出する位置センサと、位置センサの出力に応じてコイルへの通電を制御するモータ駆動手段と、フォーカスレンズの現在位置を検出するレンズ位置検出手段と、モータ駆動手段に対して、合焦点位置を取得するスキャン駆動と、合焦点位置にフォーカスレンズを移動する合焦駆動とを指示する制御手段と、を有し、制御手段は、フォーカスレンズを第２の駆動よりも高速で駆動可能な第１の駆動と、フォーカスレンズを第１の駆動よりも高精度に速度制御可能な第２の駆動と、を切り替え可能であり、スキャン駆動においては第１の駆動を選択し、合焦駆動においては、現在位置から合焦点位置までのフォーカスレンズの駆動量を算出し、駆動量が所定の閾値以上である場合には第１の駆動を選択し、閾値よりも小さい場合には第２の駆動を選択する構成としたものである。

さらに本発明を実施の撮像装置は、上記発明において、制御手段は、ブラシレスモータに間欠的に供給される印可電圧のデューティ比を制御するＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力手段と、常にＨｉｇｈレベルの信号と一定間隔でＨｉｇｈとＬｏｗが切り替わるパルス信号とを選択的に出力するキャリア信号出力手段とＰＷＭ信号とキャリア信号との論理積を出力するＡＮＤ回路とをさらに有し、ＡＮＤ回路の出力信号を制御信号としてモータ駆動手段に出力し、キャリア信号が常にＨｉｇｈレベルの信号であるときは、ブラシレスモータは第１の駆動で駆動され、キャリア信号がパルス信号であるときは、ブラシレスモータは第２の駆動で駆動される構成としたものである。

さらに本発明を実施の撮像装置は、上記発明において、制御手段は、ブラシレスモータの停止を指示するブレーキ信号をモータ駆動手段に出力するブレーキ信号出力手段をさらに有し、第２の駆動においてデューティ比を減少させることでフォーカスレンズを減速し、ブレーキ信号をパルス信号に同期させて出力することでフォーカスレンズを停止する構成としたものである。

本発明を実施の撮像装置によれば、単一のモータ駆動回路でありながら、高精度な位置決めとモータ駆動音の静音化が可能な撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である撮像装置の主要な構造を示したブロック図である。図１に示した撮像装置の撮像ルーチンを示したフローチャートである。図２における合焦駆動サブルーチンを示したフローチャートである。フォーカスレンズ位置と被写体コントラストとの関係、及び、合焦点位置に至るまでのフォーカスレンズの駆動軌跡を模式的に示したグラフである。図１に示したブラシレスモータの駆動制御に関する主要な構成を示したブロック図である。低速駆動時に中央制御部から出力される制御信号を説明するためのタイムチャートである。

以下、添付の図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１のブロック図に示す撮像装置１００は、動画撮影モードと静止画撮影モードとを任意に切替え可能なカメラであり、大まかには、被写体光を結像面に結像させる結像光学系と、結像した被写体像を取得し処理する画像処理系と、動画撮影時に音声を取得し処理する音声処理系と、被写体像を自動的に合焦させるＡＦ処理系と、から構成されている。

結像光学系はレンズ鏡筒１１０内に設けられており、結像光学系を透過した被写体光はＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる撮像素子１２０上の結像面に結像される。

結像した被写体像を取得し処理する画像処理系は、概ね、被写体像の画像信号を出力する撮像素子１２０と、画像信号に所定の画像信号処理を行う画像信号処理部１２１と、記録フォーマットの変換処理を行うデータ処理部１３０と、を有する構成としている。

結像面で結像した被写体像は、撮像素子１２０内の各素子において光電変換され、画像信号として撮像素子１２０から出力される。画像信号は画像信号処理部１２１に送られ、ここでゲイン調整処理、ノイズ除去処理、Ａ／Ｄ変換、ガンマ補正、シャープネス補正等の画像信号処理が施される。これらの画像処理が施された画像信号は、画像データとしてデータ処理部１３０に送られる。データ処理部１３０では、必要に応じて画像データをＪＰＥＧ方式等の所定の記録方式に変換する処理が行われる。データ処理部１３０から中央制御部１４０に入力された画像データは外部メモリ用インターフェース１０１に送られ、そこに接続されるメモリーカード等の不図示の外部メモリ手段に記録される。

また、中央制御部１４０は撮影された画像データを表示するために、この画像データをＬＣＤや有機ＥＬ等からなる表示部１０２に送る。これにより撮影者は、自分が撮影した画像を確認することが可能となる。撮像装置１００がいわゆるライブビュー対応のカメラである場合には、この表示部１０２に撮像素子１２０で得られた被写体のライブビュー画像を表示することも可能である。また、撮像装置１００がファインダ光学系の代わりに表示部１０２としてＥＶＦ（電子ビューファインダ）を備えている場合には、被写体のライブビュー画像をＥＶＦに表示することで、撮影者は光学ファインダがあるときと同様の使用感で撮影画角の確認等を行うことも可能となる。

動画撮影時に音声を取得し処理する音声処理系は、概ね、外部の音声を検知して音声信号を出力する受音部１５０と、音声信号に所定の音声信号処理を施す音声信号処理部１５１と、記録フォーマットの変換処理を行うデータ処理部１３０と、を有する構成としている。

撮像装置１００が動画撮影モードであった場合には、上述した画像処理系において取得された動画像データと共に音声データも取得される。受音部１５０で取得された音声信号は音声信号処理部１５１に送られ、そこで所定の音声信号処理が施される。処理された音声信号は、音声データとしてデータ処理部１３０に送られる。データ処理部１３０では、入力された音声データを、画像信号処理部１２１から入力された動画像データと共に圧縮処理等を施し、音声付き動画データを生成する。生成された音声付き動画データは、中央制御部１４０を介して外部メモリ用インターフェース１０１に送られ、そこに接続されるメモリーカード等の不図示の外部メモリ手段に記録される。

被写体像を自動的に合焦させるＡＦ処理系は、概ね、結像光学系の一部を構成し、被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズ１１１と、フォーカスレンズ１１１を駆動するブラシレスモータ１１２と、ブラシレスモータ１１２への通電を制御するモータ駆動部１６０と、フォーカスレンズ１１１の現在位置を検出するレンズ位置検出部１１３と、被写体像のコントラストから合焦点位置を算出する画像信号処理部１２１と、モータ駆動部１６０を制御することでフォーカスレンズ１１１を合焦点位置に駆動する中央制御部と、を有する構成としている。

ブラシレスモータ１１２は、磁石を有する不図示のロータと、この磁石に回転力を与えるコイルを有する不図示のステータとを有しており、回転するロータ付近には、ロータの位置を検出するためのホール素子１１４が配置されている。モータ駆動部１６０は、このホール素子１１４の出力に応じてコイルへの通電を切り替えている。

なお、図１ではホール素子１１４をブラシレスモータ１１２と分離して示しているが、これは便宜的に分離して記載しているに過ぎず、このような構成のブラシレスモータ１１２に限定することを意図したものではない。また、結像光学系としてフォーカスレンズ１１１のみが記載されているが、この他にもズームレンズ等のレンズを含むものとする。

本実施形態の撮像装置１００に実装されたＡＦ駆動の方式としては、公知のコントラストＡＦを用いている。コントラストＡＦとは、フォーカスレンズ１１１の全スキャン領域、本実施形態の撮像装置１００の場合には至近から無限遠までをスキャン駆動させ、これにより得られた、フォーカスレンズ１１１の各位置における被写体像のコントラストを利用して合焦点位置を取得する方式である。

すなわち、画像信号処理部１２１は、撮像素子１２０で得られた画像信号から高周波成分を抽出し、スキャン駆動されたフォーカスレンズ１１１の各位置に対応した画像のコントラストを算出する。

算出されたコントラストは、レンズ位置検出部１１３により検出されたフォーカスレンズ１１１の位置情報と共に、メモリ部１７０に一時的に保存される。全領域をスキャン駆動した結果、最もコントラストが高いレンズ位置が合焦点であると見なすことができる。従って、スキャン駆動が終了すると中央制御部１４０は、最大のコントラストに対応する合焦点位置にフォーカスレンズ１１１を移動させる合焦駆動を行うようにモータ駆動部１６０に指令を出し、これを受けたモータ駆動部１６０がフォーカスレンズ１１１を駆動させることでコントラストＡＦが完了する。

図２は、本実施形態の撮像装置１００の撮像ルーチンを示したフローチャートである。ここではまず、撮像装置１００が静止画撮影モードであった場合について説明する。撮影者によって撮像装置１００の電源が投入されると、撮像ルーチンが開始する。撮像ルーチンが開始されると、まず中央制御部１４０はフォーカスレンズ１１１が初期位置にあるかどうかの確認を行う（Ｓ１０１）。フォーカスレンズ１１１の初期位置は一般にスキャン領域の外側に設けられており、至近側であっても無限縁側であってもよいが、本実施形態の撮像装置１００では至近側に設けている。

フォーカスレンズ１１１が初期位置になかった場合は、中央制御部１４０は初期位置設定を行う。初期位置設定の制御は従来技術を利用すればよい。例えば、レンズ鏡筒１１０内の初期位置に当たる箇所に不図示のＰＩ（フォトインタラプタ）を設置しておく。駆動されたフォーカスレンズ１１１によってＰＩが遮られたことを中央制御部１４０が検知すると、フォーカスレンズ１１１が初期位置に到達したことがわかる。

フォーカスレンズ１１１が初期位置にあることが確認されると、中央制御部１４０は操作部材１０３の操作検知を待機する（Ｓ１０２）。撮影者によって撮像装置１００に設けられた操作部材１０３の一部を構成する不図示のレリーズボタンが半押しされたことを検知すると、中央制御部１４０は上述したコントラストＡＦを開始する。すなわち、中央制御部１４０はモータ駆動部１６０を介してフォーカスレンズ１１１をスキャン駆動させ（Ｓ１０３）、コントラストが最大であったレンズ位置、すなわち合焦点位置を取得する（Ｓ１０４）。

合焦点位置が得られると中央制御部１４０は、スキャン駆動により得られた合焦点位置と、ホール素子１１４から得られるホール出力と、レンズ位置検出部１１３から得られるレンズ位置情報とに基づいて、合焦点位置までの駆動量を算出する。その後、中央制御部１４０はモータ駆動部１６０を介してブラシレスモータ１１２の回転方向を反転させ、フォーカスレンズ１１１を合焦点位置に駆動させる合焦駆動を開始する（Ｓ１０５）。また、被写体のコントラストが低すぎる等により合焦点位置が取得できなかった場合には、ステップＳ１０２に戻る。

合焦駆動によりフォーカスレンズ１１１が合焦点位置に到達すると、次にレリーズボタンが半押し状態のままであるかを再度確認する（Ｓ１０６）。半押しが解除されていた場合には、ステップＳ１０２に戻る。レリーズボタンの半押し状態が確認されたら、続けてレリーズボタンの全押しを確認する（Ｓ１０７）。全押しが検知されると、中央制御部１４０は通常の撮像処理を行い（Ｓ１０８）、撮像装置１００の撮像ルーチンが終了する。

次に、上述した撮像ルーチンにおける合焦駆動について詳しく説明する。図３は、合焦駆動サブルーチンを示したフローチャートである。中央制御部１４０は、算出した合焦点位置までの駆動量が所定の閾値Ａ以上であるかどうかを確認する（Ｓ２０１）。閾値Ａ以上であった場合には、中央制御部１４０はモータ駆動部１６０を介してブラシレスモータ１１２を高速駆動で制御する（Ｓ２０２）。高速駆動が行われている間も、中央制御部１４０はレンズ位置検出部１１３からのレンズ位置情報によってフォーカスレンズ１１１の位置を監視しており、合焦点位置までの残りの駆動量が閾値Ａを下回ったかどうかを確認し続けている（Ｓ２０３）。残りの駆動量が閾値Ａよりも大きい間は、中央制御部１４０は高速駆動を続ける。

合焦駆動により残りの駆動量が閾値Ａを下回ったことが確認されると、中央制御部１４０はモータ駆動部１６０を介してブラシレスモータ１１２の制御を高速駆動から低速駆動に切り換える（Ｓ２０４）。また、ステップＳ２０１において合焦点位置までの駆動量が閾値Ａよりも小さかった場合には、中央制御部１４０は初めから低速駆動を用いて合焦点位置までの駆動を行う（Ｓ２０５）。

図４は、上述したスキャン駆動及び合焦駆動における、フォーカスレンズ１１１位置と被写体コントラストとの関係、及び、検出された合焦点位置に至るまでのフォーカスレンズ１１１の駆動軌跡を模式的に示したグラフである。図４ａは、合焦駆動開始時の合焦点位置までの駆動量が閾値Ａ以上の場合を示しており、撮影者によってレリーズボタンが半押しされ撮像ルーチンが開始されると、中央制御部１４０はスキャン駆動を開始し、フォーカスレンズ１１１を高速駆動によって無限遠まで駆動させる。

スキャン駆動により得られた合焦点位置までの駆動量が閾値Ａ以上であることが確認されると、中央制御部１４０はモータ駆動部１６０を介してスキャン領域の無限遠端でブラシレスモータ１１２の回転方向を反転させ、高速駆動による合焦駆動を開始する。そして、合焦駆動によって合焦点位置までの残りの駆動量が閾値Ａを下回ったことが確認されると、中央制御部１４０は合焦駆動を高速駆動から低速駆動に切り替えて、フォーカスレンズ１１１を合焦点位置まで高精度に移動させる。

図４ｂは、合焦駆動開始時の合焦点位置までの駆動量が閾値Ａよりも小さい場合のグラフである。この場合には、高速駆動でのスキャン駆動によって合焦点位置までの駆動量を取得し、この値が閾値Ａよりも小さいことが確認されると、中央制御部１４０は、スキャン領域の無限遠端における駆動方向反転後、高速駆動ではなく初めから低速駆動でブラシレスモータ１１２の合焦駆動を開始し、フォーカスレンズ１１１を合焦点位置まで高精度に移動させる。

次に、上述した高速駆動と低速駆動について詳しく説明する。図５は、本実施形態の撮像装置１００におけるブラシレスモータ１１２の駆動制御に関する主要な回路構成を示したブロック図である。中央制御部１４０内には、ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部１４１と、キャリア信号を出力するキャリア信号出力部１４２とが設けられており、さらに、ＰＷＭ信号とキャリア信号との論理積を演算し出力するためのＡＮＤ回路１４３が設けられている。

このＡＮＤ回路１４３からの出力信号は、ブラシレスモータ１１２を駆動するモータ駆動部１６０を制御するための制御信号としてモータ駆動部１６０に出力される。キャリア信号出力部１４２は、常にＨｉｇｈレベルの信号と、一定の間隔でＨｉｇｈとＬｏｗが切り替わるパルス信号とを選択的に出力することが可能である。中央制御部１４０内には、また、モータ駆動部１６０にブラシレスモータ１１２の停止制御を行わせるためのブレーキ信号を出力するブレーキ信号出力部１４４が設けられている。

モータ駆動部１６０にはブラシレスモータ１１２の不図示のロータ位置を検出するホール素子１１４からの出力信号も入力されている。そして、モータ駆動部１６０は、中央制御部１４０から入力される制御信号とホール素子１１４の出力信号とから、ブラシレスモータ１１２を駆動するための駆動信号を生成する。

フォーカスレンズ１１１の高速駆動を行う場合には、中央制御部１４０はＰＷＭ信号出力部１４１からｄｕｔｙ比１００％のＰＷＭ信号をモータ駆動部１６０へ出力し、また、キャリア信号出力部１４２からは常にＨｉｇｈレベルの信号をモータ駆動部１６０へ出力する。これらの信号はＡＮＤ回路１４３において論理積演算が行われるが、どちらの信号も常にＨｉｇｈであるので、ＡＮＤ回路１４３からの出力も常にＨｉｇｈの信号、すなわち、ｄｕｔｙ比１００％の制御信号として出力される。

モータ駆動部１６０は、中央制御部１４０からｄｕｔｙ比１００％の制御信号が入力されると、この制御信号とホール素子１１４からの入力とから、ブラシレスモータ１１２をｄｕｔｙ比１００％で駆動するための駆動信号を生成する。この駆動信号がモータ駆動部１６０に入力されることで、モータ駆動部１６０は高速駆動によってブラシレスモータ１１２を駆動することができる。

次に低速駆動を行う場合を考える。図６は、低速駆動時に中央制御部１４０から出力される制御信号を説明するタイムチャートである。中央制御部１４０はフォーカスレンズ１１１の駆動に適したｄｕｔｙ比を決定し、ＰＷＭ信号をＰＷＭ信号出力部１４１から出力する（図６ａ）。また、キャリア信号出力部１４２からは、高速駆動時に出力したＨｉｇｈレベル信号ではなく、一定間隔でＨｉｇｈとＬｏｗが切り替わるパルス信号を出力する（図６ｂ）。なお、このパルス信号の周期は小さければ小さいほどよく、望ましくは、中央制御部１４０が出力可能な最小周期のパルス信号を用いるとよい。

これらの信号はＡＮＤ回路１４３において論理積演算が行われ、その結果ＡＮＤ回路１４３から出力される制御信号は図６ｃに示すような形状となり、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈレベルとなる区間はパルス信号の集合で出力され、ＰＷＭ信号がＬｏｗレベルとなる区間はＬｏｗレベルの出力となる信号が生成される。

高速駆動時と同様に、モータ駆動部１６０はこの制御信号とホール素子１１４の出力信号とを用いてブラシレスモータ１１２を駆動するための駆動信号を生成するが、生成される駆動信号のＨｉｇｈレベルの出力はパルス信号の集合によって構成されているため、高速駆動時にブラシレスモータ１１２に印可される電圧の平均値が半減する。すなわち、ｄｕｔｙ比１００％での低速駆動を行う場合を考えると、ｄｕｔｙ比１００％の駆動信号で制御される高速駆動時と比べてブラシレスモータ１１２の駆動速度が半分程度に低下することになる。

中央制御部１４０は、ブラシレスモータ１１２を減速するために、合焦点位置までの残りの駆動量に応じて低速駆動におけるｄｕｔｙ比を１００％から減少させることで、ブラシレスモータ１１２の駆動速度を精度よく制御する。そして、合焦点位置までの残りの駆動量がゼロになるタイミングで、中央制御部１４０はブレーキ信号出力部１４４からモータ駆動部１６０へブレーキ信号を送信し、それを受けたモータ駆動部１６０はブラシレスモータ１１２のブレーキをかけてブラシレスモータ１１２の駆動を停止させる。ブレーキの方法としては、例えばショートブレーキを用いることができる。

中央制御部１４０は、このブレーキ信号をキャリア信号出力部１４２から出力するパルス信号のタイミングに同期させて送信している。上述したように、キャリア信号出力部１４２から出力されるパルス信号はその周期が非常に短い信号である。そのため、本実施形態の撮像装置１００では、ＰＷＭ信号の周期に影響を受けることなく、ＰＷＭ信号がＬｏｗレベルの区間であっても、事実上任意のタイミングでブラシレスモータ１１２を停止させることができる。

低速駆動による減速が不十分でフォーカスレンズ１１１が合焦点位置を通過した場合には、中央制御部１４０はモータ駆動部１６０を介してブラシレスモータ１１２の回転方向を反転させ、低速駆動のままでフォーカスレンズ１１１の駆動を続ける。そして、この制御をフォーカスレンズ１１１が合焦点位置で停止するまで繰り返す。

上述してきた低速駆動の制御は、上述してきたスキャン駆動から合焦駆動への反転動作においても適用することが可能である。すなわち、スキャン駆動により至近から無限遠までフォーカスレンズ１１１を駆動する際に、中央制御部１４０が現在のフォーカスレンズ１１１位置から無限遠端までの距離を監視することにより、この距離が所定の閾値Ｂよりも小さくなった場合に高速駆動から低速駆動に切り換える制御を行えばよい。これにより、フォーカスレンズ１１１は無限遠端において正確に停止されるので、後の合焦駆動にスムーズに移行できると共に、合焦駆動の精度を維持することができる。

これまでは、静止画撮影モードにおける駆動制御について説明してきたが、この制御を動画撮影モードに適用することも可能である。動画撮影では被写体が常に移動するため、動画撮影中であっても、コントラストが最大となるフォーカスレンズ１１１位置が常に変動する。そのため、動画撮影モードの場合には、中央制御部１４０は図２に示した撮像ルーチンのステップＳ１０８の後も合焦駆動を続け、低速駆動のままコントラストが最大値を維持し続けるようにフォーカスレンズ１１１を駆動する。これにより動画撮影モードにおいても、静止画撮影モードと同様に、高速且つ高精度の焦点調節を行うことができる。

なお、上述した実施形態の撮像装置では、ＰＷＭ信号出力部、キャリア信号出力部、及び、ＡＮＤ回路を中央制御部内に設ける構成としたが、これらの部材を中央制御部から独立して配置することも可能である。この場合には、中央制御部とこれらの部材が特許請求の範囲に記載の制御手段に相当することになる。

これまで説明してきたように、本発明に記載の撮像装置によれば、高速駆動と低速駆動との切り替えをＡＦモータの制御信号により行うことによって、単一のモータ駆動回路でありながら、高精度な位置決めとモータ駆動音の静音化が可能となる。

１００撮像装置
１１０レンズ鏡筒
１１１フォーカスレンズ
１１２ブラシレスモータ
１１３レンズ位置検出部
１１４ホール素子
１２０撮像素子
１２１画像信号処理部
１３０データ処理部
１４０中央制御部
１４１ＰＷＭ信号出力部
１４２キャリア信号出力部
１４３ＡＮＤ回路
１４４ブレーキ信号出力部
１６０モータ駆動部

Claims

被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズを駆動するブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータ内のロータの位置を検出する位置センサと、
前記位置センサの出力に応じて前記コイルへの通電を制御するモータ駆動手段と、
前記フォーカスレンズの現在位置を検出するレンズ位置検出手段と、
前記モータ駆動手段に対して、合焦点位置を取得するスキャン駆動と、前記合焦点位置に前記フォーカスレンズを移動する合焦駆動とを指示する制御手段と、
を有する撮像装置において、
前記制御手段は、前記フォーカスレンズを第２の駆動よりも高速で駆動可能な第１の駆動と、前記フォーカスレンズを前記第１の駆動よりも高精度に速度制御可能な前記第２の駆動と、を切り替え可能であり、
前記スキャン駆動においては前記第１の駆動を選択し、
前記合焦駆動においては、前記現在位置から前記合焦点位置までの前記フォーカスレンズの駆動量を算出し、前記駆動量が所定の閾値以上である場合には前記第１の駆動を選択し、前記閾値よりも小さい場合には前記第２の駆動を選択する
ことを特徴とする撮像装置。
前記制御手段は、
前記ブラシレスモータに間欠的に供給される印可電圧のデューティ比を制御するＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力手段と、
常にＨｉｇｈレベルの信号と一定間隔でＨｉｇｈとＬｏｗが切り替わるパルス信号とを選択的に出力するキャリア信号出力手段と、
を有し、
前記第１の駆動と前記第２の駆動の切り替えは、前記キャリア信号の切り替えにより行い、キャリア信号が前記常にＨｉｇｈレベルの信号であるときは、前記ブラシレスモータは前記第１の駆動で駆動され、キャリア信号が前記パルス信号であるときは、前記ブラシレスモータは前記第２の駆動で駆動されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記制御手段は、前記ＰＷＭ信号と前記キャリア信号との論理積を出力するＡＮＤ回路をさらに有し、前記ＡＮＤ回路の出力信号を制御信号として前記モータ駆動手段に出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記制御手段は、前記ブラシレスモータの停止を指示するブレーキ信号を前記モータ駆動手段に出力するブレーキ信号出力手段をさらに有し、前記第２の駆動において前記デューティ比を減少させることで前記フォーカスレンズを減速し、前記ブレーキ信号を前記パルス信号に同期させて出力することで前記フォーカスレンズを停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。