JP6167534B2 - レンズ駆動装置およびレンズ駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は操作部材の操作によりレンズを駆動するレンズ駆動装置およびレンズ駆動方法に関するものである。

カメラのレンズ鏡筒に内装されているフォーカスレンズやズームレンズ等のレンズを駆動するためのレンズ駆動装置として、当該レンズと機械的に連結されていない回転操作部材、例えばフォーカス操作リングやズーム操作リング等の回転操作部材を操作したときに回転信号を出力するように構成し、この回転信号に基づいてレンズをモータ機構等からなるアクチュエータにより駆動させるものが提案されている。特許文献１では、操作部材を手動操作したときにパルス信号を発生するパルス発生手段と、この発生されたパルス信号に基づいてフォーカスレンズを駆動するモータ駆動制御手段とを備えたレンズ駆動装置が提案されている。また、この特許文献１では操作部材の操作量と操作速度をそれぞれ検出する手段を備えており、検出した操作量と操作速度に基づいてモータ駆動制御手段を制御することにより、操作部材を速く操作したときにはレンズを速くかつ大きく駆動することができ、操作部材を遅く操作したときにはレンズをゆっくりかつ小さく駆動することができ、操作性に優れたレンズ駆動装置が実現できる。特許文献２でも同様に、手動で操作される操作部材を操作したときにパルス信号を発生するパルス発生手段と、このパルス信号によりレンズを駆動するレンズ駆動機構を備えたレンズ駆動装置が提案されている。この特許文献２では、操作部材における操作性の違和感を改善するために、操作部材の操作速度を１つのパラメータとし、これに操作量、焦点距離、被写体距離等の他のパラメータを参照してレンズ駆動制御を行っている。

特開平１−１６１３２５号公報 特開平６−２４２３６１号公報

特許文献１，２はいずれも操作部材の操作速度や操作量に基づいてレンズ駆動を制御しているが、いずれもレンズ駆動量の分解能について考慮されてはいないので、レンズを所定位置に設定する際の迅速性、精確性を満足するものにはなっていない。すなわち、図８はカメラのレンズ鏡筒に内装されたフォーカスレンズにおける分解能の一例を示す図であり、横軸は撮像素子ＣＣＤに対するフォーカスレンズＦＬのレンズ位置であり、縦軸は被写体距離（レンズ合焦（フォーカス）位置に対応）である。フォーカスレンズ駆動装置は駆動パルスによりステップ回転するステッピングモータを備えており、したがって横軸のレンズ位置はレンズを駆動するためにステッピングモータに供給する駆動パルスのパルス数に対応する。縦軸は下方が近距離側、上方が遠距離側を示している。

図８から分かるように、フォーカスレンズＦＬの近距離側では合焦位置変化に対する駆動パルスのパルス数が多く、遠距離側ではパルス数が少ない。前記した分解能は１つの駆動パルスに対する合焦位置の変化量であるとも言え、合焦位置変化に対する分解能が均等でないことが分かる。このことからフォーカスレンズの近距離側では１つの駆動パルスによる合焦位置変化が小さいので、つまり分解能が細かいので精確な焦点合わせが可能になるが、合焦位置を大きく変化させる際には多数のパルス数が必要になり迅速な焦点合わせが難しくなる。一方、遠距離側では１つの駆動パルスによる合焦位置変化が大きいので、つまり分解能が粗いので合焦位置を大きく変化させる際には迅速に行うことができるが、精確な焦点合わせを行うことは難しくなる。特許文献１，２はいずれも操作部材の操作速度に応じてレンズ駆動の速度や駆動量を制御しているのに過ぎないため、これらの速度や駆動量を合焦位置の変化に追従して制御することはできず、前記したような近距離側と遠距離側のそれぞれにおける焦点合わせの迅速性と精確性を共に満足させることが難しいものになっている。このようなレンズ駆動量における分解能の不均等が要因となるレンズ位置設定に際しての迅速性と精確性の問題はフォーカスレンズに限られるものではなく、ズームレンズにおいて望遠側と広角側との間でレンズ駆動する場合にも言えることである。

本発明の目的は、レンズを所定位置に対して迅速にかつ精確に位置設定することが可能なレンズ駆動装置およびレンズ駆動方法を提供するものである。

本発明のレンズ駆動装置にかかる第１の発明は、操作部材の操作に応じて操作信号を出力する操作信号出力手段と、駆動信号に応じてレンズを駆動するレンズ駆動手段と、前記操作信号に応じて前記レンズ駆動手段に出力する駆動信号を制御するレンズ駆動制御手段を備え、前記レンズ駆動制御手段は、前記操作信号を計数し、当該計数に基づいて設定された初期期間内と当該初期期間を過ぎた期間とで、前記操作信号に対応するレンズ駆動量が相違するように、前記駆動信号を制御する構成とする。

第１の発明では、前記レンズ駆動制御手段は、前記操作信号のレベル変化数に基づいて当該操作信号を計数することが好ましい。

本発明の第１の発明を具体化した第２の発明として、操作部材の操作に応じて操作パルス信号を出力する操作パルス信号出力手段と、駆動パルス信号のパルス数に対応してレンズを駆動させるレンズ駆動手段と、前記操作パルス信号のパルス数を計数するとともに、当該操作パルス信号に対応して前記レンズ駆動手段に出力する駆動パルス信号のパルス数を制御するレンズ駆動制御手段を備え、前記レンズ駆動制御手段は、前記操作パルス信号のパルス数に基づいて設定された初期期間内と当該初期期間を過ぎた期間とで、前記操作パルス信号に対応する前記駆動パルス信号のパルス数を相違させる構成とする。

この第２の発明では、前記操作部材はレンズ鏡筒に設けられた回転操作部材であり、
前記レンズは当該レンズ鏡筒内に内装されており、前記レンズ駆動手段は当該レンズを前記レンズ鏡筒の光軸方向に沿って移動させる移動手段とて構成することが好ましい。

また、第２の発明では、前記レンズはフォーカスレンズであり、前記初期期間を過ぎた期間において、前記操作パルス信号に対応する前記駆動パルス信号のパルス数は、前記フォーカスレンズのレンズ位置に応じて相違する構成とする。また、前記初期期間を設定する前記操作パルス信号のパルス数は、前記フォーカスレンズのレンズ位置に応じて相違する構成とする。

本発明のレンズ駆動方法にかかる第３の発明は、操作部材が操作されたときに操作信号出力手段から操作信号を出力し、この操作信号に基づいてレンズ駆動手段に出力する駆動信号をレンズ駆動制御手段において制御し、レンズ駆動手段は入力される駆動信号に基づいてレンズを駆動するレンズ駆動方法であって前記レンズ駆動制御手段は、前記操作信号を計数し、当該計数に基づいて設定された初期期間内と当該初期期間を過ぎた期間とで、前記操作信号に対応する前記レンズの駆動量が相違するよう制御する。

第３の発明のレンズ駆動方法を具体化した第４の発明では、操作部材が操作されたときに操作パルス信号出力手段から操作パルス信号を出力し、レンズ駆動制御手段は入力された操作パルス信号に基づいてレンズ駆動手段に出力する駆動パルスのパルス数を制御し、
レンズ駆動手段は入力される駆動パルス信号のパルス数に対応してレンズを駆動させるレンズ駆動方法であって、前記レンズ駆動制御手段は、前記操作パルス信号のパルス数を計数し、そのパルス数に応じて設定された初期期間内と当該初期期間を過ぎた期間とで、前記操作パルス信号に対応する前記駆動パルス信号のパルス数を相違させるよう制御する。

本発明によれば、操作部材の操作初期の期間と、それ以降の期間とで操作信号に対する駆動信号によるレンズ駆動量を相違させるので、操作の初期とそれ以降とで操作部材に対するレンズの移動量、すなわち操作部材に対するレンズ移動量の感度を相違させることができ、任意のレンズ操作性のレンズ駆動装置を得ることができる。特に、操作初期の期間ではレンズ移動量を小さくし、それ以降ではレンズ移動量を大きくすることで、操作初期の期間でのレンズ駆動制御特性によって精確なレンズ位置設定が可能になり、それ以降では迅速なレンズ位置設定が可能になる。

本発明によれば、操作部材の操作により検出する操作パルス信号に対応する駆動パルス信号にてレンズを駆動する具体的な構成としたときには、レンズ駆動制御手段では操作パルス信号の初期期間とそれ以降の期間においては操作パルス信号に対応する駆動パルス信号のパルス数を制御することで、操作初期の期間ではレンズ移動量を小さくし、それ以降ではレンズ移動量を大きくすることで、操作初期の期間でのレンズ駆動制御特性によって精確なレンズ位置設定が可能になり、それ以降では迅速なレンズ位置設定が可能になる。特に、操作部材としてレンズ鏡筒に設けられた回転操作部材で構成し、レンズとしてレンズ鏡筒内に内装されたフォーカスレンズで構成することにより、フォーカスレンズによる合焦を迅速かつ精確に行うことが可能になる。

さらに、操作初期の期間である初期期間内におけるレンズ駆動制御手段による駆動パルス数よりも、それ以降の駆動パルス数の方を多くすることで、操作初期期間でのレンズ駆動制御を利用してフォーカスレンズの合焦位置への設定を精確に行うことができ、操作初期期間以降でのレンズ駆動制御を利用してフォーカスレンズの合焦位置への設定を迅速に行うことができる。また、フォーカスレンズの合焦位置変化に対する駆動パルス信号による分解能が均等でない場合でも、初期期間以降における駆動パルス数をフォーカスレンズのレンズ位置に応じて相違する構成とすることにより、さらなる迅速なフォーカスレンズの位置設定が可能になる。

本発明の第２の発明、およびこれを具体化した発明では、第１の発明によるレンズの所定位置への設定、特にフォーカスレンズによる合焦位置への設定を迅速かつ精確に行うことが可能になる。第３の発明および第４の発明においても第１の発明および第２の発明と同様の作用効果が得られる。

本発明を適用したディジタルカメラの一部を透視した外観図。 本発明を適用したディジタルカメラの全体構成を示すブロック構成図。 カウントパルス信号の検出手段の構成とカウントパルス信号のタイミングを示す図。 マニュアル操作における作用を説明するためのフローチャート。 カウントパルス信号と駆動パルスの対応を示す図。 ＬＣＤモニタにおける焦点位置を表示する形態を示す図。 本発明による合焦動作の利点を説明するためのタイミング図。 焦点位置（合焦位置）と駆動パルスのパルス数との関係を示す図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明をフォーカス装置に適用したディジタルカメラの一部を透視した外観図である。カメラボディ１はレリーズボタン２とファインダ窓３とレンズ鏡筒４とストロボ発光部５とＬＣＤモニタ６を備えており、レンズ鏡筒４内にはフォーカス光学系４−２を含む撮影光学系が内装されている。このフォーカス光学系４−２はフォーカスレンズ４−２ａがレンズ鏡筒４内において筒軸方向、すなわち光軸方向に移動されることによって被写体に対する焦点合わせ（フォーカシング）が行われる。前記フォーカス光学系４−２は焦点合わせを自動的に行うことが可能なＡＦ（オートフォーカス）装置が内装されているが、ここでは手操作によっても焦点合わせを行うことができるようにレンズ鏡筒４の外周にＭＦ（マニュアルフォーカス）リング４−６、すなわち本発明における操作部材ないしは回転操作部材が配設されている。撮影者はカメラボディ１に設けられている図示しないモード設定ボタンを操作して撮影モードをＭＦモードに設定することにより、当該ＭＦリング４−６を手で回転操作すればフォーカス光学系４−２による焦点合わせを行うことが可能とされている。

図２は前記ディジタルカメラの全体構成を示したブロック構成図である。前記レンズ鏡筒４は、ズーム光学系４−１と、フォーカス光学系４−２と、絞りユニット４−３と、メカ（メカニカル）シャッタユニット４−４を備えている。ズーム光学系４−１は、被写体の光学画像を取り込むズームレンズ４−１ａと、ズーム駆動モータ４−１ｂを備える。フォーカス光学系４−２は、フォーカスレンズ４−２ａと、フォーカス駆動モータ４−２ｂを備える。絞りユニット４−３は、絞り４−３ａと、絞りモータ４−３ｂを備える。メカシャッタユニット４−４は、メカシャッタ４−４ａと、メカシャッタモータ４−４ｂを備える。さらに、これら各モータを駆動するモータドライバ４−５を備えている。また、詳細は後述するが、前記ＭＦリング４０６が回転操作されたときにカウントパルス信号を出力するリング検出センサー４−７を備えている。

前記カメラボディ１の内部には、前記レンズ鏡筒４で結像された被写体の光学画像を光電変換するための固体撮像素子としてＣＣＤ１０１が配設されており、Ｆ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ１０２に接続されている。このＦ／Ｅ−ＩＣ１０２は、画像ノイズ除去用相関二重サンプリングを行うＣＤＳ１０２−１と、利得調整を行うＡＧＣ１０２−２と、ディジタル信号変換を行うＡ／Ｄ１０２−３と、駆動タイミング信号を発生するＴＧ１０２−４を備えている。このＴＧ１０２−４はディジタルスチルカメラプロセッサ１０４のＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１より垂直同期信号、水平同期信号が供給される。前記ＣＣＤ１０１はＣＰＵブロック１０４−３によって制御され、ＴＧ１０２−４の駆動タイミング信号に基づいて撮像した被写体像の光電画像を出力する。

ディジタルスチルカメラプロセッサ１０４は、Ｆ／Ｅ―ＩＣ１０２の出力データにホワイトバランス設定やガンマ設定を行うとともに、前記した垂直同期信号、水平同期信号を供給するＣＣＤ１制御ブロック１０４−１と、フィルタリング処理により、輝度データ・色差データへの変換を行うＣＣＤ２制御ブロック１０４−２と、前記レンズ鏡筒４やＦ／Ｅ―ＩＣ１０２の各部の動作を制御するＣＰＵブロック１０４−３と、この制御に必要なデータ等を一時的に、保存するＬｏｃａｌ
ＳＲＡＭ１０４−４を備える。また、パソコンなどの外部機器とＵＳＢ通信を行うＵＳＢブロック１０４−５と、パソコンなどの外部機器とシリアル通信を行うシリアルブロック１０４−６を備える。さらに、ＪＰＥＧ圧縮・伸張を行うＪＰＥＧ
ＣＯＤＥＣブロック１０４−７と、画像データのサイズを補間処理により拡大／縮小するＲＥＳＩＺＥブロック１０４−８と、画像データを液晶モニタやＴＶなどの外部表示機器に表示するためのビデオ信号に変換するＴＶ信号表示ブロック１０４−９と、撮影された画像データを記録するメモリカードの制御を行うメモリカードブロック１０４−１０を備えている。

前記ディジタルスチルカメラプロセッサ１０４にはデータ記録手段として、ＳＤＲＡＭ１０３と内蔵メモリ１０７が接続されている。このＳＤＲＡＭ１０３は前記ディジタルスチルカメラプロセッサ１０４で画像データに各種処理を施す際に、画像データを一時的に保存する。保存される画像データは、例えば、ＣＣＤ１０１からＦ／Ｅ−ＩＣ１０２を経由して取りこんで、ＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１でホワイトバランス設定、ガンマ設定が行われた状態の「ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ」やＣＣＤ２制御ブロック１０４−２で輝度データ・色差データ変換が行われた状態の「ＹＵＶ画像データ」、ＪＰＥＧ
ＣＯＤＥＣブロック１０４−７で、ＪＰＥＧ圧縮された「ＪＰＥＧ画像データ」などである。また、内蔵メモリ１０７は、撮影した画像データを記憶できるようにするためのメモリである。

また、前記ディジタルスチルカメラプロセッサ１０４にはさらにＬＣＤドライバ１０８、ビデオＡＭＰ１０９、音声ＣＯＤＥＣ１１２が接続されている。ＬＣＤドライバ１０８は前記ＬＣＤモニタ６を駆動するドライブ回路であり、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９から出力されたビデオ信号をＬＣＤモニタ６に表示するための信号に変換する機能も有している。このＬＣＤモニタ６は、撮影前に被写体の状態を監視する、撮影した画像を確認する、メモリカードや前記内蔵メモリ１０７に記録した画像データを表示する、などを行うためのモニタである。ビデオＡＭＰ１０９は、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９から出力されたビデオ信号を７５Ωインピーダンス変換するためのアンプであり、ビデオジャック１１０は、ＴＶなどの外部表示機器と接続するためのジャックである。音声ＣＯＤＥＣ１１２は、音声ブロック１０４−１２から出力された音声データをスピーカ１１３から出力できる信号に変換する。

一方、前記ＣＰＵブロック１０４−３には、前記ストロボ発光部５を発光させるためのストロボ回路１０６、被写体までの距離を測距する測距ユニット１１４、ＳＵＢ−ＣＰＵ１０５、操作ＫＥＹユニットＳＷ１−１５が接続されている。操作ＫＥＹユニットＳＷ１−１５は、ユーザが操作するＫＥＹ回路であり、ＳＵＢ−ＣＰＵ１０５は、ＲＯＭ・ＲＡＭをワンチップに内蔵したＣＰＵであり、操作ＫＥＹユニットＳＷ１−１５などの出力信号をユーザの操作情報として、前述したＣＰＵブロック１０４−３に出力する。

以上の構成において、前記フォーカス光学系４−２のフォーカスレンズ４−２ａは本発明におけるレンズないしはフォーカスレンズである。また、前記フォーカスモータ４−２ｂおよびモータドライバ４−５は本発明におけるレンズ駆動手段である。さらに、前記リング検出センサー４−７は操作部材の操作に伴ってカウントパルス信号を発生するカウントパルス発生手段であり、これは本発明における操作信号ないし操作パルス信号を出力する手段である。なお、この操作信号は操作部材の操作に伴って検出される検出信号であっても良いので、以降においては検出信号と称している。また、操作パルス信号は実施形態の記載においてはカウントパルス信号と称している。そして、前記ディジタルスチルカメラプロセッサ１０４の特にＣＰＵブロック１０４−３は、前記操作信号ないしは操作パルス信号を出力する操作信号出力手段または操作パルス信号出力手段であるとともに、本発明におけるレンズ駆動制御手段である。

図３は前記ＭＦリング４−６の回転を検出して検出信号、ここではカウントパルス信号を出力する前記リング検出センサー４−７を説明する図である。図３（ａ）はその概念構成を示す一部の概略斜視図であり、前記ＭＦリング４−６と一体の筒部の一方の側縁に円周方向に沿って一定のピッチ寸法（周期寸法）で矩形櫛歯４−６ｂが断続的に形成された櫛歯部４−６ａが一体に形成されている。また、この櫛歯部４−６ａに対向するレンズ鏡筒４の図示しない固定部には円周方向に微小距離だけ離して第１センサーＳ１および第２センサーＳ２が固定支持されている。これら第１センサーＳ１および第２センサーＳ２は、それぞれ投光部と受光部を持つ投受光素子、すなわちフォトインタラプタで構成されており、矩形櫛歯４−６ｂの表面での反射光を受光したときとそうでない時で出力信号の状態が変化するものである。前記第１センサーＳ１と第２センサーＳ２の円周方向の微小距離は、図３（ｂ）の平面図に示すように、前記櫛歯４−６ｂのピッチ寸法ｐの１ｐ＋１／４ｐの寸法に設定されている。

このリング検出センサー４−７では、ＭＦリング４−６を回転させると第１センサーＳ１と第２センサーＳ２で検出する検出信号は、それぞれ操作方向により図３（ｃ）に示すように変化するカウントパルス信号ＣＰ１，ＣＰ２となる。すなわち、各センサーＳ１，Ｓ２が矩形櫛歯４−６ｂに対向位置するときには反射光を受光して高レベル信号が出力され、矩形櫛歯４−６ｂの間では反射光を受光しないため低レベルの出力が出力される。これにより、ＭＦリング４−６の回転に伴って矩形のカウントパルス信号ＣＰ１，ＣＰ２が周期的に出力される。第１センサーＳ１と第２センサーＳ２は前記のようにピッチ寸法ｐの（１＋１／４）ｐであるので、各センサーＳ１，Ｓ２から検出される２つのカウントパルス信号ＣＰ１，ＣＰ２の位相は９０°ずれることになる。

したがって、これら２つのカウントパルス信号ＣＰ１，ＣＰ２を用いることにより、ディジタルスチルカメラプロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３はＭＦリング４−６の回転量、回転方向、さらには回転速度を検出することが可能になる。図３（ｃ）において第１センサーＳ１と第２センサーＳ２のカウントパルス信号のうち、いずれか一方のカウントパルス信号、例えばカウントパルス信号ＣＰ１を参照すると、このカウントパルス信号ＣＰ１はＭＦリング４−６の矩形櫛歯４−６ｂに対応して出力されるのでそのカウント周期ＴはＭＦリング４−６が１つの矩形櫛歯４−６ｂだけ回転された回転量になる。したがって、カウントパルス信号ＣＰ１のパルス数はそのままＭＦリング４−６の回転量になるので、このカウントパルス信号ＣＰ１の立ち上がり時、あるいは立ち下がり時ごとにカウントを行うことにより、そのカウント数によって回転量を検出することができる。また、このカウントパルス信号ＣＰ１のカウント周期ＴはＭＦリング４−６の回転速度に相関するので、このカウント周期ＴからＭＦリング４−６の回転速度を検出することができる。

ＭＦリング４−６の回転方向については、両方のカウントパルス信号ＣＰ１，ＣＰ２を参照する。例えば、ＭＦリング４−６を正方向に操作した場合には、第１センサーＳ１と第２センサーＳ２のカウントパルス信号ＣＰ１，ＣＰ２は図３（ｃ）に示すようになり、カウントパルス信号ＣＰ１の立ち上がり時にカウントパルス信号ＣＰ２はＬレベルとなり、立ち下がり時にＨレベルとなる。一方、ＭＦリング４−６を負方向に操作した場合には、カウントパルス信号ＣＰ１，ＣＰ２は図３（ｄ）に示すようになり、カウントパルス信号ＣＰ１の立ち上がり時にカウントパルス信号ＣＰ２はＨレベルとなり、立ち下がり時にＬレベルとなる。すなわち、カウントパルス信号ＣＰ１の立ち上がり時、立ち下がり時のカウントパルス信号ＣＰ２の出力レベルを判別することにより、ＭＦリング４−６の回転方向を検出することができる。

前記フォーカス光学系４−２は、ここでは前記したようにＡＦモードでのフォーカス制御、すなわちＡＦ制御が可能とされており、カメラボディ１においてＡＦ制御とＭＦ制御の各モードを切り替えることが可能とされている。また、フォーカス制御を行うために前記したフォーカスモータ４−２ｂが設けられている。図１に示したように、このフォーカスモータ４−２ｂは駆動パルスにより回転駆動されるステッピングモータで構成されており、回転出力軸にはレンズ光軸方向に延びるスクリュー４−２ｄが連結されている。このスクリュー４−２ｄには前記フォーカスレンズ４−２ａのレンズ枠４−２ｃが一部において螺合されている。これにより、フォーカスモータ４−２ｂが回転駆動されたときにスクリュー４−２ｄが軸転されると、これに螺合されているレンズ枠４−２ｃがスクリュー４−２ｄに沿って移動され、フォーカスレンズ４−２ａが光軸方向に移動されて焦点合わせが行われる。なお、フォーカスレンズ４−２ａの焦点合わせに際しては他のレンズを同時に移動させることがあり、この場合にはいわゆるカム筒を利用してレンズを駆動する構成が採用されるが、ここでは説明を簡略化するためにスクリューによるレンズ駆動の例を示している。

このフォーカス光学系４−２においては、ＡＦ制御時には前記測距ユニット１１４の出力に基づいて前記ＣＰＵブロック１０４−３がモータドライバ４−５を制御してフォーカスモータ４−２ｂに駆動パルスを供給することによって当該フォーカスモータ４−２ｂを駆動し、フォーカスレンズ４−２ａを移動させる。また、手動で焦点合わせを行うＭＦ制御時には、前記したようにＭＦリング４−６を手操作することよって発生するカウントパルス信号に基づいて前記ＣＰＵブロック１０４−３がモータドライバ４−５を制御してフォーカスモータ４−２ｂに駆動パルスを供給して駆動することになる。このフォーカスモータ４−２ｂの駆動制御を行うために、フォーカスレンズ位置に対応するフォーカスモータ４−２ｂの駆動パルス数が内蔵メモリ１０７に記憶されている。すなわち、図８に示したように、フォーカスレンズ４−２ａを無限遠位置から最近接位置まで移動させる際にフォーカスモータに供給する駆動パルス数として、無限遠位置の駆動パルス数「０」から最近接位置の駆動パルス数「１５８」までの間における駆動パルス数とフォーカス位置の相関が記憶される。これにより、ＣＰＵブロック１０４−３はフォーカスモータ４−２ｂにそれまでに供給された駆動パルス数を検出し、これを内蔵メモリ１０７に記憶されている駆動パルス数と対比することによって現在のフォーカスレンズ４−２ａのフォーカス位置を認識することが可能である。

次に、ＭＦモードに設定されたときのマニュアルフォーカス動作について説明する。図４はＭＦモードにおける動作の概略を示すフロー図である。ＣＰＵブロック１０４−３はカメラにおける設定状態を検出し、ＭＦモード判定を行う。ＭＦモード設定時（ＯＦＦからＯＮへ切替えたとき）の場合は（Ｓ１１）、ＭＦリング検出用の開始処理を行う（Ｓ１３）。ここでは、リング検出センサー４０７を構成しているフォトインタラプタの電源をＯＮすることで、ＭＦリング４−６の回転操作に伴うカウントパルス信号を検出できるようにする。一方、ＭＦモード解除時（ＯＮからＯＦＦへ切替えたとき）の場合は（Ｓ１２）、ＭＦリング検出処理の終了処理を行う（Ｓ１４）。ここでは、リング検出センサー４−７の電源をＯＦＦすることで無駄な消費電流を抑えることが可能となる。

ＭＦリング開始処理（Ｓ１３）の実行後またはＭＦモード中の場合は、リング検出センサー４−７からのカウントパルス信号検出を行う（Ｓ１５）。カウントパルス信号の検出が無い場合は、再度ＭＦモード判定（Ｓ１１）に戻る。カウントパルス信号を検出した場合は、ＭＦリング情報取得処理を行う（Ｓ１６）。ＭＦリング情報取得処理では、前記したようにＭＦリング４−６の回転量（カウント数）、回転速度（カウント周期）、回転方向を取得する。次いで、レンズ駆動許可判定（Ｓ１７）を行う、このレンズ駆動許可判定では、検出したカウントパルス信号のカウント数が２カウント以上か未満かを判断している。２カウント以上の場合はレンズ駆動を許可するが、２カウント未満の場合はレンズ駆動を不許可とし、ＭＦモード判定（Ｓ１１）に戻る。これは、振動等によってＭＦリング４−６が移動したことをマニュアル操作によるＭＦリングの移動と区別し、ＭＦリング４−６の微小回転に敏感に反応して不要なレンズ駆動が行われることを未然に防止するためである。

レンズ駆動が許可されたときにはレンズ駆動制御値の設定を行ない（Ｓ１８）、この設定したレンズ駆動制御値に基づいてモータドライバ４−５によりフォーカスモータ４−２ｂを制御して前記したようにフォーカスレンズ４−２ａを駆動し（Ｓ１９）、焦点合わせを実行する。このレンズ駆動制御値設定では、ＭＦリング４−６の回動操作に伴って出力されるカウントパルス信号に対してフォーカスモータ４−２ｂを回転駆動するための駆動パルスのパルス数を何個割り当てるかを設定する。同時にフォーカスモータ４−２ｂを正方向と負方向、例えば、遠距離方向と近距離方向のいずれの方向に回転するかを決定するための駆動パルスの正負方向の設定を行う。

駆動パルスのパルス数の設定については、フォーカスレンズ位置に応じて変更する制御を行う。例えば、内蔵メモリ１０７に記憶されている現在の駆動パルス数に基づいてフォーカスレンズ位置を検出し、検出したフォーカスレンズ位置が１ｍよりも遠距離側か、近距離側かを判定する。ここでは、図８に示したように、フォーカスレンズ位置が無限位置基準で２５パルス未満の場合を遠距離側、２５パルス以上の場合を近距離側として判定している。そして、遠距離側と近距離側とでカウントパルス信号における初期カウント検出期間の長さを異なる長さに設定するとともに、初期カウント検出期間後における駆動パルスのパルス数を遠距離側と近距離側とで異なるパルス数に設定している。

図５はこのパルス数の設定を説明するためのタイミング図であり、遠距離側と判定した場合は、図５（ａ）に示すように、検出したカウントパルス信号に対して最初の４つのカウント周期Ｔの期間、すなわち４カウントパルス信号の期間を初期期間として設定する。なお、前記したようにこの実施形態では操作パルス信号はカウントパルス信号であるので、これとの関連を明確にするために、以降においてはこの初期期間のことを初期カウント検出期間と称する。この初期カウント検出期間内においてはフォーカスレンズが最も細かい分解能、すなわち最小寸法単位でレンズが移動されるレンズ駆動量となるように１周期のカウントパルス信号に対して最小パルス数である１つの駆動パルスＭＰを割り当てる。また、この初期カウント検出期間を越えたときは１周期のカウントパルス信号に対して最小パルス数よりも大きな寸法単位でレンズが移動されるレンズ駆動量となるように２つの駆動パルスＭＰを割り当てている。

一方、近距離側と判定した場合は、図５（ｂ）に示すように、検出したカウントパルス信号に対して遠距離側よりも短い最初の２つのカウント周期Ｔの期間、すなわち２カウントパルス信号の期間を初期カウント検出期間として設定し、この初期カウント検出期間内においては最小寸法単位でのレンズ駆動量となるように１周期のカウントパルス信号に対して最小パルス数である１つの駆動パルスＭＰを割り当てる。また、初期カウント検出期間を越えたときは１つのカウントパルス信号に対して遠距離側の場合よりもレンズ駆動量が大きくなるように最小パルス数よりも大きなパルス数、ここでは３つの駆動パルスＭＰを割り当てている。なお、この実施形態では図５（ａ），（ｂ）からも分かるように、ＭＦリング４−６の回転操作速度が徐々に変化されてカウント周期Ｔが変化される状態の例を示しているが、このようにＭＦリング４−６の回転操作速度が変化してカウントパルス信号のカウント周期Ｔが変化される場合でも、前記した駆動パルスＭＰの割り当て数が変更されることはない。

このようにしてレンズ駆動制御値設定が行われた上で、撮影者がＭＦリング４−６を操作すると、ＣＰＵブロック１０４−３はカウントパルス信号を検出し、このカウントパルス信号に基づいて駆動パルスをモータドライバ４−５に出力し、フォーカスモータ４−２ｂを駆動させフォーカスレンズ４−２ａを移動させる。このとき、詳細な説明は省略するが、カメラボディ１に設けられているＬＣＤモニタ６の表示画面の一部に表示されている図６に示すフォーカスバー表示をフォーカスレンズ位置の変化に連動して更新する。

このフォーカスレンズ駆動においては、フォーカスレンズ位置が遠距離側と判定されたときには、図５（ａ）を再度参照すると、手動操作されるＭＦリング４−６の回転に応じて発生するカウントパルス信号ＣＰの立ち上がりを検出し、カウント数を計数する。カウント数が初期カウント検出期間である４パルス以内である場合は、１カウント周期のカウントパルス信号ＣＰに対する駆動パルスＭＰのパルス数を最小数である１パルスとして、カウントパルス信号ＣＰの立ち上がりに同期してフォーカスモータ４−２ｂに駆動パルスＭＰを供給し、当該フォーカスモータ４−２ｂを駆動制御する。計数するカウントパルス信号ＣＰが４パルスを越えて初期カウント検出期間を過ぎると、１カウント周期のカウントパルス信号に対する駆動パルスＭＰのパルス数を最小数よりも大きな数、ここでは２パルスとして、カウントパルス信号ＣＰの立ち上がりに同期してフォーカスモータ４−２ｂに駆動パルスＭＰを供給して駆動制御する。この駆動中にカウントパルス信号ＣＰが継続して検出される場合は、検出されている間は駆動制御を継続する。

このようにフォーカスレンズ４−２ａをレンズ駆動することにより、ＭＦリング４−６の操作によって迅速かつ精確な焦点合わせが可能になる。すなわち、図８に示したように遠距離側では分解能が粗く、少ない駆動パルス数で焦点距離（合焦される被写体までの距離）が大きく変化されるが、フォーカスレンズ４−２ａが遠距離側に位置しているときには、初期カウント検出期間において１カウント周期Ｔのカウントパルス信号ＣＰの駆動パルスＭＰを１パルスにしてフォーカスレンズ４−２ａの移動を極めてゆっくりしたものとする一方、初期カウント検出期間を越えた場合には１カウント周期のカウントパルス信号に対する駆動パルスＭＰのパルス数を２パルスとしているので、フォーカスレンズ４−２ａを比較的速く移動させる。したがって、遠距離側の広い範囲にわたって迅速な焦点合わせが可能になる。

遠距離側に位置しているフォーカスレンズ４−２ａを大きく移動させるときには、図７に焦点合わせ時間の一例を実線Ａで示すように、ＭＦリング４−６の回転操作によって最初の初期カウント検出期間はフォーカスレンズ４−２ａは１カウント周期Ｔごとに１つの駆動パルスＭＰにより最小寸法単位で移動されるが、初期カウント検出期間の４周期以降は１カウント周期のカウントパルス信号ＣＰに対する駆動パルスＭＰが２パルスになってフォーカスレンズ４−２ａの移動単位寸法は増加され、迅速に合焦位置の近傍にまで移動されることになる。このときＭＦリング４−６の回転操作速度が速くなれば、これに追従してフォーカスレンズ４−２ａの移動速度も速くなる。そして、合焦位置の近傍、この例では合焦位置を越えた位置でＭＦリング４−６の操作を一旦停止し、続いてＭＦリング４−６を反対方向に回転操作すると、このＭＦリング４−６の回転停止または反転操作に伴うカウントパルス信号ＣＰの検出停止に基づいて制御はリセットされ、次の操作では再び初期カウント検出期間の４周期からのレンズ駆動制御が行われることになるのでフォーカスレンズは再び１カウント周期Ｔごとに１つの駆動パルスＭＰによって最小単位寸法で細かく移動されることになり、一度の操作で時点Ｔａにおいて合焦位置に精確に設定することが可能になる。

因みに、比較のために、仮に本発明における初期カウント検出期間を設けていないレンズ駆動の場合を図７に示す。例えばＭＦリング４−６の回転操作により発生するカウントパルス信号ＣＰの１カウント周期に対する駆動パルスＭＰのパルス数を最小の１パルスに設定すると、図７の一点鎖線Ｂに示すようにフォーカスレンズ４−２ａの移動速度が遅くなり、移動の単位寸法が小さくなって精確な焦点合わせは可能であるが、時点Ｔｂにおいて合焦位置に設定されることになるので迅速な焦点合わせが難しい。他方、ＭＦリング４−６の回転操作により発生するカウントパルス信号ＣＰの１カウント周期に対する駆動パルスＭＰのパルス数を最初から大きい２パルスに設定すると、図７の二点鎖線Ｃに示すようにフォーカスレンズ４−２ａの移動速度が速くなり、フォーカスレンズを迅速に移動させることはできるが、移動の最小単位寸法が大きくなるため合焦位置に対して精確にかつ１回の操作で設定することが難しく、結局複数回の繰り返し操作を行った時点Ｔｃにおいて合焦位置に設定することになるため結局時間がかかることになり迅速な焦点合わせも難しくなる。

一方、レンズ位置が近距離側と判定されたときには、図５（ｂ）を再度参照すると、ＭＦリング４−６の回転に応じて発生するカウントパルス信号ＣＰの立ち上がりを検出し、カウント数が初期カウント検出期間である２パルス以内である場合は駆動パルスＭＰのパルス数を１パルスとして、カウントパルス信号ＣＰの立ち上がりに同期してフォーカスモータ４−２ｂを駆動制御する。カウント数が２パルスを越えて初期カウント検出期間を過ぎると駆動パルスＭＰのパルス数を３パルスとして、カウントパルス信号ＣＰの立ち上がりに同期してフォーカスモータ４−２ｂを駆動制御する。このときも、駆動中にカウントパルス信号ＣＰが検出された場合は、検出されている間は駆動制御を継続する。

特に、フォーカスレンズ４−２ａが近距離側に位置しているときには、近距離側では駆動パルスＭＰによる分解能が細かいため、ＭＦリング４−６を少し移転操作してもフォーカスレンズ４−２ａを焦点位置まで迅速に移動することは難しい。ここでは初期カウント検出期間を２カウント周期と短く設定しているので、ＭＦリング４−６の操作を開始すると直ちに初期カウント検出期間を過ぎることになり、しかもこの初期カウント検出期間を過ぎると１カウント周期Ｔの駆動パルスＭＰが３パルスに設定されているのでフォーカスレンズ４−２ａは高速移動されて合焦位置の近傍にまで移動される。このときＭＦリング４−６の回転操作速度が速くなれば、これに追従して移動速度も速くなる。そして、図示は省略するが、図７を参照して遠距離側について説明した場合とほぼ同様に、合焦位置の近傍でＭＦリング４−６の操作を一旦停止し、続いてＭＦリング４−６を再度操作すると、再び初期カウント検出期間の２カウント周期内での細かい単位寸法でフォーカスレンズ４−２ａの移動が行われることになり、精確な焦点合わせが可能になる。この２カウント周期の初期カウント検出期間を過ぎても焦点合わせが完了しない場合には再度３パルスの駆動パルスでフォーカスレンズ４−２ａが移動されるので迅速に合焦位置の近傍に移動される。最終的に焦点合わせを行う際には、再度の初期カウント検出期間の２カウント周期内での焦点合わせが行われるので、精確な焦点合わせが実現できる。初期カウント検出期間を設けていない場合に精確かつ迅速な焦点合わせが難しいことについては遠距離側の場合と同じである。

このように、フォーカスレンズ４−２ａの移動の最初に初期カウント検出期間を設け、この初期カウント検出期間ではフォーカスレンズ４−２ａを移動する際の駆動パルスのパルス数を最小の１、すなわちレンズが移動する際の単位寸法を小さくし、初期カウント検出期間を過ぎた後は駆動パルスのパルス数を大きくしてレンズが移動する際の単位寸法を大きくすることにより、フォーカスレンズ４−２ａを迅速にかつ精確に焦点合わせすることができる。また、この初期カウント検出期間を、フォーカスレンズ４−２ａの移動の分解能の違いに対応させて、分解能が粗い遠距離側では初期カウント検出期間を長くし、分解能が細かい近距離側では初期カウント検出期間を短くすることで、これら分解能の違いにかかわらず迅速かつ精確な焦点合わせが実現できる。なお、以上の説明では遠距離側または近距離側におけるフォーカスレンズ４−２ａの焦点合わせについて説明したが、遠距離側から近距離側に移動される場合、あるいは近距離側から遠距離側に移動される場合についても同じであり、いずれの場合でも迅速かつ精確な焦点合わせが実現できる。

本実施形態では、フォーカスレンズ４−２ａにおける遠距離側と近距離側の切替えポイントを１箇所（１ｍ）としたが複数の切替えポイントとすることも可能である。また、初期カウント検出期間の長さや、初期カウント検出期間での駆動パルス数、さらには初期カウント検出期間を過ぎた後の駆動パルス数についても実施形態の構成に限定されるものでなく、適宜に設定することができる。例えば、切替えポイントを１ｍと０．５ｍとして３つの距離範囲に区分して駆動パルスを変更するようにしてもよい。この場合には、無限位置から１ｍまでの遠距離のレンズ位置の場合は初期カウント検出期間を４カウント周期とし、初期カウント検出期間後はカウントパルス信号の２カウント周期単位で駆動パルスを供給してフォーカスモータ４−２ｂを駆動制御する。１ｍから０．５ｍまでの中距離のレンズ位置の場合は、初期カウント検出期間を３カウント周期とし、初期カウント検出期間後はカウントパルス信号の１カウント周期単位で駆動パルスを供給してフォーカスモータ４−２ｂを駆動制御し、０．５ｍよりも近い近距離のレンズ位置の場合は、初期カウント検出期間を２カウント周期とし、初期カウント検出期間後はカウントパルス信号の半周期単位で駆動パルスを供給してフォーカスモータ４−２ｂを駆動制御することもできる。

本実施形態では、レンズ鏡胴４に設けたＭＦリング４−６を手動操作することによりフォーカスレンズ４−２ａを移動して焦点合わせを行う例を説明したが、本発明における操作部材としてはカメラボディ１に設けたダイアル式の操作円盤等の回転操作部材を操作してフォーカスレンズを移動させる構成に適用することも可能である。また、本実施形態では本発明におけるレンズとしてフォーカスレンズに適用した例を示したが、例えばズームレンズ等の手動操作によって移動されるレンズであれば他のレンズに適用することも可能である。この場合、ズームレンズにおいては焦点距離の変化に対するズームモータの駆動パルスの分解能が均等でないので、ズームレンズの焦点距離位置に応じて初期カウント検出期間の長さや駆動パルス数を設定すればよい。さらには、ズームレンズの焦点距離の変化に追従してフォーカスレンズにおける焦点位置の分解能も均等ではない場合もあるので、この場合にはズームレンズの焦点距離に応じてフォーカスモータにおける初期カウント検出期間の長さや駆動パルス数を設定するようにしてもよい。

実施形態の説明においては特に例示していないが、本発明においては、操作部材の操作速度に応じて初期カウント検出期間の長さやその際の駆動パルス数を適宜に変更してもよい。また、初期カウト検出期間を過ぎた後の駆動パルス数についても操作部材の操作速度に追従して増減するように設定してもよい。特に、ＭＦリングやその他の回転操作部材のように操作性が異なる操作部材の場合には操作部材における操作速度が相違することがあるので、経験的に求められる平均的な操作速度に基づいて最適な駆動パルス数を設定することが好ましい。

また、本発明の操作部材は回転操作部材に限られるものではなく、スライド構造の操作部材や、操作ボタン等の操作部材であってもよい。さらに、操作部材を操作したときに出力される検出信号は、必ずしも実施形態のようなパルス信号でなくてもよく、操作部材の操作量や操作時間に対応した信号であれば電圧信号、電流信号、正弦波信号等の信号であってもよい。

本発明は操作部材の手動操作に基づいてモータに供給する駆動パルス数を制御してレンズを駆動するレンズ駆動装置に採用して有効である。

１ カメラボディ
４ レンズ鏡筒
４−２ フォーカス光学系
４−２ａ フォーカスレンズ（レンズ）
４−２ｂ フォーカスモータ（レンズ駆動手段）
４−５ モータドライバ（レンズ駆動手段）
４−６ ＭＦリング（操作部材）
４−７ リング検出センサー（カウントパルス信号発生手段）
Ｓ１，Ｓ２ センサー
１０１ ＣＣＤ
１０４ ディジタルスチルカメラプロセッサ
１０４−３ ＣＰＵブロック（検出信号検出手段、カウントパルス信号検出手段、レンズ駆動制御手段）

Claims (14)

1. 操作部材の操作に応じて操作信号を出力する操作信号出力手段と、
   駆動信号に応じてレンズを駆動するレンズ駆動手段と、
   前記操作信号に応じて前記レンズ駆動手段に出力する駆動信号を制御するレンズ駆動制御手段を備え、
   前記レンズ駆動制御手段は、前記操作信号を計数し、当該計数に基づいて設定された初期期間内と当該初期期間を過ぎた期間とで、前記操作信号に対応するレンズ駆動量が相違するように、前記駆動信号を制御することを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記レンズ駆動制御手段は、前記操作信号のレベル変化数に基づいて前記信号を計数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. 前記レンズ駆動制御手段は、前記初期期間内における前記操作信号に対応するレンズ駆動量よりも、前記初期期間を過ぎた期間における前記操作信号に対応するレンズ駆動量の方が大きくなるように前記駆動信号を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記初期期間を過ぎた期間における前記操作信号に対応するレンズ駆動量は前記レンズのレンズ位置の違いに応じて相違することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
5. 操作部材の操作に応じて操作パルス信号を出力する操作パルス信号出力手段と、
   駆動パルス信号のパルス数に対応してレンズを駆動させるレンズ駆動手段と、
   前記操作パルス信号のパルス数を計数するとともに、当該操作パルス信号に対応して前記レンズ駆動手段に出力する駆動パルス信号のパルス数を制御するレンズ駆動制御手段を備え、
   前記レンズ駆動制御手段は、前記操作パルス信号のパルス数に基づいて設定された初期期間内と当該初期期間を過ぎた期間とで、前記操作パルス信号に対応する前記駆動パルス信号のパルス数を相違させることを特徴とするレンズ駆動装置。
6. 前記操作部材はレンズ鏡筒に設けられた回転操作部材であり、
   前記レンズは当該レンズ鏡筒内に内装されており
   前記レンズ駆動手段は当該レンズを前記レンズ鏡筒の光軸方向に沿って移動させる移動手段であることを特徴とする請求項５に記載のレンズ駆動装置。
7. 前記操作パルス信号に対応する前記駆動パルス信号のパルス数は、前記初期期間内における前記駆動パルス信号のパルス数よりも、当該初期期間を過ぎた期間における前記駆動パルス信号のパルス数の方が多いことを特徴とする請求項５または６に記載のレンズ駆動装置。
8. 前記操作パルス信号に対応する前記駆動パルス信号のパルス数は、前記初期期間内において、１周期の前記操作パルス信号に対応して１つの駆動パルス信号のパルス数を割り当てる構成であることを特徴とする請求項７に記載のレンズ駆動装置。
9. 前記レンズはフォーカスレンズであり、前記初期期間を過ぎた期間において、前記操作パルス信号に対応する前記駆動パルス信号のパルス数は、前記フォーカスレンズのレンズ位置に応じて相違することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
10. 前記初期期間を過ぎた期間において、前記操作パルス信号に対応する前記駆動パルス信号のパルス数は、前記フォーカスレンズのレンズ位置が近距離合焦状態の位置の方が遠距離合焦状態の位置よりも多いことを特徴とする請求項９に記載のレンズ駆動装置。
11. 前記初期期間を設定する前記操作パルス信号のパルス数は、前記フォーカスレンズのレンズ位置に応じて相違することを特徴とする請求項９または１０に記載のレンズ駆動装置。
12. 前記初期期間を設定する前記操作パルス信号のパルス数は、前記フォーカスレンズのレンズ位置が遠距離合焦状態の位置の方が近距離合焦状態の位置より多いことを特徴とする請求項１１に記載のレンズ駆動装置。
13. 操作部材が操作されたときに操作信号出力手段から操作信号を出力し、
    この操作信号に基づいてレンズ駆動手段に出力する駆動信号をレンズ駆動制御手段において制御し、
    レンズ駆動手段は入力される駆動信号に基づいてレンズを駆動するレンズ駆動方法であって
    前記レンズ駆動制御手段は、前記操作信号を計数し、当該計数に基づいて設定された初期期間内と当該初期期間を過ぎた期間とで、前記操作信号に対応する前記レンズの駆動量が相違するよう制御することを特徴とするレンズ駆動方法。
14. 操作部材が操作されたときに操作パルス信号出力手段から操作パルス信号を出力し
    レンズ駆動制御手段は入力された操作パルス信号に基づいてレンズ駆動手段に出力する駆動パルスのパルス数を制御し、
    レンズ駆動手段は入力される駆動パルス信号のパルス数に対応してレンズを駆動させるレンズ駆動方法であって、
    前記レンズ駆動制御手段は、前記操作パルス信号のパルス数を計数し、そのパルス数に応じて設定された初期期間内と当該初期期間を過ぎた期間とで、前記操作パルス信号に対応する前記駆動パルス信号のパルス数を相違させるよう制御することを特徴とするレンズ駆動方法。

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