JP6679218B2 - 光学機器およびアクチュエータ処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ステッピングモータ等のアクチュエータを有する光学機器において光学部材の駆動等を行うアクチュエータのオープンループ制御が行われる場合に対して特に好適なアクチュエータ処理装置に関する。

カメラや交換レンズ等の光学機器においてレンズや絞り等の光学部材としての被駆動部材を移動させるためにアクチュエータ、特にステッピングモータが用いられることが多い。ステッピングモータを用いる場合には、その駆動ステップ数（つまりは駆動パルス数）をカウントしてオープンループ制御を行うことにより、特別な位置検出器を用いなくても被駆動部材の位置や移動量を検出することができる。

ただし、ステッピングモータのオープンループ制御を行う場合に、駆動パルス数のカウント値が示す被駆動部材の位置である駆動パルス位置と被駆動部材の実際の位置とが必ずしも一致しない場合がある。その１つの理由は、ステッピングモータから被駆動部材に駆動力を伝達する駆動力伝達機構の変形によって該モータの駆動に対して被駆動部材の移動が遅れるためである。このような機械的な理由による被駆動部材の駆動パルス位置と実際位置との差（遅れ）を減少させる方法としては、特許文献１にて開示されたものがある。この方法では、エンコーダによる被駆動部材の移動量の検出結果とメモリから読み出した駆動力伝達機構の変形量に対応する補正情報とを用いて、レンズの移動量を表すレンズ移動情報を演算する。

特許第４１１５２１１号公報

しかしながら、被駆動部材の駆動パルス位置と実際位置とが一致しないのには、上述した機械的な理由以外の理由もある。それは、ステッピングモータに駆動パルスが与えられた後、モータ内での電磁気的な変化によって回転力が発生するまでに遅延があることである。このような電磁気的な理由による被駆動部材の駆動パルス位置と実際位置との差を、特許文献１にて開示された方法によって減少させることはできない。

本発明は、アクチュエータのオープンループ制御を行う場合において、特に電磁気的な理由によって生じるアクチュエータの駆動信号から得られる被駆動部材の位置と実際位置との差を減少させることができるようにした光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、撮像装置に対して着脱が可能であって、被駆動部材と、該被駆動部材を移動させるアクチュエータと、アクチュエータに駆動信号を与えて該アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、該アクチュエータに与えられた駆動信号から被駆動部材の位置を示す第１の駆動信号位置を取得する位置取得手段と、アクチュエータの駆動中における駆動信号に対するアクチュエータの駆動の遅れにより生じる、第１の駆動信号位置と被駆動部材の実際の位置との差に関する位置差情報を取得する情報取得手段と、第１の駆動信号位置を位置差情報を用いて補正することにより被駆動部材の位置を示す第２の駆動信号位置を生成する補正手段とを有し、制御手段は、第２の駆動信号位置が撮像装置から与えられた被駆動部材の目標位置に到達するようにアクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。また、本発明の他の一側面としての光学機器は、制御手段が、第２の駆動信号位置を撮像装置に与え、撮像装置により第２の駆動信号位置を用いて生成された被駆動部材の目標位置に基づいてアクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面であるコンピュータプログラムは、被駆動部材と、該被駆動部材を移動させるアクチュエータとを有し、撮像装置に対して着脱が可能な光学機器のコンピュータに、アクチュエータに駆動信号を与えて該アクチュエータの駆動を制御する処理を行わせるコンピュータプログラムである。該処理は、アクチュエータを駆動するための駆動信号から被駆動部材の位置を示す第１の駆動信号位置を取得するステップと、アクチュエータの駆動中における駆動信号に対するアクチュエータの駆動の遅れにより生じる、第１の駆動信号位置と被駆動部材の実際の位置との差に関する位置差情報を取得するステップと、第１の駆動信号位置を位置差情報を用いて補正することにより被駆動部材の位置を示す第２の駆動信号位置を生成するステップと、第２の駆動信号位置が撮像装置から与えられた被駆動部材の目標位置に到達するようにアクチュエータの駆動を制御するステップとを有することを特徴とする。さらに本発明の他の一側面としてのコンピュータプログラムは、被駆動部材の位置の情報として前記第２の駆動信号位置を前記撮像装置に与えるステップと、撮像装置により第２の駆動信号位置を用いて生成された被駆動部材の目標位置に基づいてアクチュエータの駆動を制御するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、アクチュエータのオープンループ制御を行う際に、該アクチュエータにその駆動信号に対する駆動の遅れがあっても、被駆動部材を正確に移動させたり被駆動部材の正確な位置を示す情報を出力したりする等の処理を行うことができる。

本発明の実施例１であるアクチュエータ処理装置を備えた交換レンズとレンズ交換式カメラとを含むカメラシステムの構成を示すブロック図。 実施例１のアクチュエータ処理装置が制御するステッピングモータによるフォーカスレンズの駆動機構を示す図。 ＰＭ型２相ステッピングモータの回路図。 ステッピングモータをマイクロステップ駆動する場合の４相ステータに対する通電波形を示す図。 ステッピングモータをマイクロステップ駆動する場合のトルク変化を示す図。 フォーカスレンズを無限遠側から至近側に移動させる場合のフォーカスＰＣ位置とフォーカス実際位置との差を示す図。 フォーカスレンズを至近側から無限遠側に移動させる場合のフォーカスＰＣ位置とフォーカス実際位置との差を示す図。 フォーカスレンズを無限遠側から至近側に高速と低速で移動させる場合のフォーカスＰＣ位置とフォーカス実際位置との差を示す図。 実施例１において遅れ量の計算に用いる係数を示す図。 実施例１における位相差ＡＦ時のフォーカスモータの駆動制御処理を示すフローチャート。 実施例１における補正処理を行わない場合と行った場合とでのフォーカスＰＣ位置の違いを示す図。 本発明の実施例２で行われるＴＶＡＦの合焦位置の計算方法を示す図。 実施例２のＴＶＡＦにおける算出合焦位置のずれを説明する図。 実施例２における補正を行わない場合と行った場合でのフォーカスＰＣ位置を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１であるアクチュエータ処理装置を備えた光学機器である交換レンズ１１１と、交換レンズ１１１が着脱可能に装着されるレンズ交換式撮像装置（以下、カメラという）１３１とにより構成されるカメラシステムの構成を示している。カメラ１３１は、光学機器としての交換レンズ１１１が装着される他の光学機器に相当する。

被写体からの光は、交換レンズ１１１内の撮像光学系を通ってカメラ１３１内に入射するとともに被写体像を形成する。撮像光学系は、第１レンズ１０１、第２レンズ（変倍レンズ）１０２、絞り１０３、ＮＤフィルタ１０４、第３レンズ（フォーカスレンズ）１０５および第４レンズ１０６により構成されている。

カメラ１３１において、該カメラ１３１に入射した光の一部はハーフミラーである主ミラー１２３によって反射されてペンタプリズム１２１を介して光学ファインダ１２２に導かれる。これにより、撮像光学系により形成された被写体像をユーザが観察することができる。また、主ミラー１２３を透過した光は不図示のサブミラーによって反射されてデフォーカス検出部１２７に入射する。デフォーカス検出部１２７は、位相差検出方式によってデフォーカス量を検出（演算）し、デフォーカス量をカメラマイクロコンピュータ（以下、カメラマイコンという）１２９に送る。カメラマイコン１２９は、デフォーカス量に基づいて、合焦状態を得るためのフォーカスレンズ１０５の目標位置（以下、フォーカス目標位置という）を算出する。このフォーカス目標位置の情報は、後述するように位相差検出方式のＡＦ（オートフォーカス）である位相差ＡＦに用いられる。

また、主ミラー１２３は、不図のミラー駆動機構により光路から退避駆動される。主ミラー１２３が光路から退避すると、撮像光学系からの光は不図示のシャッタを介して撮像素子１２４に到達し、該撮像素子１２４上に被写体像を形成する。

撮像素子１２４は、被写体像を電気信号に変換する。信号処理部１２５は、撮像素子１２４からの電気信号（アナログ撮像信号）をデジタル撮像信号に変換し、該デジタル撮像信号に対して色補正、ホワイトバランス等の画像処理を行うことで映像信号を生成する。映像信号は、不図示の電子ファインダに表示される。また、ユーザにより撮像指示が行われると、信号処理部１２５にて生成された撮像画像（静止画像または動画像）のデータが記録処理部１２６に出力され、ここで半導体メモリ等の不図示の記録媒体に記録される。

また、信号処理部１２５で生成された映像信号はコントラスト信号生成部１２８にも送られる。コントラスト信号生成部１２８は、映像信号のうち輝度信号をハイパスフィルタ処理して特定の高周波成分を抽出し、該高周波成分を用いて映像信号のコントラスト状態（つまりは撮像光学系の焦点状態）を示すコントラスト信号を生成する。コントラスト信号は、カメラマイコン１２９に送られ、コントラストＡＦ（ＴＶＡＦ）に用いられる。

なお、本実施例のカメラ１３１は、撮像素子１２４とは別に位相差検出方式によるデフォーカス量検出を行うデフォーカス検出部１２７を設けているが、位相差検出方式によるデフォーカス量検出が可能な画素を備えた撮像素子を用いてもよい。

カメラマイコン１２９は、交換レンズ１１１に設けられたレンズマイクロコンピュータ（以下、レンズマイコンという）１１０と、所定の周期または必要に応じて通信を行って以下の命令や情報をやり取りする。レンズマイコン１１０は、カメラマイコン１２９から、上述したフォーカス目標位置を含むフォーカス駆動命令、光学情報取得命令および絞り駆動命令等を受信する。レンズマイコン１１０は、フォーカスレンズ１０５の位置（後述するフォーカスＰＣ位置）、ズームエンコーダ１０７により検出した変倍レンズ１０２の位置をカメラマイコン１２９に送信（出力）する。また、フォーカス敏感度、撮像光学系の焦点距離、撮影距離およびフォーカスモータの１駆動パルスあたりのフォーカスレンズ１０５の移動量等の光学情報もカメラマイコン１２９に送信する。

レンズマイコン１１０は、カメラマイコン１２９から受信した命令に基づいてフォーカスモータや絞り１０３等の駆動を制御するためのフォーカス制御信号や絞り制御信号を生成する。レンズマイコン１１０は、アクチュエータ処理装置に相当する。

絞り１０３は、アクチュエータとしてのステッピングモータである絞りモータを駆動源として含む絞り駆動部１０８によって駆動されることで絞り値を変更する。絞り駆動部１０８は、レンズマイコン１１０からの絞り制御信号に応じて絞りモータの駆動を制御することで絞り１０３を駆動する。

ＮＤフィルタ１０４は、不図のＮＤ出し入れ機構をユーザが操作することで、光路に対して出し入れされる。ＮＤフィルタの出し入れは、不図示のＮＤセンサ（フォトインターラプタ等）によって検出され、その検出結果はレンズマイコン１１０に送られる。

フォーカスレンズ１０５は、アクチュエータとしてのステッピングモータであるフォーカスモータを駆動源として含むフォーカス駆動部１０９によって撮像光学系の光軸方向に移動されることで、撮像光学系の焦点調節を行う。フォーカス駆動部１０９は、レンズマイコン１１０からのフォーカス制御信号に応じてフォーカスモータを駆動することでフォーカスレンズ１０５を移動させる。

図２には、フォーカスモータによるフォーカスレンズ１０５の駆動機構を示している。フォーカスモータ（ステッピングモータ）２０４は、その出力軸としてリードスクリュー２０３を有する。一方、被駆動部材（光学部材）としてのフォーカスレンズ１０５（実際にはフォーカスレンズ１０５を保持する保持枠）には、リードスクリュー２０３に噛み合うラック２０５が取り付けられている。このため、フォーカスモータ２０４が駆動されてリードスクリュー２０３が回転することで、ラック２０５とともにフォーカスレンズ１０５がリードスクリュー２０３の軸方向、すなわち光軸方向に移動される。フォーカスレンズ１０５の移動範囲である無限遠端から至近端のうち１箇所には、フォトインターラプタ２０１が配置されている。

フォーカスレンズ１０５（保持枠）に設けられた不図示の遮光部が、フォトインターラプタ２０１の発光部と受光部との間に入ることで、それまで受光部にて受光されていた発光部からの光が受光されなくなるため、受光部からの信号がＨｉからＬｏに変化する。これにより、フォーカスレンズ１０５がフォトインターラプタ２０１の位置、すなわち基準位置に位置することが検出される。

フォーカス駆動部１０９は、フォーカスモータ２０４に駆動信号としての駆動パルスを与えることで該モータ２０４の励磁コイルを励磁させ、該モータ２０４のロータを回転させる。ロータは、リードスクリュー２０３と一体回転する。

レンズマイコン１１０は、フォトインターラプタ２０１によりフォーカスレンズ１０５が基準位置に位置することを検出した後に、フォーカスモータ２０４に与えられた駆動パルスのパルス数（以下、駆動パルス数という）をカウントする。駆動パルス数をカウントすることで、フォーカスレンズ１０５の基準位置に対する移動位置、つまりは絶対位置に関する情報である駆動信号位置としてのフォーカスパルスカウント位置（以下、フォーカスＰＣ位置）を取得することができる。なお、リードスクリュー２０３のリードピッチと１駆動パルスあたりのフォーカスモータ２０４の回転角との関係から、フォーカスＰＣ位置をフォーカスレンズ１０５の光軸方向での物理的な位置に変換することもできる。

図３には、フォーカスモータ２０４の例として、ＰＭ（Permanent Magnet）型２相ステッピングモータの回路構成を示している。このステッピングモータは、ロータ３０１と、４相の励磁コイル３０２〜３０５と、各励磁コイル（ステータ）への通電を行うモータドライバ３０６とにより構成される。ロータ３０１は、その外周が２極に着磁された円筒形状の永久磁石により構成されている。４相の励磁コイル３０２〜３０５はそれぞれ、Ａ＋相、Ａ−相、Ｂ＋相、Ｂ−相のステータを構成する。各励磁コイル内には鉄芯が配置されている。

モータドライバ３０６から上記４相のステータに対して特定の通電パターンにより通電を行い該４相ステータにおける励磁相を切り替えることで、ロータ３０１を回転させることができる。

図４には、図３のステッピングモータをマイクロステップ駆動する場合に４相のステータに入力される電流の波形を示している。図４では、縦軸に各ステータに入力する電流の値を示し、横軸に時間を示している。Ａ＋相ステータに入力される電流（以下、Ａ＋相電流という：以下、同様とする）を実線で示し、Ｂ＋相電流を破線で示している。また、Ａ−相電流を点線で示し、Ｂ−相電流を一点鎖線で示している。

Ａ＋相電流のサイン波形を基準とすると、Ａ−相電流はＡ＋相電流を反転した波形となり、Ｂ＋相電流はコサイン波形となり、Ｂ−相電流はＢ＋相を反転した波形となる。すなわち、Ａ＋相電流、Ａ−相電流、Ｂ＋相電流およびＢ−相電流は、互いに位相が９０度ずつずれている。図４には、各相電流の一周期分を示している。

このように表される４相電流における同じ時間での電流値を４相ステータに通電することで、図３に示したロータ３０１と４相のステータ（３０２〜３０５）とが磁気的に釣り合う位置まで回転する。４相のステータに通電する電流値、つまりは通電パターンを所定の速度で切り替えていくことで、ロータ３０１を一定速度で回転させることができる。図４に示した１周期分だけ４相のステータに通電する電流値を切り替えることで、ロータを１回転させることができる。また、図４に示した時間を逆に辿るように４相のステータに通電する電流値を切り替えることで、ロータ３０１を逆回転させることができる。

図４では、各相電流は階段状にその値が変化していくが、この階段状の電流値の変化の１つが１駆動パルスに対応し、１駆動パルスはフォーカスレンズ１０５の所定の移動量に対応するように設定される。本実施例において、駆動パルスと駆動ステップは同義である。そして、本実施例では、実際のフォーカスレンズ１０５の位置をエンコーダ等の位置検出器により検出せず、フォーカスモータ２０４に与えられる駆動パルスのカウント数を用いてフォーカスモータ２０４の駆動を制御するオープンループ制御を行う。

図５には、図４に示した入力電流を与えてステッピングモータをマイクロステップ駆動した場合のモータトルクの変化を示している。このようにマイクロステップ駆動を行った場合は、トルクが周期的に増減するが、各駆動ステップでのトルクは各相電流値から電磁気学的に導くことができる。

本実施例では、フォーカスモータ２０４を上記のようにマイクロステップ駆動してフォーカスレンズ１０５を移動させる。しかし、この際に、レンズマイコン１１０において取得するフォーカスＰＣ位置と実際のフォーカスレンズ１０５の位置（以下、フォーカス実際位置という）との間に差が生じる。

図６には、フォーカスレンズ１０５を無限遠側から至近側に移動させるようにフォーカスモータ２０４を駆動したときのフォーカスＰＣ位置とフォーカス実際位置との差分、すなわちフォーカスＰＣ位置に対するフォーカス実際位置の遅れを示している。図６では、横軸に時間を、縦軸には無限遠側への遅れ量を示している。図６から分かるように、フォーカスモータ２０４を駆動する前（時間０）は遅れはないが、至近側への駆動中にはフォーカス実際位置に無限遠側への遅れが生じ、遅れ量は増減を繰り返す。そして、駆動を停止すると遅れがなくなる。これは、駆動パルスに応じて４相のステータへの通電パターンが切り替えられた後に、４相のステータとロータとの間の電磁気的な関係が実際にロータを回転させる回転力を発生する状態に至るまでにある程度の時間を要することに起因する。このように、フォーカスモータ２０４は、駆動パルスに対して時間的な遅れ（以下、遅れ時間ともいう）をもって駆動される。図６に示す駆動初期の大きな遅れ量は、フォーカスレンズ１０５の駆動機構において静摩擦が動摩擦よりも大きいことに起因する。また、遅れ量の変動は、先に図５を用いて説明したモータトルクが通電パターン（駆動ステップ）によって異なることに起因する。

図７には、フォーカスレンズ１０５を至近側から無限遠側に移動させるようにフォーカスモータ２０４を駆動したときのフォーカスＰＣ位置に対するフォーカス実際位置の遅れを示している。図７では、横軸に時間を、縦軸には至近側への遅れ量を示している。図７から分かるように、フォーカスモータ２０４を駆動する前（時間０）と停止後は遅れはないが、無限側への駆動中にはフォーカス実際位置に至近側（図６とは逆側）への遅れが生じ、遅れ量は増減を繰り返す。遅れの原因は図６の場合と同じであるが、遅れが発生する方向（以下、遅れ方向という）が異なり、さらに遅れ量が図６に示す場合と多少異なる。

図８には、フォーカスレンズ１０５を無限遠側から至近側に高速および低速で移動させるように、つまりはフォーカスモータ２０４を高速駆動および低速駆動したときのフォーカスＰＣ位置に対するフォーカス実際位置の遅れを示している。高速駆動時には、通電パターンの切り替わりからの遅れ時間はほぼ一定であるものの、その遅れ時間に対するフォーカスモータ２０４の駆動ステップ数が多くなり、遅れ量が低速駆動時に比べて大きくなる。

このようにフォーカスモータ２０４の実際の駆動には駆動パルスに対する遅れが発生する。このため、該モータ２０４の駆動方向、駆動速度および通電パターン（励磁相）に応じたフォーカス実際位置の遅れ量（差）を予め測定し、該遅れ量を示す情報を補正情報（位置差情報）としてメモリ（記憶手段）に記憶させるとよい。そして、実際のフォーカスモータ２０４の駆動時にメモリからその駆動に対応する補正情報を読み出して取得し、該補正情報を用いてフォーカスＰＣ位置を補正することで、フォーカスＰＣ位置とフォーカス実際位置との差を減少させることができる。また、フォーカスモータ２０４の駆動ごとに遅れ量を計算により求めて補正情報として取得し、該補正情報を用いてフォーカスＰＣ位置を補正するようにしてもよい。

ここで、図９を用いて、ステッピングモータ（フォーカスモータ２０４）の遅れ量の計算方法の例について説明する。本実施例では、以下の式（１）を用いて、基準となる遅れ量をＡとし、ステッピングモータの駆動状態、駆動速度、励磁相および駆動方向に応じて設定した係数を基準遅れ量Ａに乗じることで、遅れ量を算出する。つまり、ステッピングモータの駆動状態、駆動速度、励磁相および駆動方向に応じて遅れ量（補正情報）を異ならせる。

図９（Ａ）には、ステッピングモータの駆動状態、すなわち停止中、駆動開始直後、駆動中および停止直前における係数αの値を示している。図９（Ｂ）には、ステッピングモータの駆動速度に応じた係数βを示している。図９（Ｃ）には、ステッピングモータの励磁相に応じた係数γを示している。図９（Ｄ）には、ステッピングモータの駆動方向に応じた係数δを示している。式（１）において、Ａは基準となる補正パルスＡに対して、それぞれの係数を掛け算し補正パルスを出すことができる。
遅れ量＝Ａ×α×β×γ×δ （１）
なお、式（１）に、α，β，γ，δ以外の係数として、温度、カメラの姿勢、カメラの個体差等に応じた係数をさらに乗じてもよい。

また、遅れ量が小さい場合や上記係数が変化しても遅れ量が大きく変化しない場合は、駆動中の遅れ量を一定値（例えば、基準遅れ量Ａ）とみなしてもよい。

さらに、電磁気学と物理学に基づく運動方程式に、実際にフォーカスモータ２０４として使用されるステッピングモータの特性やフォーカスレンズ１０５の質量を当てはめて遅れ量を計算してもよい。

次に、位置取得手段、情報取得手段および補正手段であり、かつフォーカス駆動部１０９とともに制御手段として機能するレンズマイコン１１０が行う上記補正情報（位置差情報）を用いたフォーカスモータ２０４の駆動制御処理について、図１０のフローチャートを用いて説明する。レンズマイコン１１０は、この駆動制御処理を、コンピュータプログラムとしてのアクチュエータ処理プログラムに従って実行する。以下の説明において、「Ｓ」はステップを意味する。

ここでは、レンズマイコン１１０が、カメラマイコン１２９がデフォーカス検出部１２７で検出されたデフォーカス量から算出したフォーカス目標位置を受信し、該フォーカス目標位置にフォーカスレンズ１０５を移動させて位相差ＡＦを行う場合について説明する。

Ｓ１００１において処理を開始したレンズマイコン１１０は、Ｓ１００２において、現在、フォーカスモータ２０４の駆動が停止中か否かを確認し、停止中であればＳ１００３に進み、停止中でなければ（駆動中であれば）Ｓ１００４に進む。

Ｓ１００３では、レンズマイコン１１０は、現在のフォーカスＰＣ位置（第１の駆動信号位置：図にはＦＰＣと略記する）を、そのまま補正することなく、フォーカス目標位置と比較するフォーカスＰＣ位置として設定し、Ｓ１００８に進む。なお、フォーカスＰＣ位置は、無限遠方向に向かって増加し、至近方向に向かって減少するものとする。

Ｓ１００８では、レンズマイコン１１０は、フォーカスＰＣ位置がカメラマイコン１２９から受信したフォーカスレンズ１０５の目標位置であるフォーカス目標位置に到達したか否かを判定する。まだ到達していない場合はＳ１００９に進んでフォーカスモータ２０４の駆動を継続し、Ｓ１００２に戻る。一方、フォーカスＰＣ位置がフォーカス目標位置に到達した場合は、レンズマイコン１１０はＳ１０１０に進み、フォーカスモータ２０４の駆動を停止させ、本処理を終了する。

Ｓ１００４では、レンズマイコン１１０は、式（１）および図９（Ａ）〜（Ｄ）に示した係数α〜δを用いて補正情報としての遅れ量（以下、補正量という）を計算し、Ｓ１００５に進む。ここでは、前述したように予め計測してレンズマイコン１１０内のメモリに記憶した補正量を読み出してもよい。

Ｓ１００５では、レンズマイコン１１０は、現在、フォーカスモータ２０４が無限遠方向に駆動中であるか否かを確認する。無限遠方向に駆動中であれば、レンズマイコン１１０はＳ１００６に進む。

Ｓ１００６では、レンズマイコン１１０は、現在のフォーカスＰＣ位置（第１の駆動信号位置）からＳ１００４で計算した補正量を減算して補正されたフォーカスＰＣ位置（第２の駆動信号位置：以下、補正フォーカスＰＣ位置ともいう）を算出する。そして、レンズマイコン１１０は、Ｓ１００８に進み、補正フォーカスＰＣ位置がフォーカス目標位置に到達したか否かを判定し、まだ到達していない場合はＳ１００９に進み、到達した場合はＳ１０１０に進む。そして、本処理を終了する。

Ｓ１００５にてフォーカスモータ２０４が至近方向に駆動中であった場合は、レンズマイコン１１０はＳ１００７に進む。Ｓ１００７では、レンズマイコン１１０は、現在のフォーカスＰＣ位置（第１の駆動信号位置）にＳ１００４で計算した補正量を加算して補正フォーカスＰＣ位置（第２の駆動信号位置）を算出する。そして、レンズマイコン１１０は、Ｓ１００８に進み、補正フォーカスＰＣ位置がフォーカス目標位置に到達したか否かを判定し、まだ到達していない場合はＳ１００９に進み、到達した場合はＳ１０１０に進む。そして、本処理を終了する。

上述した補正を行わない場合のフォーカスＰＣ位置（第１の駆動信号位置）と該補正を行った場合のフォーカスＰＣ位置（第２の駆動信号位置）との関係について、図１１を用いて説明する。図１１において、横軸は時間を示し、縦軸はフォーカスＰＣ位置を示す。また、図１１では、フォーカスモータ２０４を無限遠方向に駆動した後に停止させ、さらに至近方向に駆動したときのフォーカスＰＣ位置の変化を示している。

図１１には、補正を行わない場合のフォーカスＰＣ位置を黒丸とこれらをつなぐ実線で示し、補正を行った場合のフォーカスＰＣ位置を白三角とこれらをつなぐ破線で示す。また、フォーカス実際位置を一点鎖線で示す。補正を行わない場合のフォーカスＰＣ位置は、無限遠方向への駆動中は至近側に、または至近方向への駆動中は無限遠側にそれぞれフォーカス実際位置に対して先行している（つまりはフォーカス実際位置がフォーカスＰＣ位置に対して遅れを有する）。このため、このフォーカスＰＣ位置がフォーカス目標位置に到達したことに応じてフォーカスモータ２０４を停止させると、フォーカス実際位置はフォーカス目標位置に到達していない。したがって、良好な合焦状態を得ることができない。なお、フォーカスモータ２０４の停止中には遅れは生じない。

これに対して、補正を行ったフォーカスＰＣ位置は、無限遠方向への駆動中および至近方向への駆動中のいずれにおいてもフォーカス実際位置に対してほとんど先行していない（つまりはフォーカス実際位置がフォーカスＰＣ位置に対してほとんど遅れを有さない）。このため、このフォーカスＰＣ位置がフォーカス目標位置に到達したことに応じてフォーカスモータ２０４を停止させれば、フォーカス実際位置もほぼフォーカス目標位置に到達しており、良好な合焦状態を得ることができる。

このように、本実施例によれば、ステッピングモータであるフォーカスモータ２０４のオープンループ制御を行う際に、該モータ２０４に電磁気的な駆動の遅れがあっても、フォーカス実際位置にほぼ一致する補正フォーカスＰＣ位置を生成する。このため、補正フォーカスＰＣ位置を用いてフォーカスモータ２０４を制御することで、フォーカスレンズ１０５を正確に目標位置に移動させることができ、良好な位相差ＡＦを実現することができる。

本実施例は、フォーカスレンズ１０５の駆動中にフォーカス目標位置を再計算するサーボ位相差ＡＦを行う場合に特に有効である。

次に、本発明の実施例２について説明する。実施例１では、レンズマイコン１１０がカメラマイコン１２９とともに位相差ＡＦを行ったが、本実施例では、コントラストＡＦ（以下、ＴＶＡＦという）を行う場合について説明する。

ＴＶＡＦでは、カメラマイコン１２９は、図１に示したコントラスト信号生成部１２８により生成されるコントラスト信号の値（以下、コントラスト評価値という）が最大となるフォーカスレンズ１０５の位置を探索する。このため、カメラマイコン１２９は、レンズマイコン１１０に対して、フォーカスレンズ１０５を無限遠端から至近端までの移動範囲の全域で移動させるスキャンさせるようフォーカス駆動命令を送信する。そして、カメラマイコン１２９は、このスキャン（以下、ＡＦスキャンという）中において撮像周期に対応したタイミングでコントラスト評価値を取得するとともに、レンズマイコン１１０に対してフォーカスＰＣ位置の送信要求を送る。レンズマイコン１１０は、この送信要求に応じて、その時点でのフォーカスＰＣ位置をカメラマイコン１２９に送信する。カメラマイコン１２９は、同じタイミングのフォーカスＰＣ位置とコントラスト評価値とを対応付けて保持し、ＡＦスキャン中に保持したコントラスト評価値のうち最大値付近の数点のフォーカスＰＣ位置を用いて合焦位置に決定する。カメラマイコン１２９はこの合焦位置をフォーカス目標位置としてレンズマイコン１１０に送信し、レンズマイコン１１０は該フォーカス目標位置にフォーカスレンズ１０５を移動させるようフォーカスモータ２０４の駆動をオープンループ制御によって制御する。

ここで、ＡＦスキャン中に取得されるコントラスト評価値と合焦位置について図１２を用いて説明する。図１２において、横軸はＡＦスキャン中のフォーカスＰＣ位置を示し、縦軸はコントラスト評価値を示している。黒丸は、コントラスト評価値を取得したタイミングでのフォーカスＰＣ位置を示している。カメラマイコン１２９は、ＡＦスキャン中にフォーカスレンズ１０５を一定の速度で移動させながら撮像周期に対応したタイミングでコントラスト評価値を取得する。このため、実際には実線で示すような連続したコントラスト評価値を取得することはできず、黒丸で示すように離散的なフォーカスＰＣ位置でコントラスト評価値を取得する。この場合、実際にコントラスト評価値が最大となるフォーカスＰＣ位置としての真の合焦位置は、それら離散的なフォーカスＰＣ位置以外の位置となることが多い。

そこで、カメラマイコン１２９は、離散的に取得したコントラスト評価値のうちの最大値が取得されたフォーカスＰＣ位置ａとその前後２つのフォーカスＰＣ位置ｂ，ｃとを用いて真の合焦位置を求める。まず、フォーカスＰＣ位置ａ，ｂ間およびａ，ｃ間でのフォーカスＰＣ位置の変化率を示す傾きを計算し、これらの傾きのうち絶対値が高い方の傾きを用いてフォーカスＰＣ位置ｂを含む直線とフォーカスＰＣ位置ｃを含む直線を引く。ただし、フォーカスＰＣ位置ｂを含む直線の傾きは正であり、フォーカスＰＣ位置ｃを含む直線の傾きは負とする。そして、これら２つの直線の交点ｄに対応するフォーカスレンズ１０５の位置を真の合焦位置として算出する。

カメラマイコン１２９は、次に、その真の合焦位置をフォーカス目標位置としてレンズマイコン１１０に送信する。レンズマイコン１１０は、受信したフォーカス目標位置にフォーカスレンズ１０５を移動させるようにフォーカスモータ２０４の駆動を制御する。このようにしてＴＶＡＦが行われる。

ここではコントラスト評価値とフォーカスＰＣ位置とを対応付ける場合について説明したが、コントラスト評価値を、無限遠を基準とした像面の位置（デフォーカス位置）と対応付けてもよい。このデフォーカス位置は、フォーカスレンズ１０５の単位移動量あたりの像面の位置の変位量を表すフォーカス敏感度を用いてフォーカスＰＣ位置に変換することができる。

次に、図１３を用いて、ＴＶＡＦにおけるフォーカスモータ２０４の駆動の遅れとフォーカスＰＣ位置の補正の効果について説明する。図１３において、横軸はフォーカスＰＣ位置を示し、縦軸はコントラスト評価値を示している。実線の曲線はフォーカス実際位置とコントラスト評価値との関係を示している。この曲線の山の頂点に対応するフォーカス実際位置が実際の合焦位置ｅとなる。

また、図中の実線矢印は至近側から無限遠方向へのＡＦスキャンを示し、破線矢印は無限遠側から至近方向へのＡＦスキャンを示す。至近側から無限遠方向へのＡＦスキャン中にフォーカスＰＣ位置を補正しないと、フォーカスＰＣ位置がフォーカス実際位置より先行する。このため、レンズマイコン１１０からカメラマイコン１２９に送信されるフォーカスＰＣ位置はフォーカス実際位置より無限遠側の位置になる。したがって、カメラマイコン１２９がレンズマイコン１１０から受信したフォーカスＰＣ位置から算出する合焦位置（図１２中のｄ）は、実際の合焦位置ｅよりも無限遠側にシフトした位置ｆとなる。同様に、無限遠側から至近方向へのＡＦスキャン中にフォーカスＰＣ位置を補正しないと、レンズマイコン１１０からカメラマイコン１２９に送信されるフォーカスＰＣ位置はフォーカス実際位置より至近側の位置になる。このため、カメラマイコン１２９がレンズマイコン１１０から受信したフォーカスＰＣ位置から算出する合焦位置（図１２中のｄ）は、実際の合焦位置ｅよりも至近側にシフトした位置ｇとなる。このように、フォーカスＰＣ位置を補正しないと、カメラマイコン１２９で算出される合焦位置ｆ，ｇが実際の合焦位置に対してずれるだけでなく、ＡＦスキャンの方向によって算出される合焦位置ｆ，ｇが異なる。

このため、図１０に示したＳ１００４〜Ｓ１００７で行うフォーカスＰＣ位置の補正処理をＡＦスキャン中に行うことで、カメラマイコン１２９に、フォーカス実際位置に対してほとんど先行していないフォーカスＰＣ位置の情報を送信（出力）することができる。この結果、カメラマイコン１２９は、実際の合焦位置ｅに対してほとんどずれがない合焦位置を算出することができる。そして、このほぼ正確な合焦位置をフォーカス目標位置として受信したレンズマイコン１１０が図１０に示した駆動制御処理を行うことで、良好なＴＶＡＦを行うことができる。

図１４には、フォーカスＰＣ位置の補正を行わない場合と行った場合にカメラマイコン１２９が算出する合焦位置の実際の合焦位置に対するずれを示している。図１４では、至近側から無限遠方向にＡＦスキャンを行う場合と、無限遠側から至近方向にＡＦスキャンを行う場合とに分けて上記ずれを示している。図１４において、横軸は合焦位置の算出時点を示し、それぞれの場合に５回ずつ合焦位置が算出されている。縦軸は算出された合焦位置（白丸で示す）の実際の合焦位置（＝０）に対するずれ量とその方向（無限遠側および至近側）を示している。白丸が横軸に近いほど、ずれ量が小さく、より正確な合焦位置が算出されていることを示す。

この図から分かるように、補正を行わなければ算出される合焦位置はＡＦスキャンの方向に応じて無限遠側または至近側に大きくずれるが、補正を行うことでそのずれ量が小さくなり、ほぼ実際の合焦位置に近い合焦位置が算出される。

このように、本実施例によれば、ステッピングモータであるフォーカスモータ２０４のオープンループ制御を行う際に、該モータ２０４に電磁気的な駆動の遅れがあっても、良好なＴＶＡＦを行うことができる。

上記各実施例では、フォーカスレンズ１０５を移動させるステッピングモータのオープンループ制御での補正処理について説明したが、絞り１０３を駆動するステッピングモータ（絞りモータ）のオープンループ制御においても同様の補正処理を行うことができる。具体的には、絞りの駆動中にカメラ１３１内に設けられた不図の測光計により光量を測定し、カメラマイコン１２９が適正露出を得るための絞り値に対応する絞り羽根の位置である目標絞り位置を算出する。そして、この目標絞り位置をレンズマイコン１１０に送信する。レンズマイコン１１０は、絞り１０３を目標絞り位置に移動させるように絞りモータを駆動する際に、駆動パルス数から得られる絞りパルスカウント位置を絞りモータの駆動の遅れ量に相当する補正量を用いて補正した上で目標絞り位置と比較する。これにより、実際の絞り位置をほぼ目標絞り位置に一致させることができ、良好な露出制御を行うことができる。

その他、上記各実施例で説明した処理は、変倍レンズや像振れ補正用のレンズを移動させるモータその他のアクチュエータに対するオープンループ制御を行う場合に適用することができる。

また、上記各実施例では、交換レンズのレンズマイコンがフォーカスモータの駆動制御処理を行うに場合について説明したが、レンズ一体型カメラにおいて、該カメラのマイクロコンピュータがフォーカスモータの駆動制御処理を行ってもよい。この場合、レンズ一体型カメラが、アクチュエータ処理装置としてのマイクロコンピュータと、被駆動部材としてのフォーカスレンズと、これを駆動するアクチュエータとしてのフォーカスモータとを備えた光学機器となる。また、フォーカスレンズとフォーカスモータを備えた交換レンズが装着されたカメラのマイクロコンピュータが、アクチュエータ処理装置としてフォーカスモータの駆動を制御してもよい。

さらに、上記各実施例で説明したステッピングモータの駆動制御処理は、光学機器に限らず、アクチュエータにより被駆動部材を移動させる他の様々な装置や機器において行うことができる。
（その他の実施例）
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し、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。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１１０ レンズマイクロコンピュータ
１０５ フォーカスレンズ

Claims (12)

1. 撮像装置に対して着脱が可能な光学機器であって、
   被駆動部材と、
   該被駆動部材を移動させるアクチュエータと
   前記アクチュエータに駆動信号を与えて該アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、
   前記アクチュエータに与えられた前記駆動信号から前記被駆動部材の位置を示す第１の駆動信号位置を取得する位置取得手段と、
   前記アクチュエータの駆動中における前記駆動信号に対する前記アクチュエータの駆動の遅れにより生じる、前記第１の駆動信号位置と前記被駆動部材の実際の位置との差に関する位置差情報を取得する情報取得手段と、
   前記第１の駆動信号位置を前記位置差情報を用いて補正することにより前記被駆動部材の位置を示す第２の駆動信号位置を生成する補正手段とを有し、
   前記制御手段は、前記第２の駆動信号位置が前記撮像装置から与えられた前記被駆動部材の目標位置に到達するように前記アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする光学機器。
2. 撮像装置に対して着脱が可能な光学機器であって、
   被駆動部材と、
   該被駆動部材を移動させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータに駆動信号を与えて該アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、
   前記アクチュエータに与えられた前記駆動信号から前記被駆動部材の位置を示す第１の駆動信号位置を取得する位置取得手段と、
   前記アクチュエータの駆動中における前記駆動信号に対する前記アクチュエータの駆動の遅れにより生じる、前記第１の駆動信号位置と前記被駆動部材の実際の位置との差に関する位置差情報を取得する情報取得手段と、
   前記第１の駆動信号位置を前記位置差情報を用いて補正することにより前記被駆動部材の位置を示す第２の駆動信号位置を生成する補正手段とを有し、
   前記制御手段は、前記第２の駆動信号位置を前記撮像装置に与え、前記撮像装置により前記第２の駆動信号位置を用いて生成された前記被駆動部材の目標位置に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする光学機器。
3. 前記制御手段は、前記アクチュエータの駆動のオープンループ制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記情報取得手段は、前記位置差情報が記憶された記憶手段から該位置差情報を読み出して取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学機器。
5. 前記情報取得手段は、前記位置差情報を計算により取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学機器。
6. 前記補正手段は、前記アクチュエータの駆動速度に応じて、前記第１の駆動信号位置の補正に用いる前記位置差情報を異ならせることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学機器。
7. 前記補正手段は、前記アクチュエータの駆動状態に応じて、前記第１の駆動信号位置の補正に用いる前記位置差情報を異ならせることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学機器。
8. 前記アクチュエータはステッピングモータであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光学機器。
9. 前記補正手段は、前記ステッピングモータの励磁相に応じて、前記第１の駆動信号位置の補正に用いる前記位置差情報を異ならせることを特徴とする請求項８に記載の光学機器。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の光学機器の着脱が可能な撮像装置であって、
    前記光学機器に対して前記被駆動部材の目標位置を与える又は前記光学機器から得られた前記第２の駆動信号位置を用いて前記被駆動部材の目標位置を算出することを特徴とする撮像装置。
11. 被駆動部材と、該被駆動部材を移動させるアクチュエータとを有し、撮像装置に対して着脱が可能な光学機器のコンピュータに、前記アクチュエータに駆動信号を与えて該アクチュエータの駆動を制御する処理を行わせるコンピュータプログラムであって、
    前記処理は、
    前記アクチュエータを駆動するための駆動信号から前記被駆動部材の位置を示す第１の駆動信号位置を取得するステップと、
    前記アクチュエータの駆動中における前記駆動信号に対する前記アクチュエータの駆動の遅れにより生じる、前記第１の駆動信号位置と前記被駆動部材の実際の位置との差に関する位置差情報を取得するステップと、
    前記第１の駆動信号位置を前記位置差情報を用いて補正することにより前記被駆動部材の位置を示す第２の駆動信号位置を生成するステップと、
    前記第２の駆動信号位置が前記撮像装置から与えられた前記被駆動部材の目標位置に到達するように前記アクチュエータの駆動を制御するステップとを有することを特徴とするコンピュータプログラム。
12. 被駆動部材と、該被駆動部材を移動させるアクチュエータとを有し、撮像装置に対して着脱が可能な光学機器のコンピュータに、前記アクチュエータに駆動信号を与えて該アクチュエータの駆動を制御する処理を行わせるコンピュータプログラムであって、
    前記処理は、
    前記アクチュエータを駆動するための駆動信号から前記被駆動部材の位置を示す第１の駆動信号位置を取得するステップと、
    前記アクチュエータの駆動中における前記駆動信号に対する前記アクチュエータの駆動の遅れにより生じる、前記第１の駆動信号位置と前記被駆動部材の実際の位置との差に関する位置差情報を取得するステップと、
    前記第１の駆動信号位置を前記位置差情報を用いて補正することにより前記被駆動部材の位置を示す第２の駆動信号位置を生成するステップと、
    前記被駆動部材の位置の情報として前記第２の駆動信号位置を前記撮像装置に与えるステップと
    前記撮像装置により前記第２の駆動信号位置を用いて生成された前記被駆動部材の目標位置に基づいて、前記アクチュエータの駆動を制御するステップとを有することを特徴とするコンピュータプログラム。