JP5449755B2 - レンズ位置検出装置及びレンズ位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ビデオカメラ及びスチルカメラ等の撮像装置におけるレンズの位置制御に関する。

一般にビデオカメラ及びスチルカメラ等のズーム機能やフォーカス機能を有するレンズ装置は、レンズ鏡胴内に配置されたズームレンズユニットやフォーカスレンズユニット等を各々独立に光軸に沿って移動させピント等を合わせる構造となっている。

図１２にレンズシステム構成の一例を示す。レンズ鏡筒１０００に固定レンズ１００１が固定されている。ズーム倍率を調整する機能を有するズームレンズ１００２及び焦点調整機能を有するフォーカスレンズ１００３はレンズ鏡筒１０００内を光軸と平行に移動する。各レンズ１００１、…を介して入力された光学情報は撮像素子１００４に入力される。尚、光軸と平行に移動するレンズ（ズームレンズ１００２またはフォーカスレンズ１００３）をレンズユニットと定義する。レンズユニットを目的位置に移動させるためには、移動制御の基準となる基準位置を正確に検出する必要がある。このため、従来より種々の基準位置検出方法が開発されている。

例えば、基準位置検出には、フォトインタラプタやホール素子等の非接触型のセンサを用いる方法やリーフスイッチ等の接触型のセンサを用いる方法がある（例えば特許文献１参照）。以下、レンズユニットに取り付けられた遮光部材とフォトインタラプタを用いる、従来の基準位置検出方法について説明する。

図１３に、フォトインタラプタを用いたレンズユニットの位置検出装置のブロック図を示す。レンズユニット１１０１は駆動用モータ１１０６により光軸方向に移動される。駆動用モータ１１０６はモータドライバ１１０７により駆動される。レンズユニット１１０１の基準位置は、フォトインタラプタ１１０２からの信号を用いて基準位置検出手段１１０３により検出される。レンズユニット１１０１には遮光部材１１０５が取り付けられている。この遮光部材１１０５がフォトインタラプタ１１０２中を横切ることでレンズユニット１１０１の位置が検出される。

レンズ駆動指令手段１１０８は、基準位置検出手段１１０３からのレンズ駆動指令値に従って、モータドライバ１１０７に対してレンズ駆動指令を出力する。基準位置検出手段１１０３で検出した基準位置は基準位置記憶手段１１１０に格納される。

図１４（ａ）に、フォトインタラプタ１１０２と遮光部材１１０５の詳細を示す。フォトインタラプタ１１０２は発光素子１２０１と受光素子１２０２を備える。フォトインタラプタ１１０２は基準位置を定義する所定の位置に配置されている。レンズユニット１１０１を光軸に沿って平行に移動させた場合、レンズユニット１１０１に取り付けられた遮光部材１１０５はレンズユニット１１０１とともに移動し、遮光部材１１０５が発光素子１２０１と受光素子１２０２間を横切ると、遮光部材１１０５により、発光素子１２０１から受光素子１２０２に照射されている光が遮断され、フォトインタラプタ１１０２の出力信号レベルが変化する。レンズユニット１１０１の基準位置は、フォトインタラプタ１１０２の出力信号レベル変化を監視することにより検出される。

図１４（ｂ）は、フォトインタラプタ１１０２の出力信号レベル変化を示した図である。同図において、遮光部材１１０５が発光素子１２０１と受光素子１２０２の間に位置していない状態（以下「完全透過状態（１３０１）」という）のフォトインタラプタ１１０２の出力電圧値は最大値となる。完全透過状態（領域１３０１）から、遮光部材１１０５をレンズユニット１１０１の駆動により移動させ、遮光部材１１０５が発光素子１２０１と受光素子１２０２との間を横切り始めると、フォトインタラプタ１１０２の出力電圧は降下し始め、遮光部材１１０５が発光素子１２０１から受光素子１２０２に照射されている光を完全に遮断した状態（以下「完全遮光状態（領域１３０２）」という）になると、フォトインタラプタ１１０２の出力電圧値は最小値となる。なお、完全透過状態となる領域１３０１を「完全透過領域」と、完全遮光状態となる領域１３０２を「完全遮光領域」という。

フォトインタラプタ１１０２の出力信号レベルが所定の閾値１３０３を超えた状態を“Ｈ”とし、出力信号レベルが所定の閾値１３０３未満の状態を“Ｌ”とする。閾値１３０３は、完全透過状態（１３０１）の出力信号レベルと完全遮光状態（１３０２）の出力信号レベルの間のレベルに設定する。基準位置検出手段１１０３は、フォトインタラプタ１１０２の出力信号レベルの状態を基準位置検出開始時より基準位置が決定するまでの間、監視し続ける。基準位置検出手段１１０３は取得したフォトインタラプタ１１０２の出力信号レベルの変化の状態に応じて、レンズ駆動指令値の算出及び設定を行い、レンズ駆動指令値をレンズ駆動指令手段１１０８に伝達する。フォトインタラプタ１１０２の出力信号レベルが“Ｌ”から“Ｈ”へ切り替わる位置をレンズの基準位置とする。

レンズユニット１１０１の基準位置は正確に決定する必要がある。このため、従来では、フォトインタラプタ１１０２の取り付け位置に対し、固定レンズ１００１側（以下「前方向」という）及び撮像素子１００４側（以下「後方向」という）の双方向から、レンズユニット１１０１を移動させて、基準位置を検出している。前方向と後方向の双方向から基準位置検出を実施することで衝撃等の外的要因によりレンズユニット１１０１の停止位置が任意に移動した場合でも正確に基準位置検出が実施可能となる。

特開２００１−３２４６６４号公報

しかしながら、上記のように、基準位置検出を前方向及び後方向の双方向から実施していたのでは、基準位置確定までに多くの時間がかかっていた。また、このように基準位置検出に多くの時間がかかった場合は、ビデオカメラ及びスチルカメラ等の撮像装置のシステム起動が遅れるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、基準位置検出時間の短縮化を実施し、また衝撃等の外的要因が加わった場合でも正確に基準位置検出を可能とする位置検出装置を提供することにある。

本発明に係る第１のレンズ位置検出装置は、光軸方向に移動可能なレンズと、レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段と、レンズ駆動手段に駆動指令を出力するレンズ駆動指令手段と、レンズが所定位置に位置していることを検出する位置検出手段と、検出動作を行うにあたってレンズを所定の停止位置に移動させ、その後、前記レンズが所定の停止位置に位置しているか否かを判断し、前記レンズが所定の停止位置に位置している場合に、レンズを所定の停止位置から、所定の停止位置に基づいて定まる光軸方向の一方向に移動させながら位置検出手段からの出力信号を受信し、出力信号に基づいてレンズの基準位置を検出する第１の基準位置検出手段とを備える。

本発明に係る第１のレンズ位置検出方法は、光軸方向に移動可能なレンズと、レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段とを備えたレンズ駆動装置における、レンズの位置検出方法である。第１のレンズ検出方法は、検出動作を行うにあたってレンズを所定の停止位置に移動し、その後、前記レンズが所定の停止位置に位置しているか否かを判断し、前記レンズが所定の停止位置に位置している場合に、レンズを所定の停止位置から、所定の停止位置に基づいて定まる光軸方向の一方向に移動させながら、レンズが所定位置に位置していることを検出可能な位置検出手段からの出力信号を受信し、出力信号に基づいてレンズの基準位置を検出する。

本発明によれば、基準位置検出時間の短縮化を実現できる。また、衝撃等の外的要因が加わった場合でも確実に基準位置検出が可能となる。

また、本発明によれば、レンズを光軸方向に移動させながら検出した基準位置を補正することにより正確な基準位置を求める。よって、レンズを停止させることなく、精度のよいレンズの基準位置を求めることができ、高速かつ精度よくレンズの基準位置を求めることができる。

以上の点から本発明によれば、ビデオカメラ及びスチルカメラ等の撮像装置のシステムの高速起動を実現できる。

以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
１．レンズ位置検出装置の構成
図１に、本発明の第１の実施の形態におけるレンズ位置検出装置を含む撮像装置の構成を示す。撮像装置は、レンズユニット１０１と、駆動用モータ１１０と、モータドライバ１１１と、レンズ位置検出装置１００とを含む。

レンズ位置検出装置１００はレンズユニット１０１の基準位置を検出する。レンズユニット１０１は駆動用モータ１１０で光軸方向に移動され、駆動用モータ１１０はモータドライバ１１１により駆動される。駆動用モータ１１０としてはステッピングモータ、リニアモータ、ＤＣモータ等が考えられる。レンズユニット１０１を含むレンズシステムの構成は図１２に示したものと同様である。基準位置検出には、レンズユニット１０１に取り付けられた遮光部材１０３とフォトインタラプタ１０２を用いる。フォトインタラプタ１０２の構成及びフォトインタラプタ１０２の出力信号レベルに関しては、図１４を用いて説明した通りである。なお、レンズユニット１０１の物理的な位置に応じて変化する信号を出力するものであれば、フォトインタラプタ１０２の代わりに他の位置検出手段を用いることもできる。

レンズ位置検出装置１００は、双方向で基準位置検出を行う双方向基準位置検出手段１０４と、一方向のみで基準位置検出を行う一方向基準位置検出手段１０５を備える。レンズ位置検出装置１００はさらに、動作させるべき基準位置検出手段を選択する第１の基準位置検出選択手段１０６と、動作させるべき基準位置検出手段の切替えを判定する第２の基準位置検出選択手段１０７とを含む。さらに、レンズ位置検出装置１００は、第１の基準位置検出選択手段１０６及び第２の基準位置検出選択手段１０７からの判定結果に基づき、双方向基準位置検出手段１０４と一方向基準位置検出手段１０５のいずれかを動作させる基準位置検出切り替え手段１０８を備える。

レンズ位置検出装置１００はさらにレンズ駆動指令手段１１２と基準位置記憶手段１１４とを備える。レンズ駆動指令手段１１２は、双方向基準位置検出手段１０４または一方向基準位置検出手段１０５により設定されたレンズ駆動指令値に従って、モータドライバ１１１に対してレンズ駆動指令を行う。基準位置記憶手段１１４は、双方向基準位置検出手段１０４または一方向基準位置検出手段１０５により確定された基準位置を記憶する。

第１の基準位置検出選択手段１０６は、基準位置検出動作開始時に、動作させるべき基準位置検出手段として、双方向基準位置検出手段１０４または一方向基準位置検出手段１０５のいずれを選択するかを判定する。第２の基準位置検出選択手段１０７は、一方向基準位置検出手段１０５による基準位置の検出動作中に一方向基準位置検出手段１０５から双方向基準位置検出手段１０４へ切り替えを行うべきか否かを判定する。基準位置検出切り替え手段１０８は、第１の基準位置検出選択手段１０６及び第２の基準位置検出選択手段１０７からの指示にしたがい、選択された基準位置検出手段を動作させる。

２．基準位置検出動作
本実施形態のレンズ位置検出装置１００によるレンズユニット１０１の基準位置検出動作を説明する。

本実施形態のレンズ位置検出装置１００では、レンズ位置検出装置１００が起動されると、レンズユニット１０１は所定の停止位置に設定される。図２を参照し、このレンズユニット１０１の停止位置について説明する。

図２に示すように、所定の停止位置Ｓは、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルの不定期間（“Ｈ”状態か“Ｌ”状態か定まらない期間）２０２を考慮して、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが完全に“Ｌ”になる区間、すなわち完全遮光領域１３０２内に配置する。更に、停止位置Ｓは、完全遮光領域１３０２において、姿勢差によるレンズユニット１０１の停止位置のズレ及び温度特性によるレンズユニット部材の形状変化が生じた場合にフォトインタラプタ１０２の出力信号レベル状態に影響を与えない規定距離２０３を考慮した位置に配置する。また、停止位置Ｓは、姿勢差や温度特性等により、規定距離２０３の範囲内で前方向に移動する可能性がある。この時、停止位置Ｓが取り得る範囲をレンズユニット停止位置の有効範囲２０４とする。

図３に、基準位置検出装置１００による基準位置検出動作のメインフローを示す。
レンズ位置検出装置１００が起動されると、レンズ駆動指令手段１１２はレンズユニット１０１を所定の停止位置まで移動させる（Ｓ１１）。レンズユニット１０１を停止位置まで移動させた後、第１の基準位置検出選択手段１０６は、双方向基準位置検出手段１０４及び一方向基準位置検出手段１０５のいずれを、動作せるべき基準位置検出手段として選択するかを判定する（Ｓ１２）。この判定動作の詳細については後述する。その後、基準位置検出切り替え手段１０８は、第１の基準位置検出選択手段１０６からの指示にしたがい、選択された基準位置検出手段を駆動する（Ｓ１３）。これにより、選択された基準位置検出手段が基準位置検出動作を開始する。

２．１ 基準位置検出手段の最初の選択
図４のフローチャートを用いて、第１の基準位置検出選択手段１０６による選択の判定動作（ステップＳ１２）の詳細を説明する。

第１の基準位置検出選択手段１０６での判定開始時には、前述した通りレンズユニット１０１は通常、フォトインタラプタ出力信号レベル状態が“Ｌ”となる停止位置Ｓに停止しているはずである。よって、第１の基準位置検出選択手段１０６は、フォトインタラプタ１０２からの出力信号のレベルを取得し、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを判断する（Ｓ４１）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”の場合、レンズユニット１０１は停止位置Ｓに停止したままの状態であると判断できる。よって、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”の場合（Ｓ４１）、第１の基準位置検出選択手段１０６は一方向基準位置検出手段１０５を選択する（Ｓ４３）。

一方、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ ”の場合、レンズユニット１０１を停止位置Ｓに移動後、衝撃等の外的要因が加わり、レンズユニット１０１が停止位置Ｓから後方向に移動し、レンズユニット停止位置の有効範囲（２０４）外に停止していたと判断できる。このため、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベル状態が“Ｈ ”の場合（Ｓ４１）、第１の基準位置検出選択手段１０６は双方向基準位置検出手段１０４を選択する（Ｓ４２）。

２．２ 一方向基準位置検出
図５のフローチャートを用いて、一方向基準位置検出手段１０５の動作を詳細に説明する。一方向基準位置検出手段１０５は、レンズユニット１０１を光軸方向の一方向にのみ移動させてレンズの基準位置を検出する。レンズユニット１０１を一方向にしか移動させないことから、迅速な基準位置の検出が可能となる。

最初に、一方向基準位置検出手段１０５は、レンズユニット１０１を後方向（図１２において撮像素子に近づく方向）に駆動させるように駆動指令値を設定する（Ｓ３１）。レンズユニット１０１が後方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続け（Ｓ３３）、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベル状態が“Ｈ”になるまで、レンズユニット１０１を後方向に駆動し続ける駆動指令値を設定する（Ｓ３１）。レンズ駆動指令手段１１２は、一方向基準位置検出手段１０５からの駆動指令値を受けて、レンズユニット１０１を後方に移動させる。その間、第２の基準位置検出選択手段１０７が、一方向基準位置検出手段１０５から双方向基準位置検出手段１０４へ切り替えを行うべきか否かを判定する（Ｓ３２）。

第２の基準位置検出選択手段１０７により、一方向基準位置検出手段１０５から双方向基準位置検出手段１０４へ切り替えを行うべきと判定されたときは、動作させるべき基準位置検出手段が、双方向基準位置検出手段１０４に切り替えられる。第２の基準位置検出選択手段１０７により、一方向基準位置検出手段１０５を継続して動作させるべきであると判定されたときは、レンズユニット１０１を後方に移動させながら、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ３１〜Ｓ３３）。第２の基準位置検出選択手段１０７の詳細な動作は後述する。

フォトインタラプタ１０２の出力信号レベル状態が“Ｌ”から“Ｈ”に移行すると（Ｓ３３）、一方向基準位置検出手段１０５は、レンズユニット１０１の駆動を停止させる駆動指令値を設定し（Ｓ３４）、レンズユニット１０１が停止した位置をレンズユニット１０１の基準位置と定める（Ｓ３５）。

その後、一方向基準位置検出手段１０５は、確定したレンズユニット１０１の基準位置を基準位置記憶手段１１４に格納する。通常のレンズ駆動では、基準位置記憶手段１１４に格納された基準位置に基づいてレンズを駆動させる。

なお、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベル（“Ｈ”及び“Ｌ”）の論理を反転させた場合であっても、一方向基準位置検出手段１０５による基準位置の検出は可能である。

従来の位置検出装置における基準位置検出手段では、基準位置検出を双方向（前方向及び後方向）から実施していたため、基準位置の確定までに多くの時間がかかっていた。これに対して、一方向基準位置検出手段１０５によれば、レンズユニット１０１を一方向にのみ移動させることで基準位置の検出を行なうことができるため、基準位置確定までに要する時間を短縮することができる。

２．３ 基準位置検出手段の切り替え判定
第２の基準位置検出選択手段１０７の動作（ステップＳ３２）について説明する。第２の基準位置検出選択手段１０７は、一方向基準位置検出手段１０５による基準位置の検出動作中に一方向基準位置検出手段１０５から双方向基準位置検出手段１０４へ切り替えを行うべきか否かを判定する。そのような切替えを行うのは次の理由による。

前述のように、位置検出開始時において、レンズユニット１０１は通常では所定の停止位置Ｓに位置しているはずである。しかしながら、レンズユニット１０１が停止位置Ｓに位置している時に、撮像装置の落下または撮像装置に対する衝撃等の外的要因の印加があった場合、レンズユニット１０１が停止位置から大きくずれている場合がある。そのような場合、一方向基準位置検出手段１０５では、正確な基準位置検出ができない。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”になっていれば、第１の基準位置検出選択手段１０６により、双方向基準位置検出手段１０４が選択される。しかし、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”であれば、第１の基準位置検出選択手段１０６により、一方向基準位置検出手段１０５が選択される。よって、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”であっても、レンズユニット１０１が停止位置から大きくずれていると判断される場合には、一方向基準位置検出手段１０４が選択された場合であっても、双方向基準位置検出手段１０４に切り替えるようにしている。このため、第２の基準位置検出選択手段１０７は、一方向基準位置検出手段１０５による検出動作中に、レンズユニット１０１が停止位置からずれているか否かを判定し、ずれがある場合は、双方向基準位置検出手段１０４へ切り替えるように制御する。

図６のフローチャートを用いて、第２の基準位置検出選択手段１０７の動作を説明する。本処理では、一旦選択された一方向基準位置検出手段１０５から、双方向基準位置検出手段１０４への切替えを行うか否かを判定する。

第２の基準位置検出選択手段１０７は、図５のフローチャートにおいてレンズユニット１０１を後方向に駆動させる指令値が設定されている間（Ｓ３１）、レンズ駆動指令設定の値をカウンタ（図示せず）により、カウントする（Ｓ５１）。第２の基準位置検出選択手段１０７は、カウント値Ｎ0から、レンズユニット１０１が移動した距離Ｌを演算する（Ｓ５２）。距離Ｌはレンズ駆動指令設定をｍ0として次式で得られる。
Ｌ＝Ｎ0×ｍ0 （１）

第２の基準位置検出選択手段１０７は、距離Ｌを規定距離２０３と比較する（Ｓ５３）。距離Ｌが規定距離２０３以上の場合、予め姿勢差及び温度特性を考慮して設定した規定距離２０３内で基準位置を検出できない状況であると考えられる。つまり、レンズユニットを含む装置に前方向への衝撃等の外的要因が加わり、レンズユニット１０１が停止位置Ｓから前方向に移動し、レンズユニット停止位置の有効範囲２０４外で停止していたと判断できる。よって、距離Ｌが規定距離２０３以上の場合（Ｓ５３）、第２の基準位置検出選択手段１０７は、動作させるべき基準位置検出手段を、一方向基準位置検出手段１０５から双方向基準位置検出手段１０４へ切り替えるように判定信号を生成し、出力する（Ｓ５４）。

一方、距離Ｌが規定距離２０３未満の場合（Ｓ５３）は、一方向基準位置検出手段１０５を、動作させる基準位置検出手段として継続して選択するように判定信号を生成し、出力する（Ｓ５５）。

２．４ 双方向基準位置検出
図７のフローチャートを参照して、双方向基準位置検出手段１０４の動作を詳細に説明する。フォトインタラプタ１０２はレンズ鏡筒の前方向の端に取り付けられているものとする。尚、レンズ鏡筒の後方向の端に取り付けられた場合は、以下に記載のレンズ駆動方向を反転させればよい。双方向基準位置検出手段１０４は、レンズユニット１０１を光軸方向に沿って双方向に移動させることにより、レンズユニット１０１の基準位置の検出を行う。

双方向基準位置検出では、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”の位置から“Ｌ”になる位置にレンズユニット１０１を一旦移動させる（Ｓ７３、Ｓ８１）。これは、一旦レンズユニット１０１を停止位置Ｓまたはその近傍に配置するためである。その後、基準位置を確定するために出力信号レベルが“Ｌ”から“Ｈ”になる位置にレンズユニット１０１を移動させる。このため、レンズユニット１０１が２方向に駆動される。

双方向基準位置検出手段１０４は、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを取得する（Ｓ７１）。取得したフォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”の場合、レンズユニット１０１を前方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ７２）。レンズユニット１０１を前方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ７３）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”になるまで（Ｓ７３）、レンズユニット１０１を前方向に駆動する駆動指令値を設定する（Ｓ７２）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”になった場合（Ｓ７３）、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ７４）。レンズユニット１０１を後方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ７５）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベル状態が“Ｈ”になるまで、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ７４）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベル状態が“Ｌ”から“Ｈ”に移行すると、レンズユニット１０１の駆動を停止させるための駆動指令値を設定し（Ｓ７６）、レンズユニット１０１が停止した位置をレンズユニット１０１の基準位置と定める（Ｓ７７）。

双方向基準位置検出手段１０４の動作開始時に取得したフォトインタプタ１０２の出力信号レベル状態が“Ｌ”の場合（Ｓ７１）、レンズユニット１０１を後方向へ駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ７８）。レンズユニット１０１を後方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ７９）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”になるまで、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ７８）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”になった場合（Ｓ７９）、レンズユニット１０１を前方向へ駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ８０）。レンズユニット１０１が前方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続け（Ｓ８１）、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”になるまで、レンズユニット１０１を前方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ８０）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”になった場合（Ｓ８１）、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ８２）。レンズユニット１０１が後方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ８３）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”になるまで（Ｓ８３）、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ８２）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”から“Ｈ”に移行した直後、レンズユニット１０１の駆動を停止させるための駆動指令値を設定し（Ｓ７６）、レンズユニット１０１の停止位置をレンズユニット１０１の基準位置と定める（Ｓ７７）。

以上のようにして双方向基準位置検出手段１０４において確定したレンズユニット１０１の基準位置は、基準位置記憶手段１１４に格納される。通常のレンズ駆動において、基準位置記憶手段１１４に格納された基準位置に基づきレンズが駆動される。双方向基準位置検出手段１０４において、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベル状態（“Ｈ”及び“Ｌ”）の論理を反転させた場合も、上記と同様に基準位置検出は可能である。

以上のようにレンズユニット１０１を双方向に移動させて基準位置の検出を行う双方向基準位置検出手段１０４によって、落下及び衝撃等の外的要因により、位置検出装置起動前にレンズユニット１０１が停止位置Ｓから移動した場合でも、正確に基準位置を確定することができる。

３．まとめ
以上のように本実施形態では、基準位置検出開始時にレンズユニット１０１を所定の停止位置Ｓまで移動させる。そして、レンズユニット１０１が停止位置Ｓにあると判断される場合、一方向にのみレンズユニット１０１を移動させて基準位置を検出する。基準位置検出においてレンズユニット１０１を一方向にしか移動させないため、従来に比して、基準位置確定までに要する時間を短縮することができる。衝撃等の外的要因によりレンズユニット１０１が停止位置Ｓからずれた場合であっても、双方向にレンズユニット１０１を移動させて基準位置を検出する。これにより、衝撃等の外的要因を受けた場合であっても、確実に基準位置を検出できる。

（実施の形態２）
本発明のレンズ位置検出装置の第２の実施の形態について説明する。実施の形態１のレンズ位置検出装置１００の双方向基準位置検出手段１０４及び一方向基準位置検出手段１０５では、レンズ駆動停止指令によりレンズユニット１０１を停止させた後、その停止位置に基づき基準位置を求めていた。これに対して、本実施の形態のレンズ位置検出装置はレンズユニット１０１を停止させずに基準位置の検出を行う。具体的には、レンズ駆動指令を所定の距離単位で行い、ある距離単位を移動中に基準位置の通過を検出したときに通過時の基準位置を記録する。これにより、レンズ駆動中でも基準位置の確定が可能となり、基準位置検出時間の更なる短縮化、及び正確な基準位置検出を実現する。

図８に、本発明の第２の実施の形態におけるレンズ位置検出装置を含む撮像装置の構成を示す。本実施の形態のレンズ位置検出装置１００ｂは、実施の形態１に示した位置検出装置１００の構成に加えてさらに基準位置補正手段６０３を備えている。また、本実施形態の位置検出装置１００ｂにおける双方向で基準位置検出を行う双方向基準位置検出手段６０１と、一方向のみで基準位置検出を行う一方向基準位置検出手段６０２とは、実施の形態１の双方向基準位置検出手段１０４及び一方向基準位置検出手段１０５とそれぞれ基本的に同様の機能を有するが、一部の機能が異なっている。以下、本実施形態において実施の形態１と異なる構成、動作について説明する。

１．双方向基準位置検出
図９のフローチャートを用いて、本実施形態の双方向基準位置検出手段６０１の動作を詳細に説明する。

双方向基準位置検出手段６０１は、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを取得する（Ｓ９１）。取得したフォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”の場合、レンズユニット１０１を前方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ９２）。レンズユニット１０１を前方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ９３）。双方向基準位置検出手段６０１は、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”になるまで、レンズユニット１０１を前方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ９２）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”になった場合（Ｓ９３）、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ９４）。レンズユニット１０１を後方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ９５）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”になるまで、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ９４）。双方向基準位置検出手段６０１は、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”から“Ｈ”に移行したときのレンズユニット１０１の位置を基準位置と定める（Ｓ９６）。

双方向基準位置検出手段６０１の動作開始時に取得したフォトインタプタ１０２の出力信号レベル状態が“Ｌ”の場合（Ｓ９１）、レンズユニット１０１を後方向へ駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ９７）。レンズユニット１０１が後方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ９８）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”になるまで（Ｓ９８）、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ９７）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”になった場合（Ｓ９８）、レンズユニット１０１を前方向へ駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ９９）。レンズユニット１０１が前方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ１００）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”になるまで、レンズユニット１０１を前方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ９９）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”になった場合（Ｓ１００）、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ１０１）。レンズユニット１０１が後方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ１０２）。フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”になるまで、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ１０１）。双方向基準位置検出手段６０１は、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”から“Ｈ”に変化したとき（正確には、変化の直後）のレンズユニット１０１の位置をレンズユニット１０１の基準位置と定める（Ｓ９６）。この基準位置の値は所定の記憶手段に一時的に格納される。

２．一方向基準位置検出
図１０のフローチャートを用いて、本実施形態の一方向基準位置検出手段６０２の詳細について説明する。

一方向基準位置検出手段６０２は、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ２０１）。レンズユニット１０１を後方向に駆動中の間、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルを監視し続ける（Ｓ２０２）。一方向基準位置検出手段６０２は、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｈ”になるまで（Ｓ２０２）、レンズユニット１０１を後方向に駆動するための駆動指令値を設定する（Ｓ２０１）。一方向基準位置検出手段６０２は、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”から“Ｈ”に変化したとき（正確には、変化の直後）のレンズユニット１０１の位置を基準位置と定める（Ｓ２０３）。この基準位置の値は所定の記憶手段に一時的に格納される。

双方向基準位置検出手段６０１及び一方向基準位置検出手段６０２の動作において、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベル（“Ｈ”及び“Ｌ”）の論理を反転させた場合でも、同様にして基準位置を検出可能である。

３．基準位置補正
以上のようにして双方向基準位置検出手段６０１及び一方向基準位置検出手段６０２により基準位置が求められる。しかしながら、このようにして求められた基準位置αは、本来求めたい基準位置とはズレがある。すなわち、双方向基準位置検出手段６０１及び一方向基準位置検出手段６０２は、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わったときの位置を、基準位置として確定し、所定の記憶手段に記憶するようになっている。しかし、実際の動作において、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わった瞬間に、レンズユニット１０１の位置を判定することは不可能であり、出力信号レベルの論理が反転したタイミングと、基準位置を確定するタイミングの間にはタイムラグが生じる。このため、実際には、出力信号レベルが切り替わった瞬間から、基準位置が確定されるまでに、レンズユニット１０１はある距離だけ移動することになる。すなわち、図１１に示すように、実際に基準位置として確定される値αと、出力信号レベルの論理が反転する本来の基準位置Ｋとはズレが生じる。そこで、本実施形態では、基準位置補正手段６０３により、基準位置検出手段６０１、６０２により求められた基準位置αを補正し、より正確な基準位置を求めている。以下、基準位置補正手段６０３の詳細な動作を説明する。

ある一定時間ｔの間、レンズ駆動指令値ｍを出力することで移動するレンズユニット１０１の距離をＭ（距離９０１）とすると次式の関係が成り立つ。

Ｍ＝ｍ×ｔ （２）
図１１において、レンズユニット１０１は駆動指令値ｍのレンズ駆動指令により最初の停止位置Ｓから移動する。移動にともないフォトインタラプタ１０２のフォトインタラプタ出力信号レベルが閾値１３０３を超えて“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わったときに、双方向基準位置検出手段６０１または一方向基準位置検出手段６０２で確定した基準位置が位置αである。また、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベル状態が閾値１３０３を超えて“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わった瞬間のレンズユニット位置が位置Ｋである。

本来、フォトインタラプタ１０２の出力信号レベルが閾値１３０３を超えて“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わった瞬間の位置Ｋを基準位置とするのが適切である。しかしながら、本来基準位置として確定すべき位置である位置Ｋと、双方向基準位置検出手段６０１及び一方向基準位置検出手段６０２により確定した基準位置αとには差が生じる。

この基準位置の差すなわちズレ量をＤとする。

Ｄ＝｜α−Ｋ｜ （３）

基準位置補正手段６０３はこのズレ量Ｄを補正する。以下、ズレ量Ｄ（９０４）の算出方法を説明する。駆動指令値ｍでレンズユニット１０１を駆動する間、タイマ等により時間の計測を行う。停止位置Ｓから位置Ｋに到達するまでの時間をｔＫ、停止位置Ｓから基準位置αに到達するまでの時間をｔαとする。

ｔ＝ｔα （４）

よって、式（２）及び式（４）より、停止位置Ｓから基準位置αまでの距離Ｍは次式となる。
Ｍ＝ｍ×ｔα＝｜α−Ｓ｜ （５）

また、ズレ量Ｄの区間９０４をレンズユニット１０１が移動する時間ｔＤは次式となる。
ｔＤ＝ｔα−ｔＫ （６）

ズレ量Ｄの区間９０４をレンズユニット１０１を移動させるためのレンズ駆動指令値はｍであるので、ズレ量Ｄは次式で求まる。
Ｄ＝ｍ×（ｔα−ｔＫ） （７）

よって、本来基準位置として確定されるべき位置Ｋは次式で求められる。
Ｋ＝｜Ｍ−Ｄ｜ （８）

基準位置補正手段６０３は、式（８）にしたがい位置Ｋを求めることで、基準位置検出手段６０１、６０２により求められた基準位置αを補正する。このようにして求められた基準位置Ｋ（補正後の基準位置）は基準位置記憶手段１１４に格納される。その後のレンズ駆動では、基準位置記憶手段１１４に格納された補正された基準位置に基づきレンズが駆動される。

なお、本実施の形態において、一方向基準位置検出手段６０２動作中における一方向基準位置検出手段６０２から双方向基準位置検出手段６０１への切り替えに関する動作は、実施の形態１のものと同様である。

４．まとめ
以上のように、レンズ駆動指令を所定の移動距離単位で行う際にも、基準位置を通過する際の位置を記録し、補正するズレ量Ｄを算出することにより正確な基準位置の確定が可能となり、基準位置検出時間の更なる短縮化、及び正確な基準位置検出を実現することができる。

本発明は、レンズの基準位置の算出を正確に、短時間で行なうことができるため、レンズの位置制御を行う必要があるビデオカメラ及びスチルカメラ等の撮像装置に適用することができ、有用である。

本発明の実施の形態１における位置検出装置を含む撮像装置のブロック図 実施の形態１における位置検出装置の起動前のレンズユニットの停止位置を説明した図 位置検出装置の全体動作を示すフローチャート（実施の形態１） 第１の基準位置検出選択手段の動作を示すフローチャート 一方向基準位置検出手段の動作を示すフローチャート（実施の形態１） 第２の基準位置検出選択手段の動作を示すフローチャート 双方向基準位置検出手段の動作を示すフローチャート（実施の形態１） 本発明の実施の形態２における位置検出装置を含む撮像装置のブロック図 双方向基準位置検出手段の動作を示すフローチャート（実施の形態２） 一方向基準位置検出手段の動作を示すフローチャート（実施の形態２） 基準位置補正手段の動作を説明するための図（実施の形態２） レンズシステムの構成を示す図 従来の位置検出装置のブロック図 （ａ）フォトインタラプタの概観を示す図、（ｂ）フォトインタラプタの出力信号レベルの変化を示す図

符号の説明

１０１ レンズユニット
１０２ フォトインタラプタ
１０３ 遮光部材
１０４ 双方向基準位置検出手段
１０５ 一方向基準位置検出手段
１０６ 第１の基準位置検出選択手段
１０７ 第２の基準位置検出選択手段
１０８ 基準位置検出切り替え手段
１１０ 駆動用モータ
１１１ モータドライバ
１１２ レンズ駆動指令手段
１１４ 基準位置記憶手段

Claims (6)

1. 光軸方向に移動可能なレンズと、
   前記レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段と、
   前記レンズ駆動手段に駆動指令を出力するレンズ駆動指令手段と、
   前記レンズが所定位置に位置していることを検出する位置検出手段と、
   検出動作を行うにあたって前記レンズを所定の停止位置に移動させ、その後、前記レンズが所定の停止位置に位置しているか否かを判断し、前記レンズが所定の停止位置に位置している場合に、前記レンズを前記所定の停止位置から、前記所定の停止位置に基づいて定まる光軸方向の一方向に移動させながら前記位置検出手段からの出力信号を受信し、前記出力信号に基づいて前記レンズの基準位置を検出する第１の基準位置検出手段と、
   を備えたレンズ位置検出装置。
2. 前記第１の基準位置検出手段は、前記出力信号のレベルが所定の変化をしたときに前記レンズを停止させるよう駆動指令し、その後、前記レンズが停止した位置を前記基準位置として検出する請求項１に記載のレンズ位置検出装置。
3. 前記位置検出手段は、発光素子からの光を受光素子により受光し、受光状態の変化に基づき前記レンズの光軸方向の物理的な位置を検出するフォトインタラプタである、請求項１に記載のレンズ位置検出装置。
4. 前記所定の停止位置は、前記レンズの特性および前記フォトインタラプタの検出特性に基づいて設定される請求項３に記載のレンズ位置検出装置。
5. 前記検出した基準位置と前記レンズ駆動指令手段の指令値とに基づき、レンズの基準位置を補正する基準位置補正手段をさらに備えた請求項１記載のレンズ位置検出装置。
6. 光軸方向に移動可能なレンズと、前記レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段と
   を備えたレンズ駆動装置における、レンズの位置検出方法であって、
   検出動作を行うにあたって前記レンズを所定の停止位置に移動し、
   その後、前記レンズが所定の停止位置に位置しているか否かを判断し、前記レンズが所定の停止位置に位置している場合に、前記レンズを前記所定の停止位置から、前記所定の停止位置に基づいて定まる光軸方向の一方向に移動させながら、前記レンズが所定位置に位置していることを検出可能な位置検出手段からの出力信号を受信し、前記出力信号に基づいて前記レンズの基準位置を検出する、
   レンズ位置検出方法。

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