撮像装置及び交換レンズ
【課題】モーターの脱調を高精度に検出することができる撮像装置及び交換レンズを提供する。
【解決手段】撮像装置は、光軸方向に移動可能な複数のレンズと、各々が複数のレンズのそれぞれを駆動する複数の駆動手段と、複数の駆動手段の中の一つの駆動手段の脱調を検出する脱調検出手段とを備える。一つの駆動手段は、複数のレンズのうちの重量が最も重いレンズを駆動する駆動手段である。
【解決手段】撮像装置は、光軸方向に移動可能な複数のレンズと、各々が複数のレンズのそれぞれを駆動する複数の駆動手段と、複数の駆動手段の中の一つの駆動手段の脱調を検出する脱調検出手段とを備える。一つの駆動手段は、複数のレンズのうちの重量が最も重いレンズを駆動する駆動手段である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸方向に移動可能なレンズを備える撮像装置及び交換レンズに関し、特に、撮像装置及び交換レンズにおいてレンズを駆動するモーターの脱調検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォーカスレンズをモーターで駆動する撮像装置がある。そのような移動可能なレンズは例えばステッピングモーターによって駆動される。移動可能なレンズがステッピングモーターによって駆動される場合、外部から衝撃が加わったときに、ステッピングモーターが脱調して移動可能なレンズを所望の位置に移動できないという課題がある。よって、ステッピングモーターの脱調を検出し、脱調検出時に、レンズを所定の基準位置に移動させる等の処理が必要となる。
【０００３】
移動可能なレンズを駆動するステッピングモーターの脱調を検出する技術に関する先行文献として特許文献１がある。特許文献１に記載の光学系移動部材の駆動装置は、ステッピングモーターの脱調をフォトインターラプターの出力パルスの欠落に基づき検出する。
【０００４】
しかしながら、フォトインターラプターの分解能はそれほど高くないので、特許文献１の技術では、ステッピングモーターの脱調を高精度に検出できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９９０３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、焦点距離が無限大から近接等倍までの撮影を可能にするマクロレンズでは、複数のフォーカスレンズ群をそれぞれ独立に移動させることが行なわれる。このような構成によって、焦点距離を大きく変化させながらも小型化を実現することができる。
【０００７】
このようなマクロレンズでは、一つのフォーカスレンズ群でも脱調が発生すれば、たとえ焦点を合わせることができたとしても、マクロレンズが本来有する光学性能を最大限に発揮することができなくなる。このため、脱調検出がより重要となる。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決し、モーターの脱調を高精度に検出することができる撮像装置及び交換レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様において、光軸方向に移動可能な複数のレンズと、各々が複数のレンズのそれぞれを駆動する複数の駆動手段と、複数の駆動手段の中の一つの駆動手段の脱調を検出する脱調検出手段とを備える撮像装置が提供される。一つの駆動手段は、複数のレンズのうちの重量が最も重いレンズを駆動する駆動手段である。
【００１０】
本発明の第２の態様において、光軸方向に移動可能な複数のレンズと、各々が複数のレンズのそれぞれを駆動する複数の駆動手段と、複数の駆動手段の中の一つの駆動手段の脱調を検出する脱調検出手段とを備える交換レンズが提供される。一つの駆動手段は、複数のレンズのうちの重量が最も重いレンズを駆動する駆動手段である。
【発明の効果】
【００１１】
最も重い移動可能レンズを駆動する駆動手段は、外部からの衝撃が加わったときに最も脱調を発生しやすいと考えられる。このため、本発明により、より脱調の可能性が高いレンズに対する駆動手段の脱調検出が可能となり、より精度よく脱調を検出することができる。また、最も重いレンズは一般に大きく、それが与える光学的な影響も大きいため、最も重い移動可能レンズの脱調を確実に検出することで、脱調による光学的な悪影響をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置システムの構成を示すブロック図
【図２】カメラ本体と交換レンズの通信を示す図
【図３】磁気抵抗センサーの周辺を説明する第一の図
【図４】磁気抵抗センサーの周辺を説明する第二の図
【図５】磁気抵抗センサーの周辺を説明する第三の図
【図６】磁気抵抗センサーの周辺を説明する第四の図
【図７】磁気抵抗センサーの出力電圧を示す図
【図８】脱調検出処理を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
実施の形態１
１．構成
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る撮像装置システムはレンズ交換式デジタルスチルカメラであり、カメラ本体１００と、交換レンズ２００とから構成される。
【００１５】
交換レンズ２００は、カメラ本体１００に対して機械的に着脱が可能である。交換レンズ２００をカメラ本体１００に装着すると、カメラ本体１００と交換レンズ２００は、電気的にも接続される。すなわち、カメラ本体１００から交換レンズ２００に電力が供給されるとともに、カメラ本体１００と交換レンズ２００間の通信が可能になる。カメラ本体１００は、交換レンズ２００に対して、交換レンズ２００内の移動可能なレンズを移動させるための指示を送信する。交換レンズ２００は、カメラ本体１００に対して交換レンズ２００の状態を通知する。
【００１６】
カメラ本体１００には、カメラ本体１００内の各部と交換レンズ２００とを制御するためのカメラ本体ＣＰＵ１０１が搭載されている。カメラ本体１００には、交換レンズ２００によって集光された光学的信号を電気的信号に変換する撮像素子や、撮像素子から出力された電気的信号を画像信号に変換する画像処理ＬＳＩや、画像信号を表示する液晶ディスプレイや、画像信号を記録する記録媒体が備えられているが、図１ではこれらの図示を省略している。
【００１７】
交換レンズ２００には、カメラ本体ＣＰＵ１０１と通信しながら交換レンズ２００の各部を制御するためのレンズＣＰＵ２０１が搭載されている。交換レンズ２００は、光学系として、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３を含む。交換レンズ２００の光学系は、その他のレンズも含むが、図１では図示を省略している。第一のフォーカスレンズ２０２、第二のフォーカスレンズ２０３ともに、光軸Ｌ方向に移動可能なレンズである。
【００１８】
本実施形態の交換レンズ２００では、第二のフォーカスレンズ２０３は、第一のフォーカスレンズ２０２よりも大きく重い。したがって、同じ衝撃を受けた場合、第二のフォーカスレンズ２０３の駆動手段の方が第一のフォーカスレンズ２０２の駆動手段よりも脱調を発生する可能性が高い。そのため、本実施形態では、脱調の検出は、より大きい重量の第二のフォーカスレンズ２０３のみについて行なう。なお、図１においては、第一のフォーカスレンズ２０２及び第二のフォーカスレンズ２０３ともに、一枚のレンズで構成されるように図示しているが、それぞれのレンズ２０２、２０３は、複数のレンズで構成されるレンズ群であっても構わない。
【００１９】
第一のフォーカスレンズ２０２は、第一のステッピングモーター２０４によって光軸L方向に駆動される。第一のフォーカスレンズ２０２を保持する枠体に一体に設けられたラックと、第一のステッピングモーター２０４の回転軸に設けられたスクリューとが係合している。この構成により、第一のステッピングモーター２０４が回転すると、第一のフォーカスレンズ２０２が光軸L方向に移動する。第一のフォーカスレンズ２０２が初期位置にあるか否かは、第一のフォーカスレンズ２０２を保持する枠体の一部が、フォトインターラプター２０６の受光部を遮光するか否かによって検出される。
【００２０】
第二のフォーカスレンズ２０３は、第二のステッピングモーター２０５によって光軸L方向に駆動される。第二のフォーカスレンズ２０３を保持する枠体に一体に設けられたラックと、第二のステッピングモーター２０５の回転軸に設けられたスクリューとが係合している。したがって、第二のステッピングモーター２０５が回転すると、第二のフォーカスレンズ２０３が光軸L方向に移動する。第二のフォーカスレンズ２０３の動きは、第二のフォーカスレンズ２０３を保持する枠体に一体に取り付けられたマグネット２０７と磁気抵抗センサー２０８によって検出される。
【００２１】
磁気抵抗センサー２０８はまた、第二のフォーカスレンズ２０３が初期位置にあるか否かを検出する。磁気抵抗センサー２０８は、磁界の強さによって電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した位置検出センサーである。磁気抵抗センサー２０８は、例えば、パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）を材料とする異方性磁気抵抗センサー（ＡＭＲセンサー：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｅｎｓｏｒ）である。
【００２２】
第一のステッピングモーター２０４と第二のステッピングモーター２０５は、駆動回路２０９によって駆動される。レンズＣＰＵ２０１は、カメラ本体ＣＰＵ１０１と通信しながら、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３を所望の位置に移動させるために駆動回路２０９を制御する。レンズＣＰＵ２０１は、フォトインターラプター２０６の出力から、第一のフォーカスレンズ２０２が初期位置にあるか否かを知ることができる。また、レンズＣＰＵ２０１は、磁気抵抗センサー２０８の出力から、第二のフォーカスレンズ２０３の動きと第二のフォーカスレンズ２０３が初期位置にあるか否かを知ることができる。
【００２３】
なお、第一のステッピングモーター２０４と第二のステッピングモーター２０５は、それぞれ第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３を移動させるための駆動手段の一例であって、電磁リニアモーターやその他のアクチュエーターであっても構わない。
【００２４】
２．動作
２−１．通信
図２は、カメラ本体１００と交換レンズ２００の通信を示す図である。カメラ本体１００に交換レンズ２００が装着された状態でカメラ本体１００の電源をＯＮすると、カメラ本体１００は交換レンズ２００に電力を供給する（Ｓ１１）。
【００２５】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対して交換レンズ２００の認証情報を要求する（Ｓ１２）。交換レンズ２００の認証情報には、交換レンズ２００が装着されているか否かを示す情報と、交換レンズ２００にさらにアクセサリーが装着されているか否かを示す情報とが含まれる。レンズＣＰＵ２０１は、カメラ本体ＣＰＵ１０１に対して交換レンズ２００の認証情報を送信して応答する（Ｓ１３）。
【００２６】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対して初期化動作を行うように要求する（Ｓ１４）。この要求を受けて、レンズＣＰＵ２０１は、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３を初期位置に移動させる。初期位置は、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３が移動した後の位置を特定するための原点となる。レンズＣＰＵ２０１は、絞り等の、交換レンズ２００内の他の要素（図示せず）の初期化動作も行う。初期化動作が完了すると、レンズＣＰＵ２０１は、カメラ本体ＣＰＵ１０１に対して、初期化動作が完了した旨を応答する（Ｓ１５）。
【００２７】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対してレンズデータを要求する（Ｓ１６）。レンズデータは、交換レンズ２００内のメモリ（図示せず）に格納されている。レンズＣＰＵ２０１は、メモリからレンズデータを読み出して、カメラ本体ＣＰＵ２０１に対して送信する（Ｓ１７）。レンズデータには、交換レンズ２００の名称、Ｆナンバー、焦点距離等の交換レンズ２００に固有の情報が含まれている。
【００２８】
カメラ本体ＣＰＵ１０１はカメラ本体１００に装着されている交換レンズ２００のレンズデータを取得すると、撮像システムは撮影が可能な状態になる。以降、カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対して交換レンズ２００の状態を示すレンズ状態データを定期的に要求する（Ｓ１８）。レンズ状態データには、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３の位置情報が含まれる。レンズ状態データには、絞り（図示せず）の絞り値情報等も含まれる。レンズＣＰＵ２０１は、レンズ状態データをカメラ本体ＣＰＵ１０１に対して送信する（Ｓ１９）。
【００２９】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、必要に応じて、レンズＣＰＵ２０１に対してレンズ移動を要求する（Ｓ２０）。レンズ移動要求には、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３のそれぞれの移動要求が含まれる。レンズ移動要求には、絞り値変更要求や、ズームレンズ（図示せず）の移動要求等も含まれる。レンズＣＰＵ２０１は、レンズ移動要求に応答して、レンズ移動要求に対する実行が終了したか、または実行中である旨を示す情報をカメラ本体ＣＰＵ１０１に対して送信する（Ｓ２１）。カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズ状態データに基づいて交換レンズ２００の状態を確認しながら交換レンズ２００を制御する。
【００３０】
２−２．磁気抵抗センサー
図３から図６は、磁気抵抗センサー２０８の機能を説明する図である。図３から図６の（ａ）は、第二のフォーカスレンズ２０３が図中の矢印Ａで示す向きに移動しているときの様子の変化を示している。
【００３１】
第二のフォーカスレンズ２０３とマグネット２０７は一体に構成されている。したがって、第二のフォーカスレンズ２０３が図中の矢印Ａで示す向きに移動すると、マグネット２０７も同様に移動する。マグネット２０７には、N極とＳ極が交互に等間隔で形成されている。なお、第二のフォーカスレンズ２０３を駆動する第二のステッピングモーター２０５は、図示していない。
【００３２】
磁気抵抗センサー２０８は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂから構成される。第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂは、それぞれ二つの磁気抵抗素子から構成される。
【００３３】
第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂのいずれにおいても、二つの磁気抵抗素子が直列に接続されている。直列に接続された二つの磁気抵抗素子の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端はグランドＧＮＤに接続される。第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂのいずれにおいても、出力電圧は、二つの磁気抵抗素子の接続点から引き出される。すなわち、その出力電圧は、電源電圧を二つの磁気抵抗素子の抵抗値で分圧した電圧となる。ここで、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧は、Ｖｍｒ１であり、第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧は、Ｖｍｒ２である。
【００３４】
第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂのいずれにおいても、二つの磁気抵抗素子の間隔は、マグネット２０７に形成されたＮ極とＳ極のピッチ、すなわち一組のＮ極とＳ極間の距離の３／４倍である。マグネット２０７に形成されたＮ極とＳ極によって発生する磁界と磁気抵抗素子の位置関係によって、磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。これによって、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２が変化する。
【００３５】
図３から図６の（ｂ）は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と、第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２を示した図である。縦軸は電圧であり、横軸は第二のフォーカスレンズ２０３の位置である。第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの間隔は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２の位相が９０°ずれるように決定されている。レンズＣＰＵ２０１は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２を観測することによって第二のフォーカスレンズ２０３の動きを確認することができる。
【００３６】
２−３．オートフォーカス動作
図２を参照し、交換レンズ２００のオートフォーカス動作を説明する。
【００３７】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、交換レンズ２００によって集光された光学的信号が撮像素子に合焦するように交換レンズ２００を制御する。すなわち、カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対してレンズ移動を要求する（Ｓ２０）。レンズＣＰＵ２０１は、カメラ本体ＣＰＵ１０１の指示にしたがって第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３を移動させる。レンズＣＰＵ２０１は、レンズ移動要求に応答して、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３の移動が終了したか、または移動中である旨を示す情報をカメラ本体ＣＰＵ１０１に対して送信する（Ｓ２１）。
【００３８】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対してレンズ状態データを要求する（Ｓ１８）。この要求に応答して、レンズＣＰＵ２０１は、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３の位置情報が含まれるレンズ状態データをカメラ本体ＣＰＵ１０１に送信する（Ｓ１９）。レンズ移動要求（Ｓ２０）、レンズ移動応答（Ｓ２１）、レンズ状態データ要求（Ｓ１８）、及びレンズ状態データ応答（Ｓ１９）を繰り返して、カメラ本体ＣＰＵ１０１は、交換レンズ２００によって集光された光学的信号が撮像素子に合焦するように交換レンズ２００を制御する。
【００３９】
２−４． 脱調検出処理
第二のステッピングモーター２０５の脱調検出動作について説明する。
【００４０】
２−４−１． 脱調検出−原理
磁気抵抗センサー２０８の出力を用いた、第二のステッピングモーター２０５の脱調検出の原理について説明する。
【００４１】
図７は、磁気抵抗センサー２０８の出力電圧を示す図である。図７（ａ）は、第二のフォーカスレンズ２０３の移動中における磁気抵抗センサー２０８の出力電圧を示す図である。図７（ｂ）は、第二のフォーカスレンズ２０３が移動を停止した後の磁気抵抗センサー２０８の出力電圧を示す図である。図７（ｃ）は、第二のフォーカスレンズ２０３が移動を停止した後に外部から衝撃が加わり第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生したときの磁気抵抗センサー２０８の出力電圧を示す図である。いずれの図においても、横軸は時間であり、縦軸は電圧である。また、図７（ａ）から（ｃ）の最上段には、第二のステッピングモーター２０５の励磁位相を数字で示している。第二のステッピングモーター２０５は、８ステップで３６０°回転する。
【００４２】
図７（ａ）に示すように、第二のフォーカスレンズ２０３の移動中において、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２は、ともに第二のステッピングモーター２０５の励磁位相の８ステップを１周期として変化する。また、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２の位相は、９０°ずれている。
【００４３】
図７（ｂ）に示すように、第二のフォーカスレンズ２０３が移動を停止すると、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２はともに第二のフォーカスレンズ２０３が移動を停止したときの出力電圧を保持する。
【００４４】
図７（ｃ）に示すように、第二のフォーカスレンズ２０３が移動を停止した後に外部から衝撃が加わり第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生すると、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２が変化する。レンズＣＰＵ２０１は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２が、停止時の電圧値から第二のステッピングモーター２０５の励磁位相の２ステップ分ずれたときの電圧値に変化すると、第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生したことを検出する。
【００４５】
なお、図７（ｃ）では、第二のフォーカスレンズ２０３が移動停止した後に外部から衝撃が加わり第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生した場合について説明した。しかし、第二のフォーカスレンズ２０３の移動中においても、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２が次に期待される電圧から第二のステッピングモーター２０５の励磁位相の２ステップ分ずれたときに、第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生したことを検出することができる。
【００４６】
２−４−２． 脱調検出−フロー
脱調検出処理を図８のフローチャートを参照して説明する。図８は、脱調検出処理におけるレンズＣＰＵ２０１の処理を示したフローチャートである。なお、図８において、「Ｌ」は交換レンズ２００を示し、「Ｂ」はカメラ本体１００を示す。
【００４７】
レンズＣＰＵ２０１は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２を、それぞれ期待される電圧と比較する（Ｓ１）。第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの少なくとも一方について、電圧差ΔＸが閾値以上であるときは、第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生したことを検出する。ここで、閾値は、第二のステッピングモーター２０５の励磁位相の２ステップ分の電圧変化量と等しい値に設定する。一方、いずれの磁気抵抗センサー２０８ａ、２０８ｂについても、電圧差ΔＸが閾値よりも小さいときは、第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生していないと判断する。
【００４８】
レンズＣＰＵ２０１が第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生していないと判断したときは、交換レンズ２００が定常状態にあることをレンズ移動応答またはレンズ状態データ応答によって、カメラ本体ＣＰＵ１０１に通知する（Ｓ２）。交換レンズ２００が定常状態にあることを通知されたカメラ本体ＣＰＵ１０１は、交換レンズ２００の制御を継続する。
【００４９】
一方、レンズＣＰＵ２０１が第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生したことを検出したときは、以下の処理を行なう。最初に、交換レンズ２００が非定常状態にあることをレンズ移動応答またはレンズ状態データ応答によって、カメラ本体ＣＰＵ１０１に通知する（Ｓ３）。交換レンズ２００が非定常状態にあることを通知されると、カメラ本体ＣＰＵ１０１は、交換レンズ２００が定常状態にあることを通知されるまで、交換レンズ２００の制御を中止する。
【００５０】
レンズＣＰＵ２０１は駆動回路２０９を制御し、第二のフォーカスレンズ２０３を初期位置に移動させる（Ｓ４）。レンズＣＰＵ２０１は、磁気抵抗センサー２０８の出力に基づき第二のフォーカスレンズ２０３が初期位置へ移動したことを検出する（Ｓ５）。
【００５１】
レンズＣＰＵ２０１は駆動回路２０９を制御し、第一のフォーカスレンズ２０２を初期位置に移動させる（Ｓ６）。レンズＣＰＵ２０１は、フォトインターラプター２０６の出力に基づき、第一のフォーカスレンズ２０２が初期位置に移動したことを検出する（Ｓ７）。
【００５２】
第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３の初期位置への移動が完了すると、レンズＣＰＵ２０１は駆動回路２０９を制御し、第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３を、脱調検出時の直前の位置に移動させる（Ｓ８）。
【００５３】
第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３が脱調発生検出時の直前の位置に移動すると、レンズＣＰＵ２０１は、交換レンズ２００が定常状態にあることを、レンズ移動応答またはレンズ状態データ応答によって、カメラ本体ＣＰＵ１０１に通知する（Ｓ９）。交換レンズ２００が定常状態にあることを通知されると、カメラ本体ＣＰＵ１０１は交換レンズ２００の制御を再開する。
【００５４】
つまり、交換レンズ２００は、脱調を検出したときは、カメラ本体１００に非定常状態を通知するとともに、カメラ本体１００からの指示の受付を停止する。そして、第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３を初期位置に移動中は、カメラ本体１００からの指示の受付を停止し続ける。その後、第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３を脱調検出時の直前の位置に移動させたときに、カメラ本体１００からの指示の受付を再開する。
【００５５】
３．まとめ
以上のように、本実施形態の撮像装置システムは、光軸方向に移動可能な第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３と、第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３のそれぞれを駆動する第一及び第二のステッピングモーター２０４、２０５と、２つのステッピングモーター２０４、２０５の中の一つのステッピングモーターの脱調を検出する磁気抵抗センサー２０８とを備える。磁気抵抗センサー２０８が設けられた一つのステッピングモーターは、２のレンズのうちの重量が最も重い第二のフォーカスレンズ２０３を駆動する第二のステッピングモーター２０４である。
【００５６】
最も重い移動可能レンズを駆動するステッピングモーターは、外部からの衝撃が加わったときに最も脱調を発生しやすいと考えられる。このため、上記構成により、より脱調の可能性が高いレンズに対する駆動手段（ステッピングモーター）の脱調検出が可能となり、より精度よく脱調を検出することができる。また、最も重いレンズは一般に大きく、それが与える光学的な影響も大きいため、最も重い移動可能レンズの脱調を確実に検出することで、脱調による光学的な悪影響をより低減することができる。
【００５７】
また、一般に、磁気抵抗センサーの分解能はフォトインターラプターの分解能よりも一桁高いことから、脱調検出手段として磁気抵抗センサーを用いることで、より精度良く脱調検出が可能となる。
【００５８】
その他の実施の形態
以上、本発明の一実施の形態に係る撮像装置システムについて説明した。しかし、上記の実施の形態の思想は、交換レンズとカメラ本体から構成される撮像装置システムのみならず、レンズとカメラ本体が一体となった撮像装置にも適用することができる。この場合は、撮像装置は、レンズＣＰＵ２０１（レンズ制御手段）とカメラ本体ＣＰＵ１０１（本体制御手段）をそれぞれ備えてもよいし、レンズＣＰＵ２０１の機能と本体ＣＰＵ１０１の機能を併せ持つ１つの制御手段を備えてもよい。
【００５９】
また、上記の実施形態の思想は、２つの移動可能レンズを備える撮像装置システムまたは撮像装置のみならず、複数（３以上）の移動可能レンズを備える撮像装置システムまたは撮像装置にも適用することができる。この場合は、複数の移動可能レンズのうち最も重い移動可能レンズを駆動するステッピングモーター（駆動手段）の脱調を検出する。最も重い移動可能レンズを駆動するステッピングモーターは、外部からの衝撃が加わったときに最も脱調を発生しやすいと考えられるからである。
【００６０】
また、上記の実施の形態では、レンズＣＰＵ２０１が第二のステッピングモーター２０５の脱調を検出するとともに、第二のフォーカスレンズ２０３を初期位置に移動させるように駆動回路２０９を制御した。しかし、レンズＣＰＵ２０１は駆動回路２０９の脱調を検出してカメラ本体ＣＰＵ１０１に通知し、カメラ本体ＣＰＵ１０１が第二のフォーカスレンズ２０３を初期位置に移動させるように交換レンズ２００を制御することとしてもよい。この制御は、撮像装置がレンズＣＰＵ２０１とカメラ本体ＣＰＵ１０１をそれぞれ備える場合は、レンズとカメラ本体が一体となった撮像装置に対しても同様に適用できる。
【００６１】
また、上記の実施形態では、レンズの種類をフォーカスレンズとしたが、上記の思想はズームレンズに対しても適用できる。すなわち、光学系が複数のレンズを含む場合、その中の最も重いレンズを駆動する駆動手段（例えばステッピングモーター）の脱調を検出するようにすればよい。最も重い移動可能レンズを駆動する駆動手段が、外部からの衝撃が加わったときに最も脱調を発生しやすいと考えられるからである。
【００６２】
例えば、複数レンズでズームレンズが構成される場合、最も重いズームレンズを駆動する駆動手段の脱調を検出するようにすればよい。または、複数のレンズがズームレンズを構成するレンズとフォーカスレンズを構成するレンズとを含む場合、それらの中の最も重いレンズを駆動する駆動手段の脱調を検出するようにすればよい。または、光学系が、ズーム機能とフォーカス機能の双方を実現するレンズを複数含む場合、それらのレンズのうち最も重いレンズを駆動する駆動手段の脱調を検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、磁気抵抗センサーによって駆動手段の脱調を高精度に検出することができるので、レンズ交換式デジタルカメラ等の撮像装置システム、デジタルカメラ等の撮像装置および撮像装置システムを構成する交換レンズに適用でき有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１００ カメラ本体
１０１ カメラ本体ＣＰＵ
２００ 交換レンズ
２０１ レンズＣＰＵ
２０２ 第一のフォーカスレンズ
２０３ 第二のフォーカスレンズ
２０４ 第一のステッピングモーター
２０５ 第二のステッピングモーター
２０６ フォトインターラプター
２０７ マグネット
２０８ 磁気抵抗センサー
２０８ａ 第一の磁気抵抗センサー
２０８ｂ 第二の磁気抵抗センサー
２０９ 駆動回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸方向に移動可能なレンズを備える撮像装置及び交換レンズに関し、特に、撮像装置及び交換レンズにおいてレンズを駆動するモーターの脱調検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォーカスレンズをモーターで駆動する撮像装置がある。そのような移動可能なレンズは例えばステッピングモーターによって駆動される。移動可能なレンズがステッピングモーターによって駆動される場合、外部から衝撃が加わったときに、ステッピングモーターが脱調して移動可能なレンズを所望の位置に移動できないという課題がある。よって、ステッピングモーターの脱調を検出し、脱調検出時に、レンズを所定の基準位置に移動させる等の処理が必要となる。
【０００３】
移動可能なレンズを駆動するステッピングモーターの脱調を検出する技術に関する先行文献として特許文献１がある。特許文献１に記載の光学系移動部材の駆動装置は、ステッピングモーターの脱調をフォトインターラプターの出力パルスの欠落に基づき検出する。
【０００４】
しかしながら、フォトインターラプターの分解能はそれほど高くないので、特許文献１の技術では、ステッピングモーターの脱調を高精度に検出できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９９０３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、焦点距離が無限大から近接等倍までの撮影を可能にするマクロレンズでは、複数のフォーカスレンズ群をそれぞれ独立に移動させることが行なわれる。このような構成によって、焦点距離を大きく変化させながらも小型化を実現することができる。
【０００７】
このようなマクロレンズでは、一つのフォーカスレンズ群でも脱調が発生すれば、たとえ焦点を合わせることができたとしても、マクロレンズが本来有する光学性能を最大限に発揮することができなくなる。このため、脱調検出がより重要となる。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決し、モーターの脱調を高精度に検出することができる撮像装置及び交換レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様において、光軸方向に移動可能な複数のレンズと、各々が複数のレンズのそれぞれを駆動する複数の駆動手段と、複数の駆動手段の中の一つの駆動手段の脱調を検出する脱調検出手段とを備える撮像装置が提供される。一つの駆動手段は、複数のレンズのうちの重量が最も重いレンズを駆動する駆動手段である。
【００１０】
本発明の第２の態様において、光軸方向に移動可能な複数のレンズと、各々が複数のレンズのそれぞれを駆動する複数の駆動手段と、複数の駆動手段の中の一つの駆動手段の脱調を検出する脱調検出手段とを備える交換レンズが提供される。一つの駆動手段は、複数のレンズのうちの重量が最も重いレンズを駆動する駆動手段である。
【発明の効果】
【００１１】
最も重い移動可能レンズを駆動する駆動手段は、外部からの衝撃が加わったときに最も脱調を発生しやすいと考えられる。このため、本発明により、より脱調の可能性が高いレンズに対する駆動手段の脱調検出が可能となり、より精度よく脱調を検出することができる。また、最も重いレンズは一般に大きく、それが与える光学的な影響も大きいため、最も重い移動可能レンズの脱調を確実に検出することで、脱調による光学的な悪影響をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置システムの構成を示すブロック図
【図２】カメラ本体と交換レンズの通信を示す図
【図３】磁気抵抗センサーの周辺を説明する第一の図
【図４】磁気抵抗センサーの周辺を説明する第二の図
【図５】磁気抵抗センサーの周辺を説明する第三の図
【図６】磁気抵抗センサーの周辺を説明する第四の図
【図７】磁気抵抗センサーの出力電圧を示す図
【図８】脱調検出処理を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
実施の形態１
１．構成
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る撮像装置システムはレンズ交換式デジタルスチルカメラであり、カメラ本体１００と、交換レンズ２００とから構成される。
【００１５】
交換レンズ２００は、カメラ本体１００に対して機械的に着脱が可能である。交換レンズ２００をカメラ本体１００に装着すると、カメラ本体１００と交換レンズ２００は、電気的にも接続される。すなわち、カメラ本体１００から交換レンズ２００に電力が供給されるとともに、カメラ本体１００と交換レンズ２００間の通信が可能になる。カメラ本体１００は、交換レンズ２００に対して、交換レンズ２００内の移動可能なレンズを移動させるための指示を送信する。交換レンズ２００は、カメラ本体１００に対して交換レンズ２００の状態を通知する。
【００１６】
カメラ本体１００には、カメラ本体１００内の各部と交換レンズ２００とを制御するためのカメラ本体ＣＰＵ１０１が搭載されている。カメラ本体１００には、交換レンズ２００によって集光された光学的信号を電気的信号に変換する撮像素子や、撮像素子から出力された電気的信号を画像信号に変換する画像処理ＬＳＩや、画像信号を表示する液晶ディスプレイや、画像信号を記録する記録媒体が備えられているが、図１ではこれらの図示を省略している。
【００１７】
交換レンズ２００には、カメラ本体ＣＰＵ１０１と通信しながら交換レンズ２００の各部を制御するためのレンズＣＰＵ２０１が搭載されている。交換レンズ２００は、光学系として、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３を含む。交換レンズ２００の光学系は、その他のレンズも含むが、図１では図示を省略している。第一のフォーカスレンズ２０２、第二のフォーカスレンズ２０３ともに、光軸Ｌ方向に移動可能なレンズである。
【００１８】
本実施形態の交換レンズ２００では、第二のフォーカスレンズ２０３は、第一のフォーカスレンズ２０２よりも大きく重い。したがって、同じ衝撃を受けた場合、第二のフォーカスレンズ２０３の駆動手段の方が第一のフォーカスレンズ２０２の駆動手段よりも脱調を発生する可能性が高い。そのため、本実施形態では、脱調の検出は、より大きい重量の第二のフォーカスレンズ２０３のみについて行なう。なお、図１においては、第一のフォーカスレンズ２０２及び第二のフォーカスレンズ２０３ともに、一枚のレンズで構成されるように図示しているが、それぞれのレンズ２０２、２０３は、複数のレンズで構成されるレンズ群であっても構わない。
【００１９】
第一のフォーカスレンズ２０２は、第一のステッピングモーター２０４によって光軸L方向に駆動される。第一のフォーカスレンズ２０２を保持する枠体に一体に設けられたラックと、第一のステッピングモーター２０４の回転軸に設けられたスクリューとが係合している。この構成により、第一のステッピングモーター２０４が回転すると、第一のフォーカスレンズ２０２が光軸L方向に移動する。第一のフォーカスレンズ２０２が初期位置にあるか否かは、第一のフォーカスレンズ２０２を保持する枠体の一部が、フォトインターラプター２０６の受光部を遮光するか否かによって検出される。
【００２０】
第二のフォーカスレンズ２０３は、第二のステッピングモーター２０５によって光軸L方向に駆動される。第二のフォーカスレンズ２０３を保持する枠体に一体に設けられたラックと、第二のステッピングモーター２０５の回転軸に設けられたスクリューとが係合している。したがって、第二のステッピングモーター２０５が回転すると、第二のフォーカスレンズ２０３が光軸L方向に移動する。第二のフォーカスレンズ２０３の動きは、第二のフォーカスレンズ２０３を保持する枠体に一体に取り付けられたマグネット２０７と磁気抵抗センサー２０８によって検出される。
【００２１】
磁気抵抗センサー２０８はまた、第二のフォーカスレンズ２０３が初期位置にあるか否かを検出する。磁気抵抗センサー２０８は、磁界の強さによって電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した位置検出センサーである。磁気抵抗センサー２０８は、例えば、パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）を材料とする異方性磁気抵抗センサー（ＡＭＲセンサー：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｅｎｓｏｒ）である。
【００２２】
第一のステッピングモーター２０４と第二のステッピングモーター２０５は、駆動回路２０９によって駆動される。レンズＣＰＵ２０１は、カメラ本体ＣＰＵ１０１と通信しながら、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３を所望の位置に移動させるために駆動回路２０９を制御する。レンズＣＰＵ２０１は、フォトインターラプター２０６の出力から、第一のフォーカスレンズ２０２が初期位置にあるか否かを知ることができる。また、レンズＣＰＵ２０１は、磁気抵抗センサー２０８の出力から、第二のフォーカスレンズ２０３の動きと第二のフォーカスレンズ２０３が初期位置にあるか否かを知ることができる。
【００２３】
なお、第一のステッピングモーター２０４と第二のステッピングモーター２０５は、それぞれ第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３を移動させるための駆動手段の一例であって、電磁リニアモーターやその他のアクチュエーターであっても構わない。
【００２４】
２．動作
２−１．通信
図２は、カメラ本体１００と交換レンズ２００の通信を示す図である。カメラ本体１００に交換レンズ２００が装着された状態でカメラ本体１００の電源をＯＮすると、カメラ本体１００は交換レンズ２００に電力を供給する（Ｓ１１）。
【００２５】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対して交換レンズ２００の認証情報を要求する（Ｓ１２）。交換レンズ２００の認証情報には、交換レンズ２００が装着されているか否かを示す情報と、交換レンズ２００にさらにアクセサリーが装着されているか否かを示す情報とが含まれる。レンズＣＰＵ２０１は、カメラ本体ＣＰＵ１０１に対して交換レンズ２００の認証情報を送信して応答する（Ｓ１３）。
【００２６】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対して初期化動作を行うように要求する（Ｓ１４）。この要求を受けて、レンズＣＰＵ２０１は、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３を初期位置に移動させる。初期位置は、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３が移動した後の位置を特定するための原点となる。レンズＣＰＵ２０１は、絞り等の、交換レンズ２００内の他の要素（図示せず）の初期化動作も行う。初期化動作が完了すると、レンズＣＰＵ２０１は、カメラ本体ＣＰＵ１０１に対して、初期化動作が完了した旨を応答する（Ｓ１５）。
【００２７】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対してレンズデータを要求する（Ｓ１６）。レンズデータは、交換レンズ２００内のメモリ（図示せず）に格納されている。レンズＣＰＵ２０１は、メモリからレンズデータを読み出して、カメラ本体ＣＰＵ２０１に対して送信する（Ｓ１７）。レンズデータには、交換レンズ２００の名称、Ｆナンバー、焦点距離等の交換レンズ２００に固有の情報が含まれている。
【００２８】
カメラ本体ＣＰＵ１０１はカメラ本体１００に装着されている交換レンズ２００のレンズデータを取得すると、撮像システムは撮影が可能な状態になる。以降、カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対して交換レンズ２００の状態を示すレンズ状態データを定期的に要求する（Ｓ１８）。レンズ状態データには、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３の位置情報が含まれる。レンズ状態データには、絞り（図示せず）の絞り値情報等も含まれる。レンズＣＰＵ２０１は、レンズ状態データをカメラ本体ＣＰＵ１０１に対して送信する（Ｓ１９）。
【００２９】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、必要に応じて、レンズＣＰＵ２０１に対してレンズ移動を要求する（Ｓ２０）。レンズ移動要求には、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３のそれぞれの移動要求が含まれる。レンズ移動要求には、絞り値変更要求や、ズームレンズ（図示せず）の移動要求等も含まれる。レンズＣＰＵ２０１は、レンズ移動要求に応答して、レンズ移動要求に対する実行が終了したか、または実行中である旨を示す情報をカメラ本体ＣＰＵ１０１に対して送信する（Ｓ２１）。カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズ状態データに基づいて交換レンズ２００の状態を確認しながら交換レンズ２００を制御する。
【００３０】
２−２．磁気抵抗センサー
図３から図６は、磁気抵抗センサー２０８の機能を説明する図である。図３から図６の（ａ）は、第二のフォーカスレンズ２０３が図中の矢印Ａで示す向きに移動しているときの様子の変化を示している。
【００３１】
第二のフォーカスレンズ２０３とマグネット２０７は一体に構成されている。したがって、第二のフォーカスレンズ２０３が図中の矢印Ａで示す向きに移動すると、マグネット２０７も同様に移動する。マグネット２０７には、N極とＳ極が交互に等間隔で形成されている。なお、第二のフォーカスレンズ２０３を駆動する第二のステッピングモーター２０５は、図示していない。
【００３２】
磁気抵抗センサー２０８は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂから構成される。第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂは、それぞれ二つの磁気抵抗素子から構成される。
【００３３】
第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂのいずれにおいても、二つの磁気抵抗素子が直列に接続されている。直列に接続された二つの磁気抵抗素子の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端はグランドＧＮＤに接続される。第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂのいずれにおいても、出力電圧は、二つの磁気抵抗素子の接続点から引き出される。すなわち、その出力電圧は、電源電圧を二つの磁気抵抗素子の抵抗値で分圧した電圧となる。ここで、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧は、Ｖｍｒ１であり、第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧は、Ｖｍｒ２である。
【００３４】
第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂのいずれにおいても、二つの磁気抵抗素子の間隔は、マグネット２０７に形成されたＮ極とＳ極のピッチ、すなわち一組のＮ極とＳ極間の距離の３／４倍である。マグネット２０７に形成されたＮ極とＳ極によって発生する磁界と磁気抵抗素子の位置関係によって、磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。これによって、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２が変化する。
【００３５】
図３から図６の（ｂ）は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と、第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２を示した図である。縦軸は電圧であり、横軸は第二のフォーカスレンズ２０３の位置である。第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの間隔は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２の位相が９０°ずれるように決定されている。レンズＣＰＵ２０１は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２を観測することによって第二のフォーカスレンズ２０３の動きを確認することができる。
【００３６】
２−３．オートフォーカス動作
図２を参照し、交換レンズ２００のオートフォーカス動作を説明する。
【００３７】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、交換レンズ２００によって集光された光学的信号が撮像素子に合焦するように交換レンズ２００を制御する。すなわち、カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対してレンズ移動を要求する（Ｓ２０）。レンズＣＰＵ２０１は、カメラ本体ＣＰＵ１０１の指示にしたがって第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３を移動させる。レンズＣＰＵ２０１は、レンズ移動要求に応答して、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３の移動が終了したか、または移動中である旨を示す情報をカメラ本体ＣＰＵ１０１に対して送信する（Ｓ２１）。
【００３８】
カメラ本体ＣＰＵ１０１は、レンズＣＰＵ２０１に対してレンズ状態データを要求する（Ｓ１８）。この要求に応答して、レンズＣＰＵ２０１は、第一のフォーカスレンズ２０２と第二のフォーカスレンズ２０３の位置情報が含まれるレンズ状態データをカメラ本体ＣＰＵ１０１に送信する（Ｓ１９）。レンズ移動要求（Ｓ２０）、レンズ移動応答（Ｓ２１）、レンズ状態データ要求（Ｓ１８）、及びレンズ状態データ応答（Ｓ１９）を繰り返して、カメラ本体ＣＰＵ１０１は、交換レンズ２００によって集光された光学的信号が撮像素子に合焦するように交換レンズ２００を制御する。
【００３９】
２−４． 脱調検出処理
第二のステッピングモーター２０５の脱調検出動作について説明する。
【００４０】
２−４−１． 脱調検出−原理
磁気抵抗センサー２０８の出力を用いた、第二のステッピングモーター２０５の脱調検出の原理について説明する。
【００４１】
図７は、磁気抵抗センサー２０８の出力電圧を示す図である。図７（ａ）は、第二のフォーカスレンズ２０３の移動中における磁気抵抗センサー２０８の出力電圧を示す図である。図７（ｂ）は、第二のフォーカスレンズ２０３が移動を停止した後の磁気抵抗センサー２０８の出力電圧を示す図である。図７（ｃ）は、第二のフォーカスレンズ２０３が移動を停止した後に外部から衝撃が加わり第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生したときの磁気抵抗センサー２０８の出力電圧を示す図である。いずれの図においても、横軸は時間であり、縦軸は電圧である。また、図７（ａ）から（ｃ）の最上段には、第二のステッピングモーター２０５の励磁位相を数字で示している。第二のステッピングモーター２０５は、８ステップで３６０°回転する。
【００４２】
図７（ａ）に示すように、第二のフォーカスレンズ２０３の移動中において、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２は、ともに第二のステッピングモーター２０５の励磁位相の８ステップを１周期として変化する。また、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２の位相は、９０°ずれている。
【００４３】
図７（ｂ）に示すように、第二のフォーカスレンズ２０３が移動を停止すると、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２はともに第二のフォーカスレンズ２０３が移動を停止したときの出力電圧を保持する。
【００４４】
図７（ｃ）に示すように、第二のフォーカスレンズ２０３が移動を停止した後に外部から衝撃が加わり第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生すると、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２が変化する。レンズＣＰＵ２０１は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２が、停止時の電圧値から第二のステッピングモーター２０５の励磁位相の２ステップ分ずれたときの電圧値に変化すると、第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生したことを検出する。
【００４５】
なお、図７（ｃ）では、第二のフォーカスレンズ２０３が移動停止した後に外部から衝撃が加わり第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生した場合について説明した。しかし、第二のフォーカスレンズ２０３の移動中においても、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２が次に期待される電圧から第二のステッピングモーター２０５の励磁位相の２ステップ分ずれたときに、第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生したことを検出することができる。
【００４６】
２−４−２． 脱調検出−フロー
脱調検出処理を図８のフローチャートを参照して説明する。図８は、脱調検出処理におけるレンズＣＰＵ２０１の処理を示したフローチャートである。なお、図８において、「Ｌ」は交換レンズ２００を示し、「Ｂ」はカメラ本体１００を示す。
【００４７】
レンズＣＰＵ２０１は、第一の磁気抵抗センサー２０８ａの出力電圧Ｖｍｒ１と第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの出力電圧Ｖｍｒ２を、それぞれ期待される電圧と比較する（Ｓ１）。第一の磁気抵抗センサー２０８ａと第二の磁気抵抗センサー２０８ｂの少なくとも一方について、電圧差ΔＸが閾値以上であるときは、第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生したことを検出する。ここで、閾値は、第二のステッピングモーター２０５の励磁位相の２ステップ分の電圧変化量と等しい値に設定する。一方、いずれの磁気抵抗センサー２０８ａ、２０８ｂについても、電圧差ΔＸが閾値よりも小さいときは、第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生していないと判断する。
【００４８】
レンズＣＰＵ２０１が第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生していないと判断したときは、交換レンズ２００が定常状態にあることをレンズ移動応答またはレンズ状態データ応答によって、カメラ本体ＣＰＵ１０１に通知する（Ｓ２）。交換レンズ２００が定常状態にあることを通知されたカメラ本体ＣＰＵ１０１は、交換レンズ２００の制御を継続する。
【００４９】
一方、レンズＣＰＵ２０１が第二のステッピングモーター２０５に脱調が発生したことを検出したときは、以下の処理を行なう。最初に、交換レンズ２００が非定常状態にあることをレンズ移動応答またはレンズ状態データ応答によって、カメラ本体ＣＰＵ１０１に通知する（Ｓ３）。交換レンズ２００が非定常状態にあることを通知されると、カメラ本体ＣＰＵ１０１は、交換レンズ２００が定常状態にあることを通知されるまで、交換レンズ２００の制御を中止する。
【００５０】
レンズＣＰＵ２０１は駆動回路２０９を制御し、第二のフォーカスレンズ２０３を初期位置に移動させる（Ｓ４）。レンズＣＰＵ２０１は、磁気抵抗センサー２０８の出力に基づき第二のフォーカスレンズ２０３が初期位置へ移動したことを検出する（Ｓ５）。
【００５１】
レンズＣＰＵ２０１は駆動回路２０９を制御し、第一のフォーカスレンズ２０２を初期位置に移動させる（Ｓ６）。レンズＣＰＵ２０１は、フォトインターラプター２０６の出力に基づき、第一のフォーカスレンズ２０２が初期位置に移動したことを検出する（Ｓ７）。
【００５２】
第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３の初期位置への移動が完了すると、レンズＣＰＵ２０１は駆動回路２０９を制御し、第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３を、脱調検出時の直前の位置に移動させる（Ｓ８）。
【００５３】
第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３が脱調発生検出時の直前の位置に移動すると、レンズＣＰＵ２０１は、交換レンズ２００が定常状態にあることを、レンズ移動応答またはレンズ状態データ応答によって、カメラ本体ＣＰＵ１０１に通知する（Ｓ９）。交換レンズ２００が定常状態にあることを通知されると、カメラ本体ＣＰＵ１０１は交換レンズ２００の制御を再開する。
【００５４】
つまり、交換レンズ２００は、脱調を検出したときは、カメラ本体１００に非定常状態を通知するとともに、カメラ本体１００からの指示の受付を停止する。そして、第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３を初期位置に移動中は、カメラ本体１００からの指示の受付を停止し続ける。その後、第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３を脱調検出時の直前の位置に移動させたときに、カメラ本体１００からの指示の受付を再開する。
【００５５】
３．まとめ
以上のように、本実施形態の撮像装置システムは、光軸方向に移動可能な第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３と、第一及び第二のフォーカスレンズ２０２、２０３のそれぞれを駆動する第一及び第二のステッピングモーター２０４、２０５と、２つのステッピングモーター２０４、２０５の中の一つのステッピングモーターの脱調を検出する磁気抵抗センサー２０８とを備える。磁気抵抗センサー２０８が設けられた一つのステッピングモーターは、２のレンズのうちの重量が最も重い第二のフォーカスレンズ２０３を駆動する第二のステッピングモーター２０４である。
【００５６】
最も重い移動可能レンズを駆動するステッピングモーターは、外部からの衝撃が加わったときに最も脱調を発生しやすいと考えられる。このため、上記構成により、より脱調の可能性が高いレンズに対する駆動手段（ステッピングモーター）の脱調検出が可能となり、より精度よく脱調を検出することができる。また、最も重いレンズは一般に大きく、それが与える光学的な影響も大きいため、最も重い移動可能レンズの脱調を確実に検出することで、脱調による光学的な悪影響をより低減することができる。
【００５７】
また、一般に、磁気抵抗センサーの分解能はフォトインターラプターの分解能よりも一桁高いことから、脱調検出手段として磁気抵抗センサーを用いることで、より精度良く脱調検出が可能となる。
【００５８】
その他の実施の形態
以上、本発明の一実施の形態に係る撮像装置システムについて説明した。しかし、上記の実施の形態の思想は、交換レンズとカメラ本体から構成される撮像装置システムのみならず、レンズとカメラ本体が一体となった撮像装置にも適用することができる。この場合は、撮像装置は、レンズＣＰＵ２０１（レンズ制御手段）とカメラ本体ＣＰＵ１０１（本体制御手段）をそれぞれ備えてもよいし、レンズＣＰＵ２０１の機能と本体ＣＰＵ１０１の機能を併せ持つ１つの制御手段を備えてもよい。
【００５９】
また、上記の実施形態の思想は、２つの移動可能レンズを備える撮像装置システムまたは撮像装置のみならず、複数（３以上）の移動可能レンズを備える撮像装置システムまたは撮像装置にも適用することができる。この場合は、複数の移動可能レンズのうち最も重い移動可能レンズを駆動するステッピングモーター（駆動手段）の脱調を検出する。最も重い移動可能レンズを駆動するステッピングモーターは、外部からの衝撃が加わったときに最も脱調を発生しやすいと考えられるからである。
【００６０】
また、上記の実施の形態では、レンズＣＰＵ２０１が第二のステッピングモーター２０５の脱調を検出するとともに、第二のフォーカスレンズ２０３を初期位置に移動させるように駆動回路２０９を制御した。しかし、レンズＣＰＵ２０１は駆動回路２０９の脱調を検出してカメラ本体ＣＰＵ１０１に通知し、カメラ本体ＣＰＵ１０１が第二のフォーカスレンズ２０３を初期位置に移動させるように交換レンズ２００を制御することとしてもよい。この制御は、撮像装置がレンズＣＰＵ２０１とカメラ本体ＣＰＵ１０１をそれぞれ備える場合は、レンズとカメラ本体が一体となった撮像装置に対しても同様に適用できる。
【００６１】
また、上記の実施形態では、レンズの種類をフォーカスレンズとしたが、上記の思想はズームレンズに対しても適用できる。すなわち、光学系が複数のレンズを含む場合、その中の最も重いレンズを駆動する駆動手段（例えばステッピングモーター）の脱調を検出するようにすればよい。最も重い移動可能レンズを駆動する駆動手段が、外部からの衝撃が加わったときに最も脱調を発生しやすいと考えられるからである。
【００６２】
例えば、複数レンズでズームレンズが構成される場合、最も重いズームレンズを駆動する駆動手段の脱調を検出するようにすればよい。または、複数のレンズがズームレンズを構成するレンズとフォーカスレンズを構成するレンズとを含む場合、それらの中の最も重いレンズを駆動する駆動手段の脱調を検出するようにすればよい。または、光学系が、ズーム機能とフォーカス機能の双方を実現するレンズを複数含む場合、それらのレンズのうち最も重いレンズを駆動する駆動手段の脱調を検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、磁気抵抗センサーによって駆動手段の脱調を高精度に検出することができるので、レンズ交換式デジタルカメラ等の撮像装置システム、デジタルカメラ等の撮像装置および撮像装置システムを構成する交換レンズに適用でき有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１００ カメラ本体
１０１ カメラ本体ＣＰＵ
２００ 交換レンズ
２０１ レンズＣＰＵ
２０２ 第一のフォーカスレンズ
２０３ 第二のフォーカスレンズ
２０４ 第一のステッピングモーター
２０５ 第二のステッピングモーター
２０６ フォトインターラプター
２０７ マグネット
２０８ 磁気抵抗センサー
２０８ａ 第一の磁気抵抗センサー
２０８ｂ 第二の磁気抵抗センサー
２０９ 駆動回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動可能な複数のレンズと、
各々が前記複数のレンズのそれぞれを駆動する複数の駆動手段と、
前記複数の駆動手段の中の一つの駆動手段の脱調を検出する脱調検出手段とを備え、
前記一つの駆動手段は、前記複数のレンズのうちの重量が最も重いレンズを駆動する駆動手段である、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数のレンズはフォーカスレンズを構成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記複数のレンズはズームレンズを構成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数のレンズは、ズームレンズを構成するレンズと、フォーカスレンズを構成するレンズとを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の駆動手段を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記脱調検出手段が脱調を検出したときに、前記複数のレンズを初期位置に移動させるように前記複数の駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
前記脱調検出手段は磁気抵抗センサーである、ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
カメラ本体に装着可能な交換レンズであって、
光軸方向に移動可能な複数のレンズと、
各々が前記複数のレンズのそれぞれを駆動する複数の駆動手段と、
前記複数の駆動手段の中の一つの駆動手段の脱調を検出する脱調検出手段とを備え、
前記一つの駆動手段は、前記複数のレンズのうちの重量が最も重いレンズを駆動する駆動手段である、
ことを特徴とする交換レンズ。
【請求項８】
前記複数のレンズはフォーカスレンズを構成することを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項９】
前記複数のレンズはズームレンズを構成することを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項１０】
前記複数のレンズは、ズームレンズを構成するレンズと、フォーカスレンズを構成するレンズとを含むことを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項１１】
前記複数の駆動手段を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記脱調検出手段が脱調を検出したときに、前記複数のレンズを初期位置に移動させるように前記複数の駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記カメラ本体から受け付けた指示に基づき前記複数の駆動手段を制御するが、前記脱調検出手段の脱調検出により、前記複数のレンズが初期位置に移動している間は、前記カメラ本体からの指示の受け付けを停止する、ことを特徴とする請求項１１記載の交換レンズ。
【請求項１３】
前記カメラ本体から受け付けた指示に基づき前記複数の駆動手段を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記脱調検出手段が脱調を検出した時点で、前記カメラ本体からの指示の受け付けを停止する、ことを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項１４】
前記脱調検出手段は磁気抵抗センサーである、ことを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項１】
光軸方向に移動可能な複数のレンズと、
各々が前記複数のレンズのそれぞれを駆動する複数の駆動手段と、
前記複数の駆動手段の中の一つの駆動手段の脱調を検出する脱調検出手段とを備え、
前記一つの駆動手段は、前記複数のレンズのうちの重量が最も重いレンズを駆動する駆動手段である、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数のレンズはフォーカスレンズを構成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記複数のレンズはズームレンズを構成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数のレンズは、ズームレンズを構成するレンズと、フォーカスレンズを構成するレンズとを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の駆動手段を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記脱調検出手段が脱調を検出したときに、前記複数のレンズを初期位置に移動させるように前記複数の駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
前記脱調検出手段は磁気抵抗センサーである、ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
カメラ本体に装着可能な交換レンズであって、
光軸方向に移動可能な複数のレンズと、
各々が前記複数のレンズのそれぞれを駆動する複数の駆動手段と、
前記複数の駆動手段の中の一つの駆動手段の脱調を検出する脱調検出手段とを備え、
前記一つの駆動手段は、前記複数のレンズのうちの重量が最も重いレンズを駆動する駆動手段である、
ことを特徴とする交換レンズ。
【請求項８】
前記複数のレンズはフォーカスレンズを構成することを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項９】
前記複数のレンズはズームレンズを構成することを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項１０】
前記複数のレンズは、ズームレンズを構成するレンズと、フォーカスレンズを構成するレンズとを含むことを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項１１】
前記複数の駆動手段を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記脱調検出手段が脱調を検出したときに、前記複数のレンズを初期位置に移動させるように前記複数の駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記カメラ本体から受け付けた指示に基づき前記複数の駆動手段を制御するが、前記脱調検出手段の脱調検出により、前記複数のレンズが初期位置に移動している間は、前記カメラ本体からの指示の受け付けを停止する、ことを特徴とする請求項１１記載の交換レンズ。
【請求項１３】
前記カメラ本体から受け付けた指示に基づき前記複数の駆動手段を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記脱調検出手段が脱調を検出した時点で、前記カメラ本体からの指示の受け付けを停止する、ことを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【請求項１４】
前記脱調検出手段は磁気抵抗センサーである、ことを特徴とする請求項７記載の交換レンズ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１０７６９８（Ｐ２０１１−１０７６９８Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３６４１３（Ｐ２０１０−２３６４１３）
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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