JP2013003351A - 光学素子位置検出装置、レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成で光学素子の位置を高精度に検出することが光学素子位置検出装置を提供する。
【解決手段】 光学素子位置検出装置は、正弦波状磁束を発生し、光学素子と一体となって前記光学素子の光軸方向に移動する多極磁石と、前記多極磁石の発する前記正弦波状磁束から、所定の位相差の2種の正弦波状信号を検出する第1検出部と、前記多極磁石の移動範囲をn分割(nは2以上の整数)し、前記多極磁石が存在している分割領域を検出する第2検出部と、前記第1検出部で検出される2種の正弦波状信号から前記光学素子の移動に応じて一定周期で変動する周期的位置信号を算出し、当該周期的位置信号を、前記第2検出部で検出される前記分割領域に基づいて、前記光学素子の移動に応じて連続的に変動する連続的位置信号に換算する換算部と、を備える。
【選択図】図2
【解決手段】 光学素子位置検出装置は、正弦波状磁束を発生し、光学素子と一体となって前記光学素子の光軸方向に移動する多極磁石と、前記多極磁石の発する前記正弦波状磁束から、所定の位相差の2種の正弦波状信号を検出する第1検出部と、前記多極磁石の移動範囲をn分割(nは2以上の整数)し、前記多極磁石が存在している分割領域を検出する第2検出部と、前記第1検出部で検出される2種の正弦波状信号から前記光学素子の移動に応じて一定周期で変動する周期的位置信号を算出し、当該周期的位置信号を、前記第2検出部で検出される前記分割領域に基づいて、前記光学素子の移動に応じて連続的に変動する連続的位置信号に換算する換算部と、を備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、光学素子位置検出装置、レンズ鏡筒及び撮像装置に関する。
従来より、撮像装置においては、ズーム機能やオートフォーカス機能のために鏡筒内部にズーミング用可動レンズやフォーカシング用可動レンズが配置されている。また、鏡筒内には、これらの可動レンズの位置を検出するための位置検出装置が設けられている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1では、レンズの移動量に応じてピーク値が変化する周期的な検出信号をセンサ部で検出する必要がある。このため、検出信号として例えば位置検出用マグネットが発生する磁界の強度を用いる場合には、レンズの移動量に応じて磁界の強度のピーク値が変化するように様々な工夫が必要となり、構造の複雑化やスペース効率の悪化等を招くおそれがある。
そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で光学素子の位置を高精度に検出することが可能な光学素子位置検出装置、レンズ鏡筒及び撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の光学素子位置検出装置は、正弦波状磁束を発生し、光学素子(L2)と一体となって前記光学素子の光軸方向に移動する多極磁石(30A)と、前記多極磁石の発する前記正弦波状磁束から、所定の位相差の2種の正弦波状信号を検出する第1検出部(112)と、前記多極磁石の移動範囲をn分割(nは2以上の整数)し、前記多極磁石が存在している分割領域を検出する第2検出部(114)と、前記第1検出部で検出される2種の正弦波状信号から前記光学素子の移動に応じて一定周期で変動する周期的位置信号を算出し、当該周期的位置信号を、前記第2検出部で検出される前記分割領域に基づいて、前記光学素子の移動に応じて連続的に変動する連続的位置信号に換算する換算部(110)と、を備える光学素子位置検出装置である。
この場合において、前記第1検出部が正弦波状信号の検出に用いる多極磁石と、前記第2検出部が検出する多極磁石とは、同一であることとすることができる。また、前記第1検出部で検出される2種の正弦波状信号は、位相差が略90°であることとすることができる。
本発明の光学素子位置検出装置では、前記光学素子に代えて設けられる代替工具(314)と、前記代替工具を移動している間に前記代替工具の位置を検出する位置検出装置(310)と、前記位置検出装置により検出される前記代替工具の位置と、前記第1検出部及び前記第2検出部により検出される位置との差異を表す補正テーブルを生成する生成部(110)と、を更に備え、前記連続的位置信号と前記補正テーブルとに基づいて、前記光学素子の位置を検出する位置検出部(110)と、を備えることとしてもよい。
この場合において、前記代替工具は反射板であり、前記位置検出装置は光学的にかつ非接触で前記反射板の位置を検出することとすることができる。
本発明のレンズ鏡筒は、本発明の光学素子位置検出装置を備えるレンズ鏡筒である。
この場合において、前記換算部により換算された連続的位置信号を、前記光学素子の位置に対応した値に補正する補正テーブルを備えることとすることができる。この場合、前記補正テーブルは、前記連続的位置信号の原点を補正する値と、前記周期的位置信号または前記連続的位置信号のリニアリティを補正する値と、の少なくとも一つを含むことができる。
本発明のレンズ鏡筒では、前記多極磁石は、前記光学素子を駆動する駆動部(LM)の一部を構成することとしてもよい。また、前記レンズ鏡筒は、ズーム光学系(L1〜L5)を有しており、前記光学素子は、前記ズーム光学系の少なくとも一部を構成するフォーカスレンズ(L2)であり、前記換算部は、ズーム光学系の位置を検出するズーム光学系検出部の検出値の初期化動作を行うタイミングで、前記連続的位置信号を換算することとすることができる。
本発明の撮像装置は、本発明のレンズ鏡筒(100)と、前記レンズ鏡筒を介して受光した光を電気信号に変換する撮像素子(238)と、を備える。
なお、本発明をわかりやすく説明するために、上記においては一実施形態を表す図面の符号に対応つけて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、後述の実施形態の構成を適宜改良しても良く、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させても良い。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
本発明の光学素子位置検出装置、レンズ鏡筒及び撮像装置は、簡易な構成で光学素子の位置を高精度に検出することができるという効果を奏する。
以下、一実施形態に係るカメラ及び当該カメラが具備するレンズ鏡筒について、図1〜図12に基づいて詳細に説明する。
図1には、本実施形態に係るカメラ500が模式的に示されている。この図1に示すようにカメラ500は、撮像部200と、レンズ鏡筒100と、を備える。
撮像部200は、筐体210と、この筐体210内に収容された主鏡212、ペンタプリズム214、接眼光学系216を含む光学系と、焦点検出装置230と、シャッタ234と、撮像素子238と、メインLCD240と、主制御部250と、を有する。
主鏡212は、図1の状態では、レンズ鏡筒100から入射した入射光の大半を上方に配置されたフォーカシングスクリーン222に導く。フォーカシングスクリーン222は、レンズ鏡筒100内の光学系の合焦位置に配置され、レンズ鏡筒100内の光学系により形成された画像を結像させる。
ペンタプリズム214は、フォーカシングスクリーン222に結像された画像を、反射した後、ハーフミラー224を介して、接眼光学系216まで導く。これにより、接眼光学系216では、フォーカシングスクリーン222上の映像を正像として観察することができる。この場合、ハーフミラー224は、ファインダLCD226に形成された撮影条件や設定条件等を示す表示画像をフォーカシングスクリーン222の映像に重畳させる。したがって、接眼光学系216の出射端においては、フォーカシングスクリーン222の映像とファインダLCD226の画像とが重ね合わせられた状態を観察することができる。なお、ペンタプリズム214の出射光の一部は、測光部228に導かれ、当該測光部228にて、入射光の強度及びその分布等が測定される。
焦点検出装置230は、主鏡212を透過し、かつ主鏡212の裏面側に設けられた副鏡232にて反射された光を用いて、レンズ鏡筒100内の光学系の焦点調整状態(ピント状態)を検出する。なお、主鏡212及び副鏡232は、撮影の際には、レンズ鏡筒100から入射する入射光の光路から退避するように、図1に破線にて示す位置まで上昇する。
シャッタ234は、主鏡212後方(レンズ鏡筒100から入射する入射光の光路後方)に配置され、撮影の際には、主鏡212及び副鏡232の上昇動作と連動して、開放動作を行う。シャッタ234が開放された状態では、光学フィルタ236を介して撮像素子238にレンズ鏡筒100からの入射光が入射する。撮像素子238は、入射光が形成する画像を電気信号に変換する。
メインLCD240は、その表示画面部分が筐体210の外部に露出した状態となっている。このメインLCD240の表示画面上には、撮像素子238上に形成された映像(撮影された映像)のほか、撮像部200における各種設定情報などが表示される。
主制御部250は、上記各部の種々動作を統括的に制御する。また、主制御部250は、レンズ鏡筒100内の光学系の動作量を参照して、合焦していることをファインダLCD226に表示したりする(フォーカスエイド)。
次に、レンズ鏡筒100の構成について、図2〜図5に基づいて詳細に説明する。
図2、図3には、レンズ鏡筒100の断面図が示されている。これらのうち、図2は、レンズ鏡筒100が広角端にある状態を示し、図3は、レンズ鏡筒100が、望遠端までズームされた状態を示す。これらの図に示すように、レンズ鏡筒100は、共通の光軸AX上に配列された1群レンズL1、2群レンズL2、3群レンズL3、4群レンズL4、5群レンズL5を有する。なお、以下においては、光軸AX方向の1群レンズL1側を前側、5群レンズL5側を後側として説明する。
レンズ鏡筒100は、図2、図3に示すように、固定筒10と、1群レンズL1を保持する1群レンズ摺動筒11と、2群レンズL2を保持する2群レンズ摺動筒12と、3群レンズL3を保持する3群レンズ摺動筒13と、4群レンズL4を保持する4群レンズ摺動筒14と、5群レンズL4を保持する5群レンズ摺動筒15と、を備える。
固定筒10は、基部10aにおいて、撮像部200に固定される。この固定状態では、固定筒10の撮像部200側の端面10bが撮像部200(図1の筐体210)に密接することにより、固定筒10、すなわちレンズ鏡筒100が撮像部200に対して位置決めされる。
1群レンズ摺動筒11は、当該1群レンズ摺動筒11の内側に設けられたズーム駆動筒16と連動可能に連結されている。具体的には、1群レンズ摺動筒11に植設されたカムピン95が、ズーム駆動筒16に形成されたカム溝16aに係合した状態となっている。
一方、ズーム駆動筒16は、レンズ鏡筒100の最外周において光軸AX回りの回転が自在とされたズーム操作環18と連動可能に連結されている。具体的には、ズーム駆動筒16から外側に突設された駆動力伝達ピン19が、ズーム操作環18の内面に形成された光軸AXに平行な操作溝18aに係合している。これにより、ズーム駆動筒16は、ズーム操作環18の回転に連動して回転する。ズーム操作環18は、前後方向への移動ができないようになっており、その外周面には滑り止めのゴム層が設けられている。ズーム操作環18は、変倍動作(ズーミング)の際に、ユーザによって回転されるものである。なお、ズーム操作環18の回転量は、ズーム操作環18近傍に設けられた第1回転量検出センサ102により検出され、鏡筒制御部110に送信される。
上記構造によると、ズーム操作環18が回転されると、駆動力伝達ピン19の作用によりズーム駆動筒16が回転し、その回転とカムピン95の作用により、1群レンズ摺動筒11が前後方向(光軸AXに沿った方向)に移動する。また、ズーム用案内筒22は、回転せずに前後方向に移動する。
なお、ズーム操作環18と1群レンズ摺動筒11との間には、カバー筒17が設けられている。このカバー筒17は、図2、図3に示すように、1群レンズ摺動筒11に連れ従って前後方向に移動して、ズーム操作環18と1群レンズ摺動筒11との間を封止し、レンズ鏡筒100内への塵埃の浸入を防止する。
2群レンズ摺動筒12は、図2に示すように、2群レンズL2を保持する保持筒24と、保持筒24に固定された押さえ環26と、保持筒24の外周を取り囲む状態で設けられた係合筒28と、を有する。保持筒24と押さえ環26とは、ネジ止め等により固定され、2群レンズL2の外縁部を挟持する。保持筒24の外周部は雄ねじ部とされ、押さえ環26の内周部は保持筒24の雄ねじ部に螺合可能な雌ねじ部とされている。保持筒24の係合筒28に対する位置決め(光軸AX方向に関する位置決め)は、係合筒28の面28cに対して保持筒24を密接させることにより行われる。
係合筒28は、2本のガイドバー30A,30Bを片持ち支持する。このガイドバー30A、30Bは、光軸AXを挟んで上下対称な位置に配置されている。ガイドバー30Aは、図2、図3に示すように、固定筒10の突起部10c,10dに形成された貫通孔10g,10hに挿入され、貫通孔10g,10hに対してスライド自在な状態となっている。また、ガイドバー30Bは、固定筒10の突起部10e,10fに形成されたU字溝10i,10jに係合しており、ガイドバー30Bは、U字溝10i,10jに沿ってスライド自在な状態となっている。
ガイドバー30Bの材料としては、強度が高く、軽量な材料、例えばステンレスなどを採用することができる。これに対し、ガイドバー30Aは、円柱状の多極磁石を有している。多極磁石とは、図4に示すように、円柱状の永久磁石31を、同極同士つき合わせた状態で複数連結(例えば接着)したものであり、正弦波状磁束を発生する。ガイドバー30Aは、永久磁石を円柱状のパイプに詰めて多極磁石を構成してもよい。ただし、パイプは永久磁石から生じる磁場を遮ることのない材質を用いる必要がある。なお、係合筒28とガイドバー30A,30Bとの間は、接着又は圧入などの処理を経て固定されている。
ガイドバー30Aの前側端部(2群レンズL2側端部)近傍には、内部に円筒状に巻かれた3相コイルを有する固定子40が設けられている。3相コイルは、ガイドバー30Aを構成する永久磁石31の2つ分の同極間ピッチをλとした場合に、各相コイル間のピッチ(光軸AX方向)がλ/6になるようにコイルを配列したコイルユニットを3相結線したものである。
この固定子40は、固定筒10の一部(図2、図3では、突起部10c)に固定されている。固定子40には、鏡筒制御部110の指示の下、電流が供給され、固定子40を流れる電流と、ガイドバー30Aの発生する磁界との間の電磁相互作用により、ガイドバー30Aには、光軸AXに沿った方向(前後方向)の力が作用する。したがって、本実施形態では、固定子40とガイドバー30Aとにより、2群レンズL2を光軸AX方向に駆動するリニアモータLMが実現されている(図5参照)。ここで、2群レンズL2及びこれを保持する部材(24,26,28)は、ガイドバー30Aが突起部10c,10dの貫通孔10g,10hによりガイドされることで、光軸AX方向に沿って移動する。また、突起部10e,10fのU字溝10i,10jによって、ガイドバー30Bの動きが規制されることで、2群レンズL2及びこれを保持する部材(24,26,28)の、ガイドバー30Aを中心とする回転動作が抑制(振れ止め)される。
ガイドバー30Aの近傍には、ガイドバー30A近傍を取り出して示す図5、及び図2、図3に示すように、ホールセンサ112A、112Bと、原点センサ114と、が設けられている。なお、これらホールセンサ112A、112Bと、原点センサ114の具体的な構成や機能等については後述する。
3群レンズ摺動筒13、4群レンズ摺動筒14、5群レンズ摺動筒15は、鏡筒制御部110の指示の下、不図示の駆動機構により、前後方向(光軸AX方向)に駆動される。
固定筒10の外周部には、図2、図3に示すように、ピントリング37が設けられている。ピントリング37近傍には、ピントリング37の回転量を検出するための第2回転量検出センサ104が設けられている。この第2回転量検出センサ104の検出結果は、鏡筒制御部110に送信される。
鏡筒制御部110は、第1、第2回転量検出センサ102、104及びホールセンサ112A、112B,原点センサ114が送信する検出結果(回転量信号及び移動量信号)を取得し、当該検出結果に基づいてリニアモータLMの動作を制御する。
次に、本実施形態のレンズ鏡筒100においてズーム動作を行うとき(ズーミングのとき)の1群レンズL1〜5群レンズL5の移動動作、及びピントを合わせるとき(フォーカシングのとき)の1群レンズL1〜5群レンズL5の移動動作について説明する。
まず、ズーミングのときの各レンズの移動動作について、説明する。ここでは、レンズ鏡筒100が広角端にある状態(図2)から、望遠端にズームされるまで(図3)の動作について説明する。
図2の状態から、ユーザによりズーム操作環18が回転されると、前述したように、1群レンズL1が前方向に移動する。また、ズーム操作環18の回転量は第1回転量検出センサ102によって検出され、鏡筒制御部110に送信される。鏡筒制御部110では、第1回転量検出センサ102の検出結果(回転量信号)に基づいて、リニアモータLMを動作させ、2群レンズL2を回転量信号に応じた量だけ前方向に移動させる。また、鏡筒制御部110は、不図示の駆動部を制御して、3〜5群レンズL3〜L5を回転量信号に応じた量だけ前方向に移動させる。
このように、ズーミングのときには、ズーム操作環18の回転動作に伴って、1〜5群レンズL1〜L5のそれぞれが前方向に、別々の距離(同一距離でもよい)だけ移動し、各レンズの間隔が変化するようになっている。
一方、フォーカシングのときには、ピントリング37がユーザにより回転されると、第2回転量検出センサ104の検出結果(回転量信号)が鏡筒制御部110に送信される。そして、鏡筒制御部110は、当該回転信号に応じた量だけリニアモータLMを動作させ、2群レンズL2を前後方向に移動させる。なお、オートフォーカスを採用する場合には、撮像部200の焦点検出装置230の検出結果を鏡筒制御部110が取得する。そして、鏡筒制御部110は、取得した検出結果に基づいて、リニアモータLMを動作させる。
次に、ガイドバー30A近傍に設けられた、ホールセンサ112A、112B及び原点センサ114について、図5〜図8に基づいて詳述する。
ホールセンサ112A、112Bは、ガイドバー30Aの発する正弦波状磁束を検知して電圧を出力するホール素子を各々に有する。各ホール素子の電圧出力の変化は位置に応じて正弦波的に変化する。
ここで、ホールセンサ112A、112Bの出力をそれぞれA相出力、B相出力とする。A相出力とB相出力の位相差をαとすると、位相差αはホールセンサ112A、112Bの相対距離によって定まる。振幅をK、出力の平均値をVc、現在位置をXとすると、各出力は永久磁石2つ分の同極間ピッチλを用いて、次式(1)、(2)のように表される。
A相出力=Vc+Ksin(2π×X/λ) …(1)
B相出力=Vc+Ksin(2π×X/λ+α) …(2)
位相差αは、ホールセンサ112A、112Bの相対距離がλ/4になるように設置すると90°になるために、本実施形態ではこの関係が成立する相対位置にホールセンサ112A、112Bを設置している。この場合、上式(2)は次式(2−1)のように書き表すことができる。
B相出力=Vc+Ksin(2π×X/λ+90°)
=Vc+Kcos(2π×X/λ) …(2−1)
A相出力=Vc+Ksin(2π×X/λ) …(1)
B相出力=Vc+Ksin(2π×X/λ+α) …(2)
位相差αは、ホールセンサ112A、112Bの相対距離がλ/4になるように設置すると90°になるために、本実施形態ではこの関係が成立する相対位置にホールセンサ112A、112Bを設置している。この場合、上式(2)は次式(2−1)のように書き表すことができる。
B相出力=Vc+Ksin(2π×X/λ+90°)
=Vc+Kcos(2π×X/λ) …(2−1)
これらの式をまとめると、現在位置Xは次式(3)より算出することができる。
X=(λ/2π)×tan-1{(A相出力−Vc)/(B相出力−Vc)}
…(3)
なお、上式(3)から、現在位置Xは、一定周期で変動する周期的位置信号であるといえる(図7の上段参照)。
X=(λ/2π)×tan-1{(A相出力−Vc)/(B相出力−Vc)}
…(3)
なお、上式(3)から、現在位置Xは、一定周期で変動する周期的位置信号であるといえる(図7の上段参照)。
図2に戻り、原点センサ114は、フォトインタラプタを含み、ガイドバー30Aの移動範囲を2分割し、ガイドバー30Aが存在している分割領域を検出するセンサである。すなわち、原点センサ114は、ガイドバー30Aが原点センサ114と対向する位置(分割領域)、あるいは原点センサ114と対向しない位置(分割領域)のいずれの位置(分割領域)に位置しているかを検出するセンサである。原点センサ114は、ガイドバー30Aと対向した状態にある間(例えば図2のような状態にある間)は、図7の下段に示すようなH(High)値を鏡筒制御部110に対して出力する。一方、原点センサ114は、ガイドバー30Aと対向しない状態にある間(例えば図3のような状態にある間)は、図7の下段に示すようなL(Low)値を鏡筒制御部110に対して出力する。ここで示した、H/Lの論理は検知する回路の構成上、逆の論理になることもある。なお、出力がH値でもL値でもない間は、図5に示すように、ガイドバー30Aの端部が原点センサ114と対向している状態であることを意味する。
ところで、上式(3)より算出される現在位置Xだけでは、この位置が2群レンズの絶対座標系のどの位置に該当するのか不明である。したがって、2群レンズL2の現在位置Xや原点センサ114の出力を図7に示すように絶対位置と対応させる必要がある。このため、本実施形態では、例えばレンズ鏡筒100の組み立て時等において、図6に示すような計測装置300を用いて、2群レンズL2の現在位置X及び原点センサ114の出力と、絶対位置と、の対応付けを行う必要がある。なお、図6の計測装置300の構成等については後述する。
ここで、現在位置Xは、図7に示すように、λ毎に周期的に変化し不連続である。このように現在位置Xが不連続に変化する場合、鏡筒制御部110が現在位置Xを算出しても、その現在位置Xから複数の絶対位置が算出されることになる。このため、鏡筒制御部110は、原点センサ114の出力値を利用して、現在位置Xが連続的な値をとるように換算する。なお、換算の前提として、ホールセンサ112と原点センサ114の相対位置は予めわかっているものとする。
図8には、原点センサ114の出力値による連続化の一例が示されている。例えば、現在位置Xと原点センサ114の出力値との関係が図7のような関係である場合、鏡筒制御部110は、原点センサ114の出力値がH(High)の部分で不連続点が見つかったときには、不連続点でシフトした分だけ算出値に加算する(上側にシフトする)。一方、鏡筒制御部110は、原点センサ114の出力値がL(Low)の部分で不連続点が見つかったときには、不連続点でシフトした分だけ算出値から減算する(下側にシフトする)。このようにすることで、図8の上段に示すような連続位置を得ることができる。なお、上記の原点センサの論理と不連続点でのシフト方向は検知回路の構成により逆になる場合もあり得る。
このように、本実施形態の鏡筒制御部110は、ホールセンサ112A、112Bで検出される2種の正弦波状信号から2群レンズL2の移動に応じて一定周期で変動する周期的位置(現在位置X)を算出し、当該周期的位置を、原点センサ114の出力値(H又はL)に基づいて、2群レンズL2の移動に応じて連続的に変動する連続位置に換算するという処理を行っている。
図6の計測装置300は、レーザ変位計310と、当該レーザ変位計310に対する固定筒10の位置関係を固定する固定台312と、を備える。なお、固定筒10が固定台312に固定される場合、固定筒10には1群レンズL1及びその周辺の部材(例えば1群レンズ摺動筒11、ズーム操作環18)は取り付けられていない状態であり、また、2群レンズL2に代えて、レーザ変位計310から射出されるレーザ光を反射させることが可能な反射板(代替工具)314が取り付けられた状態であるものとする。ここで、反射板314は、図2、図3に示す2群レンズL2を保持する保持筒24と同様の機能を有する反射板用保持筒により保持されているものとする。すなわち、反射板用保持筒は、保持筒24と同様、その外周部に雄ねじ部を有しており、当該雄ねじ部は、係合筒28の雌ねじ部に対して螺合するようになっている。反射板用保持筒の係合筒28に対する位置決め(光軸AX方向に関する位置決め)は、係合筒28の面28cと密接することにより行われている。
固定筒10の原点位置は基部10aを基準として定まるが、上記で算出した連続位置の原点は固定筒10の絶対位置と一致しておらず、各固定筒10によってホールセンサ112A、112Bの取付位置と基部10aとの相対位置に差異が生じてしまう。
したがって、本実施形態では、予め、計測装置300を用いて、算出された連続位置の原点位置と固定筒10の基部10aから定まる原点位置との差分を求めておく。そして、求めた差分は原点位置のオフセット値として保存しておく。
ところで、これまでの説明では、A相出力及びB相出力は一定の直流オフセット分を持った正弦波(余弦波)状電圧と表しているが、ホールセンサ112A、112Bの取付位置によって位相差αが90°からずれてしまったり、ひずみを生じていたり、オフセット値についてもA相出力及びB相出力で差が生じていることがある。このような場合はA相出力、B相出力を直交座標平面状にプロットしたリサージュ波形が真円にならず、ゆがみを持った円状になってしまう。また、このままでは、図9に示すように、真円のリサージュ波形と仮定して算出した絶対位置(破線で図示)と、現在位置Xから求められる絶対位置(実線で図示)との間に誤差が生じてしまう可能性がある。
したがって、本実施形態では、各固定筒10に関し、事前に各位置における計測装置300の出力と、真円のリサージュ波形と仮定して算出した絶対位置との差異を計測しておき、その差異を、算出した各絶対位置に対するリニアリティ補正テーブルとして鏡筒制御部110に保存しておく。
具体的な作業方法として、固定筒10が計測装置300に固定されると、作業者は、外部から鏡筒制御部110に対して反射板314をレンズ可動範囲内で移動させるように指示を出す。鏡筒制御部110は、この指示に基づいて、リニアモータLMを駆動し、反射板314をレンズ可動範囲内で移動させる。そして、鏡筒制御部110は、反射板314の移動中、反射板314で反射したレーザ光をレーザ変位計310で測定し、反射板314の絶対位置を測定する。すなわち、鏡筒制御部110は、レーザ変位計310を用いて、光学的にかつ非接触で反射板314の絶対位置を測定する。また、鏡筒制御部110は、絶対位置を測定しつつ、当該絶対位置に対応するホールセンサ112A、112Bと原点センサ114の出力を取得する。図7には、絶対位置に対応するホールセンサ112A、112Bと原点センサ114の出力結果(現在位置X)が示されている。
鏡筒制御部110では、ホールセンサ112A、112Bと原点センサ114を用いて算出される現在位置Xを、原点を補正するためのオフセット値と、リニアリティ補正テーブルを用いることで絶対位置を算出する。このようにすることで、リニアリティ及び原点ずれによる影響を受けることなく高精度に2群レンズL2の絶対位置を得ることができ、ひいては、2群レンズL2の位置制御を精度よく行うことができる。
なお、本実施形態では、レンズ鏡筒100の使用時(撮像部200に装着され、電源が投入された状態)においては、ズーム光学系(1〜5群レンズ)の位置を検出する不図示のセンサの検出値の初期化動作を行うタイミングで上記補正演算を行って絶対位置を取得し、初期化されたズーム光学系検出部の検出値と、絶対位置とを用いて撮影距離を算出するようにすることができる。このようにすることで、適切なタイミングで撮影距離を算出することが可能となる。なお、算出した撮影距離は、撮像部200のメインLCD等に表示してもよいし、レンズ鏡筒100に表示部(指標板など)を設け、当該表示部に表示してもよい。
以上説明したように、本実施形態によると、ガイドバー30Aが、正弦波状磁束を発生する多極磁石を有するとともに、2群レンズL2と一体となって光軸AX方向に移動し、ホールセンサ112A、112Bは、多極磁石の発する正弦波状磁束から、約90°の位相差の2種の正弦波状信号を検出する。また、原点センサ114は、多極磁石の移動範囲を2分割し、多極磁石が存在している分割領域を検出する。そして、鏡筒制御部110は、ホールセンサ112A、112Bで検出される2種の正弦波状信号から2群レンズL2の移動に応じて一定周期で変動する周期位置(現在位置X)を算出し、現在位置Xを、原点センサ114で検出される分割領域(出力値H又はL)に基づいて、2群レンズL2の移動に応じて連続的に変動する連続位置(図8)に換算する。これにより、本実施形態では、簡易な構成で連続位置を得ることができ、当該連続位置を用いることで、2群レンズL2の位置を高精度に検出することが可能である。
また、本実施形態では、ホールセンサ112A、112Bが正弦波状信号の検出に用いる多極磁石がガイドバー30Aに設けられ、原点センサ114がガイドバー30Aの位置(分割領域)を検出する。このように、ホールセンサ112A、112Bと原点センサ114が同一のガイドバー30Aを用いた検出を行うことにより、高精度な検出が可能となる。ただし、これに限らず、原点センサ114は、ガイドバー30Bの位置(分割領域)を検出することとしてもよい。
また、本実施形態では、計測装置300において、レーザ変位計310を用いて、光学的にかつ非接触で反射板314の絶対位置を測定するので、反射板314の絶対位置を高速かつ精度よく測定することができる。
また、本実施形態では、ホールセンサ112A、112Bが計測に用いる多極磁石が、2群レンズL2を駆動するリニアモータLMの一部を構成しているので、リニアモータLMとは別に計測用の多極磁石を設ける必要が無くなる。これにより、スペース効率の向上、部品点数の低減を図ることが可能となる。
なお、上記実施形態では、ホールセンサ112A、112Bで検出される2種の正弦波状信号の位相差が略90°である場合について説明したが、これに限られるものではない。すなわち、正弦波状信号の位相差は、2種の正弦波状信号を用いて、円形、楕円形又は略楕円形のリサージュ曲線が書けるような位相差であればよい。図10〜図12には、正弦波状信号の位相差を変化させた場合のリサージュ曲線が示されている。これらの図に示すように、位相差が0°又は180°以外であればリサージュ曲線は円形、楕円形又は略楕円形になる。したがって、正弦波状信号の位相差としては、0°又は180°以外の任意の値を採用することが可能である。
なお、上記実施形態では、原点センサ114の出力値が、図7等に示すように、ある位置でLからHに切り替わる場合について説明したが、実際には、図13に示すように、出力値がLとHのいずれかに定まらない領域(不定領域)が存在する場合がある。このような場合を考慮して、図13に示すように不定領域が現在位置Xの不連続点に入ってしまうことがないように、ホールセンサ112A、112Bと原点センサ114の位置関係を設定することが好ましい。
なお、上記実施形態では、原点センサ114を1つ用いる場合について説明したが、これに限られるものではない。現在位置Xに3以上の不連続点が存在する場合には、複数の原点センサ114を設けて論理出力値の組み合わせでシフト量を判断することとしてもよい。例えば、図14に示すように、不連続点が4つある場合には、センサ1〜センサ3の3つの原点センサを用いることとする。この場合、不連続点における原点センサの出力値がLLLの場合(連続点の範囲でLLLが継続している場合)には、−側に2回シフト、不連続点における原点センサの出力値がLLHの場合(連続点の範囲でLLLからLLHに変化した場合)には、−側に1回シフトさせる。また、不連続点における原点センサの出力値がLHHの場合(連続点の範囲でLLHからLHHに変化した場合)には、シフトさせず、不連続点における原点センサの出力値がHHHの場合(連続点の範囲でLHHからHHHに変化した場合)には、−側に1回シフトさせるなどする。このようにすることで、不連続点が複数存在していても、2群レンズL2の高精度な位置計測及び位置制御が可能となる。
なお、上記実施形態では、ガイドバー30AがリニアモータLMの一部を構成し、当該ガイドバー30Aを用いて、ホールセンサ112A、112Bによる検出が行われる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、ガイドバー30Bがガイドバー30Aと同様、多極磁石を有するものとし、当該多極磁石を用いて、ホールセンサ112A、112Bによる検出を行うこととしてもよい。
なお、上記実施形態では、ガイドバー30A,30Bが固定筒10の内部空間内に設けられる場合について説明したが、これに限られるものではなく、ガイドバー30A,30Bは固定筒10の外部に設けられてもよい。
なお、上記実施形態では、光学素子位置検出装置が、2群レンズL2の位置を検出する装置である場合について説明したが、これに限らず、他のレンズの位置を検出する装置であってもよい。また、光学素子位置検出装置は、カメラに装着されるレンズ鏡筒に含まれる光学素子に限らず、その他の光学装置に含まれる光学素子の位置を検出する装置であっても良い。
なお、上記実施形態のレンズ鏡筒の構成は一例であって、その他種々のレンズ鏡筒に本発明を適用することが可能である。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
30A、30B ガイドバー
112A、112B ホールセンサ
114 原点センサ
110 鏡筒制御部
100 レンズ鏡筒
238 撮像素子
312 検出装置
314 反射板
500 カメラ
L1〜L5 1〜5群レンズ
L2 2群レンズ
LM リニアモータ
112A、112B ホールセンサ
114 原点センサ
110 鏡筒制御部
100 レンズ鏡筒
238 撮像素子
312 検出装置
314 反射板
500 カメラ
L1〜L5 1〜5群レンズ
L2 2群レンズ
LM リニアモータ
Claims (11)
- 正弦波状磁束を発生し、光学素子と一体となって前記光学素子の光軸方向に移動する多極磁石と、
前記多極磁石の発する前記正弦波状磁束から、所定の位相差の2種の正弦波状信号を検出する第1検出部と、
前記多極磁石の移動範囲をn分割(nは2以上の整数)し、前記多極磁石が存在している分割領域を検出する第2検出部と、
前記第1検出部で検出される2種の正弦波状信号から前記光学素子の移動に応じて一定周期で変動する周期的位置信号を算出し、当該周期的位置信号を、前記第2検出部で検出される前記分割領域に基づいて、前記光学素子の移動に応じて連続的に変動する連続的位置信号に換算する換算部と、を備える光学素子位置検出装置。 - 前記第1検出部が正弦波状信号の検出に用いる多極磁石と、前記第2検出部が検出する多極磁石とは、同一であることを特徴とする請求項1に記載の光学素子位置検出装置。
- 前記第1検出部で検出される2種の正弦波状信号は、位相差が略90°であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子位置検出装置。
- 前記光学素子に代えて設けられる代替工具と、
前記代替工具を移動している間に前記代替工具の位置を検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置により検出される前記代替工具の位置と、前記第1検出部及び前記第2検出部により検出される位置との差異を表す補正テーブルを生成する生成部と、を更に備え、
前記連続的位置信号と前記補正テーブルとに基づいて、前記光学素子の位置を検出する位置検出部と、を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学素子位置検出装置。 - 前記代替工具は反射板であり、前記位置検出装置は光学的にかつ非接触で前記反射板の位置を検出することを特徴とする請求項4に記載の光学素子位置検出装置。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学素子位置検出装置を備えるレンズ鏡筒。
- 前記換算部により換算された連続的位置信号を、前記光学素子の位置に対応した値に補正する補正テーブルを備えることを特徴とする請求項6に記載のレンズ鏡筒。
- 前記補正テーブルは、前記連続的位置信号の原点を補正する値と、前記周期的位置信号または前記連続的位置信号のリニアリティを補正する値と、の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項7に記載のレンズ鏡筒。
- 前記多極磁石は、前記光学素子を駆動する駆動部の一部を構成することを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
- 前記レンズ鏡筒は、ズーム光学系を有しており、
前記光学素子は、前記ズーム光学系の少なくとも一部を構成するフォーカスレンズであり、
前記換算部は、ズーム光学系の位置を検出するズーム光学系検出部の検出値の初期化動作を行うタイミングで、前記連続的位置信号を換算することを特徴とする請求項6〜9のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。 - 請求項6〜10のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒を介して受光した光を電気信号に変換する撮像素子と、を備える撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011134449A JP2013003351A (ja) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | 光学素子位置検出装置、レンズ鏡筒及び撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011134449A JP2013003351A (ja) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | 光学素子位置検出装置、レンズ鏡筒及び撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013003351A true JP2013003351A (ja) | 2013-01-07 |
Family
ID=47671991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2011134449A Withdrawn JP2013003351A (ja) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | 光学素子位置検出装置、レンズ鏡筒及び撮像装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2013003351A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014126646A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Canon Inc | 駆動装置およびそれを有するレンズ装置及び撮影装置 |
-
2011
- 2011-06-16 JP JP2011134449A patent/JP2013003351A/ja not_active Withdrawn
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