JP2006259520A

JP2006259520A - 光学機器

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Publication number: JP2006259520A
Application number: JP2005079495A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Nakamura; 中村　　英和
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: JP4769473B2

Abstract

【課題】可動部材のリセット動作を不要としながらも、該可動部材の高分解能で高精度な位置検出を行い、該検出結果に基づく駆動対象部材の適正な駆動制御を行う光学機器を提供する。
【解決手段】光学機器は、第１の可動部材５の所定方向への移動に応じて連続的に増加又は減少する信号を出力する第１のセンサ８と、第１の可動部材の所定方向への移動に応じてそれぞれ周期的かつ連続的に変化する互いに位相が異なる複数の信号を出力する第２のセンサ９と、第１の可動部材が所定位置に位置することを検出する第３のセンサ１０と、第１の可動部材および第２の可動部材のうち駆動対象部材の駆動を制御する制御手段１１とを有する。制御手段は、第３のセンサによる検出が行われるまでは第１のセンサからの出力信号に基づいて駆動対象部材の駆動を制御し、第３のセンサによる検出が行われた後は、第２のセンサからの出力信号に基づいて駆動対象部材の駆動を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズや光量調節装置等の光学調節部材を可動部材として備えた光学機器に関する。

光学機器の１つとして、変倍レンズと、該変倍レンズよりも像面側に配置され、変倍レンズの移動に伴う像面変動の補正機能（コンペセータ機能）およびフォーカス機能を有するフォーカスレンズとを有するいわゆるリアフォーカス（インナーフォーカス）ズームレンズを用いた交換レンズや、デジタルカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置が知られている。

リアフォーカスズームレンズを用いた撮像装置では、カメラ側からのフォーカス信号によりフォーカスレンズがアクチュエータにより駆動されてオートフォーカシングが行なわれる。また、カメラ側のズームスイッチの操作により生成されるズーム駆動信号により、変倍レンズがアクチュエータにより駆動され、同時に変倍に伴う像面変動を補正するようにフォーカスレンズがアクチュエータにより駆動されてズーミングが行われる。

さらに、撮影操作に幅を持たせるため、ズーミングにおける変倍レンズの駆動をマニュアル操作により行うことができる光学機器が提案されている。

そして、リアフォーカスズームタイプの光学系を用い、かつマニュアルズーム操作が可能である光学機器では、ズームレンズがカム環に形成されたカム部に係合し、該カム環とマニュアルズームリングとが機械的に連結されている。

ところで、オートフォーカシングやズーミングにおけるコンペンセータ機能をアクチュエータ駆動する場合、変倍レンズの位置を検出し、該検出結果に基づいてフォーカスレンズ駆動用のアクチュエータを制御する。従来、変倍レンズの絶対位置を検出するために、ポテンショメータやアブソリュートエンコーダあるいはリニアエンコーダが用いられることが多い。

また、絶対位置検出の高分解能化を目的として、ポテンショメータと、複数のスリットを有する遮光板およびフォトインタラプタから構成されているパルス検出器と、リニアエンコーダとを併用する提案がなされている。（特許文献１参照）。

この提案では、光学機器の起動時に、位置検出対象である可動部材をある方向に微小量駆動することによって、パルス検出器のフォトインタラプタからの出力信号（パルス信号）がＨｉｇｈとＬｏｗの間で切り換わるエッジを検出する。そして、このときのポテンショメータの出力とフォトインタラプタからのパルス信号のエッジ検出結果とに基づいて、可動部材の絶対位置検出を行う。そして、位置制御の高精度化を図るため、絶対位置検出を行った後には、リニアエンコーダからの信号に基づいて可動部材の位置制御を行う。
特開２００３−２１４８３５号公報（段落００２２〜００２６、図６等）

最近の光学機器、特に撮像装置では、映像のハイビジョン化に伴うイメージセンサのセルピッチの細分化により、フォーカスレンズの位置制御も高分解能化されている。そして、このように高分解能化されたフォーカスレンズの位置制御を高精度で行うために、変倍レンズの位置検出をより高い精度で行う必要がある。

しかしながら、ポテンショメータ（例えば、リニア型又はロータリー型可変抵抗器）は、可動部材の往路と復路とで出力誤差（反転ヒステリシス）が発生し易い。また、温度環境の変化や劣化による出力変化等が大きい。このため、ポテンショメータのみで常時かつ長期にわたって要求される位置検出精度を満足することは困難である。

また、高分解能位置検出センサとして、ＭＲ（磁気抵抗：Magneteresistive）センサがある。しかしながら、ＭＲセンサを用いる場合、ＭＲセンサのパルスカウントによる位置検出の基準位置に可動部材を移動させるリセット駆動が必要となる。したがって、マニュアル操作リングとレンズとが機械的に連結されている光学機器でのレンズ位置検出にＭＲセンサを用いると、該光学機器の起動時に、レンズのリセット駆動に連動してマニュアルリングも回転してしまい、光学機器の品位を損なうおそれがある。またこのとき、マニュアルリングが使用者の手で押えられていると、リセット駆動自体が適正に行われない。

上述した特許文献１にて提案の方法では、フォトインタラプタからのパルス信号のエッジを検出するために、光学機器の起動時に、小さな量であるが可動部材を駆動する必要がある。

そこで、本発明は、可動部材のリセット動作を不要としながらも、該可動部材の高い分解能での位置検出を行い、該検出結果に基づく駆動対象部材の高精度な駆動制御を行う光学機器を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての光学機器は、第１の可動部材の所定方向への移動に応じて連続的に増加又は減少する信号を出力する第１のセンサと、第１の可動部材の所定方向への移動に応じてそれぞれ周期的かつ連続的に変化する互いに位相が異なる複数の信号を出力する第２のセンサと、第１の可動部材が所定位置に位置することを検出する第３のセンサと、第１の可動部材および第２の可動部材のうち駆動対象部材の駆動を制御する制御手段とを有する。そして、制御手段は、第３のセンサによる検出が行われるまでは第１のセンサからの出力信号に基づいて駆動対象部材の駆動を制御し、第３のセンサによる検出が行われた後は、第２のセンサからの出力信号に基づいて駆動対象部材の駆動を制御する。

本発明によれば、第１の可動部材が第３のセンサによって所定位置に位置したことが検出されるまでは、絶対位置センサである第１のセンサからの信号に基づいて駆動対象部材の駆動を制御し、その後は該所定位置を基準とした相対位置センサである第２のセンサによる高い分解能での位置検出結果に基づいて駆動対象部材の駆動を制御することができるので、従来のように、光学機器の起動時に第１の可動部材のリセット動作（リセット駆動）を行うことなく駆動対象部材の駆動制御を開始することができ、しかも、第１の可動部材が所定位置に位置した後は駆動対象部材を高精度に制御することができる。

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は、本発明の実施例である光学機器、特にリアフォーカスズームレンズ光学系を備えたデジタルスチルカメラ又はビデオカメラ等の撮像装置の構成を示す。
本実施例でのリアフォーカスズームレンズ光学系は、変倍レンズ（バリエータレンズ）と、変倍レンズより像面側に配置され、変倍レンズの変倍動作（ズーム）に伴う像面変動の補正ないし維持（コンペンセータ作用）のために光軸方向に移動したり、フォーカス調整のために光軸方向に移動したりするフォーカスレンズを有する。該リアフォーカスズームレンズ光学系は、例えば、物体側から像面側に順に、固定の正の屈折力を有する第１レンズユニット、変倍のために移動する負の屈折力を有する第２レンズユニット、固定の正の屈折力を有する第３レンズユニット、コンペンセータ作用およびフォーカス調整のために移動する正の屈折力を有する第４レンズユニットとを有する４ユニットリアフォーカスズームタイプの光学系である。なお、図１では、第２レンズユニットであるバリエータレンズユニットと第４レンズユニットであるフォーカスレンズユニットのみを図示し、他のレンズユニットは省略している。

図１において、１は外部からマニュアル操作される操作部材であるズームリング、２はズームリング１の回転範囲を示す矢印である。ズームリング１は、焦点距離（ズーム位置）が最も長焦点距離となるテレ端と、最も短焦点距離となるワイド端との間でのみ回転されるように、メカニカルな端部であるストッパー３，４により回転範囲が制限されている。ズームリング１の回転範囲は、例えば９０°〜１２０°程度の範囲に設定される。また、ズームリング１には、印刷又は刻印などにより焦点距離目盛が設けられており、ズームリング１を回転自在に支持する鏡筒本体（図示せず）に設けられた指標との関係により焦点距離表示が行われる。

５は変倍のために光軸方向に移動するバリエータレンズユニット、６はズームリング１とバリエータレンズユニット５を光軸方向に駆動する後述するカム環とを機械的に連動させるための連結機構（伝達機構）である。

７はバリエータレンズユニット５よりも像面側に設けられたフォーカスレンズユニットである。８はバリエータレンズユニット５の絶対位置を検出する絶対位置センサ（第１のセンサ）、９は高分解能な位置検出が可能である相対位置センサ（第２のセンサ）である。１０はバリエータレンズユニット８が基準位置（所定位置）に位置したことを検出するための基準位置センサである。

１１は制御手段としてのＣＰＵ、１２はＣＰＵ１１内に設けられ、ズームトラッキングデータ、すなわちバリエータレンズユニット５の位置に対する像面維持のためのフォーカスレンズユニット７の位置を表す軌跡データ（実際はテーブルデータ）を記憶したメモリである。

１３はバリエータレンズユニット５を駆動するズームモータであり、ステッピングモータやＤＣモータ、リニアアクチュエータとしてのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等が用いられる。

１４はフォーカスレンズユニット７を駆動するフォーカスモータであり、ステッピングモータ、ＤＣモータを用いてもよいが、本実施例では、ボイスコイルモータが用いられている。

１５はフォーカスレンズユニット７の光軸方向の絶対位置を検出する絶対位置エンコーダーである。１６は撮像装置本体に設けられたズームキーであり、シーソースイッチ等の異なる２方向に操作可能なスイッチが用いられる。ズームキー１６は、操作方向および操作量に応じたズーム駆動信号を出力し、操作がなされていないときは中立位置に復帰する。

１７はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子であり、上記光学系により形成された光学像を光電変換し、その信号を不図示の信号処理および記録系に出力する。

次に、本実施例におけるバリエータレンズユニットの駆動機構（ズーム駆動機構）および位置検出システムの構成について説明する。図２には、本実施例の撮像装置におけるズーム駆動機構を撮像素子側より見た図を示している。また、図３には、上記ズーム駆動機構の側面断面図を示している。

これらの図において、２２はレンズ鏡筒の本体を構成する固定筒であり、２３は該固定筒２２の撮像素子側端面に固定された固定部材である。

バリエータレンズユニット５は、レンズ保持枠１８により保持されて固定筒２２の内側に収容されている。レンズ保持枠１８の外周部にはカムフォロア２０が設けられており、該カムフォロア２０は、レンズ保持枠１８と固定筒２２の周壁部との間に配置されたカム環１９に形成されたカム溝部（図示せず）に係合している。カム環１９は、径方向については固定筒２２の周壁部の内周面との接触により位置決めされ、光軸方向については固定筒２２と固定部材２３とによって挟まれることにより位置決めされている。

カム環１９が光軸周りで回動すると、カム溝部のリフトによってレンズ保持枠１８、つまりはバリエータレンズユニット５が光軸方向に駆動される。レンズ保持枠１８は、固定筒２２と固定部材２３とにより両端が保持された直進ガイド部材２１によって光軸方向にガイドされる。

２４は図１において絶対位置センサ８として示したポテンショメータである。該ポテンショメータ２４の抵抗体２４ｂは、カム環１９の外周面１９ｂよりも径方向外側に配置されている固定筒２２に、光軸方向に延びるようにビスによって固定されている。また、ポテンショメータ２４のスライダ２４ａは、図３に示すように、レンズ保持枠１８の外周面にカム環１９および固定筒２２を径方向に貫通するよう突出形成された突起部により保持され、抵抗体２４ｂに接触している。レンズ保持枠１８が光軸方向に移動することにより、スライダ２４ａは抵抗体２４ｂに対して摺動しながらレンズ保持枠１８と一体的に移動する。ポテンショメータ２４は、スライダ２４ａの抵抗体２４ｂに対する接触位置に応じた電気信号を出力する。

スライダ２４ａを直接レンズ保持枠１８に取り付けることにより、バリエータレンズユニット５の移動がダイレクトにポテンショメータ２４に反映され、カム環１９のカム溝部とレンズ保持枠１８のカムフォロア２０との係合がた等の影響を受けることなくバリエータレンズユニット５の位置検出を行うことができる。

また、２５は図１において相対位置センサとして示したＭＲ（磁気抵抗）センサである。ＭＲセンサ２５の磁気検出部２５ａは、固定部材２３に固定されている。また、ＭＲセンサ２５の磁気スケール２５ｂは、磁気検出部２５ａと所定の間隔を空けて対向配置され、光軸方向にＮ極とＳ極とに交互に着磁された着磁面を有する。該磁気スケール２５ｂは、レンズ保持枠１７に接着によって固定されている。レンズ保持枠１８が光軸方向に移動すると、磁気スケール２５ｂも磁気検出部２５ａに対して光軸方向に移動する。磁気検出部２５ａに対向する磁気スケール２５ｂ上の磁極が変化することにより、磁気検出部２５ａから該磁極の変化と磁界の強度変化とに応じた電気信号が出力される。

磁気検出部２５ａは、光軸方向に離れた２つのセンサ面を有しており、これら２つのセンサ面が対向する磁気スケール２５ｂ上の位置が異なることにより、ＭＲセンサ２５は互いに位相が異なる２相の信号を出力する。このように構成されたＭＲセンサ２５によれば、２相の周期的かつと連続的に変化する信号の組み合わせにより、バリエータレンズユニット５の位置を表すことができる。そして、該ＭＲセンサ２５の位置検出分解能、すなわち出力信号を電気分周したときの１分割単位に相当する位置幅は、誤差要因が多いポテンショメータ２４のそれに比べて細かい（これを高分解能であるともいう）。

ここで、磁気スケール２５ｂは、図２に示すようにカム環１９の内周面１９ａよりも内側に配置され、磁気検出部２５ａは、図３に示すようにカム環１９の撮像素子側端面１９ｃよりも撮像素子の近い位置に配置されている。これにより、磁気スケール２５ｂをレンズ保持枠１８（バリエータレンズユニット５）と一体化することが可能であり、余計な連結部品を必要とすることない。このため、バリエータレンズユニット５の位置とＭＲセンサ２５の出力信号との誤差を少なくすることが可能となる。すなわち、しかも、コストアップを抑えつつ、スペース効率と組立性を向上させることができる。

２６は図１において基準位置センサとして示した第３のセンサであるフォトインタラプタである。該フォトインタラプタ２６の投光部と受光部との間のスリット部には、レンズ保持枠１８に形成された遮光板部１８ａが出入りする。該遮光板部１８ａがスリット部外に位置する場合は、投光部からの光が受光部により受光されたＨｉｇｈ状態となり、遮光板部１８ａがスリット部内に位置する場合は、投光部からの光が遮光板部１８ａによって遮られ、受光部によって受光されないＬｏｗ状態となる。

本実施例では、バリエータレンズユニット５が広角（ＷＩＤＥ）端から望遠（ＴＥＬＥ）端に近い基準位置までの間に位置するときはＬｏｗ状態となり、基準位置から望遠端の間に位置するときはＨｉｇｈ状態となるようにフォトインタラプタ２６と遮光部１８ａとの関係を設定している。このため、Ｈｉｇｈ状態とＬｏｗ状態間の切り換わりをＣＰＵ１１が検知することで、レンズ保持枠１８（バリエータレンズユニット５）が所定位置に位置したことが検出される。また、フォトインタラプタに代えて、フォトリフレクタを用いてもよい。

２７はカム環１９に一体的に取り付けられた円弧形状のギア部材であり、図１においてズームモータ１３として示したモータユニット２８の出力ギアに噛み合っている。これにより、モータユニット２８の回転駆動力がカム環１９に伝達され、これを光軸周りで回転させることができる。

さらに、カム環１９には、図１に示した連結機構６の出力部材が係合しており、回転操作されたズームリング１からの駆動力が連結機構６を介してカム環１９に伝達され、これを光軸周りで回転させる。したがって、ズームリング１の操作によってもバリエータレンズユニット５を光軸方向に駆動することができる。

次に、上記位置検出システムの動作について、図４〜図７を用いて説明する。図４には、ポテンショメータ２４の出力信号を、図５にはＭＲセンサ２５とフォトインタラプタ２６の出力信号を示している。

図４に示すように、ポテンショメータ２４の出力信号２４ｓは、バリエータレンズユニット５の可動範囲Ｌにおいて、Ｖ_LからＶ_Hまで単調に（概ね直線的に）増加又は減少する。すなわち、ポテンショメータ２４の出力信号２４ｓは、バリエータレンズユニット５の可動範囲Ｌの全域において、バリエータレンズユニット５が所定方向（物体方向又は像面方向）に移動する際に連続的に増加又は減少する。つまり、ポテンショメータ２４の１つの出力信号値は、可動範囲Ｌにおけるバリエータレンズユニット５の１つの位置を表す。

図５に示すように、ＭＲセンサ２５の出力信号であるＡ相出力信号２５ｓおよびＢ相出力信号２５ｔは、バリエータレンズユニット５の可動範囲Ｌにおいて、バリエータレンズユニット５が所定方向（物体方向又は像面方向）に移動する際に、周期的かつ連続的に変化する正弦波状の信号となる。そして、Ａ相，Ｂ相は互いに位相が異なるため、同一周期内での該２相の信号値の１つの組み合わせは、該周期に対応したゾーンでのバリエータレンズユニット５の１つの位置を表す。

なお、ＭＲセンサ２５の出力信号の周期は、磁気スケール２５ｂの着磁ピッチを変えることによって任意に設定することが可能である。このようなＭＲセンサ２５の出力に基づいて、パルス制御（デジタル制御）や中間分割制御（アナログ制御）が可能であり、本実施例では、中間分割制御のための高精度な位置検出を行う。

ここで、ＭＲセンサ２５の出力信号は可動範囲Ｌ内において周期的に変化するため、同じ２相の信号値が得られる位置は、ＭＲセンサ２５からの出力信号のすべての周期で存在する。したがって、バリエータレンズユニット５がどの周期に相当するゾーン内に位置するかは、ＭＲセンサ２５の出力信号のみからでは判別できない。このため、ＭＲセンサ２５からの出力信号によりバリエータレンズユニット５の位置を特定するためには、該出力信号の変化のカウントを開始する基準となる信号（基準信号）、言い換えれば、バリエータレンズユニット５が上記基準位置に位置したことを示す信号が必要となる。

図５に示すように、フォトインタラプタ２６の出力信号２６ｓは、前述したようにバリエータレンズユニット５が基準位置Ａに位置すると、ＨｉｇｈとＬｏｗとの間で切り換わる。この出力信号２６ｓの切り換わりエッジが上記カウントを開始するための基準信号となる。

図６のフローチャートには、本実施例の撮像装置における電源ＯＮ時点からの変倍に伴う像面変動補正のためのフォーカスレンズユニット７の駆動制御を行うＣＰＵ１１の動作を示している。ここでのＣＰＵ１１の動作は、図１に示したズームキー１６の操作（パワーズーム操作）により、バリエータレンズユニット５がズームモータ１３によって駆動される場合と、ズームリング１が撮影者によりマニュアル操作されることによって連結機構６を介して伝達された操作力により、バリエータレンズユニット５がマニュアル駆動される場合とで共通に行われる。

図６において、ステップ（図では「Ｓ」と略す）６０１で、撮像装置の電源が投入（ＯＮ）されると、ＣＰＵ１１は、ステップ６０２において、バリエータレンズユニット５の絶対位置をポテンショメータ２４の出力信号２４ｓのみにて決定（検出）する。絶対位置とは、可動範囲Ｌ内において所定の原点位置を基準とした位置である。

そして、このステップ６０２では、ＣＰＵ１１は、バリエータレンズユニット５が駆動されると、メモリ１２に記憶されているズームトラッキングデータからバリエータレンズユニット５の絶対位置に対応するフォーカスレンズユニット７の目標位置を求め、フォーカスレンズユニット７が該目標位置に移動するようにフォーカスモータ１３の駆動を制御する（図６ではこれを絶対位置制御と記している）。このように、電源ＯＮ時にバリエータレンズユニット５のリセット動作を行うことなく、像面変動補正のためのフォーカスレンズユニット７の駆動制御を開始する。

次に、ステップ６０３では、ＣＰＵ１１は、フォトインタラプタ２６の出力信号２６ａにＨｉｇｈとＬｏｗとの間での切り換わりが生じたか否か、すなわちバリエータレンズユニット５が基準位置Ａに位置したか否かを判別する。出力信号２６ａに切り換わりがなければ、ステップ６０２に戻り、ポテンショメータ２４による位置検出に基づくフォーカスレンズユニット７の駆動制御が継続される。

一方、フォトインタラプタ２６の出力信号２６ａの切り換わりが確認されたときは、ステップ６０４に進み、この切り換わり位置を基準位置ＡとしたＭＲセンサ２５からの出力信号に基づく像面変動補正のためのフォーカスレンズユニット７の駆動制御（図６ではこれを相対位置制御と記している）を開始する。

ここで、図７には、ズームトラッキングカーブの例を示す。ある被写体距離において、バリエータレンズユニット５の移動に伴いフォーカスレンズユニット７が図７中のカーブに沿って移動することにより、像面変動が補正され、合焦状態を維持することができる。

そして、本実施例では、フォトインタラプタ２６の配置箇所、つまりは基準位置Ａは、バリエータレンズユニット５の可動範囲Ｌのうち広角（ＷＩＤＥ）端に対してよりも望遠（ＴＥＬＥ）端に近い領域Ｂ内に設定されている。これは、ポテンショメータ２４は、物体方向への移動時と像面方向への移動時での電圧差（反転ヒステリシス）やリニアリティの差、さらには温度や湿度等の環境変化による影響が大きいため、バリエータレンズユニット５の位置変化に対する光学的な感度、すなわち位置敏感度が高い望遠端近傍の領域Ｂでは、ポテンショメータ２４による位置検出結果のみに基づくフォーカスレンズユニット７の駆動制御では、所要の像面補正精度を維持し切れないためである。

また、ズームレンズは望遠側で用いられることが多いので、撮像装置の電源ＯＮ時に広角側にバリエータレンズユニット５が位置していた場合でも通常の使用によって望遠端近くの領域Ｂまでズーミングをすれば、ＭＲセンサ２５による位置検出結果に基づくフォーカスレンズユニット７の駆動制御に切り換えることができるからである。さらに、電源ＯＮ時に望遠端近傍にバリエータレンズユニット５が位置していた場合でも、微小なズーミングによってＭＲセンサ２５による位置検出結果に基づくフォーカスレンズユニット７の駆動制御に切り換えることができるためである。

以後、ＭＲセンサ２５による位置検出結果に基づくフォーカスレンズユニット７の駆動制御は、電源が遮断（ＯＦＦ）されるまで継続される。これにより、バリエータレンズユニット５の高分解能で高精度な位置検出結果に基づく、高い精度でのフォーカスレンズユニット７の位置制御、すなわち像面補正制御を行うことができる。なお、ＭＲセンサ２５の位置検出分解能が細かいほど、高い精度でのフォーカスレンズユニット７の位置制御を行うことができる。

そして、ステップ６０５からステップ６０７では、以下のようなキャリブレーションを行う。すなわち、バリエータレンズユニット５の可動範囲Ｌにおいて、基準位置ＡからのＭＲセンサ２５の出力信号に基づく所定移動量の位置（キャリブレーション位置）でのポテンショメータ２４の出力信号２４ｓを予めメモリ１２に記憶させておく。そして、バリエータレンズユニット５が該キャリブレーション位置を通過するごとにあるいは所定時間後に通過した際に、メモリ１２に記憶されているキャリブレーション位置でのポテンショメータ２４の出力信号２４ｓの値（メモリ信号値）を読み出してステップ６０６に進む。

ステップ６０６では、上記メモリ信号値とキャリブレーション位置の通過時に実際にポテンショメータ２４から出力された信号の値（実信号値）とを比較し、それらの差、すなわち位置検出誤差が０もしくは許容範囲内であれば、そのまま制御を続行する。一方、位置検出誤差が許容範囲を超えていた場合は、ステップ６０７に進み、ポテンショメータ２４の実信号値でメモリ１２に記憶されたメモリ信号値を書き換え、メモリ信号値の補正、更新を行う。

このように、本実施例では、撮像装置の電源ＯＮ時には、バリエータレンズユニット５の絶対位置をポテンショメータ２４によって検出し、該検出された絶対位置に基づいてフォーカスレンズユニット７の駆動を制御するので、バリエータレンズユニット５のリセット動作を行うことなく、フォーカスレンズユニット７の駆動制御による像面変動補正制御を開始することができる。そして、撮影者が任意に撮影のためのズーミングを行っている中で、バリエータレンズユニット５がフォトインタラプタ２６により検出される基準位置Ａに到達若しくはこれを通過することによって、該基準位置Ａを基準としたＭＲセンサ２５による高い分解能での位置検出結果に基づくフォーカスレンズユニット７の駆動制御に自動的に切り換わるので、その後は高精度のフォーカスレンズユニット７の位置制御（像面変動補正制御）を行うことができる。

また、環境条件による出力信号の変動や劣化による出力信号の経時変化が大きいポテンショメータ２４に対して、予めメモリ１２に記憶された位置ごとの出力信号値を、補正、更新することにより、位置検出誤差を低減させることができ、ポテンショメータ２４の出力信号の変動があっても正確なバリエータレンズユニット５の位置を検出することができる。

図８のフローチャートには、本発明の実施例２である撮像装置（ＣＰＵ１１）の動作を示す。実施例１では、マニュアルリング１の操作によるマニュアルズームおよびズームキー１６の操作に基づくモータ１３によるパワーズームの双方に対して共通した制御を行う場合について説明したが、本実施例では、マニュアルズームとパワーズームとで異なる制御を行う場合のＣＰＵ１１の動作について説明する。

なお、本実施例の撮像装置の構成は、実施例１の撮像装置と同様であり、共通する構成要素には実施例１と同一の符号を付して説明に代える。

図８において、ステップ８０１で、撮像装置の電源が投入（ＯＮ）されると、ＣＰＵ１１は、ステップ８０２において、バリエータレンズユニット５の絶対位置をポテンショメータ２４の出力信号２４ｂのみにて決定（検出）する。

そして、このステップ８０２では、バリエータレンズユニット５が駆動されると、ＣＰＵ１１は、メモリ１２に記憶されているズームトラッキングデータからバリエータレンズユニット５の絶対位置に対応するフォーカスレンズユニット７の目標位置を求め、フォーカスレンズユニット７が該目標位置に移動するようにフォーカスモータ１３の駆動を制御する（図８ではこれを絶対位置制御と記している）。このように、電源ＯＮ時にバリエータレンズユニット５のリセット動作を行うことなく、像面変動補正のためのフォーカスレンズユニット７の駆動制御を開始する。

そして、ステップ８０３においては、ズームリング１が操作された（すなわち、マニュアルズーム）かズームキー１６が操作された（すなわち、パワーズーム）かを判別する。ズームキー１６が操作されている場合は、ズームキー１６が操作されている場合は、そのままポテンショメータ２４による絶対位置の検出結果に基づくフォーカスレンズユニット７の駆動制御を継続する。

ズームキー１６によるパワーズーム撮影の場合、前述した像面変動補正制御に加えて、オートフォーカス制御が行われるのが一般的である。オートフォーカス制御では、例えば、撮像素子１７の出力から得られた映像信号を用い、その高周波成分が最大となる合焦位置にフォーカスレンズユニット７が制御される。このため、像面変動補正制御においてポテンショメータ２４の反転ヒステリシスやリニアリティ変動および環境条件の影響による出力変化に起因する位置検出誤差があっても、オートフォーカスによって合焦状態を維持でき、撮影者に違和感を生じさせることはほとんどない。したがって、パワーズーム撮影に際しては、ポテンショメータ２４による絶対位置検出に基づく像面変動補正制御で十分である。

一方、ズームリング１によるマニュアルズームの場合は、オートフォーカス制御を行なわず、あらかじめＣＰＵ１１に記憶されている前述のズームトラッキングカーブに沿って、ズームレンズユニット５及びフォーカスレンズユニット７が移動し、像面変動が補正され、合焦状態を維持するマニュアルフォーカス制御が行なわれることが多い。このため、像面変動補正制御を行うに当たり、ポテンショメータ２４の位置検出誤差があると、フォーカスレンズユニット７の位置を正確に像面を維持するように制御できず、撮影者がピントぼけを認識しまう可能性が高い。

このため、ズームリング１が操作されていると判別した場合は、ＣＰＵ１１は、ステップ８０４に進み、フォトインタラプタ２６の出力信号２６ａにＨｉｇｈとＬｏｗとの間での切り換わりが生じたか否か、すなわちバリエータレンズユニット５が基準位置Ａに位置したか否かを判別する。出力信号２６ａに切り換わりがなければ、ステップ８０２に戻り、ポテンショメータ２４による絶対位置検出に基づくフォーカスレンズユニット７の駆動制御が継続される。

一方、フォトインタラプタ２６の出力信号２６ａの切り換わりが確認されたときは、ステップ８０５に進み、この切り換わり位置を基準位置ＡとしたＭＲセンサ２５からの出力信号に基づく像面変動補正のためのフォーカスレンズユニット７の駆動制御（図６ではこれを相対位置制御と記している）を開始する。

そして、この後、ズームキー１６の操作によるパワーズームが行われるか撮像装置の電源が遮断（ＯＦＦ）されるまで、ステップ８０６以降のキャリブレーションシーケンスが繰り返される。

ステップ８０６では、バリエータレンズユニット５の可動範囲Ｌにおいて、基準位置ＡからのＭＲセンサ２５の出力信号に基づく所定移動量の位置（キャリブレーション位置）でのポテンショメータ２４の出力信号２４ｓを予めメモリ１２に記憶させておく。そして、バリエータレンズユニット５が該キャリブレーション位置を通過するごとにあるいは所定時間後に通過した際に、メモリ１２に記憶されているキャリブレーション位置でのポテンショメータ２４の出力信号２４ｓの値（メモリ信号値）を読み出してステップ８０７に進む。

ステップ８０７では、上記メモリ信号値とキャリブレーション位置の通過時に実際にポテンショメータ２４から出力された信号の値（実信号値）とを比較し、それらの差、すなわち位置検出誤差が０もしくは許容範囲内であれば、そのまま制御を続行する。一方、位置検出誤差が許容範囲を超えていた場合は、ステップ８０８に進み、ポテンショメータ２４の実信号値でメモリ１２に記憶されたメモリ信号値を書き換え、メモリ信号値の補正、更新を行う。

このように、本実施例においては、実施例１と同様に、電源ＯＮ時にバリエータレンズユニット５のリセット動作を行うことなく、像面変動補正のためのフォーカスレンズユニット７の駆動制御を開始することができ、かつパワーズームとマニュアルズームとで必要なフォーカスレンズユニット７の位置精度に応じた適切な制御を行い、ＣＰＵ１１の過剰な動作負荷を低減させることができる。

なお、上記各実施例では、基準位置Ａを望遠端に近い領域に設定する場合について説明したが、該基準位置は該領域に限らず、任意の位置に設定することができる。例えば、望遠端よりも広角端に近い領域でもよいし、広角端と望遠端との中間の領域でもよい。

また、上記各実施例では、バリエータレンズユニットの位置を検出し、該検出結果に基づいてフォーカスレンズユニットの位置を制御する場合について説明したが、本発明は、他のレンズユニットの位置を検出する場合にも適用することができる。例えば、フォーカスレンズユニットの位置を検出し、該検出結果に基づいてフォーカスレンズユニットの位置を制御する場合にも適用することができる。

また、上記各実施例では、第２のセンサ（相対位置センサ）としてＭＲセンサを用いた場合について説明したが、レンズユニットの所定方向への移動に際して、２相以上の互いに位相が異なる周期的かつ連続的に変化する信号を出力できるものであれば、ＭＲセンサに限らず使用することができる。例えば、光軸方向に反射部と非反射部とを交互に有する光学スケールを有し、該光学スケールに対向して投光部と受光部を有する光学式センサを用いることもできる。しかも、該第２のセンサから出力される信号は、上記実施例のような正弦波状の信号に限らず、三角波状の信号等、２相の信号値の１つの組み合わせによって１周期内で１つの位置を表すことができる信号であればよい。

さらに、本発明は、レンズユニット以外の光学調節部材の位置（例えば、絞りユニットの開閉位置）を検出し、該検出結果に基づいてレンズユニットの駆動を制御するような場合、若しくはレンズユニットの位置を検出し、その結果に基づいてレンズユニット以外の光学調節部材の駆動を制御するような場合にも用いることができる。

本発明の実施例１である撮像装置の構成を示すブロック図。実施例１のズーム駆動機構の背面断面図。上記ズーム駆動機構の側面断面図。実施例１におけるポテンショメータの出力信号を示す図。実施例１におけるＭＲセンサおよびフォトインタラプタの出力信号を示す図。実施例１におけるＣＰＵの動作を示すフローチャート。実施例１におけるズームトラッキングカーブの例を示す図。本発明の実施例２である撮像装置におけるＣＰＵの動作を示すフローチャート。

符号の説明

１ズームリング
５バリエータレンズユニット
６連結機構
７フォーカスレンズユニット
８絶対位置センサ
９相対位置センサ
１０基準位置センサ
１１ＣＰＵ
１２メモリ
１６ズームキー
１９カム環
２４ポテンショメータ
２５ＭＲセンサ
２６フォトインタラプタ

Claims

第１の可動部材の所定方向への移動に応じて連続的に増加する信号又は連続的に減少する信号を出力する第１のセンサと、
前記第１の可動部材の所定方向への移動に応じてそれぞれ周期的かつ連続的に変化する互いに位相が異なる複数の信号を出力する第２のセンサと、
前記第１の可動部材が所定位置に位置することを検出する第３のセンサと、
前記第１の可動部材および第２の可動部材のうち駆動対象部材の駆動を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第３のセンサによる検出が行われるまでは前記第１のセンサからの出力信号に基づいて前記駆動対象部材の駆動を制御し、前記第３のセンサによる検出が行われた後は前記第２のセンサからの出力信号に基づいて前記駆動対象部材の駆動を制御することを特徴とする光学機器。
マニュアル操作される操作部材と、該操作部材からのマニュアル操作力を機械的に伝達して前記第１の可動部材を移動させる伝達機構とを含むマニュアル駆動機構を有することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
前記第１の可動部材を駆動するアクチュエータを有し、
前記制御手段は、前記アクチュエータにより前記第１の可動部材が駆動される場合は、前記第１のセンサからの信号に基づいて前記駆動対象部材の駆動を制御し、
前記マニュアル駆動機構により前記第１の可動部材が移動操作される場合は、前記第３のセンサによる検出が行われるまでは前記第１のセンサからの出力信号に基づいて前記駆動対象部材の駆動を制御し、前記第３のセンサによる検出が行われた後は前記第２のセンサからの出力信号に基づいて前記駆動対象部材の駆動を制御することを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
前記第１のセンサは、ポテンショメータであり、前記第２のセンサは磁気スケール又は光学スケールとこれに対向する検出部を有するセンサであり、前記第３のセンサはフォトセンサであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
前記第１の可動部材は、光学系における変倍レンズであり、
前記第３のセンサは、該変倍レンズが広角端よりも望遠端に近い領域に設定された前記所定位置に位置したことを検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。