JP2012226063A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ位置検出素子の位置検出誤差を低減し、高精度な位置検出を行う。
【解決手段】光学部材に設けられた第１の磁気検出素子１３ｇ１及び第２の磁気検出素子１３ｇ２を有する位置検出手段と、固定部材に固定されるスケール部材１３ｅとを有し、第１の磁気検出素子はスケール部材の第１の面側に配置され、第２の磁気検出素子はスケール部材の第１の面とは反対の第２の面側に配置され、スケール部材は、光学部材の移動方向に対して傾斜する傾斜部を有し、第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子は、光学部材の移動範囲の少なくとも一部において、第１の面又は第２の面と直交する方向において傾斜部と重なるように配置され、位置検出手段は、第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子の出力に基づいて、光学部材の移動方向の変位を検出することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、スチルカメラやビデオカメラ装置などの光学装置に関し、特に、被写体像のコントラスト評価値に基づいて合焦動作を行うレンズ制御を行う光学装置に関する。

被写体のコントラストを評価し、それに基づいて合焦動作を行うコントラストＡＦ（ＴＶ−ＡＦとも称する）は現在のデジタルコンパクトカメラでは主流となる技術である。

このコントラストＡＦ方式は、レンズを移動させ、撮像画像のフォーカス状態を変化させながら信号を取得し、最もコントラストが高いレンズ位置を合焦位置として検出する方式である。コントラストＡＦ方式は、一度最もコントラストが高いレンズ位置を通り越して初めて極値の存在を検出できるため、各レンズ位置ごとのコントラストの評価値を記憶しながら合焦位置の検出を行う必要がある。それによって、最もコントラストが高いレンズ位置を通り越した後に、記憶しているコントラストの評価値の最大値をとるレンズ位置にレンズを駆動する。

コントラストＡＦ方式の上述したような特性上、レンズ位置を精度よく検出することは、合焦精度の高い画像を得るためには重要である。このようなレンズ位置を精度よく検出する方法として、ホール素子などの磁界変化を検出する磁気検出素子を用いた方法が考えられる。特許文献１には、１組のホール素子を用いた位置検出方法が開示されている。

特開２００５−３３１４００号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載された位置検出方法は、次のような課題があった。つまり、開示されているホール素子による位置検出は、磁石の移動に伴う磁界の変化を検出する方法であるが、磁石とホール素子の間隔が変化した場合にも同様の磁界の変化が発生し、磁石の移動と誤った検出を行う。磁石とホール素子の間隔は、移動時のガタや製造誤差、経時変化などにより変化し得るため、上述したような高精度なレンズ位置検出の方法としては問題となる可能性があった。

そこで、本発明の目的は、レンズ位置検出素子の位置検出誤差を低減し、高精度な位置検出を行うことである。

本発明の一側面としての光学装置は、固定部材に対して移動可能な光学部材と、前記光学部材を前記固定部材に対して移動させる駆動手段と、前記光学部材に設けられた第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子を有する位置検出手段と、前記固定部材に固定されるスケール部材とを有し、前記第１の磁気検出素子は前記スケール部材の第１の面側に配置され、前記第２の磁気検出素子は前記スケール部材の前記第１の面とは反対の第２の面側に配置され、前記スケール部材は、前記光学部材の移動方向に対して傾斜する傾斜部を有し、前記第１の磁気検出素子及び前記第２の磁気検出素子は、前記光学部材の移動範囲の少なくとも一部において、前記第１の面又は前記第２の面と直交する方向において前記傾斜部と重なるように配置され、前記位置検出手段は、前記第１の磁気検出素子及び前記第２の磁気検出素子の出力に基づいて、前記光学部材の前記移動方向の変位を検出することを特徴とする。

本発明の光学装置の構成によれば、レンズ位置検出素子の位置検出誤差を低減することができ、高精度な位置検出を行うことができる。

本発明の光学装置の断面図である。 本発明の光学装置のＡＦレンズ周辺の概略断面図及びブロック図である。 本発明の光学装置のＡＦレンズのレンズ駆動制御を説明する図である。 本発明のローパスフィルタのノイズカットを説明する図である。 本発明の合焦動作時のフローチャートである。 本発明の光学装置のＡＦレンズのレンズ駆動制御を説明する図である。 本発明の位置検出手段の構成を説明する図である。図７（ａ）は本実施例のインデックススケールと磁気検出素子との位置関係を示す図である。図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図７（ｄ）は別の実施例のインデックススケールと磁気検出素子との位置関係を示す図である。図７（ｅ）は別の実施例のインデックススケールと磁気検出素子との位置関係を示す図である。 本発明の位置検出手段の出力を示す図である。図８（ａ）はインデックススケールが磁気検出素子に対して均等な間隔に配置されたときの位置検出手段の出力を示している。図８（ｂ）はインデックススケールが磁気検出素子に対して均等な間隔からずれて配置されたときの位置検出手段の出力を示している。図８（ｃ）は歪んだ形状を有するインデックススケールが磁気検出素子に対して均等な間隔に配置されたときの位置検出手段の出力を示している。

以下に、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例であるカメラシステムの断面図である。図１において、Ｏは光軸、１１はカメラ本体（撮像装置）、１２は交換レンズ（光学装置）、１３は交換レンズに設けられた撮影光学系、１３ａは撮影光学系１３のなかで合焦動作を行うＡＦレンズ、１４は絞りである。ここで、撮影光学系内のＡＦレンズ（光学部材）１３ａは、不図示の鏡筒（固定部材）に対して光軸Ｏ方向に移動可能に構成されている。

また、１５は撮影光学系１３の像を撮像素子（撮像手段）１６およびプリズム１７に分岐する半透過のクイックリターンミラーである。クイックリターンミラー１５は、動画撮影時および被写体確認時はミラーをダウン（図１の状態に）させて交換レンズ１２より射出する被写体光束をプリズム１７および撮像素子１６に分岐させる。また、静止画撮影時はミラーをアップさせて交換レンズ１２より射出する光束を直接撮像素子１６に導く。１８はプリズム１７に入射した光束を接眼面に導く観察光学系、１９は撮像素子１６への入射を制御するシャッタ、１１０は撮影光学系１３により撮像素子１６上に結像された画像を再生する背面液晶モニターである。

撮影光学系１３の焦点調節は、ＡＦレンズ１３ａを矢印Ａ方向（光軸方向）に駆動する事で行う。

焦点状態の検出は、撮像素子１６の画像のコントラストを検出し評価値とする。

即ち、ＡＦレンズ１３ａを所定量ずつ移動させながら撮像素子１６で得られる画像の評価値を求め、最も評価値の高い結果が得られるＡＦレンズ１３ａの位置を合焦位置としている。

この様な合焦調節処理は、コントラストＡＦ、山登りＡＦ、或いはＴＶ−ＡＦなどと称されている。

図２はＡＦレンズ１３ａ周辺の概略断面図及びブロック図であり、ＡＦレンズ１３ａはレンズ枠１３ｂに取り付けられている。レンズ枠１３ｂはガイドバー１３ｃにより光軸Ｏ方向に沿って摺動可能にガイドされている。レンズ枠１３ｂのガイドバー１３ｃ周りの回転は振れ止めバー１３ｄとレンズ枠１３ｂの嵌合状態により規制される。

レンズ枠１３ｂにはコイル１３ｈが設けられ、それと対向して不図示の鏡筒には永久磁石１３ｆが固定されている。その為コイル１３ｈに通電する事で永久磁石１３ｆとの関連でＡＦレンズ１３ａは光軸方向に駆動される。換言すれば、コイル１３ｈおよび永久磁石１３ｆはＡＦレンズ１３ａを駆動する駆動手段として構成される。

レンズ枠１３ｂに取り付けられたホール素子などの磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２は互いに対向して配され、その間に、不図示の鏡筒（固定部材）によって固定されたインデックススケール１３ｅ（スケール部材）が配置されている。磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２は、インデックススケール１３ｅとの関連でＡＦレンズ１３ａが駆動された時の鏡筒内のレンズ位置をリニアに検出している。このように、磁気検出素子１３ｇ１（第１の磁気検出素子）及び磁気検出素子１３ｇ２（第２の磁気検出素子）は、ＡＦレンズ１３ａの位置を検出する位置検出手段の一部として構成される。一般的には、ＡＦレンズ１３ａの駆動に従ってインデックススケールに刻まれているパルスを位置検出手段でカウントし、積算する事でレンズ位置を検出する手法が使用される。しかしながら、本発明において、位置検出手段は、ＡＦレンズ１３ａの位置に従ってリニアに変化するアナログ出力（これをリニア出力と称する）を利用してＡＦレンズ１３ａの位置を検出している。磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２を有する位置検出手段の詳細は後述する。位置検出手段とコイル１３ｈの間には公知のフィードバック制御が行われている。

次に、図２におけるブロック図の説明を行う。このブロック図においては、評価値算出手段２４を除いてすべて交換レンズ１２内に設けられている。

磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の信号は増幅手段２１ａ（第１の信号処理手段）および差動増幅手段２１ｂ（第２の信号処理手段）に入力される。増幅手段２１ａの出力は粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａ（第１の磁気検出素子信号ノイズ除去フィルタ）に入力される。

また、差動増幅手段２１ｂの出力は密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂ（第２の磁気検出素子信号ノイズ除去フィルタ）に入力される。これらノイズカットフィルタの役割は後述する。粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａの信号は撮像素子１６の画像に対して評価値算出手段２４を用いて求めたコントラスト評価値と対にしてレンズマイコン（ＣＰＵ）２５に出力される。密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの信号も撮像素子１６の画像に対して評価値算出手段２４を用いて求めたコントラスト評価値と対にしてレンズマイコン（ＣＰＵ）に出力される。

ここで評価値算出手段２４はカメラ本体１１に設けられており、その出力は交換レンズに対してレンズマウントを介して伝えられる。このように、本発明の位置検出手段は、レンズマイコン（ＣＰＵ）２５を有し、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２からの信号が入力されることでＡＦレンズ１３ａの位置検出を行う。

図３はＡＦレンズ１３ａのレンズ駆動制御を説明する図であり、横軸はＡＦレンズ１３ａを光軸に沿ってスキャン（走査）している時間、縦軸は評価値算出手段２４のコントラスト評価値および増幅手段２１ａおよび差動増幅手段２１ｂの出力電圧である。

ここでＡＦレンズ１３ａは光軸に沿って例えば不図示の鏡筒内の第１の位置から第２の位置に向けて走査（第１の走査モードで第１の走査範囲を駆動する）を行う（粗スキャン３１）。例えば被写体が無限位置にあるときに撮像素子１６の撮像面に焦点が合う第１の位置から被写体が至近位置にあるときに撮像素子１６の撮像面に焦点が合う第２の位置に向けて走査を行う。そして、その結果に基づいて再度確認走査（第２の走査モードで第２の走査範囲を駆動する）を行う（密スキャン３２）。その後ＡＦレンズ１３ａを合焦動作（調整駆動モードで駆動）させる。

先ず、粗スキャン３１の範囲において走査中に所定のピッチでＡＦ評価値を求める。この所定のピッチはＡＦレンズ１３ａ走査中に磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａの出力により定められる。

ＡＦレンズ１３ａは磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の増幅手段利得２１ａの出力で負帰還駆動制御されている。また、その時に粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａの信号がポイント３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆになるたびにＡＦ評価値３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆを取得する。

そして、粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａの各信号３３ａ〜ｆとＡＦ評価値３１ａ〜ｆを粗スキャンペアリング手段２３ａで関連付けてレンズＣＰＵ２５に記憶する。

粗スキャンの走査はＡＦ評価値が山（ここでは３１ｅ）を越え、再度値が小さくなる（ここでは３１ｆ）まで行われる。

その後、ＡＦレンズ１３ａは、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の増幅手段利得２１ａの出力で、所定の範囲（粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａの出力３３ｄから３３ｆ迄の範囲）において負帰還駆動制御される。ここでは、粗スキャンより細かいピッチで密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの信号がポイント３４ｇ、３４ｈ、３４ｉ、３４ｊ、３４ｋ、３４ｌになるたびにＡＦ評価値３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ、３１ｊ、３１ｋ、３１ｌを取得する。

そして密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの各信号３４ｇ〜ｌとＡＦ評価値３１ｇ〜ｌを密スキャンペアリング手段２３ｂで関連付けてレンズＣＰＵ２５に記憶する。

この様に密スキャンを行うときには磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の増幅利得を大きくし、その結果をＡＦ評価値に関連づけている。換言すれば、第２の信号処理手段の増幅利得は第１の信号処理手段の増幅利得よりも大きくする。

この様に増幅率を大きくした分ノイズなどの外乱に対して安定した信号をＡＦ評価値と関連付けすることが出来る。

この増幅率を大きくした信号を粗スキャン上に破線３５で併記するとＡＦレンズ１３ａの走査量が増えると共にその出力が大きくなり出力飽和レベル３７を超えてしまう。その為、粗スキャンの全走査範囲でこの増幅率を用いる事は出来ない。

しかしながら、密スキャン時の走査範囲は狭いので、この範囲で出力飽和を発生させない調整はできる。

ここでは粗スキャン終了時に密スキャンを行うレンズ走査位置が決まると、その間の出力が飽和しない様に調整オフセット発生手段２６により全体出力にオフセットをかける。より具体的には、密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの出力３４ｄがゼロ、３４ｆが出力飽和を起こさせないレベルになる様に差動増幅手段利得２１ｂのオフセットや利得（例えばここでは５倍）に調整する。

密スキャンを行った時にＡＦ評価値が最大となるレンズ位置が目標とするレンズ停止位置となるのでＡＦレンズ１３ａはその位置に向けて合焦動作３６を行う。

合焦動作の時にはＡＦレンズ１３ａが磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の差動増幅手段利得２１ｂの出力で負帰還駆動制御される。そして、所定の位置（ここでは密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの出力３４ｉ）までレンズ駆動されてＡＦレンズ１３ａは停止される。

この様に、粗スキャン３１の範囲ではＡＦレンズ１３ａは磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の増幅手段利得２１ａの出力で負帰還駆動制御される。

そして、その時の粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａの出力とＡＦ評価値が関連づけられる。

また、密スキャン３２の範囲ではＡＦレンズ１３ａは磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の増幅手段利得２１ａの出力で負帰還駆動制御される。

但しその時の密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの出力とＡＦ評価値が関連づけられる。

また、合焦動作３６ではＡＦレンズは磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の差動増幅手段利得２１ｂの出力で負帰還駆動制御される。

そして、密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの出力を合焦目標値とする。

前述した様にノイズカットフィルタは粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａと密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの２つを有している。この理由について、以下で説明する。

ノイズカットを行うのは公知のローパスフィルタであり、その時定数が大きいほどノイズカットの効果は高い。

図４では２種類のローパスフィルタ４１ａ、４１ｂのボード線図を示しており横軸は周波数、縦軸は利得を表している。

ここでローパスフィルタ４１ａはカットオフ周波数４１ｂが例えば１００Ｈｚ、利得確保範囲が４１ｃでありローパスフィルタ４２ａはカットオフ周波数４２ｂが例えば５００Ｈｚ、利得確保範囲が４２ｃである。この時ローパスフィルタ４１ａはローパスフィルタ４１ｂより時定数が大きいと云う。

ノイズを減衰させる能力としては利得確保範囲４１ｃが狭いローパスフィルタ４１ａの方が優れている事になる。

しかしながら、位置検出出力の変化が速い時にはこのローパスフィルタ４１ａではそれに応答する事が出来ない。

反対に時定数の小さいローパスフィルタ４２ａは位置検出出力の速い変化にも応答できる能力があるがノイズカットの効果は少ない。

今回のレンズ制御においては粗スキャン時には大きな範囲をレンズが速く動くので位置検出出力の変化も大きくなる。

その為、時定数の小さいローパスフィルタ４２ａを粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａとする。

それに対して、密スキャン時は最終合焦の為の位置信号が必要な為にノイズカットを十分行う必要がある。また走査範囲が狭い為にレンズの動く速度は遅い。そこで応答性は犠牲にしてノイズカット効果の高い時定数の大きなローパスフィルタ４１ａを密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂとしている。

この様にレンズの動く速度に合わせてノイズカットフィルタを設定しているので精度の高い合焦動作が可能になっている。

図５は本発明の合焦動作時のポイントだけを抜き出したフローチャートであり、このフローは例えばレリーズボタンの半押しなど合焦動作を進めるトリガーでスタートする。

ステップ１００１（図中では、ステップをＳで表す。）では、増幅手段２１ａの出力に基づいてＡＦレンズ１３ａを負帰還（以下フィードバック：ＦＢ）駆動制御を行いながら粗スキャンを予め定めた走査範囲で始める。

ステップ１００２では、その時の各ポイントでの粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａ出力とその時のＡＦ評価値を関連付けてＣＰＵに格納する。

ステップ１００３では、ＡＦ評価値が最大値を超えたか否かを判定しており、越えていない場合にはステップ１００２に戻り粗スキャン動作を継続し、越えた場合にはステップ１００４に進む。

ステップ１００４では、レンズ駆動を停止する。

また、この時密スキャンを行う走査範囲を算出する。

この算出はＡＦ評価値の山前後の評価値と関連付けられて記憶された位置検出手段出力（粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａ信号）となる。

ステップ１００５では、差動増幅手段２１ｂの出力が密スキャンを行う走査範囲内で出力飽和範囲内に収まるように調整オフセット発生手段２６のオフセットを調整する。

ステップ１００６では、増幅手段２１ａの出力に基づいてＡＦレンズ１３ａをＦＢ駆動制御を行いながら密スキャンをステップ１００４で求めた走査範囲内で始める。

ステップ１００７では、密スキャン時の各ポイントでの密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂ出力とその時のＡＦ評価値を関連付けてＣＰＵに格納する。

ステップ１００８では、ステップ１００４で求めた範囲の走査が終了したか否かを判定しており、終了していない場合はステップ１００７に戻り走査を継続し、終了した場合はステップ１００９に進む。

ステップ１００９では、レンズ駆動を停止する。

ステップ１０１０では、密スキャンで求められたＡＦ評価値の最大値と、その時に関連付けられて記憶された位置検出手段信号（密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの信号）をレンズ駆動目標値とする。

ステップ１０１１では、差動増幅手段２１ｂの出力に基づいてＡＦレンズ１３ａをＦＢ駆動制御を行いながら合焦動作を行う。

ステップ１０１２では、目標値に達したか否かを判定しており、達していない場合にはステップ１０１２に戻りレンズ駆動を継続し、達した場合にはこのフローを終了する。

これまで説明した中で、ＡＦレンズ１３ａのＦＢ駆動は、増幅手段２１ａ或いは差動増幅手段２１ｂに基づいて制御されている。つまり、粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａ或いは密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの出力でＦＢ駆動制御されているわけではない。

これは、粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａ或いは密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂの信号は遅れが大きい為にレンズのＦＢ駆動制御が不安定になる為である。その事を図２のブロック図に加えると図６となる。

図６において増幅手段２１ａおよび差動増幅手段２１ｂの信号は制御切り替え手段２９に入力している。制御切り替え手段２９はＣＰＵ２５の指示により増幅手段２１ａの信号或いは差動増幅手段２１ｂの信号を偏差出力手段２８に出力する。具体的には粗スキャン時および密スキャン時には増幅手段２１ａの信号を偏差出力手段２８に入力し、合焦動作時には差動増幅手段２１ｂの信号を偏差出力手段２８に入力する。

偏差出力手段２８は、増幅手段２１ａ或いは差動増幅手段２１ｂの信号と目標値を比較し、その偏差を増幅して駆動手段２７に出力する。

偏差出力手段２８に入力されるＣＰＵ２５からの目標値は、粗スキャン時には予め設定されている値が入力される。また、密スキャン時には、粗スキャン時に求めた密スキャンを行う走査範囲に対応する粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ａが出力した値となる。また、合焦動作時には、密スキャン時に求めたＡＦ評価最大値に対応する密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２ｂが出力した値となる。

そして、その時の各目標値と現在のレンズ位置の偏差に基づいてＡＦレンズ１３ａをＦＢ制御する。

尚、増幅手段２１ａと差動増幅手段２１ｂは位置検出増幅率が異なる為ＦＢのループゲインが変化してシステムが不安定になる場合がある。

その様な時には、偏差出力手段２８の増幅利得を調整する事でシステムの安定性を保つことができる。

具体的には、増幅手段２１ａが偏差出力手段２８に入力する時よりも差動増幅手段２１ｂが偏差出力手段２８に入力する時の方が偏差出力手段２８の増幅率を下げる事でシステムの安定性を保つ。

図７（ａ）〜（ｅ）は、本発明の位置検出手段の構成を説明する図である。図７（ｂ），図７（ｃ）において、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２のインデックススケール１３ｅとは反対側（背面）には磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２を貫く方向に磁束を揃えたバイアス磁石（磁性体）７１ａ，７１ｂが設けられている。磁気検出素子１３ｇ１と磁気検出素子１３ｇ２の間には、インデックススケール１３ｅの第１の面１３ｅ１及び第２の面１３ｅ２が磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２と対向するように、インデックススケール１３ｅが配置されている。換言すれば、磁気検出素子１３ｇ１はインデックススケール１３ｅの第１の面側に配置され、磁気検出素子１３ｇ２はインデックススケール１３ｅの第１の面とは反対の第２の面側に配置される。インデックススケール１３ｅは軟磁性材料であり、図７（ａ）の様に三角形状を有し、ＡＦレンズ１３ａの移動方向Ａに対して傾斜する傾斜部１３ｅ３を有する。

また、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２は、インデックススケール１３ｅの第１の面１３ｅ１又は第２の面１３ｅ２と直交する方向においてインデックススケール１３ｅの傾斜部１３ｅ３と重なるように配置されている。ここで、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２とインデックススケール１３ｅの傾斜部１３ｅ３は、ＡＦレンズ１３ａの移動範囲内すべてにおいて重なっている必要はなく、ＡＦレンズ１３ａの移動範囲の少なくとも一部において重なればよい。

例えば、ＡＦレンズ１３ａの初期位置が、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２とインデックススケール１３ｅの傾斜部１３ｅ３が全く重ならない状態から始まってもよい。本実施例では、インデックススケール１３ｅとして、図７（ａ）の三角形状の軟磁性体からなるインデックススケール１３ｅを使用する例を挙げたが、インデックススケール１３ｅの形状はこれに限定されない。

例えば、形状が矩形状を有するインデックススケール１３ｅ’であって、図７（ｄ）にあるように、三角形状の開口１３ｅ４を有する形状であってもよい。

また、形状が図７（ａ）と同じ三角形状を有するインデックススケール１３ｅ’’であって、図７（ｅ）にあるように、三角形状の開口１３ｅ５を有する形状であってもよい。いずれのインデックススケールにおいても、軟磁性材料から構成され、ＡＦレンズ１３ａの移動方向Ａに対して傾斜する傾斜部を有している。そして、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２は、ＡＦレンズ１３ａの移動範囲の少なくとも一部においてインデックススケールの傾斜部と重なるように配置されている。

また、上述した傾斜部に代えて、例えば、インデックススケール１３ｅがＡＦレンズ１３ａの移動方向において透磁率が変化する変化部を有する構成であってもよい。例えば、本発明のインデックススケール１３ｅは、ＡＦレンズ１３ａの移動方向Ａの一方向において、インデックススケール１３ｅの透磁率が徐々に高くなるような変化部を有する。インデックススケール１３ｅが変化部を有する場合、上記の傾斜部は必要なく、透磁率の変化に応じて、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の出力からＡＦレンズ１３ａの移動方向の変位を検出することができる。

図７（ｂ）は図７（ａ）の磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２が位置ＰにあるときのＡ−Ａ断面図である。図７（ｂ）において、インデックススケール１３ｅの磁気検出素子１３ｇ１とは反対側（第２の面１３ｅ２側）には軟磁性体のヨーク７２ａが設けられ、且つ磁気検出素子１３ｇ１（及び磁気検出素子１３ｇ２）を囲むようにヨーク７３が設けられている。

同様にインデックススケール１３ｅの磁気検出素子１３ｇ２とは反対側（第１の面１３ｅ１側）には軟磁性体のヨーク７２ｂが設けられ、且つ磁気検出素子１３ｇ２（及び磁気検出素子１３ｇ１）を囲むようにヨーク７３が設けられている。

その為矢印７４ａ、７４ｂに示すように磁束が流れる閉磁気回路になっている。換言すれば、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２は、それぞれ磁性体と軟磁性体とで形成される閉磁気回路の内部に配置される。

磁気検出素子は、素子上の磁気が当たった位置を電圧に変換して出力するため、図７（ｂ）の磁束の矢印７４ａ，７４ｂが素子に当たる位置に応じて電圧が出力され、そのときの出力からＡＦレンズ１３ａの位置を検出することができる。

図７（ｃ）は図７（ａ）の磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２が位置Ｐ’にあるときのＢ−Ｂ断面図である。図７（ｃ）の磁束の矢印７４ａ，７４ｂが素子に当たる位置に応じて電圧が出力され、そのときの出力からＡＦレンズ１３ａの位置を検出することができる。ここで、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２がＰ’の位置に来た時、図７（ｂ），（ｃ）に示すように磁束の矢印７４ａ，７４ｂが素子に当たる位置が変化するので、そのときの出力からＡＦレンズ１３ａの移動方向の変位を検出することができる。

この時に磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の出力は、加算手段１２０１で加算させられて図２の増幅手段２１ａおよび差動増幅手段２１ｂに出力される。その為に磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２とインデックススケール１３ｅの間隔変化の影響が少ない安定した位置検出が行える。磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の出力の加算手段１２０１による加算については、後に説明する。

このように磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の一方の側にバイアス磁石７１ａ，７１ｂを設け、他方の側に軟磁性材料からなるインデックススケール１３ｅを設ける事で外部に対して磁気外乱の発生を避ける事が出来る。また、インデックススケール１３ｅを磁性体で構成するよりも安価に構成できる。

また、ＡＦレンズ１３ａのスキャン方向Ａに対してインデックススケール１３ｅに角度を持たせ、その傾斜変化を位置検出出力とする事でＡＦレンズ１３ａのスキャンストロークが大きい場合でもそれをインデックススケール１３ｅの角度で調整できる。

また、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２は閉磁気回路内に収められているので磁気などの外乱ノイズに対して安定な位置検出出力を得る事が出来る。

図８を用いて、図７の磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の出力の加算手段１２０１による加算について説明する。

図８（ａ）は、インデックススケール１３ｅが、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の間に、各磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２から均等な間隔で配置されている場合の、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２から得られる出力を示している。インデックススケール１３ｅに対する磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の移動に伴って、磁気検出素子１３ｇ１から出力２００１ａ、磁気検出素子１３ｇ２から出力２００２ａの出力が電位差として得られる。図８（ａ）〜（ｃ）においては、磁気検出素子１３ｇ１と１３ｇ２の個体差の補正がなされていることを前提とする。その場合、磁石とホール素子の間の磁束密度が等しいため、図８（ａ）では、インデックススケール１３ｅに対する磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の移動に伴って、絶対値は等しく、正負の符号が反転した信号出力２００１ａ、２００２ａが得られる。

しかしながら、実際に、本構成で位置検出を行う際には、インデックススケール１３ｅと磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の間隔を等しく保つことは困難である。たとえば、インデックススケール１３ｅが、歪みを持っていたり、磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の駆動の軌跡が、インデックススケール１３ｅと平行にならなかったりすることが考えられる。

そこで、本発明では、上述した、インデックススケール１３ｅと磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の間隔の変化により出力が変化しないよう磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の出力の絶対値の和２０００ａを算出している。

図８（ｂ）は、インデックススケール１３ｅが、磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２に対して、均等な間隔からずれた位置に設けられた場合の、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２から得られる出力を示している。図８（ｂ）では、磁気検出素子１３ｇ１の方が、磁気検出素子１３ｇ２よりも、インデックススケール１３ｅに近づいた場合の磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２から得られる出力を示している。図８（ａ）と同様に、磁気検出素子１３ｇ１から出力２００１ｂ、磁気検出素子１３ｇ２から出力２００２ｂの出力が電位差として得られる。磁気検出素子１３ｇ１の方が、インデックススケール１３ｅに近いため、図８（ａ）の状態よりも磁束密度が大きい。その結果、磁気検出素子１３ｇ１の出力２００１ｂは、２００１ａと比べて、大きな出力幅が得られる。

一方で、磁気検出素子１３ｇ２の方が、インデックススケール１３ｅに遠いため、図８（ａ）の状態よりも磁束密度が小さい。その結果、磁気検出素子１３ｇ２の出力２００２ｂは、２００２ａと比べて、小さな出力幅が得られる。しかしながら、磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の出力変化は、その絶対値の和２０００ｂとして検出すると、それほど大きな変化は発生しない。これは、磁気検出素子１３ｇ１とインデックススケール１３ｅのギャップが狭くなるときは磁気検出素子１３ｇ２とインデックススケール１３ｅのギャップは広がる為に平均するとギャップの変動は相殺できるためである。

本発明では、磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の出力の絶対値の和から位置を算出するため、対向した磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２とインデックススケール１３ｅの位置関係によらず、安定した出力が得られる。したがって、本発明は、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２の出力に基づいて、ＡＦレンズ１３ａの位置を安定して検出することができる。

インデックススケール１３ｅと磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の間隔の変化は、磁気検出素子の移動の一部の範囲のみの場合もあるが、同様に２つの磁気検出素子の出力から、位置を検出することにより、安定した位置検出を行うことができる。

例えば、図８（ａ）において、インデックススケール１３ｅの一部が歪みを持っており、磁気検出素子１３ｇ１，１３ｇ２とインデックススケール１３ｅの位置関係が一時的にくずれる場合の磁気検出素子から得られる出力を図８（ｃ）に示す。図８（ｃ）では、インデックススケール１３ｅが図中のＴの位置において磁気検出素子１３ｇ１から離れる方向の歪みを持っているため、磁気検出素子１３ｇ１の出力２００１ａ’が出力２００１ａと比べて、一時的に小さな出力幅が得られる。

また、インデックススケール１３ｅが図中のＴの位置において磁気検出素子１３ｇ２に近づく方向の歪みを持っているため、磁気検出素子１３ｇ２の出力２００２ａ’が出力２００２ａと比べて、一時的に大きな出力幅が得られる。

しかしながら、磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の出力変化は、その絶対値の和２０００ａ’として検出すると、出力２０００ａとほぼ同じ出力が得られる。これは、磁気検出素子１３ｇ１とインデックススケール１３ｅのギャップが広がるときは磁気検出素子１３ｇ２とインデックススケール１３ｅのギャップは狭くなる為に平均するとギャップの変動は相殺できるためである。

したがって、本発明では、インデックススケール１３ｅが歪みを持っていたり、磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の駆動の軌跡がインデックススケール１３ｅと平行にならなかったりする場合でも、安定した位置検出を行うことができる。

位置検出に関しては磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の取り付け向きやバイアス磁石の着磁方向を調整する事でＡＦレンズ１３ａの移動に伴い磁気検出素子１３ｇ１、１３ｇ２の出力が共に同じ方向に変化する様にしてもよい。この場合にもギャップ変動は相殺され、位置検出出力は倍にできる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、上記実施例では、交換レンズと該交換レンズが装着される撮像装置を有するカメラシステムに適用される例について説明したが、本発明は画像を被投射面上に投影する投影レンズ（投影光学系）を有するプロジェクター（光学機器）に適用されてもよい。

本実施例の光学装置は撮像画像から求めた被写体のコントラスト評価値を用いて合焦駆動を行う光学機器に好適に利用できる。

１１：カメラ
１２：交換レンズ
１３ａ：ＡＦレンズ
１３ｅ：インデックススケール
１３ｇ１，１３ｇ２：磁気検出素子
２１ａ：増幅手段
２１ｂ：差動増幅手段
２２ａ：粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ
２２ｂ：密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ
２３ａ：粗スキャンペアリング手段
２３ｂ：密スキャンペアリング手段
２４：評価値算出手段
２５：ＣＰＵ
２６：調整オフセット発生手段
２７：駆動手段

Claims (5)

1. 固定部材に対して移動可能な光学部材と、
   前記光学部材を前記固定部材に対して移動させる駆動手段と、
   前記光学部材に設けられた第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子を有する位置検出手段と、
   前記固定部材に固定されるスケール部材と、
   を有し、
   前記第１の磁気検出素子は前記スケール部材の第１の面側に配置され、前記第２の磁気検出素子は前記スケール部材の前記第１の面とは反対の第２の面側に配置され、
   前記スケール部材は、前記光学部材の移動方向に対して傾斜する傾斜部を有し、
   前記第１の磁気検出素子及び前記第２の磁気検出素子は、前記光学部材の移動範囲の少なくとも一部において、前記第１の面又は前記第２の面と直交する方向において前記傾斜部と重なるように配置され、
   前記位置検出手段は、前記第１の磁気検出素子及び前記第２の磁気検出素子の出力に基づいて、前記光学部材の前記移動方向の変位を検出することを特徴とする光学装置。
2. 固定部材に対して移動可能な光学部材と、
   前記光学部材を前記固定部材に対して移動させる駆動手段と、
   前記光学部材に設けられた第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子を有する位置検出手段と、
   前記固定部材に固定される軟磁性材料からなるスケール部材と、
   を有し、
   前記第１の磁気検出素子は前記スケール部材の第１の面側に配置され、前記第２の磁気検出素子は前記スケール部材の前記第１の面とは反対の第２の面側に配置され、
   前記スケール部材は、前記光学部材の移動方向に対して透磁率が変化する変化部を有し、
   前記第１の磁気検出素子及び前記第２の磁気検出素子は、前記光学部材の移動範囲の少なくとも一部において、前記第１の面又は前記第２の面と直交する方向において前記変化部と重なるように配置され、
   前記位置検出手段は、前記第１の磁気検出素子及び前記第２の磁気検出素子の出力に基づいて、前記光学部材の前記移動方向の変位を検出することを特徴とする光学装置。
3. 前記第１の磁気検出素子及び前記第２の磁気検出素子は、それぞれ磁性体と軟磁性体とで形成される閉磁気回路の内部に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 前記スケール部材は、軟磁性材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学装置と、
   前記光学装置が装着される撮像装置と、を有して構成されることを特徴とするカメラシステム。