JP2013003352A - 光学装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ズーム光学系の絶対位置を高精度に検出し、制御する。
【解決手段】光学装置は、ズーム光学系と、前記ズーム光学系を駆動するズーム光学系駆動部と、前記ズーム光学系の絶対位置を検出する第１検出部と、前記ズーム光学系の相対位置を検出する、前記第１検出部よりも高い分解能を有する第２検出部と、前記ズーム光学系駆動部を介して前記ズーム光学系を駆動する際に、前記第１検出部による検出を実行し、当該第１検出部の検出値を用いて、前記第２検出部の検出値の初期化を行うズーム光学系制御部と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、光学装置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（絶対位置）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）。

特開２００９-１６９２０２号公報

しかしながら、上記特許文献１の位置検出装置では、可動レンズの移動距離が長ストロークになると、スペース効率が悪くなったり構造が複雑化したりするおそれがある。このため、簡易な構成で長ストロークの絶対位置検出に対応可能な位置検出装置の出現が待望されているが、そのような位置検出装置の導入に際しては、検出方法や制御方法など種々の観点からの検討が必要である。

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、ズーム光学系の絶対位置を高精度に検出し、制御することが可能な光学装置及び撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の光学装置は、ズーム光学系（Ｌ１等）と、前記ズーム光学系を駆動するズーム光学系駆動部（１３０）と、前記ズーム光学系の絶対位置を検出する第１検出部（１５２）と、前記ズーム光学系の相対位置を検出する、前記第１検出部よりも高い分解能を有する第２検出部（１０２）と、前記ズーム光学系駆動部を介して前記ズーム光学系を駆動する際に、前記第１検出部による検出を実行し、当該第１検出部の検出値を用いて、前記第２検出部の検出値の初期化を行うズーム光学系制御部（１２０Ａ）と、を備える光学装置（１００）である。

この場合において、前記第１検出部の検出値が変動するときに前記第２検出部で検出されるべき検出値のテーブルを格納する格納部（１２２）を備え、前記ズーム光学系制御部は、前記ズーム光学系駆動部を介して前記ズーム光学系を駆動し、前記第１検出部の検出値が変動したときに前記第２検出部で検出されるべき検出値を前記テーブルから取得し、当該取得した値で前記第２検出部の検出値の初期化を行うこととすることができる。この場合、前記テーブルは、前記第１検出部の検出値が変動するときに前記第２検出部で検出されるべき検出値を光学装置の種別毎に定めた基準テーブルと、光学装置毎に予め測定された、前記基準テーブルに対する原点のオフセット値及びリニアリティのオフセット値の少なくとも一方と、を含むこととすることができる。また、前記ズーム光学系制御部は、前記ズーム光学系の駆動後、前記第１検出部の検出値が最初に変動したときに、前記第２検出部の検出値の初期化を行うこととすることができる。

本発明の光学装置では、前記ズーム光学系制御部は、前記第２検出部の検出値の初期化を行う際に、前記ズーム光学系を収容する鏡筒の全長が縮まる方向に、前記ズーム光学系を前記ズーム光学系駆動部を介して駆動することとすることができる。

また、本発明の光学装置では、フォーカス光学系（Ｌ２）と、前記フォーカス光学系を駆動するフォーカス光学系駆動部（ＬＭ）と、前記フォーカス光学系駆動部を制御するフォーカス光学系制御部（１２０Ｂ）と、を更に備え、前記フォーカス光学系制御部は、前記第２検出部の検出値の初期化を行う前に、当該初期化において前記ズーム光学系が移動しても干渉しない位置まで、前記フォーカス光学系を前記フォーカス光学系駆動部を介して駆動することとすることができる。この場合、前記ズーム光学系制御部は、前記初期化後の前記第２検出部の検出値を前記フォーカス光学系制御部に送信し、前記フォーカス光学系制御部は、前記ズーム光学系制御部から送信されてきた前記第２検出部の検出値に基づいて前記フォーカス光学系駆動部を制御することができる。

また、本発明の光学装置では、前記フォーカス光学系制御部は、当該フォーカス光学系制御部に電源が投入された直後に、前記第２検出部の検出値の初期化を実行することとすることができる。

本発明の撮像装置は、本発明の光学装置（１００）と、前記光学装置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。

本発明の光学装置及び撮像装置は、ズーム光学系の絶対位置を高精度に検出し、制御することができるという効果を奏する。

一実施形態に係るカメラの構成を示す図である。 レンズ鏡筒が広角端にある状態を示す断面図である。 レンズ鏡筒が望遠端までズームされた状態を示す断面図である。 絶対位置検出センサの構成を模式的に示す図である。 ガイドバー３０Ａを説明するための図である。 レンズ鏡筒の制御系を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るエッジ対応テーブルを示す図である。 図７のエッジ対応テーブルの内容を模式的に示す図である。 初期化動作を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態に係るエッジ対応テーブル及び補正後エッジ対応テーブルを示す図（その１）である。 第２の実施形態に係るエッジ対応テーブル及び補正後エッジ対応テーブルを示す図（その２）である。

《第１の実施形態》
以下、第１の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９に基づいて詳細に説明する。

図１には、本第１の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８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。

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の近傍には、モータ１３０（図２、図３では不図示、図６参照）が設けられており、当該モータ１３０の回転力はズーム操作環１８に伝達されるようになっている。これにより、ズーム操作環１８は、手動のみならず、モータ１３０の駆動によっても回転し、当該回転に伴って、１群レンズ摺動筒１１等が前後方向に移動するようになっている。モータ１３０は回転モータを使用しており、超音波モータやＤＣモータを使用することで実現できる。

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、図２、図３では不図示であるが、ズーム操作環１８の回転に連動して回転する不図示のカムリングのカム溝に係合している。これにより、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、ズーム操作環１８の回転（手動又はモータ駆動）に応じて、前後方向（光軸ＡＸ方向）に移動するようになっている。

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。

ここで、ズーム操作環１８の回転量は、固定筒１０のズーム操作環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。

より具体的には、第１回転量検出センサ１０２は、ＧＭＲセンサであり、また、ズーム操作環１８の第１回転量検出センサ１０２に対向する位置には、一定のピッチでＮ極、Ｓ極が配列された磁気テープ１０４がズーム操作環１８の回転方向に沿って貼付されている。第１回転量検出センサ１０２（ＧＭＲセンサ）は、磁気テープ１０４の発生する磁界の変化を巨大磁気効果を用いて検出し、鏡筒制御部１１０のズーム系制御部１２０Ａ（図６参照）に対して電気信号（位相差が９０°となる２つの正弦波状信号）を出力する。ズーム系制御部１２０Ａは、第１回転量検出センサ１０２（ＧＭＲセンサ）から出力された電気信号を一定電圧でコンパレートして二値化したパルス波形を生成する。このパルス波形の計数と計数値の格納はズーム系制御部１２０Ａ内に存在するＧＭＲカウンタで行われるため、ズーム操作環１８の回転量はＧＭＲカウンタの計数値を確認することで算出が可能である。

一方、ズーム用案内筒２２には、絶対位置センサ１５２（図６参照）を構成する摺動ブラシ１１２が設けられている。また、固定筒１０の摺動ブラシ１１２に対向する位置には、絶対位置センサ１５２を構成するプリント基板１１４が設けられている。図４には、摺動ブラシ１１２とプリント基板１１４とが模式的に示されている。この図４に示すように、プリント基板１１４には、複数のビット（図４では４つのビット）で構成された導体パターン１１６が１群レンズＬ１の駆動方向（前後方向）に変化するように貼られている。また、プリント基板１１４には、各導体パターン１１６に電圧がかかっているか否かを検出するための電圧検出部１１８が設けられている。摺動ブラシ１１２が導体パターン１１６上を移動することで、電圧検出部１１８で得られる出力（Ｈ（High）又はＬ（Low）（図４で導体パターン１１６の幅が広い位置に摺動ブラシ１１２がある場合に信号Ｈが出力される）が異なるようになっている。したがって、各電圧検出部１１８で得られる信号が鏡筒制御部１１０のズーム系制御部１２０Ａに入力されると、ズーム系制御部１２０Ａでは、各出力信号の組み合わせに基づいて、摺動ブラシ１１２の絶対位置（１群レンズＬ１の絶対位置）を検出することが可能となる。例えば、図７のエッジ対応テーブル１２２の「絶対位置センサ」の列に示すように、出力値が「ＨＬＬＬ」の組み合わせであれば、ポジション「０」、出力値が「ＬＬＨＨ」の組み合わせであれば、ポジション「５」となる。

なお、第１回転量検出センサ（ＧＭＲセンサ）１０２の分解能は、絶対位置センサ１５２の分解能よりも高く設定されているものとする。

図２に戻り、２群レンズ摺動筒１２は、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、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５に示すように、円柱状の永久磁石を、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。また、多極磁石はガイドバー３０Ａ、３０Ｂの両方に有してもよい。なお、保持筒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（ズーム系制御部１２０Ａ又はフォーカス系制御部１２０Ｂ）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６参照）。ここで、２群レンズＬ２及びこれを保持する部材（２４，２６）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）の、ガイドバー３０Ａを中心とする回転動作が抑制される（振れ止めされる）。

なお、２群レンズＬ２の位置は、ガイドバー３０Ａの位置を磁気的に検出するセンサ（例えばホールセンサなど）を含む位置検出センサ１３２（図６参照）の検出値に基づいて、ズーム系制御部１２０Ａ又はフォーカス系制御部１２０Ｂにより算出される。

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１８４が設けられている。この第２回転量検出センサ１８４の検出結果は、鏡筒制御部１１０（フォーカス系制御部１２０Ｂ）に送信され、フォーカス系制御部１２０Ｂでは、当該検出結果に基づいて、リニアモータＬＭを駆動する。

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２群レンズＬ２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、ズーム系制御部１２０Ａにて第１回転量検出センサ１０２を検出し、その結果（回転量信号情報）をフォーカス系制御部１２０Ｂに送信し、その情報に基づいて、リニアモータＬＭを動作させ、２群レンズＬ２を回転量信号情報に応じた量だけ前後方向に移動させる。なお、３〜５群レンズＬ３〜Ｌ５は、１群レンズＬ１の移動に連動して前方向に所定量移動する。

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、ズーム系制御部１２０Ａの制御に伴い、１群レンズＬ１および３〜５群レンズＬ３〜Ｌ５のそれぞれが前後方向に、別々の距離（同一距離の場合もある）だけ移動し、ズーム系制御部１２０Ａから与えられた情報を元としたフォーカス系制御部１２０Ｂの制御に伴い、２群レンズＬ２が前後方向に移動し、各レンズの間隔が変化するようになっている。すなわち、１〜５群レンズＬ１〜Ｌ５はズーム光学系であるといえる。２群レンズはズーム光学系の一部をなしているが、後述するようにフォーカス光学系でもあるために、制御はすべてフォーカス系制御部１２０Ｂで行っている。

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１８４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。このように、本実施形態では、フォーカス時に２群レンズＬ２が移動するようになっているので、２群レンズＬ２はフォーカス光学系であるといえる。

図６には、レンズ鏡筒１００の制御系がブロック図にて示されている。この図６に示すように、鏡筒制御部１１０は、ズーム系制御部１２０Ａ，フォーカス系制御部１２０Ｂを含む。ズーム系制御部１２０Ａは、ズーミングの際に、フォーカス光学系（レンズＬ２）を除くズーム光学系（レンズＬ１、Ｌ３〜Ｌ５）の位置制御を行う。フォーカス系制御部１２０Ｂは、ズーミングおよびフォーカシングの際に、ズーム光学系かつフォーカス光学系（Ｌ２）の位置制御を行う。

次に、撮像装置３００に電源が投入された直後に行われる、ズーム光学系（Ｌ１〜Ｌ５）の位置の検出値の初期化動作について、図７〜図９に基づいて詳細に説明する。

ここで、絶対位置センサ１５２の各導体パターン１１６の位置は設計的に決まっており、特に導体パターン１１６の変化点（図４のポジションの切り替わり点）においては１群レンズＬ１（ズームレンズ群）の位置を一意的に求めることができる。しかるに、パターンの幅が存在するため、絶対位置センサ１５２のみでは、大まかな位置しか認識することができない。

一方、第１回転量検出センサ（ＧＭＲセンサ）１０２の検出精度は、磁気テープ１０４の着磁ピッチとセンサの性能により決まる。このため、１群レンズＬ１（ズームレンズ群）の位置を知るために十分な精度を得ることができる。しかるに、第１回転量検出センサ（ＧＭＲセンサ）１０２は、パルスカウントによる位置の変化（すなわち相対位置）と、得られる２出力の位相差比較による移動方向の算出にとどまるのみである。

すなわち、本実施形態では、ズームレンズ群の絶対座標を決め、原点に対して絶対位置センサ１５２の検出位置が明確な場所と第１回転量検出センサ（ＧＭＲセンサ）１０２の絶対位置センサ１５２の検出位置が明確な各場所における相対カウントを対応させることで、ズームレンズ群の座標系に対する絶対位置センサ１５２の位置関係を定める（これを初期化と呼ぶ）。より具体的には、初期化動作では、絶対位置センサ１５２の各導体パターン１１６の変化点（ポジションの切り替わり点）に対する第１回転量検出センサ（ＧＭＲセンサ）１０２を用いたパルス出力値の対応付けをズーム系制御部１２０Ａが行い、当該対応付け結果を保持するとともに、フォーカス系制御部１２０Ｂに送信するようにする。

以下、初期化動作の具体的方法について説明する。なお、前提として、ズーム系制御部１２０Ａは、図７に示すような絶対位置センサ１５２のエッジ対応テーブル１２２を参照できるものとする。このエッジ対応テーブル１２２は、絶対位置センサ１５２の各導体パターン１１６の変化点（ポジションの切り替わり点）に対する第１回転量検出センサ（ＧＭＲセンサ）１０２を用いたパルス出力値の設計値が定義されているテーブルである。具体的には、図８に模式的に示すように、絶対位置センサ１５２の各導体パターン１１６の変化点（ポジションの切り替わり点）と、第１回転量検出センサ（ＧＭＲセンサ）１０２を用いたパルス出力値とが、破線で結ぶ関係にて対応づいていることが、図７のテーブルにおいて定義されている。

電源投入直後の初期化動作においては、ズーム系制御部１２０Ａは、図９に示すフローチャートに沿った処理を行う。具体的には、図９の処理では、ステップＳ１０において、ズーム系制御部１２０Ａが、絶対位置センサ１５２の出力に基づいて、現在（電源投入直後）のポジション（例えば図４の「０」〜「１０」のいずれかのポジション）を確認する。次いで、ステップＳ１２では、現在のポジションが広角端以上広角側であるか否かを判断する。ここでの判断が肯定された場合、すなわち、現在のポジションが広角端以上広角側にある場合には、ステップＳ１４に移行し、ズーム系制御部１２０Ａは、モータ１３０を制御して望遠方向へ１群レンズＬ１を移動する。

そして、ステップＳ１６では、ズーム系制御部１２０Ａが、絶対位置センサ１５２のエッジ切り替わり点（ポジションの変更点）に到達したか否かを判断する。ここでの判断が否定されている間は、ズーム系制御部１２０Ａは、モータ１３０を制御して望遠方向へ１群レンズＬ１を移動し続ける。その後、ステップＳ１６の判断が肯定されると、ステップＳ１２に戻る。

一方、ステップＳ１２において、判断が否定されると、ステップＳ１８に移行し、ズーム系制御部１２０Ａは、モータ１３０を介して広角方向へ１群レンズＬ１を移動する。次いで、ステップＳ２０では、ズーム系制御部１２０Ａは、絶対位置センサ１５２のエッジ切り替わり点（ポジションの変更点）に到達したか否かを判断する。ここでの判断が否定されている間は、ズーム系制御部１２０Ａは、モータ１３０を制御して広角方向へ１群レンズＬ１を移動し続ける。その後、ステップＳ２０の判断が肯定されると、ステップＳ２２に移行し、ズーム系制御部１２０Ａは、エッジ対応テーブル１２２を用いて、現在の絶対位置センサ１５２のエッジ切り替わり点（ポジションの変更点）に対応する第１回転量検出センサ（ＧＭＲセンサ）１０２を用いたパルス出力値をＧＭＲカウンタにセットする。例えば、図８に示すように、ポジション「８」の位置から、広角方向に１群レンズＬ１を移動した場合には、ポジション「８」と「７」の間のエッジにおいて、ＧＭＲカウンタを「７９２」にセットする。

なお、１群レンズＬ１の移動速度は、絶対位置センサ１５２が導体パターン１１６の変化点を正確に検出できる程度の速度とする必要がある。

上記図９の処理では、電源投入直後に１群レンズＬ１が広角端以上に広角側に無ければ、１群レンズＬ１を広角方向（通常、レンズ鏡筒１００の全長が短くなる方向（縮筒方向））に移動させ、絶対位置センサ１５２のエッジ切り替わり点（ポジションの変更点）を見つける。そして、そのエッジ切り替わり点に対応するＧＭＲカウント値を図７のエッジ対応テーブル１２２から取得し、このＧＭＲカウント値を、現在のＧＭＲカウンタにセットすることで、以降の処理では、当該セットされたＧＭＲカウンタを用いた制御を行うこととする。

一方、電源投入直後に１群レンズＬ１が広角端以上に広角側にある場合には、それ以上広角側に１群レンズＬ１を移動させられない（移動させても初期化はできない）ので、一旦、望遠方向に１群レンズＬ１を移動させた後、再度、広角方向に１群レンズを移動させるようにする。

以上のようにして初期化が完了した後は、ズーム系制御部１２０Ａはフォーカス系制御部１２０Ｂにも、ＧＭＲカウンタを送信する。そして、以降の処理では、ズーム系制御部１２０Ａ及びフォーカス系制御部１２０Ｂは、初期化で得られたＧＭＲカウンタを用いて各レンズの制御を行う。

なお、上述した初期化動作においては、１群レンズＬ１をレンズ鏡筒１００の全長が短くなる方向（縮筒方向）に移動させることから、ズーム系制御部１２０Ａは、フォーカス系制御部１２０Ｂを介して、予め２群レンズＬ２の位置を１群レンズＬ１と干渉しない位置に駆動させておく。

以上、詳細に説明したように、本第１の実施形態によると、レンズ鏡筒１００が１群レンズＬ１の絶対位置を検出する絶対位置センサ１５２と、１群レンズＬ１の相対位置を検出する、絶対位置センサ１５２よりも高い分解能を有する第１回転量検出センサ１０２とを有しており、ズーム系制御部１２０Ａは、モータ１３０を介して１群レンズＬ１を駆動する際に、絶対位置センサ１５２による検出を実行し、当該検出値を用いて、第１回転量検出センサ１０２の検出値の初期化を行う。これにより、本実施形態では、例えば、電源投入直後に第１回転量検出センサ１０２のみでは絶対位置を検出できないような場合でも、初期化をおこなうことにより、第１回転量検出センサ１０２を用いて、１群レンズＬ１を含むズーム光学系の絶対位置を高精度に検出することができる。また、当該高精度に検出されたズーム光学系の絶対位置を用いることで、ズーム光学系の位置制御を高精度に行うことができる。

また、本第１の実施形態では、絶対位置センサ１５２の検出値（ポジション）が変動するときに第１回転量検出センサ１０２で検出されるべき検出値のテーブル（エッジ対応テーブル１２２）を用いて初期化動作を行う。これにより、本実施形態では、ポジションの切り替わり点に１群レンズＬ１を移動させ、かつエッジ対応テーブル１２２を参照することで、簡易に初期化動作を行うことが可能である。

また、本第１の実施形態では、初期化動作の際に、１群レンズＬ１をレンズ鏡筒１００の全長が短くなる方向（縮筒方向）に移動させることとしている。これにより、初期化動作時における１群レンズＬ１の飛び出しによる１群レンズＬ１と他の物体との衝突やこれに伴う破損等の発生を抑制することができる。また、初期化動作時には、１群レンズＬ１を最大で絶対位置センサ１５２の分解能分の距離だけ移動させればよいので、初期化動作を短時間で行うことが可能である。

また、本第１の実施形態では、ズーム系制御部１２０Ａが、電源投入直後に初期化動作を行うこととしているので、撮影にとって適切なタイミングで初期化動作を行うことができる。

なお、上記第１の実施形態では、１群レンズＬ１が広角端以上広角側になければ、１群レンズＬ１を広角方向に移動して初期化を行う場合について説明したが、これに限られるものではない。たとえば、１群レンズＬ１を望遠方向に移動することで初期化を行うこととしても良い。また、１群レンズＬ１の移動方向は、必ずレンズ鏡筒１００が縮筒するように（１群レンズＬ１の位置によって広角方向、望遠方向のいずれかとなる）決定しても良い。

《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態について、図１０、図１１に基づいて、詳細に説明する。

ここで、上記第１の実施形態では、導体パターン１１６の誤差については、考慮していないが、実際には、導体パターン１１６において、種々の誤差（製造誤差や取り付け誤差など）を考慮しなければならない場合も存在する。このような場合に対応するための実施形態が、本第２の実施形態である。なお、本第２の実施形態の撮像装置３００やレンズ鏡筒１００の構成等は、上記第１の実施形態と同一又は同等であるので、その説明を省略するものとする。

本第２の実施形態では、各レンズ鏡筒のズーム系制御部１２０Ａは、初期化動作の際に、上記第１の実施形態で説明したエッジ対応テーブル１２２に代えて、図１０や図１１に示す補正後エッジ対応テーブル１２４を参照する。

以下、図１０や図１１の補正後エッジ対応テーブル１２４の生成方法について説明する。本第２の実施形態において、絶対位置センサ１５２の導体パターン１１６には２種の誤差があると考えられる。その１つは導体パターン１１６を固定筒１０に貼付する際の位置と摺動ブラシ１１２の取り付け位置の誤差であり、もう１つは各導体パターン１１６の幅の製造誤差である。

これらの誤差は、第１回転量検出センサ（ＧＭＲセンサ）１０２からのパルス出力に対して無視できないほど大きい値になる可能性がある。

補正後エッジ対応テーブル１２４の生成においては、はじめに、ズーム光学系（１群レンズＬ１）を絶対位置が読み取れる位置に固定して、その位置にて適切な導体パターン１１６を検出するような位置に摺動ブラシ１１２を固定する。この固定した位置における出力が、図１０の補正後エッジ対応テーブル１２４の出力値「−５」や、図１１のテーブル１２４の出力値「４」である。これらの値は、「（原点の）オフセット値」と呼ばれる。そして、ズーム系制御部１２０Ａは、固定した位置から摺動ブラシ１１２を導体パターン１１６の変化点までのパルスカウント値を読み取る。このときのパルスカウント値が、図１０，図１１における「センサ端面を基準としたポジション切り替わり点の出力値」である。ズーム系制御部１２０Ａは、この「センサ端面を基準としたポジション切り替わり点の出力値」とエッジ対応テーブル１２２のポジションの切り替わり点での出力値（設計値）との差分を求め、補正後エッジ対応テーブル１２４の「設計値に対する差分」に格納する。なお、「設計値に対する差分」は、製造誤差のオフセット値、すなわち、リニアリティのオフセット値であるといえる。

次いで、ズーム系制御部１２０Ａは、図１０、図１１の補正後エッジ対応テーブル１２４の「オフセット修正」の欄に、「センサ端面を基準としたポジション切り替わり点の出力値」からオフセット値を差し引いた値を演算し、格納する。そそて、ズーム系制御部１２０Ａは、「オフセット修正」の欄と「設計値に対する差分」との和を演算し、これを「リニアリティ補正（保存）」に格納する。このようにして、補正後エッジ対応テーブル１２４の生成が完了する。

なお、ズーム系制御部１２０Ａでは、電源投入直後の初期化動作においては、エッジ対応テーブル１２２の「ポジションの切り替わり点での出力値（設計値）」に代えて、補正後エッジ対応テーブル１２４の「リニアリティ補正（保存）」の値を用いる。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、補正後エッジ対応テーブル１２４は、絶対位置センサ１５２の検出値が変動するときに原点のオフセット値及びリニアリティのオフセット値と、エッジ対応テーブル１２２の設計値とを加味した「リニアリティ修正（保存）」を用いて、初期化を行うので、磁気テープ１０２の貼付時の誤差や、リニアリティの誤差を考慮した初期化が可能である。これにより、高精度なズーム光学系の位置検出及び位置制御が可能となる。

なお、上記第２の実施形態では、補正後エッジ対応テーブル１２４において、原点のオフセット値及びリニアリティのオフセット値の両方を考慮した場合について説明したが、これに限らず、いずれか一方のオフセット値のみを考慮してもよい。

なお、上記各実施形態では、第１回転量センサ１０２を固定筒１０に設け、磁気テープ１０４をズーム操作環１８に設ける場合、及び摺動ブラシ１１２を固定筒１０に設け、プリント基板１１４をズーム操作環１８に設け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、第１回転量センサ１０２、摺動ブラシ１１２をズーム操作環１８に設け、磁気テープ１０４、プリント基板１１４を固定筒１０に設けることとしてもよい。また、上記各実施形態では磁気テープ１０４が円周方向に延びるように固定筒１０に貼付され、導体パターン１１６が光軸ＡＸ方向に延びるように固定筒１０に設けられる場合について説明したがこれに限らず、例えば、導体パターン１１６が円周方向に延びるように固定筒１０に設けられることとしてもよい。

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。

１００ レンズ鏡筒
１０２ 第１回転量検出センサ
１２０Ａ ズ―ム系制御部
１２０Ｂ フォーカス系制御部
１２２ エッジ対応テーブル
１３０ モータ
１５２ 絶対位置センサ
２３８ 撮像素子
Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ
ＬＭ リニアモータ

Claims (9)

1. ズーム光学系と、
   前記ズーム光学系を駆動するズーム光学系駆動部と、
   前記ズーム光学系の絶対位置を検出する第１検出部と、
   前記ズーム光学系の相対位置を検出する、前記第１検出部よりも高い分解能を有する第２検出部と、
   前記ズーム光学系駆動部を介して前記ズーム光学系を駆動する際に、前記第１検出部による検出を実行し、当該第１検出部の検出値を用いて、前記第２検出部の検出値の初期化を行うズーム光学系制御部と、を備える光学装置。
2. 前記第１検出部の検出値が変動するときに前記第２検出部で検出されるべき検出値のテーブルを格納する格納部を備え、
   前記ズーム光学系制御部は、前記ズーム光学系駆動部を介して前記ズーム光学系を駆動し、前記第１検出部の検出値が変動したときに前記第２検出部で検出されるべき検出値を前記テーブルから取得し、当該取得した値で前記第２検出部の検出値の初期化を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記テーブルは、前記第１検出部の検出値が変動するときに前記第２検出部で検出されるべき検出値を光学装置の種別毎に定めた基準テーブルと、光学装置毎に予め測定された、前記基準テーブルに対する原点のオフセット値及びリニアリティのオフセット値の少なくとも一方と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
4. 前記ズーム光学系制御部は、前記ズーム光学系の駆動後、前記第１検出部の検出値が最初に変動したときに、前記第２検出部の検出値の初期化を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学装置。
5. 前記ズーム光学系制御部は、前記第２検出部の検出値の初期化を行う際に、前記ズーム光学系を収容する鏡筒の全長が縮まる方向に、前記ズーム光学系を前記ズーム光学系駆動部を介して駆動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学装置。
6. フォーカス光学系と、
   前記フォーカス光学系を駆動するフォーカス光学系駆動部と、
   前記フォーカス光学系駆動部を制御するフォーカス光学系制御部と、を更に備え、
   前記フォーカス光学系制御部は、前記第２検出部の検出値の初期化を行う前に、当該初期化において前記ズーム光学系が移動しても干渉しない位置まで、前記フォーカス光学系を前記フォーカス光学系駆動部を介して駆動することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学装置。
7. 前記ズーム光学系制御部は、前記初期化後の前記第２検出部の検出値を前記フォーカス光学系制御部に送信し、
   前記フォーカス光学系制御部は、前記ズーム光学系制御部から送信されてきた前記第２検出部の検出値に基づいて前記フォーカス光学系駆動部を制御することを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
8. 前記フォーカス光学系制御部は、当該フォーカス光学系制御部に電源が投入された直後に、前記第２検出部の検出値の初期化を実行することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学装置と、
   前記光学装置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。
   
   

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