JP2013156442A - Lens device, imaging apparatus and absolute position detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズ装置、撮像装置、絶対位置検出方法に関する。 The present invention relates to a lens device, an imaging device, and an absolute position detection method.
近年、テレビやモニタなどの大画面化及び高解像度化が進み、映し出される映像に対する高画質化の要求が高まっている。この高画質化の要求に応えるべく、放送用ズームレンズでは高精度な位置検出が可能であるエンコーダを搭載し、レンズ制御の高性能化が図られている。 In recent years, televisions and monitors have been increased in screen size and resolution, and there has been an increasing demand for higher image quality for projected images. In order to meet this demand for higher image quality, a broadcast zoom lens is equipped with an encoder that can detect a position with high accuracy, thereby improving the performance of lens control.
エンコーダは、インクリメンタル型エンコーダとアブソリュート型エンコーダとに大別される。インクリメンタル型エンコーダの検出信号は、A相信号、B相信号、及びZ相信号からなる。A相信号とB相信号には波形位相に所定の差が設けられており、出力波形の位相関係を検出することでズームレンズの移動方向を検知することができる。Z相信号はズームレンズの基準位置を示す信号である。 Encoders are roughly classified into incremental type encoders and absolute type encoders. The detection signal of the incremental encoder includes an A phase signal, a B phase signal, and a Z phase signal. The A phase signal and the B phase signal have a predetermined difference in waveform phase, and the moving direction of the zoom lens can be detected by detecting the phase relationship of the output waveform. The Z-phase signal is a signal indicating the reference position of the zoom lens.
インクリメンタル型エンコーダは、上記基準位置からカウントされたA相又はB相のパルス数で、ズームレンズ位置を検出するものである。インクリメンタル型エンコーダは、構造が比較的簡単で安価ではあるが、レンズ装置の電源が投入されてからエンコーダが基準位置を検出するまでの間は、正確なレンズ位置を知ることができない。特に、手動でズーム操作を行う場合等には、基準位置を検出するまでに時間がかかることもあり、その間、防振やカメラによる光学補正が正しく行われなくなってしまう。 The incremental encoder detects the zoom lens position with the number of A-phase or B-phase pulses counted from the reference position. The incremental type encoder has a relatively simple structure and is inexpensive, but cannot accurately know the lens position after the power of the lens apparatus is turned on until the encoder detects the reference position. In particular, when performing a zoom operation manually, it may take time to detect the reference position, and during that time, image stabilization and optical correction by the camera cannot be performed correctly.
特許文献1,2には、基準位置を検出することなく可動部の絶対位置を得る方法が開示されている。
特許文献1は、検出信号のピーク値がレンズの移動量に応じて増加又は減少するセンサ部と、当該検出信号のピーク値とレンズの位置とを対応付けたデータとを用い、装置の起動後、最初にセンサ部で検出されるピーク値と上記データとから、レンズの絶対位置を検出する撮像装置を開示している。
特許文献2は、検出信号のピーク値が可動部の移動量に応じて連続的に変化するセンサ部と、当該検出信号のピーク値と可動部の位置とを対応付けたデータとを用い、センサ部で検出されるピーク値と上記データとから、可動部の絶対位置を検出する装置を開示している。 Patent Document 2 uses a sensor unit in which a peak value of a detection signal continuously changes in accordance with the amount of movement of the movable unit, and data in which the peak value of the detection signal is associated with the position of the movable unit. An apparatus for detecting an absolute position of a movable part from a peak value detected by a part and the above data is disclosed.
しかしながら、特許文献1,2に記載の絶対位置検出方法では、センサ部の出力が経時劣化により変化してしまうと、検出される絶対位置にずれが生じてしまい、絶対位置の検出精度が低下する。
However, in the absolute position detection methods described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、可動光学素子の絶対位置を高精度に検出することができるレンズ装置、このレンズ装置を備える撮像装置、及び絶対位置検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a lens device that can detect the absolute position of a movable optical element with high accuracy, an imaging device including the lens device, and an absolute position detection method. With the goal.
本発明のレンズ装置は、可動光学素子と、前記可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部と、前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部と、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出する絶対位置検出部とを備えるものである。 The lens device of the present invention includes a movable optical element, a first sensor unit in which a peak value of an output signal increases in accordance with movement of the movable optical element in one direction, and the movable optical element in the one direction. A second sensor unit that reduces the peak value of the output signal in accordance with movement, a peak value of the output signal of the first sensor unit, and a peak value of the output signal of the second sensor unit. And an absolute position detector that detects the absolute position of the movable optical element based on the result.
本発明の撮像装置は、前記レンズ装置と、前記レンズ装置によって集光された光学像を撮像する撮像装置本体とを備えるものである。 The imaging device of the present invention includes the lens device and an imaging device body that captures an optical image collected by the lens device.
本発明の絶対位置検出方法は、可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部の出力信号と、前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部の出力信号とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出するものである。 The absolute position detection method of the present invention includes an output signal of a first sensor unit in which a peak value of an output signal increases in accordance with movement of a movable optical element in one direction, and movement of the movable optical element in the one direction. The absolute position of the movable optical element is detected on the basis of the result of calculation using the output signal of the second sensor unit in which the peak value of the output signal decreases in response.
本発明によれば、可動光学素子の絶対位置を高精度に検出することができるレンズ装置、このレンズ装置を備える撮像装置、及び絶対位置検出方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lens apparatus which can detect the absolute position of a movable optical element with high precision, an imaging device provided with this lens apparatus, and an absolute position detection method can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るレンズ装置2を装着した撮像装置の外観図である。撮像装置本体1の前部にはレンズ装置2が装着されている。
FIG. 1 is an external view of an imaging apparatus equipped with a lens apparatus 2 according to an embodiment of the present invention. A lens device 2 is attached to the front portion of the imaging device
レンズ装置2は円筒形状等の筒状の筐体10を備える。この筐体10内には、ズームレンズやフォーカスレンズ等の撮影レンズと、開口量を調整できる絞り装置が内蔵されている。レンズ装置2の筐体10の基部にはマウント部3が設けられている。このマウント部3の接続部を、撮像装置本体1の前部に設けられているレンズ装着部に着脱自在に装着することで、レンズ装置2が撮像装置本体1に固定される。
The lens device 2 includes a cylindrical housing 10 such as a cylindrical shape. The housing 10 includes a photographing lens such as a zoom lens and a focus lens, and a diaphragm device that can adjust the aperture. A mount 3 is provided at the base of the housing 10 of the lens device 2. The lens device 2 is fixed to the imaging device
撮像装置本体1には、レンズ装置2が装着された状態で、レンズ装置2の光軸上に撮像素子が配置される。そして、この撮像素子により、レンズ装置2によって集光された光学像を撮像する。撮像素子の出力信号は、撮像装置本体1に内蔵される画像処理部によって処理されて、各種画像データが生成される。
The imaging device
撮影者5は、この撮像装置本体1を右肩に担いで例えば右眼でファインダ装置6を覗く。そして、撮影者5は、右手7でレンズ装置2の把持部を把持して撮像装置を固定しながら、被写体を撮影することになる。
The photographer 5 holds the imaging device
レンズ装置2の先端側(被写体側)には、フォーカスレンズの焦点位置を調整するフォーカスリング8が、レンズ装置2の外周囲を回動可能に設けられている。このフォーカスリング8を撮影者5が手で任意角度回転させることで、フォーカス位置の調整を行うことができる。
A
レンズ装置2の中間部分には、ズームレンズのズーム位置を調整するズームリング9がレンズ装置2の外周囲を回動可能に設けられている。このズームリング9を撮影者5が手で任意角度回転させることで、ズーム倍率の調整を行うことができる。 A zoom ring 9 for adjusting the zoom position of the zoom lens is provided at an intermediate portion of the lens device 2 so as to be rotatable around the outer periphery of the lens device 2. The zoom magnification 9 can be adjusted by rotating the zoom ring 9 by an arbitrary angle by the photographer 5 by hand.
レンズ装置2には、ズームリング9の更に撮像装置本体1側に、絞り装置の開口量を調整するためのアイリスリング11が設けられている。アイリスリング11は、レンズ装置2の外周囲を回動可能に設けられている。
The lens device 2 is provided with an iris ring 11 for adjusting the opening amount of the aperture device on the side of the imaging device
図2は、図1に示すレンズ装置2の内部構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the lens apparatus 2 shown in FIG.
レンズ装置2は、光軸Kに沿って移動可能なズームレンズ21と、光軸Kに沿って移動可能なフォーカスレンズ22と、絞り装置23とを含む撮影光学系を有する。
The lens device 2 includes a photographing optical system including a
レンズ装置2は、更に、フォーカスレンズ21を駆動するフォーカス駆動部27と、ズームレンズ22を駆動するズーム駆動部28と、絞り装置23を駆動する絞り駆動部29と、フォーカス駆動部27、ズーム駆動部28、及び絞り駆動部29をそれぞれ制御するレンズ制御部20とを備える。フォーカス駆動部27、ズーム駆動部28、及び絞り駆動部29は、それぞれ、レンズ制御部20からの指令に基づいて、フォーカスレンズ21の位置、ズームレンズ22の位置、絞り装置23の開口量を制御する。
The lens device 2 further includes a
更に、レンズ装置2は、レンズ制御部20と共にフォーカスレンズ21の位置を検出するフォーカス位置検出部24と、レンズ制御部20と共にズームレンズ22の位置を検出するズーム位置検出部25と、レンズ制御部20と共に絞り装置23の絞りばねの位置(開口量)を検出する絞り位置検出部26とを備える。
Furthermore, the lens device 2 includes a focus
図3は、図2に示すズーム位置検出部25及びレンズ制御部20の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the zoom
ズーム位置検出部25及びレンズ制御部20は、A/D変換器80,81を除いた部分はインクリメンタル型のエンコーダと同じ構成である。
The zoom
ズーム位置検出部25は、Z相の信号を出力するセンサ部30と、A相の信号を出力するセンサ部40と、B相の信号を出力するセンサ部50と、コンパレータ60,61,62と、カウンタ70と、A/D変換器80,81とを備える。
The zoom
センサ部30は、発光素子である発光ダイオード31と、受光素子であるフォトダイオード33と、発光ダイオード31とフォトダイオード33との間に配置されるスリット部32とを備える。
The
センサ部40は、発光素子である発光ダイオード41と、受光素子であるフォトダイオード43と、発光ダイオード41とフォトダイオード43との間に配置されるスリット部42とを備える。
The
センサ部50は、発光素子である発光ダイオード51と、受光素子であるフォトダイオード53と、発光ダイオード51とフォトダイオード53との間に配置されるスリット部52とを備える。
The
スリット部32,42,52は、それぞれ図4に示すような形状であり、光を通さない、水平方向に長手の遮光板Iに開口Kが形成された構成である。
Each of the
スリット部32は、遮光板Iの左端部に開口Kが1つだけ設けられている。
The
スリット部42は、遮光板Iに開口Kが複数(図の例では13個)個水平方向に等間隔で並べて形成されている。スリット部42に形成された複数の開口Kは、水平方向の幅(横幅)は同じであるが、垂直方向の幅(縦幅)が左端部から右端部に向かうにしたがって大きくなっている。
The
スリット部52は、スリット部42を水平方向で左右反転させ、更に、開口Kの位置を、各開口Kの横幅の1/2分、スリット部42の各開口Kに対して水平方向右側にずらしたものである。スリット部52において左端部からn番目(nは1〜13)にある開口Kは、スリット部42において左端部からn番目にある開口Kとペアを構成する。
The
センサ部30,40,50において、発光素子及び受光素子とスリット部とは、ズームレンズ22の移動に応じて相対移動可能となっている。発光素子及び受光素子をレンズ装置2の筐体10に固定して、ズームレンズ22の移動に応じてスリット部が移動するようにしてもよいし、スリット部をレンズ装置2の筐体10に固定して、ズームレンズ22の移動に応じて発光素子及び受光素子が移動するようにしてもよい。
In the
図4において、ズームレンズ22が可動範囲における端部(例えばワイド端)にあるときは、図中の破線で示した位置に各センサ部の発光素子及び受光素子がスリット部を挟んで紙面に垂直な方向に並べて配置される。ズームレンズ22がワイド端からテレ端側に移動するにしたがって、各センサ部の発光素子及び受光素子のスリット部に対する位置は右にずれていく。そして、ズームレンズ22がテレ端にあるときに、図4の一点鎖線で示す位置に各センサ部の発光素子及び受光素子が配置される。
In FIG. 4, when the
このように、ズームレンズ22が移動すると、各センサ部の発光素子及び受光素子のスリット部に対する位置も変わるため、スリット部42,52の各々における開口Kの位置とズームレンズ22の位置とは1対1に対応している。
As described above, when the
図5は、センサ部40から出力されるA相信号波形とセンサ部50から出力されるB相信号波形を示している。
FIG. 5 shows the A phase signal waveform output from the
図5の上段に示すように、センサ部40からは、ズームレンズ22の可動範囲における一端から他端への移動に応じてピーク値(振幅値)が増加するA相信号波形が出力される。図5の下段に示すように、センサ部50からは、ズームレンズ22の可動範囲における一端から他端への移動に応じてピーク値(振幅値)が減少するB相信号波形が出力される。更に、B相信号波形は、A相信号に対して位相が90度ずれたものとなる。
As shown in the upper part of FIG. 5, the
コンパレータ60は、フォトダイオード33の出力信号を基準電圧と比較し、フォトダイオード33の出力信号が基準電圧よりも大きいときにハイレベルとなり、フォトダイオード33の出力信号が基準電圧よりも小さいときにローレベルとなる矩形パルスを出力する。図6の上段に、ズームレンズ22が一端から他端に向かって移動していったときに、コンパレータ60から出力される信号波形を示す。コンパレータ60の出力がハイレベルになったときに、レンズ制御部20は、ズームレンズ22が基準位置にあることを検出する。
The
コンパレータ61は、フォトダイオード43の出力信号を基準電圧と比較し、フォトダイオード43の出力信号が基準電圧よりも大きいときにハイレベルとなり、フォトダイオード43の出力信号が基準電圧よりも小さいときにローレベルとなる矩形パルスを出力する。図6の中段に、ズームレンズ22が一端から他端に向かって移動していったときに、コンパレータ61から出力される信号波形を示す。
The
コンパレータ62は、フォトダイオード53の出力信号を基準電圧と比較し、フォトダイオード53の出力信号が基準電圧よりも大きいときにハイレベルとなり、フォトダイオード53の出力信号が基準電圧よりも小さいときにローレベルとなる矩形パルスを出力する。図6の下段に、ズームレンズ22が一端から他端に向かって移動していったときに、コンパレータ62から出力される信号波形を示す。
The
なお、図6における横軸は、ズームレンズ22の一端からの移動量に対応する。また、図6では、ズームレンズ22が基準位置にあるときの移動量を0として示している。
The horizontal axis in FIG. 6 corresponds to the amount of movement from one end of the
カウンタ70は、コンパレータ61,62からそれぞれ出力されるパルスの立ち上がりエッジ及び立下りエッジを検出して、パルス数をカウントする。また、カウンタ70は、A相信号とB相信号を比較して、ズームレンズ22の移動方向も判定する。例えば、ズームレンズ22が一端から他端に移動しているときには、図6の中段に示すA相信号のパルス立ち上がりタイミングにおいて、B相信号がローレベルになっている。一方、ズームレンズ22が他端から一端に移動しているときには、図6の中段に示すA相信号のパルス立ち上がりタイミングにおいて、B相信号がハイレベルになっている。このことから、カウンタ70は、A相信号とB相信号の比較により、ズームレンズ22の移動方向を判定することができる。
The
A/D変換器80は、フォトダイオード43の出力信号がピーク値に達したときに、そのピーク値(出力信号の振幅値)を保持し、保持した振幅値をデジタル信号に変換してレンズ制御部20に出力する。ズームレンズ22が一端から他端に移動していくときには、図5の上段の波形の各山部分の頂点における出力値(ピーク値)がA/D変換器80にて順次保持され、レンズ制御部20に出力される。
When the output signal of the
A/D変換器81は、フォトダイオード53の出力信号がピーク値に達したときに、そのピーク値(出力信号の振幅値)を保持し、保持した振幅値をデジタル信号に変換してレンズ制御部20に出力する。ズームレンズ22が一端から他端に移動していくときには、図5の下段の波形の各山部分の頂点における出力値(ピーク値)がA/D変換器81にて順次保持され、レンズ制御部20に出力される。
When the output signal of the
以上のように構成されたズーム位置検出部25及びレンズ制御部20は、A/D変換器80,81を除いた部分については、一般的なインクリメンタル型エンコーダと同じ構成である。
The zoom
即ち、レンズ制御部20は、コンパレータ60の出力信号を監視し、この出力信号がハイレベルになったときに、ズームレンズ22が基準位置にあることを検出する。そして、レンズ制御部20は、基準位置を検出した時点でカウンタ70のカウント値をリセットし、その後にカウンタ70から出力されるカウント値(A相信号のパルス数又はB相信号のパルス数)に基づいて、基準位置に対するズームレンズ22の位置(相対位置)を検出する。
That is, the
ただし、レンズ制御部20が上記基準位置を検出するまでは、基準位置に対するズームレンズ22の位置は検出することができない。
However, the position of the
そこで、レンズ装置2では、基準位置が検出されるまでの間は、レンズ制御部20が、A/D変換器80,81から出力されるA相信号のピーク値とB相信号のピーク値とを用いた演算結果に基づいて、ズームレンズ22の絶対位置を検出するようにしている。
Therefore, in the lens device 2, until the reference position is detected, the
図7は、図3に示すA/D変換器80から出力されるA相信号のピーク値と図3に示すA/D変換器81から出力されるB相信号のピーク値の変化を示した図である。図7の縦軸は、A相信号波形又はB相信号波形のピーク値(振幅値)を示す。図7の横軸は、A相信号波形又はB相信号波形のピーク値が得られるときに発光素子及び受光素子間に配置されるスリット部の開口Noを示す。開口Noとは、スリット部42,52において、左端部から数えて何番目にあるものかを示す番号である。図7において、実線で示した階段状のグラフがA相信号のピーク値の変化を示し、破線で示した階段状のグラフがB相信号のピーク値の変化を示している。
FIG. 7 shows changes in the peak value of the A phase signal output from the A /
図8は、図7において、同一開口NoにおけるA相信号のピーク値からB相信号のピーク値を減算した結果を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a result of subtracting the peak value of the B-phase signal from the peak value of the A-phase signal at the same opening No. in FIG.
センサ部40に含まれる発光素子及び受光素子と、センサ部50に含まれる発光素子及び受光素子とは設計上同じものを用いる。そのため、経年劣化による発光素子の発光量変動や受光素子の感度変動も、センサ部40とセンサ部50とではほぼ同じになる。したがって、図8に示す結果は、センサ部40とセンサ部50が経年劣化して、フォトダイオード43,53から出力される信号が製品出荷当初から変化してしまった場合でも一定の値になる。
The light emitting element and the light receiving element included in the
本実施形態のレンズ装置2では、製造出荷時に、ズームレンズ22をワイド端からテレ端まで移動させて図7に示すデータを取得し、取得したデータから図8に示すデータを生成し、このデータをレンズ制御部20に内蔵されるROMに記憶しておく。また、このROMには、図8に示すデータにおける各開口Noとズームレンズ22の位置(絶対位置)とを対応付けた開口No−ズーム位置データを記憶しておく。
In the lens device 2 of the present embodiment, at the time of manufacture and shipment, the
図8に示すデータにおける各開口Noは、ペアを構成する2つの開口Kで共通の番号となる。そのため、開口No−ズーム位置データにおける、開口Noと対応するズームレンズ22の位置は、その開口Noとなる2つの開口Kのいずれかの位置に対応するズームレンズ22の位置としたり、その開口Noとなる2つの開口Kの各々の位置の中間位置に対応するズームレンズ22の位置としたりしておく。
Each opening No. in the data shown in FIG. 8 is a common number for the two openings K constituting the pair. Therefore, the position of the
レンズ装置2のレンズ制御部20は、レンズ装置2の電源が投入されると、まず、ズームレンズ22を所定量移動させて、A/D変換器80,81からピーク値を取得する。
When the power of the lens device 2 is turned on, the
例えば、レンズ装置2の電源投入時に、スリット部と発光素子及び受光素子との相対位置が図9の破線で示すようになっている場合を例にする。この場合、レンズ制御部20は、例えば、スリット部と発光素子及び受光素子との相対位置が図中の一点鎖線で示す位置になるまで、ズームレンズ22をテレ端側に移動させる。
For example, a case where the relative position between the slit portion, the light emitting element, and the light receiving element is indicated by a broken line in FIG. In this case, for example, the
この移動過程で、スリット部42の開口No6の開口Kと、センサ部40の受光素子及び発光素子とが重なり、センサ部40の受光素子からは図5のA相信号波形における6個目の山の頂点の値が出力される。更に、ズームレンズ22が移動すると、A/D変換器80において、図5のA相信号波形における6個目の山の頂点の値がピーク値(振幅値)として保持され、このピーク値がデジタル変換されてレンズ制御部20に送信される。
In this moving process, the opening K of the opening No. 6 of the
更にズームレンズ22が移動すると、スリット部52の開口No6の開口Kと、センサ部50の受光素子及び発光素子とが重なり、センサ部50の受光素子からは図5のB相信号波形における6個目の山の頂点の値が出力される。更に、ズームレンズ22が移動すると、A/D変換器81において、図5のB相信号波形における6個目の山の頂点の値がピーク値(振幅値)として保持され、このピーク値がデジタル変換されてレンズ制御部20に送信される。
When the
レンズ制御部20は、A/D変換器80,81の各々からピーク値を受信した時点でズームレンズ22の移動を停止させる。そして、レンズ制御部20は、受信したA相信号波形のピーク値からB相信号波形のピーク値を減算する演算を行う。
The
次に、レンズ制御部20は、この演算の結果と、内蔵ROMに記憶されている図8に示すデータとを比較し、この演算の結果と一致する開口Noを決定する。次に、レンズ制御部20は、決定した開口Noと、開口No−ズーム位置データとを比較し、この開口Noに対応するズームレンズ22の位置を、ズームレンズ22の絶対位置として検出する。
Next, the
なお、レンズ制御部20は、電源投入後、ズームレンズ22をワイド端側に移動させてもよい。
The
次に、レンズ装置2の電源投入時に、スリット部と発光素子及び受光素子との相対位置が図10の破線で示すようになっている場合を例にする。この場合、レンズ制御部20が、図9の例と同様に、スリット部と発光素子及び受光素子との相対位置が図10中の一点鎖線で示す位置になるまで、ズームレンズ22をテレ端側に移動させるとする。この移動過程で、まず、レンズ制御部20は、スリット部52の開口No8の開口Kに対応する振幅値をA/D変換器81から受信する。その後に、レンズ制御部20は、スリット部42の開口No9の開口Kに対応する振幅値をA/D変換器80から受信する。
Next, a case where the relative position between the slit portion, the light emitting element, and the light receiving element is indicated by a broken line in FIG. 10 when the lens apparatus 2 is turned on will be described as an example. In this case, the
レンズ制御部20が、図9の例と同様に、{(電源投入後にA/D変換器80から最初に受信した振幅値)−(電源投入後にA/D変換器81から最初に受信した振幅値)}の演算を行い、この演算結果とROMのデータに基づいてズームレンズ22の絶対位置を検出してしまうと、ペアを構成しない開口Kに対応する振幅値同士の差分を求めることになり、ズームレンズ22の位置を誤検出することになる。
Similarly to the example of FIG. 9, the lens control unit 20 {(the amplitude value first received from the A /
そこで、レンズ制御部20は、電源投入後、ズームレンズ22を移動させると共に、カウンタ70からズームレンズ22の移動方向の情報を取得する。そして、レンズ制御部20は、移動方向がワイド端からテレ端であった場合は、A/D変換器80から振幅値が出力され、その後に、A/D変換器81から振幅値が出力された時点で、直前にA/D変換器80から受信した振幅値から、当該時点でA/D変換器81から受信した振幅値を減算する演算を行い、この演算結果とROMのデータに基づいてズームレンズ22の絶対位置を検出する。
Therefore, the
一方、ズームレンズ22の移動方向がテレ端からワイド端であった場合は、レンズ制御部20は、A/D変換器81から振幅値が出力され、その後に、A/D変換器80から振幅値が出力された時点で、当該時点でA/D変換器80から受信した振幅値から、当該時点の直前にA/D変換器81から受信した振幅値を減算する演算を行い、この演算結果とROMのデータに基づいてズームレンズ22の絶対位置を検出する。
On the other hand, when the moving direction of the
このように、ズームレンズ22の移動方向に応じて、演算対象とする2つの振幅値を選択することで、電源投入直後にズームレンズ22がどの位置にあっても、ズームレンズ22の絶対位置を精度良く検出することができる。
In this way, by selecting two amplitude values to be calculated according to the moving direction of the
なお、以上の説明では、電源投入後のみの動作を説明したが、電源投入後に最初の絶対位置が検出されてからは、例えばユーザによってズームレンズ22が動かされてA/D変換器80,81から出力される信号が更新されたときに、絶対位置の検出が行われる。ユーザによってズームレンズ22が動かされている間に、レンズ制御部20がコンパレータ60からハイレベルの信号を受信してズームレンズ22の基準位置を検出すると、レンズ制御部20及びズーム位置検出部25は、A/D変換器80,81を停止し、その後は、一般的なインクリメンタル型エンコーダとして動作する。
In the above description, the operation only after the power is turned on has been described. However, after the first absolute position is detected after the power is turned on, for example, the
ここまでは、ズーム位置検出部25について説明してきたが、フォーカス位置検出部24と絞り位置検出部26の構成もズーム位置検出部25と同様であり、レンズ制御部20と組み合わせることで、電源投入直後であっても、フォーカス位置及び絞り開口の絶対位置を検出することができる。
The zoom
以上のように、レンズ装置2によれば、ズームレンズ22の基準位置が検出されていなくても、A/D変換器80,81の各々の出力値を用いた演算により、ズームレンズ22の絶対位置を検出することができる。また、A/D変換器80,81の各々から出力される2つの振幅値の差分により、ズームレンズ22の絶対位置を検出するため、センサ部40,50が経年劣化した場合でも、絶対位置の検出精度の低下を防ぐことができる。また、レンズ装置2によれば、インクリメンタル型エンコーダの構成に、A/D変換器80,81を追加し、更にレンズ制御部20の実行するプログラムに変更を加えるのみで上述した効果を得られるため、製造コストを抑えることができる。
As described above, according to the lens device 2, even if the reference position of the
以下に、本実施形態の変形例を説明する。 Below, the modification of this embodiment is demonstrated.
図8に示すデータの代わりに、図7において、各開口NoにおけるB相信号のピーク値からA相信号のピーク値を減算した結果を用いてもよい。 Instead of the data shown in FIG. 8, the result obtained by subtracting the peak value of the A-phase signal from the peak value of the B-phase signal at each opening No. in FIG.
図8に示すデータの代わりに、図7において、各開口NoにおけるA相信号のピーク値とB相信号のピーク値との比を求めた結果を用いてもよい。この比は、センサ部40とセンサ部50が経年劣化して、フォトダイオード43,53から出力される信号が製品出荷当初から変化してしまった場合でも一定の値になる。このため、レンズ制御部20が、電源投入後に、この比を取得し、取得した比とROMのデータとを比較することで、経年劣化の影響を受けずに、可動光学素子の絶対位置を精度良く検出することが可能になる。
Instead of the data shown in FIG. 8, the result of obtaining the ratio of the peak value of the A-phase signal to the peak value of the B-phase signal in each opening No. in FIG. 7 may be used. This ratio is a constant value even when the
基準位置の検出は、センサ部30とコンパレータ60の組み合わせに限らず、他の良く知られている構成を採用してもよい。
The detection of the reference position is not limited to the combination of the
図8に示すデータは、スリット部において複数の開口No(例えば両端部にある開口の開口No)に対応するデータのみを記憶しておき、レンズ制御部20が、このデータから開口Noを変数とする関数を生成し、この関数と振幅値の差又は比から、当該差又は比に対応する開口Noを求めてもよい。また、図8に示すデータの代わりに、前記関数を記憶しておいてもよい。
The data shown in FIG. 8 stores only data corresponding to a plurality of apertures No. (for example, aperture Nos. Of apertures at both ends) in the slit portion, and the
センサ部40としては、ズームレンズ22の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加するものであればよく、発光素子、スリット部、及び受光素子からなる構成に限らない。同様に、センサ部50としては、ズームレンズ22の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少するものであればよく、発光素子、スリット部、及び受光素子からなる構成に限らない。
The
例えば、図11に示すように、センサ部50を、磁気センサ110とマグネットスケール112とにより構成し、センサ部40を、磁気センサ111とマグネットスケール112とにより構成してもよい。磁気センサ110,111と、マグネットスケール112,113とは、可動光学素子の移動に応じて図11中の左右方向に相対移動するように構成される。マグネットスケール112は、相対移動方向に向かって相対移動方向に直交する方向の幅が減少する台形状となっている。マグネットスケール113は、マグネットスケール112を相対移動方向に左右反転させ、更に、上下反転させた形状となっている。また、マグネットスケール113は、マグネットスケール112に対して位相がずれるよう、S極とN極が配置される。
For example, as shown in FIG. 11, the
図11に示すようなセンサ部の構成では、ズームレンズ22の移動に応じて、磁気センサ110,111の位置が右方向にずれていく。磁気センサ110と重なるマグネットスケール112は、ズームレンズ22の移動開始当初は幅が広く、ズームレンズ22が移動していくにしがって幅が狭くなっていく。そのため、磁気センサ110から出力される信号波形は、図5の下段に示したものとなる。一方、磁気センサ111と重なるマグネットスケール113は、ズームレンズ22の移動開始当初は幅が狭く、ズームレンズ22が移動していくにしたがって幅が広くなっていく。そのため、磁気センサ111から出力される信号波形は、図5の上段に示したものとなる。
In the configuration of the sensor unit as shown in FIG. 11, the positions of the
以上の説明では、レンズ交換式の撮像装置について説明したが、レンズ装置2が撮像装置本体に固定された撮像装置であってもよい。また、本発明は、放送用のレンズ装置に限らず、レンズ交換型のコンパクトデジタルカメラ等にも適用することができる。 In the above description, the interchangeable lens type imaging apparatus has been described, but the lens apparatus 2 may be an imaging apparatus fixed to the imaging apparatus body. Further, the present invention can be applied not only to a lens device for broadcasting but also to a compact digital camera with interchangeable lenses.
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。 As described above, the following items are disclosed in this specification.
開示されたレンズ装置は、可動光学素子と、前記可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部と、前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部と、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出する絶対位置検出部とを備えるものである。 The disclosed lens device includes a movable optical element, a first sensor unit in which a peak value of an output signal increases in accordance with movement of the movable optical element in one direction, and the movable optical element in the one direction. A second sensor unit that reduces the peak value of the output signal in accordance with movement, a peak value of the output signal of the first sensor unit, and a peak value of the output signal of the second sensor unit. And an absolute position detector that detects the absolute position of the movable optical element based on the result.
開示されたレンズ装置は、前記可動光学素子の基準位置を検出する基準位置検出部と、前記第一のセンサ部の出力信号と前記第二のセンサ部の出力信号の比較により、前記可動光学素子の移動方向を判定する移動方向判定部と、前記第一のセンサ部の出力信号のカウント数又は前記第二のセンサ部の出力信号のカウント数に基づいて、前記基準位置に対する前記可動光学素子の相対位置を検出する相対位置検出部とを備え、前記基準位置検出部によって前記基準位置が検出されるまでは、前記絶対位置検出部によって前記可動光学素子の絶対位置を検出し、前記基準位置が検出された後は、前記絶対位置の検出を停止して、前記相対位置検出部による前記相対位置の検出を開始するものである。 The disclosed lens apparatus includes a reference position detection unit that detects a reference position of the movable optical element, and the movable optical element by comparing the output signal of the first sensor unit and the output signal of the second sensor unit. A moving direction determining unit that determines a moving direction of the first optical sensor, and a count number of the output signal of the first sensor unit or a count number of the output signal of the second sensor unit. A relative position detector that detects a relative position, and until the reference position is detected by the reference position detector, the absolute position of the movable optical element is detected by the absolute position detector, and the reference position is After the detection, the detection of the absolute position is stopped, and the detection of the relative position by the relative position detection unit is started.
開示されたレンズ装置は、前記絶対位置検出部は、前記基準位置が検出されるまでは、前記移動方向判定部によって判定された前記可動光学素子の移動方向に応じて、前記演算の対象とする2つの出力信号を選択するものである。 In the disclosed lens apparatus, the absolute position detection unit is subject to the calculation according to the movement direction of the movable optical element determined by the movement direction determination unit until the reference position is detected. Two output signals are selected.
開示されたレンズ装置は、前記絶対位置検出部が行う前記演算は、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値との差分を求める演算、又は、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値との比を求める演算であるものを含む。 In the disclosed lens apparatus, the calculation performed by the absolute position detection unit is a calculation for obtaining a difference between a peak value of the output signal of the first sensor unit and a peak value of the output signal of the second sensor unit, Or it includes what is the calculation which calculates | requires ratio of the peak value of the output signal of said 1st sensor part, and the peak value of the output signal of said 2nd sensor part.
開示されたレンズ装置は、前記演算の結果を、前記可動光学素子が移動する複数の位置毎に予め記憶してある記憶部を備え、前記絶対位置検出部は、前記記憶部に記憶された情報と前記演算の結果とを用いて、前記可動光学素子の絶対位置を検出するものである。 The disclosed lens device includes a storage unit that stores the calculation result in advance for each of a plurality of positions where the movable optical element moves, and the absolute position detection unit stores information stored in the storage unit. And the result of the calculation are used to detect the absolute position of the movable optical element.
開示された撮像装置は、前記レンズ装置と、前記レンズ装置によって集光された光学像を撮像する撮像装置本体とを備えるものである。 The disclosed imaging apparatus includes the lens apparatus and an imaging apparatus body that captures an optical image collected by the lens apparatus.
開示された可動光学素子の絶対位置検出方法は、可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部の出力信号と、前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部の出力信号とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出するものである。 The disclosed absolute position detection method of the movable optical element includes an output signal of a first sensor unit in which a peak value of an output signal increases in accordance with movement of the movable optical element in one direction, and the one of the movable optical elements. The absolute position of the movable optical element is detected based on the result of the calculation using the output signal of the second sensor unit in which the peak value of the output signal decreases with the movement in the direction.
2 レンズ装置
21 フォーカスレンズ
22 ズームレンズ
23 絞り装置
20 レンズ制御部
30,40,50 センサ部
2
Claims (7)
前記可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部と、
前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部と、
前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出する絶対位置検出部とを備えるレンズ装置。 A movable optical element;
A first sensor unit in which a peak value of an output signal increases in accordance with movement of the movable optical element in one direction;
A second sensor unit in which a peak value of an output signal decreases in accordance with movement of the movable optical element in the one direction;
An absolute position detection unit that detects an absolute position of the movable optical element based on a calculation result using the peak value of the output signal of the first sensor unit and the peak value of the output signal of the second sensor unit. A lens device comprising:
前記可動光学素子の基準位置を検出する基準位置検出部と、
前記第一のセンサ部の出力信号と前記第二のセンサ部の出力信号の比較により、前記可動光学素子の移動方向を判定する移動方向判定部と、
前記第一のセンサ部の出力信号のカウント数又は前記第二のセンサ部の出力信号のカウント数に基づいて、前記基準位置に対する前記可動光学素子の相対位置を検出する相対位置検出部とを備え、
前記基準位置検出部によって前記基準位置が検出されるまでは、前記絶対位置検出部によって前記可動光学素子の絶対位置を検出し、前記基準位置が検出された後は、前記絶対位置の検出を停止して、前記相対位置検出部による前記相対位置の検出を開始するレンズ装置。 The lens device according to claim 1,
A reference position detector for detecting a reference position of the movable optical element;
A moving direction determination unit that determines the moving direction of the movable optical element by comparing the output signal of the first sensor unit and the output signal of the second sensor unit;
A relative position detection unit that detects a relative position of the movable optical element with respect to the reference position based on a count number of an output signal of the first sensor unit or a count number of an output signal of the second sensor unit. ,
Until the reference position is detected by the reference position detector, the absolute position of the movable optical element is detected by the absolute position detector, and after the reference position is detected, the detection of the absolute position is stopped. Then, the lens device that starts detection of the relative position by the relative position detection unit.
前記絶対位置検出部は、前記基準位置が検出されるまでは、前記移動方向判定部によって判定された前記可動光学素子の移動方向に応じて、前記演算の対象とする2つの出力信号を選択するレンズ装置。 The lens device according to claim 2,
The absolute position detection unit selects two output signals to be calculated according to the movement direction of the movable optical element determined by the movement direction determination unit until the reference position is detected. Lens device.
前記絶対位置検出部が行う前記演算は、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値との差分を求める演算、又は、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値との比を求める演算であるレンズ装置。 The lens device according to any one of claims 1 to 3,
The calculation performed by the absolute position detection unit is a calculation for obtaining a difference between the peak value of the output signal of the first sensor unit and the peak value of the output signal of the second sensor unit, or the first sensor A lens device which is a calculation for obtaining a ratio between a peak value of the output signal of the unit and a peak value of the output signal of the second sensor unit.
前記演算の結果を、前記可動光学素子が移動する複数の位置毎に予め記憶してある記憶部を備え、
前記絶対位置検出部は、前記記憶部に記憶された情報と前記演算の結果とを用いて、前記可動光学素子の絶対位置を検出するレンズ装置。 The lens device according to any one of claims 1 to 4,
A storage unit that stores the result of the calculation in advance for each of a plurality of positions to which the movable optical element moves;
The absolute position detection unit is a lens device that detects the absolute position of the movable optical element using information stored in the storage unit and a result of the calculation.
前記レンズ装置によって集光された光学像を撮像する撮像装置本体とを備える撮像装置。 The lens device according to any one of claims 1 to 5,
An imaging apparatus comprising: an imaging apparatus body that captures an optical image collected by the lens apparatus.
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