JP2016191821A - フォーカス制御装置、光学機器およびフォーカス制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】手動ズームが可能でも電源投入時から良好なズームトラッキング制御を行う。【解決手段】フォーカス制御装置は、変倍レンズ１０２−１の位置に対するフォーカス素子１０２−２の位置に関するデータであって第１および第２の変倍方向に対してそれぞれ用意された第１および第２のデータを記憶した記憶手段２１６と、第１の位置検出手段１０７を用いて検出された可動部材の第１の検出位置と第１および第２のデータのうち一方のデータとを用いてフォーカス素子の位置を制御する制御手段２１５とを有する。第１の位置検出手段とは別の第２の位置検出手段１０８を用いて第１および第２の変倍方向のそれぞれで検出される可動部材の第２の検出位置の差が、第１および第２の変倍方向のそれぞれで検出される第１の検出位置の差と異なる場合に、制御手段は、第１の検出位置と第２の検出位置との関係に応じて上記一方のデータを選択する。【選択図】図１

Description

本発明は、変倍レンズの移動に応じてフォーカス素子（フォーカスレンズ等）を移動させるフォーカス制御装置に関する。

変倍レンズよりも像面側にフォーカスレンズが配置されたリアフォーカス方式のズームレンズでは、変倍レンズを移動させると像面が変位する。このため、変倍レンズの移動に応じてフォーカスレンズを移動させることで像面変位を抑え、合焦状態を維持するフォーカス制御（以下、ズームトラッキング制御という）が行われる。特許文献１には、変倍レンズの位置ごとに合焦状態を維持できるフォーカスレンズの位置を示すデータ（カムデータ）を保持し、変倍レンズの移動に応じてカムデータに従ってフォーカスレンズを移動させるズームトラッキング制御を行う光学機器が開示されている。

このようなズームトラッキング制御は、ユーザがズーム操作リングを回転操作することで変倍レンズを移動させる手動ズームに対しても行われる。手動ズームでは、ズーム操作リングの回転をカム環に伝達してこれを光軸回りで回転させ、該カム環に形成されたカムにより変倍レンズを光軸に沿って移動させる変倍機構が用いられる。このとき、変倍レンズの位置に対応するズーム操作リングの回転方向および回転位置をエンコーダ等の位置検出器により検出し、カムデータにおける検出回転方向および位置に応じた位置にフォーカスレンズを移動させる。

特開平６−２０５２５９号公報

上記のような変倍機構においては、ズーム操作リングの回転をカム環に伝達可能とするためにこれらを回転方向にて係合させるが、その係合部分にはガタが存在する。このようなガタがあると、ズーム操作リングが回転してもガタが詰まるまではカム環が回転せず、この結果、変倍レンズも移動しない。しかも、このガタが詰まるまでのカム環の不回転はズーム操作リングを望遠側と広角側のいずれの回転方向に回転させる場合でも発生するため、変倍レンズの同じ位置に対応するズーム操作リングの検出回転位置が広角側と望遠側に２つ存在することになる。したがって、ズーム操作リングの回転方向、つまりは変倍方向ごとに別々のカムデータを用意し、位置検出器を用いてズーム操作リングの回転方向を検出することでズームトラッキング制御に使用するカムデータを選択する必要がある。

しかしながら、手動ズームでは、位置検出器に通電されていない非通電状態（電源遮断状態）でもズーム操作リングを回転させれば変倍レンズを移動させることができるにもかかわらず、この状態ではズーム操作リングの回転方向を検出することはできない。非通電状態でのズーム操作リングの回転方向が不明であると、その後の通電開始（電源投入）時に望遠側と広角側のどちらにガタが詰まっているかが不明となる。このため、電源投入直後に変倍方向ごとに設けられたカムデータのうちいずれを選択すべきかが不明となる。さらに言えば、電源投入後にズーム操作リングが回転したことに応じて、即その回転方向（変倍方向）に対して設けられたカムデータに従ってフォーカスレンズを移動させるかガタが詰まるまで待つかの判断を行うことができない。この結果、良好なズームトラッキング制御を行うことができなくなる。

本発明は、手動ズームが可能な場合に電源投入時から良好なズームトラッキング制御を行えるようにするためのフォーカス制御装置およびこれを備えた光学機器等を提供する。

本発明の一側面としてのフォーカス制御装置は、可動部材を介して変倍レンズが移動される際にフォーカス素子の位置を制御する。該フォーカス制御装置は、変倍レンズの位置に対するフォーカス素子の位置に関するデータであって、変倍レンズの互いに異なる移動方向に対応する第１の変倍方向および第２の変倍方向に対してそれぞれ用意された第１のデータおよび第２のデータを記憶した記憶手段と、第１の位置検出手段を用いて検出された可動部材の第１の検出位置と第１および第２のデータのうち一方のデータとを用いてフォーカス素子の位置を制御する制御手段とを有する。そして、第１の位置検出手段とは別の第２の位置検出手段を用いて第１および第２の変倍方向のそれぞれで検出される可動部材の第２の検出位置の差が、第１および第２の変倍方向のそれぞれで検出される第１の検出位置の差と異なる場合に、制御手段は、第１の検出位置と第２の検出位置との関係に応じて上記一方のデータを選択することを特徴とする。

なお、上記フォーカス制御装置を有する光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

また、本発明の他の一側面としてのフォーカス制御プログラムは、可動部材を介して変倍レンズが移動される際にフォーカス素子の位置の制御をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムである。該プログラムは、コンピュータに、変倍レンズの位置に対するフォーカス素子の位置に関するデータであって、変倍レンズの互いに異なる移動方向に対応する第１の変倍方向および第２の変倍方向に対してそれぞれ用意された第１のデータおよび第２のデータのうち一方のデータを選択する処理と、第１の位置検出手段を用いて検出された可動部材の第１の検出位置と上記一方のデータとを用いてフォーカス素子の位置を制御する処理とを行わせる。そして、第１の位置検出手段とは別の第２の位置検出手段を用いて第１および第２の変倍方向のそれぞれで検出される第２の検出位置の差が、第１および第２の変倍方向のそれぞれで検出される第１の検出位置の差と異なる場合に、コンピュータに、第１の検出位置と第２の検出位置との関係に応じて上記一方のデータを選択させることを特徴とする。

本発明によれば、２つの位置検出手段により得られる検出位置の関係を利用して可動部材から変倍レンズまでの間の機械的なガタがいずれの変倍方向に詰められた状態かを確認でき、その結果に応じてズームトラッキング制御に用いるデータを選択することができる。したがって、例えば電源投入前に変倍操作がなされてこれを位置検出手段により検出することができなくても、電源投入直後から良好なズームトラッキング制御を行うことができる。

本発明の実施例であるレンズユニットの構成を示すブロック図。 実施例のレンズユニットにおけるズームレンズの位置検出のための構成を示すブロック図。 実施例におけるスケールトラックおよびトラックパターンの検出方法を説明する図。 実施例におけるズーム絶対位置の演算処理を示すフローチャート。 実施例におけるバーニア演算を説明する図。 上記ズーム絶対位置演算処理における上位、中位、下位および最下位信号を示す図。 上記ズーム絶対位置演算処理における上位信号と中位信号の結合処理を説明する図。 従来の課題を説明する図。 従来の課題を説明する別の図。 実施例における機構ガタによるエンコーダとポテンショメータの位置検出結果に対する影響を示す図。 実施例におけるガタ詰め方向の検出処理を示すフローチャート。 実施例における閾値の設定方法を説明する図。

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には、本発明の実施例であるレンズユニット（レンズ装置）の構成を示している。このレンズユニットは、光学機器としてのビデオカメラ等の撮像装置や交換レンズに用いられる。１０２は撮影光学系であり、変倍レンズ群１０２−１と、フォーカスレンズ（フォーカス素子）１０２−２を含む。

１０１は撮影光学系１０２の光軸回りで回転可能なカム環であり、その周壁部には変倍用カム溝部１０１−１が設けられている。変倍レンズ群１０２−１は不図示のレンズ保持部材により保持されており、該レンズ保持部材には変倍用カム溝部１０１−１に係合するカムフォロアが設けられている。このため、カム環１０１が回転すると、変倍用カム溝部１０１−１のリフトによってカムフォロアとともに変倍レンズ群１０２−１が光軸に沿った方向（光軸方向）に移動し、変倍（ズーム）が行われる。フォーカスレンズ１０２−２も不図示のレンズ保持部材により保持されており、該レンズ保持部材は不図示のガイドバーによって光軸方向に移動可能に支持されている。フォーカスレンズ１０２−２が光軸方向に移動することで、変倍レンズ群１０２−１の移動に伴う像面変位の補正とフォーカシングとが行われる。

１０３はユーザによる回転操作によって光軸回りで回転可能な操作部材としてのマニュアルズーム操作リング（以下、ＭＺ操作リングと略す）である。１０４は光軸回りで回転可能な駆動リング（可動部材）であり、ＭＺ操作リング１０３の内周面と駆動ベース１０５の外周面との間に配置されている。駆動リング１０４にはリング連結キー１０４−１とカム連結キー１０４−２とが設けられている。係合部としてのリング連結キー１０４−１は、ＭＺ操作リング１０３に設けられた係合部としてのリング連結部１０３−１と駆動リング１０４およびＭＺ操作リング１０３の回転方向において係合している。また、係合部としてのカム連結キー１０４−２は、カム環１０１に設けられた係合部としてのカム連結部１０１−２と駆動リング１０４およびカム環１０１の回転方向において係合している。駆動リング１０４は、不図示のガイドコロを介して光軸方向での定位置にて回転可能に駆動ベース１０５により支持されている。

ＭＺ操作リング１０３が回転すると、その回転がリング連結部１０３−１とこれに係合したリング連結キー１０４−１を介して駆動リング１０４に伝達され、駆動リング１０４を駆動ベース１０５に対して回転させる。駆動リング１０４の回転は、カム連結キー１０４−２とこれに係合したカム連結部１０１−２を介してカム環１０１に伝達され、カム環１０１を駆動ベース１０５に対して回転させる。これにより、上述したように変倍レンズ群１０２−１が光軸方向に移動する。

また、駆動リング１０４の内周面には、その周方向に延びるように光学スケール１０６が取り付けられている。一方、駆動ベース１０５の外周面には、光学スケール１０６に対向するように光学式の位置検出手段である光学センサユニット（第１の位置検出手段：以下、単に光学センサという）１０７が設けられている。光学センサ１０７は、ＭＺ操作リング１０３と駆動リング１０４の一体的な回転（移動）に伴って光学スケール１０６と相対回転する際に光学スケール１０６に形成された周期パターンからの光を受光する。これにより、光学センサ１０７は、駆動リング１０４の回転位置に対応する検出信号（第１の検出信号）を出力する。光学センサ１０７と光学スケール１０６とによりエンコーダが構成される。

また、駆動ベース１０５の外周面には、可変抵抗器、すなわち光学式とは異なる位置検出方式である非光学式の位置検出手段としてのポテンショメータ（第２の位置検出手段）１０８が設けられている。一方、駆動リング１０４の周壁部には、ポテンショメータ用カム溝部（カム部：以下、ＰＭカム溝部という）１０４−３が形成されている。ポテンショメータ１０８のスケール部（抵抗部）１０８−１に対して接触しながら光軸方向にスライド可能なスライダ部（被移動部）１０８−２はカムフォロアレバーを有する。このカムフォロアレバーはＰＭカム溝部１０４−３に係合している。ＭＺ操作リング１０３とともに駆動リング１０４が回転すると、カムフォロアレバーとともにスライダ部１０８−２がスケール部１０８−１に対してスライドしてポテンショメータ１０８の電気抵抗値が変化する。このため、ポテンショメータ１０８は、駆動リング１０４の回転位置に対応した検出信号（第２の検出信号）を出力する。

光学センサ１０７からの検出信号とポテンショメータ１０８からの検出信号は、後述するようにＭＺ操作リング１０３の絶対回転位置（絶対位置）の検出に用いられるとともに、ＭＺ操作リング１０３の回転方向の検出（判定）にも用いられる。

本実施例では、光学センサ１０７とポテンショメータ１０８によって可動部材としての駆動リング１０４の回転位置および回転方向を検出する場合について説明するが、同じく可動部材であるＭＺ操作リング１０３の回転位置および回転方向を検出してもよい。また、本実施例では、光学スケール１０６を可動部材とベース部材のうち一方の可動部材である駆動リング１０４に設け、センサユニット１０７を他方の駆動ベース１０５に設ける場合について説明する。しかし、センサユニット１０７を駆動リング１０４に設け、光学スケール１０６を駆動ベース１０５に設けてもよい。すなわち、光学スケール１０６とセンサユニット１０７とが相対回転（相対移動）すればよい。さらに、ポテンショメータ１０８を駆動リング１０４に設け、ＰＭカム溝部を駆動ベース１０５に設けてもよい。

図２には、本発明の実施例１である位置検出装置としてのエンコーダの構成を示している。光学スケール１０６は、前述したように駆動ベース（ベース部材）１０５に対して移動可能（回転可能）な可動部材としての駆動リング１０４に取り付けられている。光学スケール１０６には、図３（ａ）にも示す第１のスケールトラック１０６−１と第２のスケールトラック１０６−２とが設けられている。

光学センサ１０７は、前述したように駆動ベース１０５に取り付けられている。光学センサ１０７には、ＬＥＤを光源とする発光部１０７−１と、第１の受光部１０７−２および第２の受光部１０７−３とが設けられている。第１および第２の受光部１０７−２，１０７−３にはそれぞれ、複数の受光素子がスケール１０６（駆動リング１０４）の移動方向、すなわち光学スケール１０６と光学センサ１０７の相対移動方向（相対回転方向）である位置検出方向に配列されている。

本実施例では光学スケール１０６が駆動リング１０４に取り付けられ、光学センサ１０７が駆動ベース１０５に取り付けられている場合について説明する。しかし、光学スケール１０６が駆動ベース１０５に取り付けられ、光学センサ１０７が駆動リング１０４に取り付けられていてもよい。すなわち、駆動リング１０４が駆動ベース１０５に対して移動（回転）することで、光学スケール１０６と光学センサ１０７とが相対移動（相対回転）すればよい。

光学センサ１０７は、光学スケール１０６に対向するように配置されている。光学センサ１０７の発光部１０７−１から発せられた発散光束としての光は、光学スケール１０６上の第１のスケールトラック１０６−１および第２のスケールトラック１０６−２に照射される。第１のスケールトラック１０６−１に設けられた複数の周期パターン（図３（ａ）に示す２つの周期パターン３０１−１，３０１−２）で反射した光は、第１の受光部１０７−２に向かう。これにより、第１のスケールトラック１０６−１の２つの周期パターン３０１−１，３０１−２の光学像（以下、パターン像という）が第１の受光部１０７−２上に形成される。

また、第２のスケールトラック１０６−２に設けられた複数の周期パターン（図３（ａ）に示す２つの周期パターン３０２−１，３０２−２）で反射した光は、第２の受光部１０７−３に向かう。これにより、第２のスケールトラック１０６−２の２つの周期パターン３０２−１，３０２−２の光学像（パターン像）が第２の受光部１０７−３上に形成される。各周期パターンは、光を反射する反射部と光を反射しない非反射部とが位置検出方向に交互に配置されて構成されている。

第１の受光部１０７−２は、受光した２つパターン像を光電変換し（すなわち、周期パターン３０１−１，３０１−２を読み取り）、該２つのパターン像に対応する２つの検出信号を出力する。同様に、第２の受光部１０７−３は、受光した２つパターン像を光電変換し（すなわち、周期パターン３０２−１，３０２−２を読み取り）、該２つのパターン像に対応する２つの検出信号を出力する。駆動リング１０４とともに光学スケール１０６が光学センサ１０７に対して回転すると、各検出信号はこれに対応する周期パターンの周期に応じた周期で変化する信号（以下、周期信号という）となる。

第１の受光部１０７−２から出力された各周期信号はＡＤ変換部２１０−１でデジタル信号に変換されてズーム位置演算部２１１に入力される。第２の受光部１０７−３から出力された各周期信号はＡＤ変換部２１０−２でデジタル信号に変換されてズーム位置演算部２１１に入力される。

演算手段としてのズーム位置演算部２１１は、ＡＤ変換部２１０−１，２１０−２から入力された信号を用いて、駆動リング１０４（つまりはＭＺ操作リング１０３）の回転方向での絶対位置（第１の検出位置）を演算する。

ピッチ切り替え信号出力部２１２は、第１および第２の受光部１０７−２，１０７−３のそれぞれに設けられた複数の受光素子における受光ピッチ（検出ピッチ）を切り替えるためのピッチ切り替え信号を光学センサ１０７に出力する。光学センサ１０７は、ピッチ切り替え信号に応じて、受光ピッチを長周期の周期パターン３０１−１，３０２−１のピッチに対応した第１の受光ピッチと短周期の周期パターン３０１−２，３０２−２のピッチに対応した第２の受光ピッチとに切り替える。これにより、第１および第２の受光部１０７−２，１０７−３のそれぞれが２つずつの周期パターンを読み取ることができる。

図３（ａ）に示す第１および第２のスケールトラック１０６−１，１０６−２の周期パターン３０１−１，３０１−２，３０２−１，３０２−２についてさらに詳しく説明する。なお、図３（ａ）は各スケールトラックの周期パターンを簡略化して示したものである。実際の各スケールトラックには、光学スケール１０６における位置検出方向に直交する方向（以下、スケール幅方向という）において、図３（ａ）に示した２つの周期パターンよりも多くの数の周期パターンが形成されている。

第１のスケールトラック１０６−１に設けられた２つの周期パターン３０１−１，３０１−２は、互いに異なる周期Ｐ１，Ｐ２を有する。周期Ｐ１は周期Ｐ２より長い。以下の説明では、周期パターン３０１−１を長周期パターンともいい、周期パターン３０１−２を短周期パターンともいう。実際のスケールでは、長周期パターン３０１−１と短周期パターン３０１−２とがスケール幅方向に交互に配置されている。

一方、第２のスケールトラック１０６−２に設けられた２つの周期パターン３０２−１，３０２−２は、互いに異なる周期Ｐ１′，Ｐ２′を有する。周期Ｐ１′は周期Ｐ２′より長い。以下の説明では、周期パターン３０２−１を長周期パターンともいい、周期パターン３０２−２を短周期パターンともいう。実際のスケールでは、長周期パターン３０２−１と短周期パターン３０２−２とがスケール幅方向に交互に配置されている。

長周期パターン３０１−１の周期Ｐ１と長周期パターン３０２−１の周期Ｐ１′とは互いにわずかに異なっており（Ｐ１＜Ｐ１′）、短周期パターン３０１−２の周期Ｐ２と短周期パターン３０２−２の周期Ｐ２′も互いにわずかに異なっている（Ｐ２＜Ｐ２′）。

図３（ｂ）には、長周期パターン３０１−１，３０２−１または短周期パターン３０１−２，３０２−２を読み取った光学センサ１０７の第１および第２の受光部１０７−２，１０７−３から出力される２つの周期信号を示している。縦軸は各受光部からの周期信号の値（１０ｂｉｔのＡＤ変換値）を示し、横軸は光学センサ１０７に対する光学スケール１０６（駆動リング１０４）の位置を示す。駆動リング１０４の回転に伴って第１および第２の受光部１０７−２，１０７−３から互いに位相が異なる２相の周期信号（以下、まとめて２相信号ともいう）３０３，３０４が出力される。これら２相信号３０３，３０４は互いに位相が９０°異なるサイン波とコサイン波に相当する。

図３（ｃ）には、サイン波およびコサイン波としての２相信号３０３，３０４を逆正接変換により０から２πにて変化する信号に変換した結果を示している。縦軸は０から２πの角度（ラジアン）であり、横軸は光学センサ１０７に対する光学スケール１０６の位置を示す。

図４のフローチャートには、ズーム位置演算部２１１が行う絶対位置演算処理を示している。ここでは例として、光学スケール１０６の位置検出方向での長さ（スケール長）を４０ｍｍとする。また、光学スケール１０６上の周期パターン３０１−１，３０１−２，３０２−１，３０２−２のパターン数（反射部の数）をそれぞれ７５，３００，７４，２９０とする。また、以下の説明では、周期パターン３０１−１，３０１−２，３０２−１，３０２−２に対応する周期信号をそれぞれ、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１′，Ｐ２′と称する。

ステップ（以下、Ｓと略記する）４０１においてピッチ切り替え信号出力部２１２がＰ２，Ｐ２′に対応する受光ピッチを選択していることを検出したズーム位置演算部２１１は、Ｓ４０２に進む。そして、Ｓ４０２において、ＡＤ変換部２１０−１，２１０−２でサンプリングされた信号をＰ２，Ｐ２′として検出する。

次に、Ｓ４０３では、ズーム位置演算部２１１は、Ｐ２，Ｐ２′の逆正接変換処理を行って信号θ２，θ２′を生成する。サイン波とコサイン波としてのＰ２，Ｐ２′をそれぞれ、
［Ｐ２］ｓｉｎθ／［Ｐ２］ｃｏｓθ
［Ｐ２′］ｓｉｎθ／［Ｐ２′］
として表すと、Ｐ２，Ｐ２′の逆正接変換は以下の式（１），（２）で求められる。
θ２＝ＡＴＡＮ２（［Ｐ２］ｓｉｎθ，［Ｐ２］ｃｏｓθ） （１）
θ２′＝ＡＴＡＮ２（［Ｐ２′］ｓｉｎθ，［Ｐ２′］ｃｏｓθ） （２）
この逆正接変換処理の後、ズーム位置演算部２１１は、Ｓ４０４にてピッチ切り替え信号出力部２１２にＰ１，Ｐ１′に対応する受光ピッチの選択命令を出力する。その後、Ｓ４０１に戻る。

Ｓ４０１においてピッチ切り替え信号出力部２１２がＰ１，Ｐ１′に対応する受光ピッチを選択していることを検出したズーム位置演算部２１１は、Ｓ４０５に進む。そして、Ｓ４０５において、ＡＤ変換部２１０−１，２１０−２でサンプリングされた信号をＰ１，Ｐ１′として検出する。

次に、Ｓ４０６では、ズーム位置演算部２１１は、Ｐ１，Ｐ１′の逆正接変換処理を行って信号θ１，θ１′を生成する。サイン波とコサイン波としてのＰ１，Ｐ１′をそれぞれ、
［Ｐ１］ｓｉｎθ／［Ｐ２］ｃｏｓθ
［Ｐ１′］ｓｉｎθ／［Ｐ１′］
として表すと、Ｐ１，Ｐ１′の逆正接変換は以下の式（３），（４）で求められる。
θ１＝ＡＴＡＮ２（［Ｐ１］ｓｉｎθ，［Ｐ１］ｃｏｓθ） （３）
θ１′＝ＡＴＡＮ２（［Ｐ１′］ｓｉｎθ，［Ｐ１′］ｃｏｓθ） （４）
この逆正接変換処理の後、ズーム位置演算部２１１は、Ｓ４０７にてピッチ切り替え信号出力部２１２にＰ２，Ｐ２′に対応する受光ピッチの選択命令を出力する。その後、Ｓ４０８に進む。

Ｓ４０８では、ズーム位置演算部２１１は、信号θ１，θ１′に対するバーニア演算処理（以下、単にバーニア演算という）を行って絶対位置を求めるために用いる上位信号を生成する。また、ズーム位置演算部２１１は、信号θ２，θ２′に対するバーニア演算を行って絶対位置を求めるために用いる中位信号を生成する。この後、Ｓ４０９に進む。

図５には、信号θ１，θ１′に対するバーニア演算を示している。５０１，５０２は信号θ１，θ１′を示す。信号θ１，θ１′に対するバーニア演算によって生成される上位信号としてのバーニア信号をθ１−１′とすると、θ１−１′は以下の式（５）より算出される。
θ１−１′＝ＩＮＴ（θ１−θ１′） （５）
図５中の５０３はバーニア信号θ１−１′を示している。

同様に、信号θ２，θ２′に対するバーニア演算によって生成される中位信号としてのバーニア信号をθ２−２′とすると、θ２−２′は以下の式（６）より算出される。
θ２−２′＝ＩＮＴ（θ２−θ２′） （６）
バーニア信号の０〜２πにおける折り返しの位置は、バーニア演算の対象となった２つの信号の折り返しが一致する位相（つまりは２つの信号に対応する周期パターンのパターン数の最小公倍数）となる。このため、０〜２πにおいてθ１−１′の折り返しは１回、θ２−２′の折り返しは１０回となる。
θ１−１′の折り返しの位置は、Ｐ１とＰ１′に対応する周期パターン３０１−１，２０２−１における下記の位置となる。
（Ｐ１：Ｐ１′）＝（７５，７４）
θ２−２′の折り返しの位置は、Ｐ２とＰ２′に対応する周期パターン３０１−２，２０２−２における下記の位置となる。
（Ｐ２：Ｐ２′）＝（３０，２９），（６０，５８），（９０，８７），
（１２０，１１６），（１５０，１４５），（１８０，１７４），（２１０，２０３），（２４０，２３２），（２７０，２６１），（３００，２９０）
以上説明したＳ４０１からＳ４０８の処理によって、絶対位置を算出するための上位信号θ１−１′と、中位信号θ２−２′と、下位信号としての信号θ１と、最下位信号としての信号θ２の４種類の信号が算出される。中位信号θ２−２′、下位信号θ１および最下位信号θ２をまとめて第１の位置信号ともいう。

図６には、演算処理によって得られる絶対位置を示している。図６において、（ａ）はバーニア信号θ１−１′に相当する上位信号を示している。この上位信号は光学スケール１０６上で１回の折り返しのみ有する。（ｂ）はバーニア信号θ２−２′に相当する中位信号を示している。この中位信号は、光学スケール１０６上で１０回の折り返しを有する。中位信号では、上位信号のレベルから何番目の折り返し信号かを求めることができる。つまり、１０回の折り返しのうち１つの折り返しを特定可能である。（ｃ）は信号θ１に相当する下位信号を示している。この下位信号は、光学スケール１０６上で７５回の折り返しを有する。下位信号では、中位信号のレベルから何番目の折り返し信号かを求めることができる。（ｄ）は信号θ２に相当する最下位信号を示している。この最下位信号は、光学スケール１０６上で３００回の折り返しを有する。最下位信号では、下位信号のレベルから何番目の折り返し信号かを検出することができる。したがって、これら上位、中位、下位および最下位信号を結合することで、絶対位置を得ることができる。

次に上位、中位、下位および最下位信号の結合処理について説明する。まず結合処理の例として、上位信号と中位信号の結合処理を図７を用いて説明する。

図７において、（ａ）は上位信号θ１−１′を、（ｂ）は中位信号θ２−２′をそれぞれ示している。まず、上位信号と中位信号を結合するためにゾーン信号を生成する。ゾーン信号とは、中位信号が何番目の折り返し信号かを特定するために生成される信号である。上述したように、上位信号は光学スケール１０６上で１回の折り返しを有し、中位信号は光学スケール１０６上で１０回の折り返しを有するので、上位信号を１０倍（逓倍）すると（ｃ）に示すように中位信号の傾きと一致する傾きを有する信号が得られる。

上位信号を１０倍して得られた信号と中位信号との差分をとることで、（ｄ）に示すゾーン信号が得られる。ただし、ゾーン信号はノイズを含む信号であるため、ゾーン信号を離散化処理することでノイズを除去する。（ｅ）は離散化処理されたゾーン信号を示している。

最後に、離散化されたゾーン信号に対して中位信号を足し合わせると、（ｆ）に示すようにこれらが結合された信号（以下、結合信号という）を得ることができる。結合信号は、中位信号と同じ分解能と上位信号と同じスケールレンジとを併せ持つ信号である。

Ｓ４０９では、ズーム位置演算部２１１は、図７を用いて説明した結合処理と同様の結合処理により、最下位信号と下位信号とを結合する。次に、Ｓ４１０において、同様に下位信号と中位信号を結合する。続いて、Ｓ４１１において、図７に示した結合処理により中位信号と上位信号を結合する。こうして、最終的に最下位信号、下位信号、中位信号および上位信号が結合されて１つの絶対位置信号が生成される。

以下、Ｓ４０９〜Ｓ４１１での結合処理を数式を用いて説明する。
［下位信号と最下位信号の結合処理（Ｓ４０９）］
最下位信号が光学スケール１０６上で３００回の折り返しを有し、下位信号が光学スケール１０６上で７５回の折り返しを有するので、下位信号を４（＝３００／７５）倍すると最下位信号と傾きが一致する。ズーム位置演算部２１１は、以下の式（７）に示すように、下位信号θ１を４倍することで得られた信号と最下位信号θ２との差分をとることでゾーン信号Ｚｏｎｅ（θ１）を得る。
Ｚｏｎｅ（θ１）＝（θ１）×４−（θ２） （７）
さらに、以下の式（８）によりゾーン信号の離散化処理を行ってノイズを除去する。
ＺｏｎｅＮ（θ１）＝ＩＮＴ（（Ｚｏｎｅ（θ１）＋１８０）／３６０） （８）
次に、離散化されたゾーン信号ＺｏｎｅＮ（θ１）と最下位信号θ２を以下の式（９）のように足し合わせることで、下位信号と最下位信号とを結合した下位結合信号Ａｂｓ−θ１を算出する。
Ａｂｓ−θ１＝ＺｏｎｅＮ（θ１）＋θ２ （９）
［中位信号と下位信号の結合処理（Ｓ４１０）］
下位信号が光学スケール１０６上で７５回の折り返しを有し、中位信号が光学スケール１０６上で１０回の折り返しを有するので、中位信号を７．５（＝７５／１０）倍すると下位信号との傾きが一致する。ズーム位置演算部２１１は、以下の式（１０）に示すように、中位信号θ２−２′を７．５倍することで得られた信号と下位信号θ１との差分をとってゾーン信号Ｚｏｎｅ（θ２−２′）を得る。
Ｚｏｎｅ（θ２−２′）＝（θ２−２′）×７．５−（θ１） （１０）
さらに、以下の式（１１）によりゾーン信号の離散化処理を行ってノイズを除去する。

ＺｏｎｅＮ（θ２−２′）＝ＩＮＴ（（Ｚｏｎｅ（θ２−２′）＋１８０）／３６０）（１１）
次に、離散化されたゾーン信号ＺｏｎｅＮ（θ２−２′）と下位結合信号ａｂｓ−θ１を以下の式（１２）のように足し合わせることで、中位信号と下位信号とを結合した中位結合信号Ａｂｓ−（θ２−２′）を算出する。
Ａｂｓ−（θ２−２′）＝ＺｏｎｅＮ（θ２−２′）＋（ａｂｓ−θ１） （１２）
ここで、下位結合信号ａｂｓ−θ１は下位信号と最下位信号とが結合された信号であるので、中位結合信号Ａｂｓ−（θ２−２′）は中位信号、下位信号および最下位信号が結合された信号に相当する。
「上位信号と中位信号の結合処理（Ｓ４１１）」
上位信号が光学スケール１０６上で１回の折り返しを有し、中位信号が光学スケール１０６上で１０回の折り返しを有するので、上位信号を１０（＝１０／１）倍すると中位信号と傾きが一致する。ズーム位置演算部２１１は、以下の式（１３）に示すように、上位信号θ１−１′を１０倍することで得られた信号と中位信号θ２−θ２′との差分をとってゾーン信号を得る。
Ｚｏｎｅ（θ１−１′）＝（θ１−１′）×１０−（θ２−θ２′） （１３）
さらに、以下の式（１４）によりゾーン信号の離散化処理を行ってノイズを除去する。
ＺｏｎｅＮ（θ１−１′）＝ＩＮＴ（（Ｚｏｎｅ（θ１−１′）＋１８０）／３６０）
（１４）
次に、離散化されたゾーン信号ＺｏｎｅＮ（θ１−１′）と中位結合信号Ａｂｓ−（θ２−２′）を以下の式（１５）のように足し合わせることで、上位信号と中位信号とを結合した上位結合信号Ａｂｓ−（θ１−１′）を算出する。
Ａｂｓ−（θ１−１′）＝ＺｏｎｅＮ（θ１−１′）＋（Ａｂｓ−（θ２−２′））
（１５）
ここで、中位結合信号Ａｂｓ−（θ２−２′）は中位信号、下位信号および最下位信号を結合した信号であるので、上位結合信号Ａｂｓ−（θ２−２′）は上位信号、中位信号、下位信号および最下位信号が全て結合された信号に相当する。したがって、上位結合信号Ａｂｓ−（θ１−１′）は、最下位信号と同じ分解能と上位信号と同じスケールレンジとを併せ持った信号となる。

以上説明したＳ４００からＳ４１１の処理によって、絶対位置を示す信号である絶対位置信号Ａｂｓ−（θ１−１′）が生成される。

次に、図２を用いて、ポテンショメータ１０８によるＭＺ操作リング１０３（駆動リング１０４）の回転位置の検出について説明する。図１を用いて説明したように、ポテンショメータ１０８は、抵抗器であるスケール部１０８−１と該スケール部１０８−１に接触しながらスライドするスライダ部１０８−２とより構成される。スライダ部１０８−２は、ブラシを介してスケール部１０８−１に接触している。また、スライダ部１０８−２はカムフォロアレバーを介して駆動リング１０４のＰＭカム溝部１０４−３に係合しており、駆動リング１０４の回転に伴ってスライダ部１０８−２がスケール部１０８−１に対して移動する。つまり、ポテンショメータ１０８の抵抗値は駆動リング１０４の回転に応じて変化し、抵抗値に応じた電圧値を有する検出信号がポテンショメータ１０８から出力される。ポテンショメータ１０８から出力されたアナログ信号としての検出信号はＡＤ変換部２１０−３にてデジタル信号に変換され、該デジタル信号としての検出信号（ポテンショメータ信号）はズーム位置演算部２１１に取り込まれる。ズーム位置演算部２１１は、取り込んだポテンショメータ信号を用いて駆動リング１０４の第２の検出位置であるポテンショメータ検出位置を算出する。

ポテンショメータ検出位置は、以下の演算により、エンコーダからの検出信号を用いて検出されるＭＺ操作リング１０３の回転位置（実際には光学スケール１０６が設けられた駆動リング１０４の回転位置）を用いて正規化される。エンコーダからの検出信号を用いて検出される回転位置（第１の検出位置）を、以下の説明ではエンコーダ検出位置という。

広角端でのエンコーダ検出位置Ａｂｓ−（θ１−１′）をＥｎｃ（Ｗ）とし、望遠端でのエンコーダ検出位置Ａｂｓ−（θ１−１′）をＥｎｃ（Ｔ）とする。広角端でのポテンショメータ検出位置をＰｏｔ（Ｗ）とし、望遠端でのポテンショメータ検出位置をＰｏｔ（Ｔ）とする。さらに、エンコーダ検出位置Ａｂｓ−（θ１−１′）とポテンショメータ検出位置とがＰｏｔ（Ｔ）で一致するものとする。このとき、正規化係数Ｃは以下の式（１６）によって算出される。

正規化係数Ｃ
＝｛（Ｅｎｃ（Ｔ）−Ｅｎｃ（Ｗ））／（Ｐｏｔ（Ｔ）−Ｐｏｔ（Ｗ）） （１６）
正規化係数Ｃを用いて正規化されたポテンショメータ位置Ｐｏｔ（ｘ）は、以下の式（１７）で示す演算により算出される。

ポテンショメータ検出位置＝Ｅｎｃ（Ｗ）＋Ｐｏｔ（ｘ）×Ｃ （１７）
図２において、２１４はフォーカスレンズ１０２−２を光軸方向に移動させるアクチュエータであるフォーカスモータである。２１５はフォーカスモータ２１４の駆動、つまりはフォーカスレンズ１０２−２の位置を制御するズームトラッキングコントローラ（以下、ＺＴコントローラという）である。

２１６はカムデータを格納（記憶）したメモリ（記憶手段）である。カムデータは、被写体距離ごとに用意され、変倍レンズ群１０２−１の位置（ズーム位置）ごとに該被写体距離に対する合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０２−２の位置（以下、合焦位置という）を示すデータである。ＺＴコントローラ２１５は、ＭＺ操作リング１０３の回転操作（以下、ズーム操作という）によって変倍レンズ群１０２−１が移動した際に合焦状態を維持するために、カムデータを用いてフォーカスレンズ１０２−２を合焦位置に移動させるように位置制御を行う。この位置制御を、ズームトラッキング制御という。ＺＴコントローラ２１５とメモリ２１６とによりフォーカス制御装置が構成される。

前述したようにＭＺ操作リング１０３の回転が、そのリング連結部１０３−１と駆動リング１０４のリング連結キー１０４−１との係合により駆動リング１０４に伝達される。さらに、駆動リング１０４の回転が、そのカム環連結キー１０４−２とカム環１０１のカム環連結部１０１−２との係合によりカム環１０１に伝達される。しかし、リング連結部１０３−１とリング連結キー１０４−１との間には回転方向における係合ガタ（以下、リング連結ガタという）が存在する。このため、ＭＺ操作リング１０３が回転しても、このリング連結ガタが詰まるまでは、エンコーダの光学スケール１０６が設けられた駆動リング１０４は回転しない。

図８には、ＭＺ操作リング１０３の実際の回転位置（以下、リング実位置という）と駆動リング１０４のエンコーダ検出位置（ＭＺ操作リング１０３と駆動リング１０４との間の係合ガタが詰まった後はＭＺ操作リング１０３の回転位置でもある）との関係を示す。破線はＭＺ操作リング１０３と駆動リング１０４との間にリング連結ガタがない場合のリング実位置とエンコーダ検出位置との理想的な関係を示す。これに対して、リング連結ガタがある場合には、リング実位置とエンコーダ検出位置との関係は、広角側（Ｗ）から望遠側（Ｔ）へのズーム（以下、Ｗ→Ｔと略す）においては丸囲みの１を付したラインで示す関係となる。また、望遠側から広角側へのズーム（以下、Ｔ→Ｗと略す）においては丸囲みの２を付したラインで示す関係となる。なお、Ｗ側からＴ側へのズームの方向が第１の変倍方向に相当し、Ｔ側からＷ側へのズームの方向が第２の変倍方向に相当する。

Ａ−Ａ′で示す位置では、Ｗ→Ｔではエンコーダ検出位置がリング実位置に対して広角側（Ｗ）側にずれる。一方、Ｔ→Ｗではエンコーダ検出位置がリング実位置よりも望遠側（Ｔ）にずれる。これは、ズーム操作を行っても上述したリング連結ガタが詰まるまでは光学スケール１０６が設けられた駆動リング１０４が回転しないためにエンコーダ検出位置も変化せず、リング連結ガタが詰まった後に遅れてエンコーダ検出位置が変化を開始するためである。

また、駆動リング１０４のカム環連結キー１０４−２とカム環１０１のカム環連結部１０１−２との間にも、回転方向における係合ガタ（以下、カム環連結ガタという）が存在する。このため、駆動リング１０４が回転しても、このカム環連結ガタが詰まるまでは、カム環１０１が回転せず、変倍レンズ群１０２−１も移動しない。さらに、カム環１０１の変倍用カム溝部１０１−１と変倍レンズ群１０２−１のカムフォロアとの間にも係合ガタ（以下、カム係合ガタという）が存在し、カム環１０１の回転開始からこのカム係合ガタが詰まるまで変倍レンズ群１０２−１の移動が遅れる。これらの結果、エンコーダ検出位置と変倍レンズ群１０２−１の実際の位置（以下、ズームレンズ実位置という）とがずれる。このエンコーダ検出位置とズームレンズ実位置とずれは、ズームトラッキング制御に大きく影響する。

図９には、ズームトラッキング制御に用いられるカムデータであって、ある１つの被写体距離に対して用意された２つのカムデータを示している。図９において、横軸はエンコーダ検出位置を示す。図９中のエンコーダ検出位置は、２つのカムデータ上ではズームレンズ実位置と等価である。縦軸はフォーカスレンズ１０２−２の位置（以下、フォーカスレンズ位置ともいう）を示している。

理想的には、１つの被写体距離に対して１つのカムデータを用意すれば、ＭＺ操作リング１０３の操作方向（以下、ズーム操作方向という）にかかわらずそのカムデータを用いてズームトラッキング制御を行うことができる。しかし、ズーム操作によりエンコーダ検出位置が変化しても駆動リング１０４とカム環１０１との間のカム連結ガタが詰まるまでは変倍レンズ群１０２−１が移動しない。このために、エンコーダ検出位置とズームレンズ実位置との間にずれが発生する。しかも、このずれはＷ→ＴとＴ→Ｗのいずれのズーム操作方向でも発生するため、１つのズームレンズ実位置に対してより望遠側とより広角側の２つのエンコーダ検出位置が存在することになる。したがって、ズーム操作方向ごとに別々のカムデータ（第１のデータとしてのＷ→Ｔカムデータと第２のデータとしてのＴ→Ｗカムデータ）を用意し、ズーム操作方向に応じてズームトラッキング制御に使用するカムデータを選択する必要がある。

しかし、本実施例のようにＭＺ操作リング１０３の回転操作により機械的に変倍レンズ群１０２−１が移動する手動ズームでは、光学機器の電源が遮断されて光学センサ１０７が非通電状態であってもズーム操作によって変倍レンズ群１０２−１が移動する。このよう非通電状態では、エンコーダによりズーム操作方向を検出することができない。このため、光学機器の電源が投入されて光学センサ１０７への通電が開始されても、その時点でＷ側とＴ側のいずれの方向にガタが詰まった状態となっているかが不明である。したがって、電源投入直後にＷ→ＴカムデータとＴ→Ｗカムデータのうちいずれを選択すべきかが不明となる。しかも、ズーム操作に応じてそのズーム操作方向に対して用意されたカムデータを選択したとしても、そのカムデータに従ってフォーカスレンズ１０２−２を直ぐに移動させるべきかガタが詰まるまで停止させておくべきかを判断できない。つまり、良好なズームトラッキング制御を行うことができない。

図１０には、エンコーダ検出位置およびポテンショメータ検出位置とリング実位置との関係を示している。エンコーダ検出位置とリング実位置との関係は、ＭＺ操作リング１０３と駆動リング１０４との間のリング連結ガタの影響により、図８に示したラインと同じラインである丸囲みの１，２を付したラインによって表される。

一方、ポテンショメータ検出位置とリング実位置との関係には、リング連結ガタに加え、駆動リング１０４のＰＭカム溝部１０４−３とスライダ部１０８−２（カムフォロアレバー）との間の係合ガタ（以下、ポテンショメータ駆動ガタという）も影響する。さらに、ポテンショメータ１０８内においてスライダ部１０８−２とスケール部１０８−１との接触部分に存在するガタ（以下、ポテンショメータ内ガタという）も影響する。このように、ポテンショメータ検出位置とリング実位置との関係に影響するガタを含む箇所が、エンコーダ検出位置とリング実位置との関係に影響する係合ガタを含む箇所よりも多い。このため、Ｗ→ＴとＴ→Ｗのいずれにおいてもポテンショメータ検出位置とレンズ実位置とのずれが、エンコーダ検出位置とリング実位置とのずれに比べて大きくなる。ポテンショメータ検出位置とリング実位置との関係は、Ｗ→ＴおよびＴ→Ｗにおいてそれぞれ、図１０中に丸囲みの３，４を付して示したラインのようになる。

この場合、Ａ−Ａ′で示す位置において、Ｗ→Ｔではポテンショメータ検出位置がエンコーダ検出位置に対してＷ側に差を有する。また、Ｔ→Ｗでは、ポテンショメータ検出位置がエンコーダ検出位置に対してＴ側に差を有する。エンコーダ検出位置よりもＴ側に差を有する。これは、ズーム操作が行われたときに、ポテンショメータ１０８に影響するガタが全て詰まるまでにエンコーダ検出位置は変化を開始する一方で、ポテンショメータ検出位置は変化せず、該ガタが詰まった後に遅れて変化を開始するためである。

これらを、Ｗ側の端を基準としてＴ側ほど各検出位置の値が「大きい」とすると、エンコーダ検出位置とポテンショメータ検出位置との関係は、以下のようになる。
Ｗ→Ｔの場合： エンコーダ検出位置＞ポテンショメータ検出位置
Ｔ→Ｗの場合： ポテンショメータ検出位置＞エンコーダ検出位置
このエンコーダ検出位置とポテンショメータ検出位置との関係から、先の電源遮断時から電源投入時の直前まででＭＺ操作リング１０３が回転操作されていたズーム操作方向（つまりはズーム方向）を、電源投入時に判定することが可能である。そして、そこからＭＺ操作リング１０３が回転された際には、既にガタ詰めがされて変倍レンズ群１０２−１が移動するか、ガタ詰めが完了しておらず変倍レンズ群１０２−２が移動しないか、つまりはガタ詰め状態を判定することができる。

図１１には、ガタ詰め状態を判定してカムデータを選択する処理の流れを示している。この処理は、コンピュータとしてのＺＴコントローラ２１５によりコンピュータプログラムとしてのフォーカス制御プログラムに従って実行される。また、この処理は、電子機器の電源投入に応じてその直後に実行される。ＺＴコントローラ２１５は、電源投入に応じて、ズーム位置演算部２１１にエンコーダ（光学センサ１０７）からの検出信号を用いてエンコーダ検出位置を算出させ、これを今回のエンコーダ検出位置として取得する。

Ｓ１１０１では、ＺＴコントローラ２１５は、電源投入直後においてガタ詰め状態が不明であるかを否かを判定する。ガタ詰め状態が不明でない場合は、ＺＴコントローラ２１５は後述するＳ１１０３に進む。

また、Ｓ１１０１においてガタ詰め状態が不明である場合は、ＺＴコントローラ２１５は、Ｓ１１０２に進む。

Ｓ１１０２では、ＺＴコントローラ２１５は、今回のエンコーダ検出位置が前回の電源遮断時に保存したエンコーダ検出位置（保存検出位置：以下、バックアップ位置という）と一致するか否かを判定する。今回のエンコーダ検出位置がバックアップ位置に一致する場合、つまりは前回の電源遮断時からガタ詰め状態に変化がない場合は、ＺＴコントローラ２１５は、Ｓ１１０３に進む。

Ｓ１１０３では、ＺＴコントローラ２１５は、前回の電源遮断時にバックアップ位置へのズーム操作方向として保存したバックアップズーム方向（保存変倍方向）にガタが詰められた状態を今回のガタ詰め状態に設定する。そして、Ｓ１１０５に進む。

一方、Ｓ１１０２において今回のエンコーダ検出位置がバックアップ位置と一致しない場合は、ＺＴコントローラ２１５は、前回の電源遮断時からガタ詰め状態に変化があったとしてＳ１１０４に進む。

Ｓ１１０４では、ＺＴコントローラ２１５は、今回のガタ詰め状態が「不明」と設定する。そして、Ｓ１１０５に進む。

Ｓ１１０５において、ＺＴコントローラ２１５は、今回のガタ詰め状態が「不明」か否かを判定し、「不明」の場合はＳ１１０６に進み、そうでない場合はＳ１１２０に進む。

Ｓ１１２０では、ＺＴコントローラ２１５は、今回のガタ詰め状態が、Ｔ→Ｗのズーム操作によってＷ側にガタが詰められたＷ側ガタ詰め状態かＷ→Ｔのズーム操作によってＴ側にガタが詰められたＴ側ガタ詰め状態かを判定する。Ｗ側ガタ詰め状態（Ｔ→Ｗ）の場合は後述するＳ１１０９に進み、Ｔ側ガタ詰め状態（Ｗ→Ｔ）の場合は後述するＳ１１１３に進む。

Ｓ１１０６では、ＺＴコントローラ２１５は、ズーム位置演算部２１１にポテンショメータ１０８からの検出信号を用いてポテンショメータ検出位置を算出させ、これを今回のポテンショメータ検出位置として取得する。そして、この今回のポテンショメータ検出位置と今回のエンコーダ検出位置とを比較する。

ここで、今回のポテンショメータ検出位置が今回のエンコーダ検出位置よりも大きい（Ｔ側である）と判定した場合は、Ｓ１１０７に進み、今回のポテンショメータ検出位置と今回のエンコーダ検出位置との差（ずれ量）を計算する。次に、ＺＴコントローラ２１５は、Ｓ１１０８に進み、図１０に示したエンコーダ検出位置（２）（図１０には丸囲み数字で示す：以下、同様）とポテンショメータ検出位置（４）との差に相当する閾値（第２の閾値）を設定する。そして、ずれ量が該閾値以上（または該閾値より大きい）か否かを判定する。ＺＴコントローラ２１５は、ずれ量が閾値以上である場合は、前回の電源遮断後、今回の電源投入前にＴ→Ｗのズーム操作が行われてＷ側ガタ詰め状態になったと判定し、Ｓ１１０９にてＴ→Ｗカムデータを選択する。

一方、Ｓ１１０８においてずれ量が閾値より小さいと判定した場合は、ＺＴコントローラ２１５は、Ｔ側にもＷ側にもガタが詰まっていないとみなし、Ｓ１１１０にてガタ詰め状態を中間状態と判定する。このとき、ＺＴコントローラ２１５は、Ｔ→ＷカムデータとＷ→Ｔカムデータを用いてこれらの中間のデータである中間カムデータ（第３のデータ）を算出（生成）する。

また、Ｓ１１０６において今回のエンコーダ検出位置が今回のポテンショメータ検出位置よりも大きい（Ｔ側である）と判定した場合は、Ｓ１１１１に進み、今回のエンコーダ検出位置と今回のポテンショメータ検出位置との差（ずれ量）を計算する。次に、ＺＴコントローラ２１５は、Ｓ１１１２に進み、図１０に示したエンコーダ検出位置（１）とポテンショメータ検出位置（３）との差に相当する閾値（第１の閾値）を設定する。そして、ずれ量が該閾値以上（または該閾値より大きい）か否かを判定する。ＺＴコントローラ２１５は、ずれ量が閾値以上である場合は、前回の電源遮断後、今回の電源投入前にＷ→Ｔのズーム操作が行われてＴ側ガタ詰め状態になったと判定し、Ｓ１１１３にてＷ→Ｔカムデータを選択する。

また、Ｓ１１１２においてずれ量が閾値より小さいと判定した場合は、ＺＴコントローラ２１５は、Ｓ１１１０に進み、前述したようにガタ詰め状態を中間状態と判定する。そして、ＺＴコントローラ２１５は、中間カムデータを算出（生成）する。

こうして、カムデータ（Ｔ→ＷおよびＷ→Ｔカムデータのうち一方）を選択した又は中間カムデータを生成したＺＴコントローラ２１５は、そのカムデータを用いてズームトラッキング制御を開始する。

ここで、Ｓ１１０８およびＳ１１１２で設定する閾値の設定方法について、図１２を用いて説明する。同図において、破線で示すラインおよび丸囲みの数字１〜４を付したライン（（１）〜（４））はそれぞれ、図１０において破線で示したラインおよび同数字１〜４を付したラインと同じものである。

Ｗ→Ｔのズーム操作が行われてリング実位置がＡ−Ａ′となった場合に得られるエンコーダ検出位置およびポテンショメータ検出位置は、ライン（１）から得られるエンコーダ検出位置Ｂおよびライン（３）から得られるポテンショメータ検出位置Ｂ′である。本実施例では、エンコーダ検出位置Ｂとポテンショメータ検出位置Ｂ′との差ａを算出して、これをＳ１１１２において閾値（第１の閾値）に設定する。

一方、Ｔ→Ｗのズーム操作が行われてリング実位置がＡ−Ａ′となった場合に得られるエンコーダ検出位置およびポテンショメータ検出位置は、ライン（２）から得られるエンコーダ検出位置Ｃおよびライン（４）から得られるポテンショメータ検出位置Ｃ′である。本実施例では、エンコーダ検出位置Ｃとポテンショメータ検出位置Ｃ′との差ｂを算出して、これをＳ１１０８において閾値（第２の閾値）に設定する。

ライン（１），（２）に相当するエンコーダ検出位置のデータおよびライン（３），（４）に相当するポテンショメータ検出位置のデータを予め計測してメモリ２１６に格納しておき、図１１に示した処理を行うごとに第１および第２の閾値を計算してもよい。また、上述したリング連結ガタ、ポテンショメータ駆動ガタおよびポテンショメータ内ガタの量を計測し、その計測結果から第１および第２の閾値を計算してもよい。

以上説明したように、本実施例では、電源投入時（投入直後）に取得したエンコーダ検出位置とポテンショメータ検出位置との関係を利用して、電源投入前になされたズーム操作によってガタ詰め状態がＴ側もしくはＷ側ガタ詰め完了状態か中間状態かを判定する。そして、その判定結果に応じて、ズームトラッキング制御に用いるカムデータとしてＴ→ＷおよびＷ→Ｔカムデータのうち一方を選択したりこれらを用いて中間データを生成したりする。したがって、電源投入前にズーム操作がなされてこれをエンコーダにより検出することができなくても、電源投入直後から良好なズームトラッキング制御を行うことができる。

なお、本実施例では、フォーカス素子としてのフォーカスレンズを移動させて変倍に伴う像面変位を抑える場合について説明したが、フォーカス素子として撮像素子を用い、これを光軸方向に移動させることにより変倍に伴う像面変位を抑えるようにしてもよい。

また、本実施例では、撮影光学系１０２とＺＴコントローラ２１５とを有する光学機器（例えば、レンズ一体型撮像装置や交換レンズ）について説明した。しかし、撮影光学系１０２を有さず、ＺＴコントローラ２１５を有する光学機器（例えば、レンズ交換型撮像装置）も本発明の他の実施例に含まれる。すなわち、光学機器は、フォーカス素子（フォーカスレンズ１０２−２または撮像素子）を有すればよい。

さらに、本実施例では、光学センサ１０７から得られる複数の検出信号を用いて第１の位置信号を生成し、この第１の位置信号からフォーカスレンズ１０２−２の位置制御に用いる駆動リング１０４の回転位置を示す絶対位置信号を得る場合について説明した。しかし、ポテンショメータ１０８からの検出信号を用いて光学センサ１０７により得られる第１の位置信号に比べて分解能が異なる（低い）第２の位置信号を生成し、これら第１および第２の位置信号を結合する演算を行って絶対位置信号を生成してもよい。

また、上記実施例では、第２の位置検出手段としてポテンショメータを用いる場合について説明したが、本発明の他の実施例は、第２の位置検出手段として、磁気式センサや静電容量式センサ等、光学式センサ以外の各種センサを用いる場合も含む。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０２−１ 変倍レンズ群
１０２−２ フォーカスレンズ
１０３ マニュアルズーム操作リング
１０４ 駆動リング
１０６ 光学スケール
１０７ 光学センサユニット
１０８ ポテンショメータ
２１５ ズームトラッキングコントローラ

Claims (13)

1. 可動部材を介して変倍レンズが移動される際にフォーカス素子の位置を制御するフォーカス制御装置であって、
   前記変倍レンズの位置に対する前記フォーカス素子の位置に関するデータであって、前記変倍レンズの互いに異なる移動方向に対応する第１の変倍方向および第２の変倍方向に対してそれぞれ用意された第１のデータおよび第２のデータを記憶した記憶手段と、
   第１の位置検出手段を用いて検出された前記可動部材の第１の検出位置と前記第１および第２のデータのうち一方のデータとを用いて前記フォーカス素子の位置を制御する制御手段とを有し、
   前記第１の位置検出手段とは別の第２の位置検出手段を用いて前記第１および第２の変倍方向のそれぞれで検出される前記可動部材の第２の検出位置の差が、前記第１および第２の変倍方向のそれぞれで検出される前記第１の検出位置の差と異なる場合に、
   前記制御手段は、前記第１の検出位置と前記第２の検出位置との関係に応じて前記一方のデータを選択することを特徴とするフォーカス制御装置。
2. 前記制御手段は、
   前記第１の検出位置が前記第２の検出位置よりも前記第１の変倍方向の位置である場合に前記第１のデータを選択し、
   前記第２の検出位置が前記第１の検出位置よりも前記第２の変倍方向の位置である場合に前記第２のデータを選択することを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
3. 前記制御手段は、
   前記第１の検出位置が前記第２の検出位置よりも前記第１の変倍方向において第１の閾値より大きい差を有する場合に前記第１のデータを選択し、
   前記第２の検出位置が前記第１の検出位置よりも前記第２の変倍方向において第２の閾値より大きい差を有する場合は前記第２のデータを選択することを特徴とする請求項２に記載のフォーカス制御装置。
4. 前記制御手段は、前記第１および第２の検出位置の関係から前記第１および第２のデータのうち前記一方のデータを選択できない場合は、前記第１および第２のデータを用いて生成した第３のデータを用いて前記フォーカス素子の位置を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置。
5. 前記制御手段は、前記一方のデータの選択を電源投入に応じて行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置。
6. 前記制御手段は、
   電源遮断に際して前記第１の検出位置とその第１の検出位置への変倍方向とをそれぞれ保存検出位置および保存変倍方向として保存し、
   電源投入に際しての前記第１の検出位置が前記保存検出位置に一致する場合は、前記第１および第２のデータのうち前記保存変倍方向に対して用意されたデータを選択し、
   前記電源投入に際しての前記第１の検出位置が前記保存検出位置に一致しない場合は、前記第１および第２の検出位置の関係に応じて前記一方のデータを選択することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置。
7. 前記可動部材は、ユーザの操作に応じて移動する部材であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置。
8. 前記第１の位置検出手段は、周期パターンが形成された光学スケールとともに用いられ、前記可動部材の移動に伴って前記光学スケールと相対移動する際に前記周期パターンからの光を受光することより第１の検出信号を出力する光学式の位置検出手段であり、
   前記第２の位置検出手段は、前記光学式とは異なる位置検出方式により、前記可動部材の移動に伴って第２の検出信号を出力する非光学式の位置検出手段であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置。
9. 前記第１の位置検出手段は、互いに周期が異なる複数の周期パターンが形成された光学スケールとともに用いられ、前記可動部材の移動に伴って前記光学スケールと相対移動する際に前記複数の周期パターンからの光を受光して該複数の周期パターンの周期に応じた周期でそれぞれ変化する複数の前記第１の検出信号を生成し、
   前記複数の第１の検出信号を用いて前記第１の検出位置としての前記可動部材の絶対位置を演算する演算手段を有することを特徴とする請求項８に記載のフォーカス制御装置。
10. 前記第２の位置検出手段は、前記可動部材の移動に伴って電気抵抗値が変化する可変抵抗器であることを特徴とする請求項８または９に記載のフォーカス制御装置。
11. 前記可動部材はベース部材に対して移動が可能であり、
    前記第１の位置検出手段は、前記可動部材と前記ベース部材のうち一方に取り付けられ、他方に取り付けられたスケールとの相対移動に応じて第１の検出信号を出力し、
    前記第２の位置検出手段は、前記可動部材と前記ベース部材のうち一方に設けられたカム部に係合する被移動部を有し、前記可動部材と前記ベース部材との相対移動に応じて前記被移動部が移動されることで第２の検出信号を出力することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置と、
    前記フォーカス素子とを有することを特徴とする光学機器。
13. 可動部材を介して変倍レンズが移動される際にフォーカス素子の位置の制御をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
    前記コンピュータに、
    前記変倍レンズの位置に対する前記フォーカス素子の位置に関するデータであって、前記変倍レンズの互いに異なる移動方向に対応する第１の変倍方向および第２の変倍方向に対してそれぞれ用意された第１のデータおよび第２のデータのうち一方のデータを選択する処理と、
    第１の位置検出手段を用いて検出された前記可動部材の第１の検出位置と前記一方のデータとを用いて前記フォーカス素子の位置を制御する処理とを行わせ、
    前記第１の位置検出手段とは別の第２の位置検出手段を用いて前記第１および第２の変倍方向のそれぞれで検出される第２の検出位置の差が、前記第１および第２の変倍方向のそれぞれで検出される前記第１の検出位置の差と異なる場合に、前記コンピュータに、前記第１の検出位置と前記第２の検出位置との関係に応じて前記一方のデータを選択させることを特徴とするフォーカス制御プログラム。