JP2018189745A - レンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 省スペースな構成で移動するレンズの高精度な絶対位置検出を可能にしたレンズ装置を提供すること。
【解決手段】 磁力線発生手段と、検出手段と、第一のヨークと、を有する基準枠と、前記磁力線発生手段および前記検出手段を挟んで前記第一のヨークに対向し、前記第一のヨークとともに前記磁力線発生手段の周囲で閉磁路を構成する第二のヨークを有し、前記基準枠に対して相対移動する移動部材と、レンズを保持し、前記移動部材の移動に連動するレンズ保持枠と、を有し、前記検出手段は、前記移動部材の前記基準枠に対する相対的な位置に応じて変化する磁力線の方向を検出することで前記レンズの位置を検出することを特徴とする構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動する光学系を有するレンズ装置に関する。例えば、一眼レフカメラ、コンパクトカメラ、監視用カメラ、ＴＶカメラ、液晶プロジェクタ、ＡＦ機能搭載の双眼鏡等に関する。

近年のレンズ装置、例えば一眼レフカメラ、コンパクトカメラ、監視用カメラ、ＴＶカメラ、液晶プロジェクタ、ＡＦ機能搭載の双眼鏡等のレンズ装置は、光学系を移動させる機構を備えることが多くなっている。具体的には、撮影レンズの焦点距離を変える、被写体までの測距結果に応じて被写体に合焦させる等の目的で、レンズ等の光学部品を光軸方向に移動させている。

光学部品の位置を検出する手段として、従来、グレイコードパターンとブラシ等による接触式の絶対位置センサが用いられてきた（特許文献１）。また、光学式エンコーダと反射スケールが用いられてきた（特許文献２）。さらに、接触式センサと光学式の相対位置センサを併用して、精度向上をはかったレンズ装置が開示されている（特許文献３）。

実開平６−３１５５８号公報 特開２００７−６４６６５号公報 特開２０１１−３９０９２号公報

特許文献１、３に開示の発明では接触式のセンサを用いるため、使用期間が増加すると 摩耗粉の発生等、接触部の劣化に起因して検出精度が劣化する可能性があり、更なる高寿命化が望まれる。また、特許文献２、３に記載の発明では、センサに加えて光源も電力を消費しており、更なる省電力化が望まれる。より高精度化を図った特許文献３では数種類のセンサの併用で構成が複雑化するため、よりシンプルで小型化の容易なレンズ装置が望まれる。

そこで、本発明の目的は、精度の劣化と電力消費を更に少なくしつつ、シンプルな構成でレンズの位置検出が可能なレンズ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、磁力線発生手段と、検出手段と、第一のヨークと、を有する基準枠と、前記磁力線発生手段および前記検出手段を挟んで前記第一のヨークに対向し、前記第一のヨークとともに前記磁力線発生手段の周囲で閉磁路を構成する第二のヨークを有し、前記基準枠に対して相対移動する移動部材と、レンズを保持し、前記移動部材の移動に連動するレンズ保持枠と、を有し、前記検出手段は、前記移動部材の前記基準枠に対する相対的な位置に応じて変化する磁力線の方向を検出することで前記レンズの位置を検出することを特徴とする。

本発明によれば、精度の劣化と電力消費を更に少なくしつつ、シンプルな構成でレンズの位置検出が可能なレンズ装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係るレンズ装置のレンズ位置検出部の構成例を示す斜視図。 本発明に係るレンズ装置の構成を示すブロック図。 本発明に係るレンズ装置の一部を示す断面図。 本発明に係るレンズ装置の一部を示す拡大図。 実施例１のレンズ位置検出部の構成例を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図。 実施例１のレンズ位置検出部の（ａ）無限端時の上面図とＸ−Ｘ断面図、（ｂ）至近端時の上面図とＹ−Ｙ断面図。 実施例２のレンズ位置検出部の構成例を示す斜視図。 実施例２のレンズ位置検出部の構成例を示す（ａ）上面図、（ｂ）拡大図、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面図。 実施例２のレンズ位置検出部の（ａ）無限端時の上面図とＶ−Ｖ断面図、（ｂ）至近端時の上面図とＷ−Ｗ断面図。 実施例３のレンズ位置検出部の構成例を示す斜視図。 実施例３のレンズ位置検出部の構成例を示す（ａ）側面図、（ｂ）Ｄ−Ｄ断面拡大図。 実施例３のレンズ位置検出部の構成例を示す（ａ）背面図、（ｂ）無限端のＥ−Ｅ断面図、（ｃ）至近端時のＥ−Ｅ断面図。 実施例４のレンズ位置検出部の構成例を示す斜視図。 実施例４のレンズ位置検出部の構成例を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ｆ−Ｆ断面拡大図。 実施例４のレンズ位置検出部の（ａ）無限端時の上面図と拡大図、（ｂ）至近端時の上面図と拡大図。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（実施例１）
以下、図１〜９を参照して、本発明の第一の実施例にかかわるレンズ装置の構成を説明する。

図２は、本発明の実施形態に係るレンズ装置の構成を示すブロック図である。図２のレンズマイコン１１は、撮像素子（不図示）を含むカメラ本体１側から通信用の接点２を通じて通信を受ける。その指令値によって、レンズマイコン１１はレンズ本体３内の振れ補正系１２，フォーカス駆動系１３，絞り駆動系１４等に動作を行わせる。

振れを検知するセンサの出力を基に、レンズマイコン１１にて制御信号が算出される。この制御信号によって、前記振れ補正系１２は補正レンズを駆動して、振れ補正動作を行う。そして、振れ補正駆動系１５と記補正レンズが駆動していない時には前記補正レンズをロックする。一方、像ぶれ補正を行う時はロック解除を行うロック・アンロック駆動系１６を有する。

フォーカス駆動系１３は、レンズマイコン１１からの指令値と位置検出装置の出力を基に焦点調節用のレンズを駆動してフォーカシングを行う。絞り駆動系１４は、レンズマイコン１１からの指令値によって、絞りを設定された位置まで絞る又は開放状態に復帰させるという動作を行う。

また、レンズマイコン１１は通信用の接点２から、レンズ本体３内の状態（ズーム位置，フォーカス位置，絞り値等）や、レンズ本体３に関する情報（開放絞り値，焦点距離，測距演算に必要なデータ等）をカメラ本体１側に伝達する。

１７は振れ補正動作を選択する為の防振スイッチである。ユーザーが振れ補正動作を選択する場合はこのＩＳＳＷ１７をＯＮにする。１８はオートフォーカスかマニュアルフォーカスかを選択するスイッチである。カメラ本体１内部には、カメラ全体を制御するカメラマイコン１９が内蔵されている。２０はレリーズ動作を開始させる為のレリーズスイッチである。

図３は、本実施形態における交換レンズ装置の光軸を含む平面で切断した断面図を示している。また図４はそのＭ部の部分拡大図である。なお、本実施形態を示す上記図では説明に必要なフォーカスに係わる構成のみを表しており、他の構成は不図示として省略している。

図３に示す振動波モータ装置の構造について説明する。

１０１はレンズマウントに対して一体的に固定されている固定部材である。振動波モータ装置は、断面形状が台形を成した環状の振動部材（ステータとしての弾性体）１１１と、この振動部材１１１の一端面に物理的に接合された電歪素子１１２を有する。

電歪素子１１２の表面には、圧接されたフェルト等から成る環状の振動吸収体１１３が設けられる。また、振動吸収体１１３を振動部材１１１の方へ押圧する環状のバネ部材１１４が設けられる。更に、バネ部材１１４による押力を固定部材（基準枠）１０１との間で保持する環状の保持部材１１５を有する。そして、振動波モータのロータユニットである環状の周方向移動部材１１６と、この周方向移動部材１１６と一体的に回転可能な回転筒１１７を有する。

そして、この回転筒１１７と周方向移動部材１１６との間に密着して挟まれ周方向移動部材１１６の軸方向移動（即ち、ビビリ振動）を回転筒１１７に伝達させないようにするゴム環１１８をもつ。そして、図４のように固定部材１０１の一部で、振動部材１１１の溝１１１ａの内に挿入され、振動部材１１１自体の回転を阻止する振動部材回転止め１１９を３箇所等分で有している。

この振動波モータは後述のように電歪素子１１２の電気−機械変換作用により振動部材１１１に周方向進行波振動を発生させる。これによって、光軸を中心として、周方向移動部材１１６、回転筒１１７およびゴム環１１８を一体的に回転させる。

振動波モータの回転筒１１７の端面に隣接して配置されたモータ軸受兼出力部材を、図１に示す。固定部材１０１の外周面には、固定部材１０１に対して相対回転可能に嵌合された移動部材１０２（被移動検出部材）が構成される。

移動部材１０２は、周方向の３ケ所にローラー支持軸１０２ａを持つ（図１参照）。ローラー支持軸１０２ａは、移動部材１０２の軸線（振動波モータの軸線、即ち光軸）の径方向に延びて、移動部材１０２の外周面から突出する。ローラー支持軸１０２ａには、回転可能に取り付けられたローラー１２０と、軸からの抜け止めとしてローラー１２０を係止するワッシャ１２１とが構成されている。移動部材１０２は振動波モータの出力部材を兼ねている。

また、ローラー１２０の内側端面には回転筒１１７の軸方向端面に形成された突起部が係合する。これにより、回転筒１１７の回転時のラジアル方向のガタつきが防止される。

さらに、ローラー１２０の外周面において、マニュアル操作環１２２の回転トルクを入力させるためのマニュアル連結環１２３の端面と、回転筒１１７の端面とが接触している。このローラー１２０の外周面と回転筒１１７の端面とマニュアル連結環１２３の端面との相互接触圧は、バネ部材１１４の加圧力によって決定される。

環状のマニュアルカラー１２４は摩擦力安定部材として固定部材１０１に固定される。マニュアル連結環１２３は一方の端面においてローラー１２０の外周面に接触する。他方の端面においてはマニュアルカラー１２４の端面に接触している。また、マニュアル連結環１２３の外周縁部は、マニュアル操作環１２２の内周面の凹部に係合しており、マニュアル連結環１２３は、マニュアル操作環１２２と一体に回転するようになっている。

マニュアル連結環１２３はマニュアルカラー１２４との間の摩擦抵抗よりも大きな駆動トルクがマニュアル操作環１２２から伝達された時にのみ、回転することができる。従って、レンズ装置のユーザーがマニュアル連結環１２３とマニュアルカラー１２４との間の摩擦抵抗に打ち勝つ回転トルクでマニュアル操作環１２２を回動操作しない限り、マニュアル連結環１２３は回転しない。

次に、以上説明した構造の動作を説明する。

レンズ装置ユーザーがレンズ保持枠１０７をマニュアルで駆動させようとする場合は、指でマニュアル操作環１２２を回動操作する。するとマニュアル連結環１２３がマニュアルカラー１２４との摩擦抵抗に打ち勝って光軸を中心として回動される。

この時には振動波モータが駆動されていないので、振動波モータの回転筒１１７は振動部材１１１と周方向移動部材１１６との摩擦力により静止している。従って、ローラー１２０はマニュアル連結環１２３によってローラー支持軸１０２ａを中心に回転されつつ回転筒１１７の端面に沿って転動する。

その結果、ローラー支持軸１０２ａを介して移動部材１０２は光軸を中心に相対回転される。このため、レンズ保持枠１０７はレンズ保持枠駆動部材１０８の回転力を受け回転駆動される。すなわち、移動部材１０２の回転に連動して駆動される。この力を不図示のカムの運動変換機構により、レンズの光軸方向運動に変換し、レンズ保持枠１０７は回転しながら光軸方向に移動することになる。

以上のメカニズムにより、マニュアルフォーカシングが行なわれる。

一方、レンズ装置ユーザーがレンズ保持枠１０７を振動波モータの力で駆動させようとする場合には、まずＡ／ＭＳＷ１８を操作する。この操作に応答して、不図示の制御回路が動作し、電歪素子１１２に電圧が印加される。その結果、円周方向に進行する振動が振動部材１１１に生じる。

この振動によって周方向移動部材１１６、ゴム環１１８及び回転筒１１７が光軸を中心として回転される。この回転によってローラー１２０は回転筒１１７から回転トルクを受ける。マニュアル操作環１２２、マニュアル連結環１２３は回転していないので、ローラー１２０は、ローラー支持軸１０２ａのまわりを回転しつつマニュアル連結環１２３の端面に沿って転動する。

その結果、ローラー支持軸１０２ａを介して移動部材１０２が光軸を中心として回転する。このため、レンズ保持枠１０７がレンズ保持枠駆動部材１０８の回転力を受け回転駆動する。この力を不図示のカムの運動変換機構により、レンズの光軸方向運動に変換し、レンズ保持枠１０７は回転しながら光軸方向に移動することになる。

以上のメカニズムにより、オートフォーカシングが行なわれる。

次に図１、図５〜図６を用いて位置検出手段の構成について説明する。

図１は図３における固定部材１０１と移動部材１０２、固定ヨーク（第一のヨーク）１０３、磁石１０４、対向ヨーク（第二のヨーク）１０５、不図示の回転角度センサ１０６を抜き出し示した斜視図である。図５（ａ）は図１の構成の上面図である。

固定ヨーク１０３と磁力線発生手段である磁石１０４は一体的に取り付けられている。固定ヨーク１０３は、開口側が固定部材１０１と移動部材１０２の径方向の外側を向いた、溝形状を有している（図５（ｂ））。

回転角度センサ１０６は磁気検出手段である。回転角度センサ１０６は磁力線の方向を検出することができる。例えば旭化成エレクトロニクス株式会社製の磁気センサ等が挙げられる。

磁石１０４、および回転角度センサ１０６は、移動部材１０２の径方向であってその外側に向かって、溝形状を有する固定ヨーク１０３の底面からこの順で並んでいる。更にこれらは、固定部材１０１に一体的に固定されている。

移動部材１０２の内側の面（内周面）には、この面に沿って対向ヨーク１０５が延設されている。対向ヨーク１０５は、固定ヨーク１０３の開口側の端部に対して、磁石１０４を挟んで対向して配置されている。

このように溝形状を有する固定ヨーク１０３に対して、その開口部に蓋をするように対向ヨーク１０５を配置することで、磁石１０４、および回転角度センサ１０６の周囲で閉じた磁気回路（閉磁路）を構成することができる。

対向ヨーク１０５の構成を更に説明する。前述のように、対向ヨーク１０５は移動部材１０２の内側の面に沿って延設されているから、対向ヨーク１０５は移動部材１０２と一体となって固定部材１０１に対して光軸中心に相対回転する。

この相対回転に伴って、対向ヨーク１０５は回転角度センサ１０６に対し光軸方向の相対位置が変化するカムリフト形状を有するように構成される。

より具体的には、移動部材１０２の径方向から固定ヨーク１０３の開口側をみた場合に、固定ヨーク１０３と対向ヨーク１０５がすくなくとも一部の領域で重複している。この重複している領域が、移動部材１０２と一体の対向ヨーク１０５の相対回転に伴って光軸方向に変化するように、対向ヨーク１０５は形成されている。

更に具体的には、対向ヨーク１０５は、移動部材１０２の内側の面に沿ってひかれたつる巻き線に沿う形状をしている。言い換えれば、対向ヨーク１０５は、移動部材１０２の内側の面に設けられる、光軸を中心としたらせん状の形状を有している。

次いで、位置検出のメカニズムを説明する。

図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。光軸の略鉛直方向にＮ極、Ｓ極の二極を有する磁石１０４は固定ヨーク１０３と一体的に取り付けられている。図５（ｂ）に示すようにＮ極からＳ極に向けて発生する磁力線Φは回転角度センサ１０６を通過し、対向ヨーク１０５から固定ヨーク１０３を通る。

本実施例では、固定ヨーク１０３は固定部材１０１に一体的に固定されている。同様に対向ヨーク１０５は移動部材１０２に一体的に固定されている。したがって、移動部材１０２の固定ヨーク１０３に対する相対回転（相対的な位置の変化）に応じて、固定ヨーク１０３と対向ヨーク１０５の位置も相対的に変化する。

また、溝形状を有する固定ヨーク１０３は光軸方向に延びていて、その開口側は円筒形状を有する移動部材１０２の径方向（光軸に対して径方向）の外側を向いている。前述のようにこの開口側に対向するように、移動部材１０２の周面には対向ヨーク１０５が設けられる。

一方、前述のように対向ヨーク１０５は移動部材１０２の内側の面にらせん状に延設されている。

したがって移動部材１０２の相対回転に伴って、固定ヨーク１０３と対向ヨーク１０５が移動部材１０２の径方向に重複する領域が、光軸方向（らせんの軸方向）にずれていくことになる。なお本実施形態においては、レンズや移動部材１０２の径方向は、磁石１０４と回転角度センサ１０６が並ぶ方向と一致している。

このメカニズムによって、図６（ａ）、（ｂ）の断面図に示すように、回転角度センサ１０６を通過する磁力線Φは、光軸と磁石１０４を通る面内で回転する。図６（ａ）はフォーカシング時の無限端における上面図と磁力線Φの通過する部分のＸ−Ｘ断面図である。図６（ｂ）はフォーカシング時の至近端における上面図とＹ−Ｙ断面図である。

前述のように、本実施形態における回転角度センサ１０６は磁力線Φの方向の変化を検出することができるから、回転角度センサ１０６から出力される電圧値で移動部材１０２の回転角度を絶対角度にて検出できる。

以上のメカニズムにより、移動部材１０２と固定部材１０１の相対的な位置に応じて、移動部材１０２に連動するレンズ保持枠１０７の光軸方向の絶対位置を検出することができる。

本実施例においては以上のような構成をとることによって、１つのセンサでレンズ駆動の絶対位置の検出が行えるようになる。つまり、シンプルな構成で高精度にレンズの絶対位置を検出可能なレンズ装置を提供することができる。

また、固定ヨーク１０３と対向ヨーク１０５を用いることで磁気回路を閉じ、周りへの磁束の漏れが少なく、また高い磁束が得られるため、より高精度な位置検出を行うことができる。

本実施形態は、固定ヨーク１０３と対向ヨーク１０５とこれらの間にある磁石１０４と回転角度センサ１０６とが直線上に並ぶ。言い換えれば、移動部材１０２と固定部材１０１との相対的な位置にかかわらず、これらの全てを通過する直線が少なくとも一つ存在する。

本実施形態では移動部材１０２の移動の範囲内においてこの関係を保っている。移動部材１０２の回転角度の変化によってもヨークで囲まれる空間内に磁石１０４と回転角度センサ１０６とが収まるので、周囲の空間への磁束の漏れが少なく、より高精度な位置検出を行うことができる。

また本実施形態は、移動部材１０２の移動の範囲内において、固定ヨーク１０３と対向ヨーク１０５が磁石１０４と回転角度センサ１０６が並ぶ方向から見て重複する領域を有する。また、本実施形態においては重複する領域の面積や、各ヨーク間の距離の変化はほとんどない。したがって、移動部材１０２の角度によって磁力線が変動しない。すなわち、レンズの位置による検出力の変化が小さく、安定した検出ができる。

また、本発明では、非接触でレンズの位置を検出することができるため、レンズの操作回数が増加しても、センサの接触による摩耗が非常に小さい。摩耗粉による精度の劣化も非常に少ない。すなわち、精度の劣化を更に小さくすることができる。併せて、接触式センサで生じていたチャタリングによる精度の低下も防ぐことができる。

更に、本発明では、磁力発生源に磁石を用いており、光源が不要である。したがって、消費電力を更に押さえることが可能になる。

すなわち、以上の構成により、精度の劣化と電力消費を更に少なくしつつ、シンプルな構成でレンズの位置検出が可能なレンズ装置を提供することができる。

（実施例２）
以下、図７〜１５を参照して、本発明の第二の実施例による、レンズ装置について説明する。

本実施形態におけるレンズ装置は、基本的には実施例１のレンズ装置と同様な構成を有する。しかし、対向ヨークの形状が異なる。また、固定ヨークや磁石、該回転角度センサの配置が異なる。本実施例において、実施例１と共通する機能を有する部分については、実施例１と同じ名称を付す。また、実施例１と同じ要素については実施例１と同じ符号を付している。

はじめに、本実施例におけるレンズ装置の構成を説明する。

図７は図３における固定部材と移動部材、固定ヨーク、磁石、対向ヨーク、不図示の回転角度センサを抜き出し示した斜視図である。図８はその（ａ）上面図、（ｂ）拡大図、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面図である。

固定ヨーク２０３と磁力線発生手段である磁石２０４は一体的に取り付けられている。また、これらは固定部材（基準枠）２０１に対し固定されている。本実施形態においては、固定ヨーク２０３はレンズ（後述の円筒形状を有する移動部材２０２）の径方向に延びた形状を有する。

また、固定ヨーク２０３は開口側がレンズの光軸（後述の円筒形状を有する移動部材２０２の中心軸）方向を向いた、溝形状を有している。

磁気検出手段である回転角度センサ１０６は磁力線の方向を検出することができる。磁石２０４、回転角度センサ１０６はこの順に、固定ヨーク２０３の底面から並んで固定部材２０１に固定されている（図８（ｂ）参照）。

円筒形状を有する移動部材２０２は固定部材２０１に対して相対回転することができ、レンズ保持枠１０７を光軸方向に駆動させる。

移動部材２０２の光軸（移動部材２０２の相対回転軸）方向側の端面の一方には、対向ヨーク２０５が固定されている。対向ヨーク２０５は、固定ヨーク２０３の開口側の端部に対し、磁石２０４と回転角度センサ１０６を挟んで対向している。この構成により、移動部材２０２の軸方向から固定ヨーク２０３の開口側をみた場合に、固定ヨーク２０３と対向ヨーク２０５が、少なくとも一部の領域で重複している。

対向ヨーク２０５の形状を更に説明する。対向ヨーク２０５は、回転角度センサ１０６に対して、光軸の略鉛直方向に相対位置が変化するカムリフト形状を有している。

より具体的には、移動部材２０２の相対回転に伴って前述した固定ヨーク２０３と対向ヨーク２０５が重複する領域が移動部材２０２の径方向に変位する形状で、移動部材２０２の軸（相対回転軸、光軸）方向側の面に対向ヨーク２０５が形成される。

更に具体的には、対向ヨーク２０５は、移動部材２０２の相対回転に伴って、移動部材２０２の軸（相対回転軸、光軸）を中心に半径が変化する形状を有する。

次いで、本実施例における位置検出のメカニズムを説明する。

光軸方向にＮ極、Ｓ極の二極を有する磁石２０４は前述のように固定ヨーク２０３と一体的に取り付けられている。図８（ｂ）（ｃ）に示すように、Ｎ極からＳ極に向けて発生する磁力線Φは回転角度センサ１０６を通過し、対向ヨーク２０５から固定ヨーク（２０３を通る。

本実施例においては、固定ヨーク２０３は、固定部材２０１に固定されている。また、固定ヨーク２０３はレンズ（移動部材２０２）の径方向に延びている。また、固定ヨーク（第一のヨーク）２０３の開口側は光軸方向を向く。同時に移動部材２０２の光軸方向面に構成された、対向ヨーク（第二のヨーク）２０５と対向している。

図９（ａ）はフォーカシング時の無限端における上面図と、磁力線Φの通過する部分のＶ−Ｖ断面図である。図９（ｂ）はフォーカシング時の至近端における上面図と、磁力線Φの通過する部分のＷ−Ｗ断面図である。フォーカシングの状態により、移動部材２０２の回転角度が変化する。

一方、対向ヨーク２０５の形状は移動部材２０２の回転角度に応じて光軸を中心とした半径の変化する形状である。

したがって、したがってこの相対回転に伴って、固定ヨーク２０３と対向ヨーク２０５とが、レンズや移動部材２０２の軸（光軸）方向に重複する領域が径方向に変化する。なお本実施形態では、レンズや移動部材２０２の軸（光軸）方向は、磁石２０４と回転角度センサ１０６が並ぶ方向と一致している。

これによって、回転角度センサ１０６を通過する磁力線Φは、図９（ａ）、（ｂ）の各断面図に示すように、光軸（移動部材２０２の相対回転軸）と磁石２０４を通る面内で回転する。

本実施形態における回転角度センサ１０６は、磁力線Φの方向の変化を検出できるので、回転角度センサ１０６から出力される電圧値で移動部材２０２の回転角度を絶対角度にて検出できる。

以上のメカニズムにより、移動部材２０２の固定部材２０１に対する相対的な位置に応じて磁力線の方向を変化させるメカニズムによって、移動部材２０２に連動するレンズ保持枠１０７の光軸方向の絶対位置を検出することができる。

本実施例ではこれらの構成によって、１つのセンサでレンズ駆動の絶対位置の検出が行えるようになる。つまり、シンプルな構成で高精度にレンズの絶対位置を検出可能なレンズ装置を提供することができる。

また、ヨークを用いることで磁気回路を閉じ、周りへの磁束の漏れが少なく、また高い磁束が得られるため、より高精度な位置検出を行うことができる。

本実施形態は、固定ヨーク２０３と対向ヨーク２０５と、これらの間にある磁石２０４と回転角度センサ１０６とが、直線上に並ぶ。言い換えれば、移動部材２０２と固定部材２０１との相対的な位置にかかわらず、これらの全てを通る直線が存在する。

本実施例では移動部材２０２の移動の範囲内において常に、この関係を満たしている。移動部材２０２の回転角度の変化によってもヨークで囲まれる空間内に磁石２０４と回転角度センサ１０６とが収まるので、周囲の空間への磁束の漏れが少なく、より高精度な位置検出を行うことができる。

また、本実施形態は、移動部材２０２の移動の範囲内において、固定ヨーク２０３と対向ヨーク２０５が、磁石２０４と回転角度センサ１０６が並ぶ方向から見て重複する領域を有する。また、本実施形態においては重複する領域の面積や、各ヨーク間の距離の変化はほとんどない。したがって、移動部材２０２の角度によって磁力線が変動しない。すなわち、レンズの位置による検出力の変化が小さく、安定した検出ができる。

また、本発明では、非接触でレンズの位置を検出することができるため、レンズの操作回数が増加しても、センサの接触による摩耗が非常に小さい。摩耗粉による精度の劣化もない。すなわち、精度の劣化を更に小さくすることができる。併せて、接触式センサで生じていたチャタリングによる精度の低下も防ぐことができる。

更に、本発明では、磁力発生源に磁石を用いており、光源が不要である。したがって、消費電力を更に押さえることが可能になる。

すなわち以上の構成により、精度の劣化と電力消費を更に少なくしつつ、シンプルな構成でレンズの位置検出が可能なレンズ装置を提供することができる。

（実施例３）
以下、図１０〜２０を参照して、本発明の第三の実施例による、レンズ装置について説明する。

本実施例のレンズ装置は、基本的には実施例１のレンズ装置と同様の構成を有する。しかし、移動部材が固定部材に対し光軸方向に直進移動し、レンズ保持枠と一体的に構成される点で実施例１と異なる。本実施例において、実施例１と共通する機能を有する部分については、実施例１と同じ名称を付す。また、実施例１と同じ要素については実施例１と同じ符号を付している。

図１０は固定部材とレンズ保持枠、固定ヨーク、磁石、対向ヨーク、回転角度センサを抜き出し示した斜視図である。

固定ヨーク（第一のヨーク）３０３と磁力線発生手段である磁石３０４は一体的に取り付けられている。これらは固定部材（基準枠）３０１に固定されている。また固定ヨーク３０３は、開口側がレンズの周方向を向いた溝形状を有している。

磁気検出手段である回転角度センサ１０６は磁力線の方向を検出することができる。本実施形態においては、回転角度センサ１０６は磁石３０４の側面に位置するように固定部材３０１に固定されている。固定ヨーク３０３の底から、磁石３０４、回転角度センサ１０６の順でレンズの周方向に並んでいる（図１１（ｂ））。

本実施例においては、レンズ保持枠と移動部材を兼ねているレンズ保持枠（移動部材）３０７が構成される。レンズ保持枠３０７は、固定部材３０１に対して光軸方向に相対並進する。また、レンズ保持枠３０７の周面の一部に設けられたスライド部３０７ａが、固定部材３０１の有する孔を貫通し、延出している。

レンズ保持枠３０７のスライド部３０７ａには対向ヨーク（第二のヨーク）３０５が固定されている。対向ヨーク３０５は、レンズ保持枠３０７の固定部材３０１に対する相対並進（スライド）に伴って、固定ヨーク３０３、磁石３０４に対し、回転角度センサ１０６を挟み対向する位置で相対移動する。

図１１は図１０の構成の（ａ）側面図、（ｂ）Ｄ−Ｄ断面拡大図である。固定ヨーク３０３と一体的に取り付けられた磁石３０４は光軸に対し略鉛直方向にＮ極、Ｓ極の二極を有している。Ｎ極からＳ極に向けて発生する磁力線Φは回転角度センサ１０６を通過し、対向ヨーク３０５から固定ヨーク３０３を通る。

図１２は図１０の構成の（ａ）背面図、（ｂ）無限端のＥ−Ｅ断面図、（ｃ）至近端時のＥ−Ｅ断面図である。

フォーカシングの状態により、レンズ保持枠３０７の固定部材３０１に対する位置が変化する。一方、対向ヨーク３０５はレンズ保持枠３０７の周面に、その径方向に固定部材３０１の有する孔を貫通し、延出した形状を有する。

したがってレンズ保持枠３０７の光軸方向の位置の変化に伴って、固定ヨーク３０３と対向ヨーク３０５が、光軸あるいはレンズ保持枠３０７の周方向に重複する領域が変化する。なお本実施形態では、光軸あるいはレンズ保持枠３０７の周方向は、磁石３０４と回転角度センサ１０６が並ぶ方向と一致している。本実施形態において重複する領域は、固定ヨーク３０３に対して光軸方向に移動することになる。

レンズ保持枠３０７の直進移動に応じて回転角度センサ１０６を通過する磁力線Φは、図１２（ｂ）、（ｃ）に示すように、光軸と磁石３０４を通る面内で回転する。

本実施形態における回転角度センサ１０６は、磁力線Φの方向の変化を検出することができる。したがって回転角度センサ１０６から出力される磁力線Φの方向に応じた電圧値と、レンズ保持枠３０７の位置を対応させて、移動部材１０２に連動するレンズ保持枠３０７の光軸方向の絶対位置を検出することができる。

以上のようにレンズ保持枠３０７の固定部材３０１に対する相対的な位置に応じて磁力線の方向を変化させるメカニズムによって、レンズ保持枠３０７の光軸方向の絶対位置を検出することができる。

本実施例においてはこれらの構成によって、１つのセンサでレンズ駆動の絶対位置の検出が行えるようになる。つまり、シンプルな構成で高精度にレンズの絶対位置を検出可能なレンズ装置を提供することができる。

また、ヨークを用いることで磁気回路を閉じ、周りへの磁束の漏れが少なく、また高い磁束が得られるため、より高精度な位置検出を行うことができる。

本実施形態は、固定ヨーク３０３と対向ヨーク３０５と、これらの間にある磁石３０４と回転角度センサ１０６とが、直線上に並ぶ。言い換えれば、レンズ保持枠３０７と固定部材３０１との相対的な位置にかかわらず、これらのすべてを通過する直線が少なくとも一つ存在する。

本実施形態ではレンズ保持枠３０７移動の範囲内において常に、この関係を満たしている。レンズ保持枠３０７の位置の変化によってもヨークで囲まれる空間内に磁石３０４と回転角度センサ１０６とが収まるので、周囲の空間への磁束の漏れが少なく、より高精度な位置検出を行うことができる。

また、本実施形態は、レンズ保持枠３０７の並進移動の範囲内において、固定ヨーク３０３と対向ヨーク３０５が磁石３０４と回転角度センサ１０６が並ぶ方向から見て重複する領域を有する。また、本実施形態においては重複する領域（抵抗領域）の面積や、各ヨーク間の距離の変化はほとんどない。したがって、レンズ保持枠３０７によって磁力線が変動しない。すなわち、レンズの位置による検出力の変化が小さく、安定した検出ができる。

更に本実施形態では、移動部材がレンズ保持枠を兼ねている。つまり中間部材を経ず、光軸方向のレンズ保持枠（移動部材）３０７の位置を検出することができる。したがって、構成をよりシンプルにでき、加えて検出精度をより高くすることができる。

すなわち、以上の構成により、精度の劣化と電力消費を更に少なくしつつ、シンプルな構成でレンズの位置検出が可能なレンズ装置を提供することができる。

（実施例４）
以下、図１３〜２６を参照して、本発明の第四の実施例による、レンズ装置について説明する。

本実施例のレンズ装置は、基本的には実施例１のレンズ装置と同様な構成を有する。しかし、移動部材が固定部材に対し光軸を中心に回転し、かつ光軸方向に移動し、レンズ保持枠を兼ねている構成が実施例１と異なる。本実施例において、実施例１と共通する機能を有する部分については、実施例１と同じ名称を付す。また、実施例１と同じ要素については実施例１と同じ符号を付している。

図１３は固定部材とレンズ保持枠、固定ヨーク、磁石、対向ヨーク、回転角度センサを抜き出し示した斜視図である。図１４（ａ）はその上面図である。

固定ヨーク（第一のヨーク）４０３と磁力線発生手段である磁石４０４は一体的に取り付けられており、基準枠である固定部材４０１に対し固定されている。磁気検出手段である回転角度センサ１０６は磁力線の方向を検出することができ、磁石４０４の前面に位置するように固定部材４０１に固定されている。

固定部材４０１の外周には不図示の雄ヘリコイドねじが設けられており、レンズ保持枠兼移動部材であるところのレンズ保持枠（移動部材）４０７の内周には不図示の雌ヘリコイドねじが設けられている。ねじの螺合により、レンズ保持枠（移動部材）４０７は固定部材４０１に対し光軸を中心に回転し、かつ光軸方向に駆動される。

レンズ保持枠（移動部材）４０７の光軸方向の一方の端面には、固定ヨーク４０３、磁石４０４に対し、回転角度センサ１０６を挟み対向する対向ヨーク４０５が固定されている。

図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。固定ヨーク４０３と一体的に取り付けられた磁石４０４は光軸方向にＮ極、Ｓ極の二極を有しており、Ｎ極からＳ極に向けて発生する磁力線Φは回転角度センサ１０６を通過し、対向ヨーク４０５（第二のヨーク）から固定ヨーク４０３を通る。

図１５（ａ）はフォーカシング時の無限端における上面図と拡大図、図１５（ｂ）はフォーカシング時の至近端における上面図と拡大図である。

固定ヨーク４０３と一体的に取り付けられた磁石４０４は光軸方向にＮ極、Ｓ極の二極を有しており、Ｎ極からＳ極に向けて発生する磁力線Φは回転角度センサ１０６を通過する。レンズ保持枠（移動部材）４０７の回転角度に応じて回転角度センサ１０６を通過する磁力線Φは回転し、回転角度センサ１０６から出力される電圧値でレンズ保持枠（移動部材）４０７の回転角度を絶対角度にて検出できる。これにより、レンズ保持枠（移動部材）４０７の光軸方向の位置を絶対値検出できる。

本実施形態においても、固定ヨーク４０３と対向ヨーク４０５と、これらの間にある磁石１０４と回転角度センサ１０６とが、直線上に並ぶ。言い換えれば、レンズ保持枠（移動部材）４０７と固定部材（基準枠）４０１との相対的な位置にかかわらず、これらの全てを通過する直線が少なくとも一つ存在する。

すなわち、以上の構成により、精度の劣化と電力消費を更に少なくしつつ、シンプルな構成でレンズの位置検出が可能なレンズ装置を提供することができる。また、ヨークを用いることで磁気回路を閉じ、周りへの磁束の漏れが少なく、また高い磁束が得られるため、より高精度な位置検出を行うことができる。

さらに本実施形態では、移動部材がレンズ保持枠を兼ねていて、駆動部の構成もヘリコイドねじであり、構成をよりシンプルにできる。

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、組合せが可能である。

例えば、上記各実施例では磁力線発生手段を磁石としたが、電磁石等の磁力線発生手段であってもよい。また、上記各実施例ではレンズ保持枠の駆動方向を光軸方向としていたが、この方向に限らず他方向、例えば光軸に直交する方向への駆動に対して適応可能であることは言うまでもなく、シフト駆動等にも適用可能である。

また、上記各実施例では、撮像素子を含むカメラに被写体からの光を導く撮影用レンズ装置や、交換レンズ装置について説明した。しかしこのような撮像装置以外でも、本発明は適用することができる。

例えば、光源からの光を表示素子に導き、また表示素子からの光をレンズ装置に導く光学系を含む、液晶プロジェクタ（投射型表示装置）においても適用可能である。このような液晶プロジェクタに用いられる場合には、前述の表示素子（液晶素子）からの画像光をスクリーン等に投影する投影光学系として、本実施例のレンズ装置が用いられることが望ましい。

また例えばそれぞれ左右一対の、観察物からの観察光を導く対物光学系、正立プリズムやミラー等の正立光学系、これらからの光をユーザーの眼に導く接眼光学系を備える双眼鏡等の他の光学観察装置にも適用することができる。このような光学観察装置に用いられる場合には、ＡＦ機能を搭載する対物光学系として、本実施例のレンズ装置が用いられることが望ましい。

１０１、２０１、３０１、４０１ 固定部材（基準枠）
１０２、２０２ 移動部材（被移動検出部材）
１０３、２０３、３０３、４０３ 固定ヨーク（第一のヨーク）
１０４、２０４、３０４、４０４ 磁石（磁力線発生手段）
１０５、２０５、３０５、４０５ 対向ヨーク（第二のヨーク）
１０６ 回転角度センサ
１０７ レンズ保持枠
３０７、４０７ レンズ保持枠（移動部材）

Claims (13)

1. 磁力線発生手段と、検出手段と、第一のヨークと、を有する基準枠と、
   前記磁力線発生手段および前記検出手段を挟んで前記第一のヨークに対向し、前記第一のヨークとともに前記磁力線発生手段の周囲で閉磁路を構成する第二のヨークを有し、前記基準枠に対して相対移動する移動部材と、
   レンズを保持し、前記移動部材の移動に連動するレンズ保持枠と、
   を有し、
   前記検出手段は、前記移動部材の前記基準枠に対する相対的な位置に応じて変化する磁力線の方向を検出することで前記レンズの位置を検出する
   ことを特徴とするレンズ装置。
2. 前記移動部材と前記基準枠との相対的な位置にかかわらず、前記磁力線発生手段、前記検出手段、前記第一のヨーク、及び前記第二のヨークのすべてを通過する直線が少なくとも１つ存在することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記移動部材の前記基準枠に対する相対移動の範囲内において、前記第一、二のヨークが、前記磁力線発生手段と前記検出手段が並ぶ方向から見て、互いに少なくとも一部が重複している
   ことを特徴とする請求項１乃至２のいずれか一項に記載のレンズ装置。
4. 前記移動部材は、前記基準枠に対して相対回転が可能な、円筒形状を有する部材であって、
   前記第一のヨークは開口側が前記移動部材の径方向の外側を向いた溝形状を有しており、
   前記第二のヨークの形状は前記移動部材の内側の面に沿って延設され、前記移動部材の径方向から前記第一のヨークの開口側をみた場合に前記第一、二のヨークの重複する領域が前記相対回転に伴って光軸方向に変化する形状である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズ装置。
5. 前記第二のヨークの形状は、前記移動部材の内側の面に沿って設けられる光軸を中心としたらせん状の形状である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズ装置。
6. 前記移動部材は、前記基準枠に対して相対回転が可能な、円筒形状を有する部材であって、
   前記第一のヨークは開口側が前記移動部材の軸方向を向いた溝形状を有しており、
   前記第二のヨークは前記移動部材の軸方向の面に延設され、前記移動部材の軸方向から前記第一のヨークの開口側をみた場合に前記第一、二のヨークの重複する領域が前記相対回転に伴って径方向に変化する形状である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズ装置。
7. 前記移動部材は、側面に孔を有する前記基準枠に対して相対並進でき、
   前記第一のヨークは開口側が前記レンズの周方向を向いた溝形状であって、前記孔から前記レンズの径方向に延出した形状を有しており、
   前記第二のヨークは前記移動部材の側面において光軸方向に延設され、前記移動部材の周方向から前記第一のヨークの開口側をみた場合に前記第一、二のヨークの重複する領域が前記相対並進に伴って光軸方向に変化する形状である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズ装置。
8. 前記移動部材が前記レンズ保持枠に一体的に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレンズ装置。
9. 前記レンズ保持枠の移動の方向が前記レンズの光軸方向であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズ装置。
10. 前記レンズ保持枠の移動の方向が前記レンズの光軸に直交する方向であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズ装置。
11. 撮像素子を含むカメラ本体と、
    前記撮像素子に被写体からの光を導く、請求項１乃至１０いずれか１項に記載のレンズ装置と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のレンズ装置と、
    光源と、
    表示素子と、
    前記光源からの光を前記表示素子に導くとともに、前記表示素子からの光を前記レンズ装置に導く光学系と、を有する、
    ことを特徴とする投射型表示装置。
13. 観察物からの光を導く左右一対の請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のレンズ装置と、
    左右一対の正立光学系と、
    前記レンズ装置及び前記正立光学系からの光を眼に導く左右一対の接眼光学系と、を有する
    ことを特徴とする光学観察装置。

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