JP4247622B2 - レンズ位置検出装置およびレンズ鏡筒並びに撮像装置 - Google Patents
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Description
この種のレンズ位置検出装置としては、例えばマグネットの磁力変化を電気信号に変換するMRセンサなどの磁気抵抗素子が比較的多く用いられている。
例えば、従来技術1として、可動部の移動方向に沿って磁極が交互に異なるように着磁された位置検出用のマグネットと前記位置検出用マグネットが移動する範囲に対向して被固定部材に固定されている磁気の変化に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効素子を有するものが提案されている(例えば特許文献1参照)。
このレンズ位置検出装置は可動部の移動ストロークとほぼ等しい大きさのマグネットを必要とする。また、磁気抵抗素子から得られる位置信号は、振幅が一定の繰り返し波となる。
また、従来技術2として、前記ホール素子をMRセンサの代わりに利用したレンズ位置検出装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。
このレンズ位置検出装置では、駆動方向に沿って所定のピッチでS極とN極を交互に着磁した磁気スケールとこれと所定の一定距離をもって対向するように取り付けられた磁気センサを有しており、この磁気センサにはMR素子、ホール素子等が用いられるとしている。
また、従来技術3として、傾斜マグネットとホール素子を利用し、光軸方向に可動部が移動するのに応じてマグネット傾斜部表面とホール素子の間隔が変化することによりホール素子におよぶ磁束の変化を利用して位置検出を行う方法も提案されている(例えば特許文献3参照)。
また、駆動方向を検出するためには2相のセンサ出力を得る必要がありセンサスペースの増大、回路、素子等の信頼性の低下などの問題や、2相間の磁気特性上のズレや素子の感度のバラツキにより発生する出力信号のズレを補正して利用する必要があるなどの問題があった。
さらに全可動ストロークにおける位置情報を検出するためには可動ストローク以上の大きさを有する位置検出用マグネットを必要としレンズ鏡筒のスペースを有効に活用できない問題や可動部の質量が増大することにより駆動用アクチュエータに要求される必要発生推力が大きくなり駆動用アクチュエータの大型化、さらには撮像装置の大型化につながってしまう問題があった。
また、従来技術3でも、従来技術1、2と同様に全可動ストロークにおける位置情報を得るためにストロークとほぼ等しい長さを有した位置検出用マグネットを必要とし、傾斜を設けるためには駆動方向と直行する方向にある程度の厚さを必要とするため大きなスペースを必要とするためレンズ駆動装置、撮像装置の大型化につながる問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、その目的は小型化を図るとともに、レンズ位置の検出に要する時間の短縮を図る上で有利なレンズ位置検出装置およびレンズ鏡筒並びに撮像装置を提供することにある。
また本発明は、レンズ位置検出装置を備えるレンズ鏡筒であって、前記レンズ位置検出装置は、ベース上におけるレンズの光軸方向における位置を検出するものであり、前記レンズ位置検出装置は、前記レンズおよびベースの一方に設けられた位置検出用マグネットと、前記レンズおよびベースの他方に設けられ前記位置検出用マグネットの磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成する磁力検出センサと、前記検出信号の大きさに基づいて前記レンズの前記ベース上における前記光軸方向における位置情報を生成する位置情報生成手段とを備え、前記磁力検出センサは、前記位置検出用マグネットを通り前記レンズの光軸と平行する直線上に配置され、前記位置情報生成手段は、前記磁力検出センサから供給される前記検出信号を増幅して出力信号を生成する増幅回路を有し、前記位置情報生成手段による前記位置情報の生成は前記出力信号に基づいてなされ、前記増幅回路は、前記出力信号の傾きの絶対値に対応して該増幅回路の増幅率が2つあるいは3つ以上の異なる大きさに変更できるように構成され、前記レンズはレンズ保持枠により保持され、前記位置検出用マグネットは、前記レンズ保持枠およびベースの一方に設けられ、前記磁力検出センサは、前記レンズ保持枠およびベースの他方に設けられ、前記位置検出用マグネットは前記レンズ保持枠に設けられ、前記磁力検出センサは第1の磁力検出センサと第2の磁力検出センサの2つを有して前記ベースに設けられていることを特徴とする。
また本発明は、レンズ位置検出装置を備える撮像装置であって、前記レンズ位置検出装置は、ベース上におけるレンズの光軸方向における位置を検出するものであり、前記レンズ位置検出装置は、前記レンズおよびベースの一方に設けられた位置検出用マグネットと、前記レンズおよびベースの他方に設けられ前記位置検出用マグネットの磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成する磁力検出センサと、前記検出信号の大きさに基づいて前記レンズの前記ベース上における前記光軸方向における位置情報を生成する位置情報生成手段とを備え、前記磁力検出センサは、前記位置検出用マグネットを通り前記レンズの光軸と平行する直線上に配置され、前記位置情報生成手段は、前記磁力検出センサから供給される前記検出信号を増幅して出力信号を生成する増幅回路を有し、前記位置情報生成手段による前記位置情報の生成は前記出力信号に基づいてなされ、前記増幅回路は、前記出力信号の傾きの絶対値に対応して該増幅回路の増幅率が2つあるいは3つ以上の異なる大きさに変更できるように構成され、前記レンズはレンズ保持枠により保持され、前記位置検出用マグネットは、前記レンズ保持枠およびベースの一方に設けられ、前記磁力検出センサは、前記レンズ保持枠およびベースの他方に設けられ、前記位置検出用マグネットは前記レンズ保持枠に設けられ、前記磁力検出センサは第1の磁力検出センサと第2の磁力検出センサの2つを有して前記ベースに設けられていることを特徴とする。
したがって、レンズの可動ストローク全長にわたって位置検出用のマグネットを設ける必要がなく、位置検出用マグネットの占有スペースを大幅に削減することができレンズ位置検出装置の小型化を図る上で有利となる。
また、磁力検出センサは位置検出用マグネットの磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成することからこの検出信号はレンズの位置に応じて一義的に決定されるため、レンズ位置を検出することに先立ってレンズをいったん基準位置に位置させるなどの初期化処理を行うことなくレンズ位置を検出でき、レンズ位置の検出に要する時間を短縮化する上で有利となる。
以下では本発明のレンズ位置検出装置を撮像装置であるデジタルスチルカメラに適用した場合について説明する。
図1は参考例1のレンズ位置検出装置が適用された撮像装置を前方から見た斜視図、図2は参考例1の撮像装置を後方から見た斜視図、図3は撮像装置の制御系を示すブロック図、図4はレンズ鏡筒の断面図である。
図1に示すように、ケース102の前面の右寄り箇所にレンズ窓104が設けられ、レンズ窓104からケース102の前方に臨むようにレンズ鏡筒10が設けられている。
レンズ窓104の上方箇所には、撮影補助光を出射するフラッシュ106が設けられている。
ケース12の上面の左寄り箇所には、シャッターボタン108などが設けられている。
ケース12の後面には静止画および動画などの画像や文字や記号などが表示されるディスプレイ110(液晶表示器)、各種操作を行なうための十字スイッチ112および複数の操作ボタン114などが設けられている。
ケース12の左側面には、静止画あるいは動画などの画像などを記録するためのメモリカード116(記憶媒体)を装脱可能に収容するメモリ収容部118が設けられている。
撮像素子18に結像された像は撮像されて撮像信号として画像処理部120に出力され、画像処理部120ではこの撮像信号に基づいて静止画あるいは動画の画像データが生成され、メモリカード116に記録される。また、前記画像データは表示処理部122によりディスプレイ110に表示される。
さらに、撮像装置100は、シャッタボタン116、十字スイッチ112、操作ボタン114の操作に応じて、画像処理部120、表示処理部122、調光制御部126を制御するCPUなどを含む制御部124を備えている。
また、撮像装置100は次に述べる第1、第2移動レンズを移動させるために必要な駆動信号を出力するレンズ駆動部126を有し、レンズ駆動部126は制御部124によって制御される。
図4に示すように、レンズ鏡筒10はケース102の内部に組み込まれる鏡筒本体1002を有し、鏡筒本体1002は、例えば円筒状あるいは直方体状を呈している。
鏡筒本体1002には、光学系14を構成する第1固定レンズ1402、第1移動レンズ1404、第2固定レンズ1406、第2移動レンズ1408が光軸方向の前方から後方に向かってこの順番で配設されている。
参考例1では、光学系14は、これら4群からなるインナーフォーカスレンズとして構成されている。
第1固定レンズ1402は鏡筒本体1002の前端に、光学系14の光軸方向に移動不能に固定されている。
第2固定レンズ1406は鏡筒本体1002の前後方向の中間部に、光学系14の光軸方向に移動不能に固定されている。
第1移動レンズ1404は、第1固定レンズ1402と第2固定レンズ1406との間に設けられ、第2移動レンズ1408は、第2固定レンズ1406の後方に設けられ、これら第1、第2移動レンズ1404、1408は後述するレンズ移動機構50により光学系14の光軸方向に移動されるように構成されるとともに、レンズ位置検出装置200により光軸方向の位置が検出されるように構成されている。
第1移動レンズ1404は光軸方向に移動されることで光学系14の焦点距離を調整するズームレンズとして構成され、第2移動レンズ1408は光軸方向に移動されることで光学系14の焦点調節がなされるフォーカスレンズとして構成されている。すなわち、第1移動レンズ1404の変位によって焦点距離を可変し、この焦点距離の変化によって生じた合焦位置のずれを第2移動レンズ1408の変位によって修正し適切に合焦させるように構成されている。
鏡筒本体1002の後端には開口1004が設けられ、撮像素子18は長方形を呈する撮像面1802を開口1004から前方に臨ませた状態で鏡筒本体1002の後端に取着されている。また、開口1004には第2移動レンズ1408を通過した光が通過する光学フィルタ1006が取着されており、光学フィルタ1006は例えばローパスフィルタ、あるいは、赤外線フィルタで構成されている。
なお、第1移動レンズ1404のレンズ位置検出装置も第2移動レンズ1408のレンズ位置検出装置と全く同様に構成されているため、以下では第2移動レンズ1408のレンズ位置検出装置についてのみ説明する。
図5に示すように、鏡筒本体1002の内部にはベース1003が固定されており、ベース1003上でレンズ案内機構40によって第2移動レンズ1408が光軸方向に移動可能に支持され、レンズ移動機構50によって第2移動レンズ1408が光軸方向に移動され、レンズ位置検出装置200によって第2移動レンズ1408の光軸方向の位置が検出される。
レンズ案内機構40は、レンズ保持枠1410、スリーブ部1412、溝部1414、不図示の第1、第2のガイド軸で構成されている。
レンズ保持枠1410は、環状を呈しその中心部に第2移動レンズ1408を保持している。
スリーブ部1412と溝部1414は、レンズ保持枠1410の外周部で第2移動レンズ1408の光軸を挟む2箇所に設けられている。
前記第1、第2のガイド軸は、それぞれ光軸と平行に延在するようにベース1003に取着され、前記第1のガイド軸がスリーブ部1412に挿通され、前記第2のガイド軸が溝部1414に挿通されることで、第2移動レンズ1408およびレンズ保持枠1410が回転することなく前記第1のガイド軸に沿って直線往復移動できるように構成されている。
駆動用コイル5002は、光軸と平行な軸線回りに巻回されレンズ保持枠1410に接着剤等で固定され、駆動用コイル5002の内周は前後方向に開放されている。
対向ヨーク5004は、帯板状を呈し、駆動用コイル5002の内周に遊挿され光軸と平行に延在するように配置されている。
駆動用マグネット5006は、帯板状を呈し、駆動用コイル5002の外周で対向ヨーク5004と平行して延在するように配置されている。
接地ヨーク5008は、駆動用マグネット5006とほぼ同形の矩形板状を呈し駆動用マグネット5006の対向ヨーク5004と反対側の面に接合されている。
これら対向ヨーク5004と接地ヨーク5008はベース1003に取着され、駆動用マグネット5006は接地ヨーク5008上に取着されている。
レンズ移動機構50は、レンズ駆動部126から駆動用コイル5002に駆動電流が供給されることにより駆動用コイル5002から発生された磁界と、駆動用マグネット5006の磁界との磁気相互作用によりレンズ保持枠1410を光軸方向の前方あるいは後方に移動させる駆動力が発生するように構成されている。
さらに詳細に説明すると、レンズ駆動部126は、制御部124から供給されるデジタル信号としての駆動信号をD/A変換するD/A変換器126Aと、D/A変換器126Aから供給されるアナログ信号としての駆動信号に基づいて前記駆動電流を駆動用コイル5002に供給するモータドライバ126Bとを備えている。
位置検出用マグネット202は、レンズ保持枠1408の後面に取着され、レンズ保持枠1408と一体的に光軸方向に移動するように配置されている。
位置検出用マグネット202は、前記光軸方向の一方にN極およびS極の一方の磁極が位置し、光軸方向の他方にN極およびS極の他方の磁極が位置するようにレンズ保持枠1408に取着されている。言い換えると、位置検出用マグネット202は光軸方向に着磁されている。
参考例1では位置検出用マグネット202とレンズ保持枠1408との間に、すなわち、位置検出用マグネット202とレンズ保持枠1408の後面との間に、位置検出用マグネット202から光軸方向に沿って発生する磁束密度を増大させる接地ヨーク(バックヨーク)203が介在されている。
磁力検出センサ204は、位置検出用マグネット202の磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号(位置信号)Ssを生成するものであり、位置検出用マグネット202と対向するようにベース1003に取着され、位置検出用マグネット202を通り前記光軸と平行する直線上に配置されている。
参考例1では、磁力検出センサ204は例えばホール素子で構成されており、ホール素子は磁束密度に比例した電圧を発生するので、それが受ける磁力の強さ(磁束密度の大きさ)に対応した(比例した)電圧の検出信号Ssを出力するように構成されている。なお、このような磁力検出センサ204は磁力の強さを検出して検出信号Ssを生成するものであればよく、ホール素子に限定されるものではなく、例えばMR素子などの磁気抵抗素子などを用いることもできる。
したがって、図6に示すように、第2移動レンズ1408が最も後方の位置(最も撮像素子18に近接した位置)を端点1とし、第2移動レンズ1408が最も前方の位置(最も撮像素子18から離間した位置)を端点2とした場合、第2移動レンズ1408が端点1に位置した状態で磁力検出センサ204によって検出される位置検出用マグネット202の磁力は最大となるため検出信号Ssも最大となり、第2移動レンズ1408が端点1から端点2に近づくにつれて磁力検出センサ204によって検出される位置検出用マグネット202の磁力は減少し検出信号Ssも減少する。
言い換えると、レンズ保持枠1410の位置と磁力検出センサ204の検出信号の電圧が1対1の関係でありレンズ保持枠1410の位置は出力電圧値によって一義的に決定される。
位置情報生成手段206は、増幅回路208とA/D変換器210を備えている。
増幅回路208は、磁力検出センサ204からの検出信号Ssを増幅する。
A/D変換器210は増幅回路208で増幅された検出信号Ssをアナログ信号からデジタル信号に変換し第2移動レンズ1408の位置情報として制御部124に供給する。
制御部124はデジタル信号に変換された検出信号Ssに基づいて第2移動レンズ1408の光軸方向の位置を検出し、その検出結果に応じて駆動信号を駆動部126に供給することで第2移動レンズ1408の光軸方向の位置制御、例えばサーボなどの閉ループ制御を行う。
制御部124から駆動信号が駆動部126に供給されることによりレンズ移動機構50によってレンズ保持枠1410が光軸方向に移動されると、その移動に伴い位置検出用マグネット202と磁力検出センサ204との距離が変化し磁力検出センサ204が受ける磁界の強度が変化する。
したがって、位置検出用マグネット202と磁力検出センサ204との距離、言い換えると第2移動レンズ1408の光軸方向の位置に応じた電圧の検出信号が磁力検出センサ204から出力され、増幅回路208、A/D変換器210を介して制御部124に供給される。
これにより、制御部124は、第2移動レンズ1408の位置を検出することができる。
参考例1によれば、磁力検出センサ204は、位置検出用マグネット202の磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成するので、従来と異なって第2移動レンズ1408の可動ストローク全長にわたって位置検出用のマグネットを設ける必要がなく、位置検出用マグネットの占有スペースを大幅に削減することができるので、レンズ位置検出装置200の小型化を図る上で有利となる。したがって、参考例1のレンズ位置検出装置200を撮像装置100に適用した場合には、撮像装置100の小型化を図る上で有利となる。
また、磁力検出センサ204の検出信号Ss(検出出力)は、第2移動レンズ1408の位置に応じて一義的に決定されるため、従来と異なって、レンズ位置を検出するに先立って、レンズ保持枠1410をストローク端点に移動して磁気検出用素子の出力を取得するような初期化処理は必要なく、位置検出開始と同時にレンズ保持枠1410がどこの位置にあってもその位置を検出することができ、レンズ位置の検出に要する時間を短縮化する上で有利となる。したがって、参考例1のレンズ位置検出装置200を撮像装置100に適用した場合には、撮像装置100の起動時間を短縮化する上で有利となる。
参考例2が参考例1と異なる点は、増幅回路208の増幅率の大きさを2段階に切り換えるようにした点である。
図7は参考例2におけるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図、図8は増幅回路208の構成を示す説明図、図9は参考例2におけるレンズ位置と検出信号の関係を示す図である。なお、以下の参考例2、3および実施例1では参考例1と同様の部分および部材には同一の符号を付して説明する。
第1の増幅器208Aは磁力検出センサ204の検出信号Ssを入力して第1の増幅率で増幅するように構成されている。
第2の増幅器208Bは第1の増幅器208Aの出力信号を入力して第2の増幅率で増幅するように構成されている。
スイッチ208Cは、第1の増幅器208Aの出力端に接続される第1の入力端子と、第2の増幅器208Bの出力端に接続される第2の入力端子と、第1、第2の入力端子の何れか一方を選択してA/D変換器210の入力端に接続する共通出力端子とを有しており、スイッチ208Cの切り換え動作は制御部124によってなされるように構成されている。
参考例2によれば、図8に示すように、第1の増幅器208Aによって増幅された検出信号Ssは出力信号Aとして出力され、その場合の増幅率は第1の増幅器208Aの増幅率となる。
一方、第2の増幅器208Bによって増幅された検出信号Ssは出力信号Bとして出力され、その増幅率は第1、第2の増幅器208A、208Bの増幅率の積となり、第1の増幅器208Aのみの増幅率よりも大きな増幅率となる。
傾きの絶対値が大きければ、第2移動レンズ1408の移動量に対する出力信号の変化量が大きくなり、傾きの絶対値が小さければ、第2移動レンズ1408の移動量に対する出力信号の変化量が小さくなる。
言い換えると、傾きの絶対値が大きいほど第2移動レンズ1408の位置の分解能を大きくでき正確な位置検出を行う上で有利となる。
したがって、傾きの絶対値が低下した場合には、検出信号を増幅することで傾きの絶対値を大きくすればよいことになる。
具体的には、図9に示すように、端点1から中間点Mまでの範囲では、傾きの絶対値αは十分な分解能を得ることができる値であるため、スイッチ208Cを第1の増幅器208A側に切り換えることで出力信号Aを用いて位置検出を行う。
一方、中間点Mから端点2からまでの範囲では、傾きの絶対値βは十分な分解能を得るためには不足しているので、スイッチ208Cを第2の増幅器208B側に切り換えることで出力信号Bを用いて位置検出を行う。スイッチ208Cを第2の増幅器208B側に切り換えることで出力信号Bの傾きの絶対値β´は前記傾きの絶対値βよりも大きくなり、正確な位置検出を行う上で有利となる。
また、参考例2のように増幅率を上げることにより第2移動レンズ1408の位置を検出する上で十分な分解能を確保するために必要な傾きの絶対値を有する出力信号を得ることができれば、位置検出用マグネット202と磁力検出センサ204の距離が大きく広がった場合でも、第2移動レンズ1408の位置を検出することができ、第2移動レンズ1408の移動ストローク(移動可能範囲)を確保する上で有利となる。
なお、単に増幅率を高く設定するだけでは、出力信号がA/D変換器210の入力レベルを超過してしまうため、出力信号Bに対しては図9に示すように負のオフセットを与えることで出力信号がA/D変換器210の入力レベルに収まるようにしている(実際には、出力信号Aについても同様のオフセットをすることで出力信号Aが入力レベルに収まるようにしている)。
また、参考例2では、図8のように第1の増幅器208Aの出力を第2の増幅器208Bの入力に接続する構成にした場合について説明したが、図10に示すように、互いに増幅率の異なる第1の増幅器208Aと第2の増幅器208Bとの双方に検出信号Ssを共通に入力し、第1の増幅器208Aの出力と第2の増幅器208Bの出力とをスイッチで切り換えるようにしてもよい。
また、参考例2では、増幅率を2つの異なる大きさに切り換える(変更する)場合について説明したが、増幅率を3つ以上の異なる大きさに切り換えるようにしてもよいことはもちろんである。
また、参考例2のように検出信号Ssを増幅すると、検出信号Ssに含まれるノイズ成分も同時に増幅されるため、最終的に得られる第2移動レンズ1408の位置のばらつきが大きくなることが考えられる。
このような不都合を解消するためには、検出信号Ssのノイズあるいは出力信号A、Bのノイズを除去するノイズ除去手段を設ければよい。
このようなノイズ除去手段は、例えば、増幅回路208の前段あるいは後段に設けたノイズ除去用のローパスフィルタ、あるいは、A/D変換器210の後段に設けたIIRフィルタやFIRフィルタなどのデジタルフィルタなどによって構成することができる。
なお、参考例2においても、参考例1と同様に、レンズ位置検出装置2の小型化を図る上で有利であり、レンズ位置の検出に要する時間を短縮化する上で有利となることはもちろんである。
参考例3が参考例1と異なる点は、レンズ移動機構の構成である。
図11は参考例3におけるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図である。
レンズ移動機構50´は、駆動用コイル5022、対向ヨーク5024、駆動用マグネット5026、接地ヨーク5028などから構成されている。
駆動用コイル5022は、光軸と直交する軸線回りに巻回されレンズ保持枠1410の下部から光軸方向の一方(前方)に突設された取付片1411の下面に接着剤等で固定されている。
対向ヨーク5024は、レンズ保持枠1410における取付片1411の上部箇所に設けられた開口に挿通され、光軸と平行に延在するように配置されている。
駆動用マグネット5026は、帯板状を呈し、駆動用コイル5022の外周で対向ヨーク5024と平行して延在するように配置されており、N極とS極の一方に着磁された第1領域5026AとN極とS極の他方に着磁された第2領域5026Bが延在方向に沿って交互に並べて配置されている。
接地ヨーク5028は、駆動用マグネット5026とほぼ同形の矩形板状を呈し駆動用マグネット5026の対向ヨーク5024と反対側の面に接合されている。
これら対向ヨーク5024と接地ヨーク5028はベース1003に取着され、駆動用マグネット5026は接地ヨーク5028上に取着されている。
レンズ移動機構50´は、レンズ駆動部126から駆動用コイル5022に駆動電流が供給されることにより駆動用コイル5022から発生された磁界と、駆動用マグネット5026の第1、第2領域5026A、5026Bの磁界との磁気相互作用によりレンズ保持枠1410を光軸方向の前方あるいは後方に移動させる駆動力が発生するように構成されている。
このように構成された参考例3においても参考例1と同様に、レンズ位置検出装置2の小型化を図る上で有利であり、レンズ位置の検出に要する時間を短縮化する上で有利となることはもちろんである。
また、参考例3においても参考例2と同様の増幅回路208を設けることにより、参考例2と同様の効果を奏することはもちろんである。
実施例1が参考例3と異なるのは、磁力検出センサを2つ設けることでレンズ位置の検出精度を高めるとともに位置検出が可能な範囲を拡張した点である。
図12は実施例1におけるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図、図13は実施例1におけるレンズ位置と検出信号の関係を示す図である。
図12に示すように、レンズ位置検出装置200´は、位置検出用マグネット202、磁力検出センサ204´、位置情報生成手段206´などを備えている。
位置検出用マグネット202は、参考例3と同様にレンズ保持枠1408の後面に取着され、レンズ保持枠1408と一体的に光軸方向に移動するように構成され、前記光軸方向の一方にN極およびS極の一方の磁極が位置し、光軸方向の他方にN極およびS極の他方の磁極が位置するようにレンズ保持枠1408に取着されている。言い換えると、位置検出用マグネット202は光軸方向に着磁されている。
なお、実施例1では参考例3の接地ヨーク(バックヨーク)203は設けられていない。
磁力検出センサ204´は第1、第2の磁力検出センサ204A、204Bを有している。
第1、第2の磁力検出センサ204A、204Bは、位置検出用マグネット202の磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号(位置信号)を生成するものであり、位置検出用マグネット202を通る前記光軸と平行な直線上において位置検出用マグネット202と対向しこの位置検出用マグネット204を前記光軸方向で挟む前後2箇所に位置するようにベース1003に取着されている。実施例1では、第1の磁力検出センサ204Aは後方(撮像素子18側)に配置され、第2の磁力検出センサ204Bは前方(被写体側)に配置されている。
第1、第2の磁力検出センサ204A、204Bは、参考例1〜参考例3の磁力検出センサ204と同様にホール素子(磁気抵抗素子)で構成されており、それが受ける磁力の強さ(磁束密度の大きさ)に応じて抵抗値が変化する。第1、第2の磁力検出センサ204A、204Bには図示しない手段により一定の電流が供給されており、第1、第2の磁力検出センサ204A、204Bは磁力の強さに比例した電圧の検出信号SsA、SsBを出力するように構成されている。実施例1では、第1、第2の磁力検出センサ204A、204Bは同一の特性を有し、同一の強さの磁力を検出したときに検出信号が同一の電圧となるように構成されている。
第1の磁力検出センサ204Aによって検出される位置検出用マグネット202の磁力は、第2移動レンズ1408が端点1に位置した状態で最大となり、第2移動レンズ1408が端点1から端点2に近づくにつれて減少する。
これに対して、第2の磁力検出センサ204Bによって検出される位置検出用マグネット202の磁力は第2移動レンズ1408が端点1に位置した状態で最小となり、第2移動レンズ1408が端点1から端点2に近づくにつれて増大する。
スイッチ207は、第1、第2の磁力検出センサ204A、204Bの何れか一方の検出信号SsA、SsBを選択して増幅回路208に供給するように構成され、スイッチ207の切り換え動作は制御部124によってなされるように構成されている。
実施例1によれば、図13に示すように、スイッチ207が第1の磁力検出センサ204Aの検出信号SsAを選択した場合増幅回路208によって増幅された検出信号SsAは出力信号Aとして出力される。
一方、スイッチ207が第2の磁力検出センサ204Bの検出信号SsBを選択した場合増幅回路208によって増幅された検出信号SsBは出力信号Bとして出力される。
この場合、第1の磁力検出センサ204A側の出力信号Aは、第2移動レンズ1408が撮像素子18から離間するにしたがって低下する。端点1から中間点Mまでの出力信号Aの傾きの絶対値をα1、中間点Mから端点2までの出力信号Aの傾きの絶対値をβ1としたとき、図から明らかなようにα1>β1となる。
同様に、第2の磁力検出センサ204B側の出力信号Bは、第2移動レンズ1408が撮像素子18から離間するにしたがって上昇する。端点1から中間点Mまでの出力信号Bの傾きの絶対値をα2、中間点Mから端点2までの出力信号Bの傾きの絶対値をβ2としたとき、図から明らかなようにα2>β2となる。
また、図から明らかなように端点1から中間点Mまでの範囲ではα1>β2であり、中間点Mから端点2までの範囲ではα2>β1である。
したがって、端点1から中間点Mまでの範囲ではスイッチ207によって第1の磁力検出センサ204Aの検出信号SsAを選択して増幅回路208に供給することで傾きの絶対値がα1となる出力信号Aを得ることができる。また、中間点Mから端点2までの範囲ではスイッチ207によって第2の磁力検出センサ204Bの検出信号SsBを選択して増幅回路208に供給することで傾きの絶対値がα2となる出力信号Bを得ることができる。
このように第1、第2の磁力検出センサ204A、204Bの検出信号SsA、SsBをスイッチ207で選択して増幅回路208に供給することで、端点1〜端点2の範囲、すなわち第2移動レンズ1408の移動ストローク(移動可能範囲)の全域にわたって第2移動レンズ1408の位置検出の分解能を大きくすることができ十分な位置検出精度を確保することが可能となる。
また、参考例3では、位置情報生成手段206において傾きの絶対値が低い部分(傾きの絶対値がβの部分)に対応する検出信号Ssの増幅率を傾きの絶対値が高い部分(傾きの絶対値がαの部分)に対応する検出信号Ssの増幅率よりも大きなものとしていたので、ノイズが検出信号Ssに与える影響を考慮してフィルタを設けるなどの対策が必要であったが、実施例1では、増幅率の切り換えが不要となるため、ノイズが検出信号Ssに与える影響度が低くなることから、例えばノイズの影響を考慮した対策が簡単なもので済み、位置情報生成手段206の構成を簡素化する上で有利となる。
また、参考例1〜3のように単一の磁力検出センサ204を設ける場合には、位置検出用マグネット202と単一の磁力検出センサ204とが所定距離以上離間すると、検出信号の電圧がほぼゼロとなり、増幅回路208によって検出信号を増幅したとしても十分な分解能を確保するために必要な傾きの絶対値を有する出力信号を得ることができない。したがって、位置検出が可能な第2移動レンズ1408の移動ストローク(移動可能範囲)を確保するには限界がある。
しかしながら、実施例1では、位置検出用マグネット202を光軸方向で挟むように設けられた第1、第2の磁力検出センサ204A、204Bから2つの検出信号SsA、SsBを得るようにしたので、何れか一方の検出信号SsA、SsBに基づいて十分な分解能を有する出力信号を得ることができ、参考例1〜3に比較して位置検出が可能な第2移動レンズ1408の移動ストローク(移動可能範囲)を大きく確保する上で有利となる。
また、このように構成された実施例1においても参考例1と同様に、レンズ位置検出装置2の小型化を図る上で有利であり、レンズ位置の検出に要する時間を短縮化する上で有利となることはもちろんである。
また、参考例1〜3では、レンズ保持枠1410に位置検出用マグネット202を設け、ベース1003に磁力検出センサ204を設けた場合について説明したが、レンズ保持枠1410に磁力検出センサ204を設け、ベース1003に位置検出用マグネット202を設けてもよいことは無論である。
また、実施例1では、本発明が撮像装置に適用された場合について例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば光ディスクの記録および/または再生を行う光ディスク装置に搭載される光ピックアップの対物レンズの位置を検出する構成に適用可能である。
また、本発明はレンズ位置の検出に限定されるものではなく、各種工作機器や測定機器における可動部材の位置を検出する構成にも適用可能であることはもちろんである。
Claims (5)
- ベース上におけるレンズの光軸方向における位置を検出するレンズ位置検出装置であって、
前記レンズおよびベースの一方に設けられた位置検出用マグネットと、
前記レンズおよびベースの他方に設けられ前記位置検出用マグネットの磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成する磁力検出センサと、
前記検出信号の大きさに基づいて前記レンズの前記ベース上における前記光軸方向における位置情報を生成する位置情報生成手段とを備え、
前記磁力検出センサは、前記位置検出用マグネットを通り前記レンズの光軸と平行する直線上に配置され、
前記位置情報生成手段は、前記磁力検出センサから供給される前記検出信号を増幅して出力信号を生成する増幅回路を有し、
前記位置情報生成手段による前記位置情報の生成は前記出力信号に基づいてなされ、
前記増幅回路は、前記出力信号の傾きの絶対値に対応して該増幅回路の増幅率が2つあるいは3つ以上の異なる大きさに変更できるように構成され、
前記レンズはレンズ保持枠により保持され、
前記位置検出用マグネットは、前記レンズ保持枠およびベースの一方に設けられ、前記磁力検出センサは、前記レンズ保持枠およびベースの他方に設けられ、
前記位置検出用マグネットは前記レンズ保持枠に設けられ、前記磁力検出センサは第1の磁力検出センサと第2の磁力検出センサの2つを有して前記ベースに設けられている、
ことを特徴とするレンズ位置検出装置。 - 前記第1、第2の磁力検出センサは前記位置検出用マグネットを通り前記光軸と平行する直線上で前記位置検出用マグネットを挟む2箇所に配置されていることを特徴とする請求項1記載のレンズ位置検出装置。
- 前記位置情報生成手段による前記位置情報の生成は、前記第1の磁力検出センサから供給される第1の検出信号と、前記第2の磁力検出センサから出力される第2の検出信号との何れか一方に基づいてなされることを特徴とする請求項1記載のレンズ位置検出装置。
- レンズ位置検出装置を備えるレンズ鏡筒であって、
前記レンズ位置検出装置は、ベース上におけるレンズの光軸方向における位置を検出するものであり、
前記レンズ位置検出装置は、
前記レンズおよびベースの一方に設けられた位置検出用マグネットと、
前記レンズおよびベースの他方に設けられ前記位置検出用マグネットの磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成する磁力検出センサと、
前記検出信号の大きさに基づいて前記レンズの前記ベース上における前記光軸方向における位置情報を生成する位置情報生成手段とを備え、
前記磁力検出センサは、前記位置検出用マグネットを通り前記レンズの光軸と平行する直線上に配置され、
前記位置情報生成手段は、前記磁力検出センサから供給される前記検出信号を増幅して出力信号を生成する増幅回路を有し、
前記位置情報生成手段による前記位置情報の生成は前記出力信号に基づいてなされ、
前記増幅回路は、前記出力信号の傾きの絶対値に対応して該増幅回路の増幅率が2つあるいは3つ以上の異なる大きさに変更できるように構成され、
前記レンズはレンズ保持枠により保持され、
前記位置検出用マグネットは、前記レンズ保持枠およびベースの一方に設けられ、前記磁力検出センサは、前記レンズ保持枠およびベースの他方に設けられ、
前記位置検出用マグネットは前記レンズ保持枠に設けられ、前記磁力検出センサは第1の磁力検出センサと第2の磁力検出センサの2つを有して前記ベースに設けられている、
ことを特徴とするレンズ鏡筒。 - レンズ位置検出装置を備える撮像装置であって、
前記レンズ位置検出装置は、ベース上におけるレンズの光軸方向における位置を検出するものであり、
前記レンズ位置検出装置は、
前記レンズおよびベースの一方に設けられた位置検出用マグネットと、
前記レンズおよびベースの他方に設けられ前記位置検出用マグネットの磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成する磁力検出センサと、
前記検出信号の大きさに基づいて前記レンズの前記ベース上における前記光軸方向における位置情報を生成する位置情報生成手段とを備え、
前記磁力検出センサは、前記位置検出用マグネットを通り前記レンズの光軸と平行する直線上に配置され、
前記位置情報生成手段は、前記磁力検出センサから供給される前記検出信号を増幅して出力信号を生成する増幅回路を有し、
前記位置情報生成手段による前記位置情報の生成は前記出力信号に基づいてなされ、
前記増幅回路は、前記出力信号の傾きの絶対値に対応して該増幅回路の増幅率が2つあるいは3つ以上の異なる大きさに変更できるように構成され、
前記レンズはレンズ保持枠により保持され、
前記位置検出用マグネットは、前記レンズ保持枠およびベースの一方に設けられ、前記磁力検出センサは、前記レンズ保持枠およびベースの他方に設けられ、
前記位置検出用マグネットは前記レンズ保持枠に設けられ、前記磁力検出センサは第1の磁力検出センサと第2の磁力検出センサの2つを有して前記ベースに設けられている、
ことを特徴とする撮像装置。
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