JP4422988B2 - 位置検出装置、光学装置、撮像システムおよびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、対象物、例えば、光学系の焦点調節を行うために移動可能な光学素子の位置を検出するための位置検出装置、位置検出方法、プログラムおよびこれを用いた光学装置、撮像システムに関するものである。

従来、対象物の移動に応じて正弦波状の信号を出力する位置検出素子（磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等）を用いた位置検出装置では、位置検出素子から出力された複数相の信号成分のうち直線性に優れた信号成分を持つ相を選択して、その信号成分を内挿する演算を行うことで対象物の位置を検出している。以下では、位置検出素子としてＭＲ素子を用いた場合について説明する。

ＭＲ素子から出力された複数相の信号は、図２に示すように一般にその振幅および振幅中心のレベルが異なっている。この出力信号を対象物の位置検出に使用した場合には十分な位置検出精度が得られないため、図３に示すように振幅および振幅中心がそろうようにゲイン・オフセットが調整される。

ここで、ＭＲ素子の出力のゲイン・オフセットは、個々の製品におけるセンサの組み付け誤差や回路の電気的特性の誤差、通常使用時におけるセンサの温度変化などにより変動する。対象物の位置検出精度を高く保つためには、上記の条件に応じて適切にゲイン・オフセットを調整する必要がある。

この調整を行う方法として、以下の手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、対象物であるレンズをＭＲセンサの正弦波出力の１波長以上動かし、このときＡ／Ｄコンバータから取り込んだセンサ出力の最大値と最小値を半導体メモリなどの記憶手段に記憶させておき、この記憶した値を用いてゲイン・オフセットの調整データを求める。そして、この調整データを用いて、振幅および振幅中心がそろうようにＡ／Ｄコンバータから取り込まれたセンサ出力データを加工することでゲイン・オフセットが調整される。

具体的には、記憶されているセンサ出力の最大値をＭＡＸ、最小値をＭＩＮとすると、調整データであるゲイン（ＧＡＩＮ）、オフセット（ＯＦＦＳＥＴ）は、下記の数式１、数式２で計算される。ただし、ＲＡＮＧＥは調整後のデータのダイナミックレンジである。

ここで得られたＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴおよび、センサ出力（ＭＲ）に対して下記の数式３の補正式を適用することにより、ゲイン・オフセットが調整された出力（ＯＵＴＰＵＴ）が得られる。

そして、上述した調整データを、レンズがＭＲセンサの正弦波出力の１波長以上動くたびにリアルタイムに更新することで、使用中に環境温度変化が生じた場合でも常に正確な位置検出を行うことができる。
特許第３１７３５３１号公報

しかしながら、上述した従来技術において、レンズがＭＲセンサの正弦波出力の１波長以内の範囲に長時間とどまっている場合には、調整データ（ＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴ）の更新が行われない。この間に環境温度が大きく変化すると、ＭＲセンサ出力の最大値および最小値は環境温度に応じて変化する。

具体的には、例えば−５℃の温度環境下でのＭＲセンサ出力は図４の太い実線で示す正弦波の信号であるのに対し、２５℃の温度環境下でのＭＲセンサ出力は図４の破線で示す正弦波の信号となる。そして、−５℃および２５℃におけるセンサ出力の最大値および最小値はそれぞれ、図４に示すＭＡＸ１、ＭＩＮ１およびＭＡＸ２、ＭＩＮ２となる。

ここで、−５℃の温度環境下でレンズが図４の矢印方向に移動してＰ点に達した状態では、最大値としてＭＡＸ１が記憶される。その後、レンズがＰ点にとどまっている間に環境温度が−５℃から２０℃に変化しても、レンズが移動していないために最大値は環境温度変化前のＭＡＸ１のままである。

この状態でレンズがさらに図４のＱ点に移動すると、その間に最小値として環境温度変化後（２５℃）のＭＩＮ２が記憶されるとともに、レンズがセンサ出力の１波長以上動いたと判定されて、上記の数式１、数式２によって調整データ（ＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴ）が更新される。

しかしながら、このときのＭＡＸ、ＭＩＮとしては、環境温度変化前（−５℃）のＭＡＸ１と環境温度変化後（２５℃）のＭＩＮ２が用いられてしまう。この結果、温度変化に対応した正しい調整データが得られず位置検出の精度が低下するという課題がある。

本発明は、対象物（例えば、レンズ）がセンサ出力の１波長分移動する間にＭＲセンサ近傍における温度が変化した場合において、上述したような不適切なゲイン・オフセット調整が行われることを防ぎ、位置検出精度の低下を抑制することを目的とする。

本発明の位置検出装置は、対象物の位置変化に応じて周期的な信号を出力するセンサと、該センサから出力される周期的な信号の１波長分の信号から補正データを演算し更新するとともに、当該更新された補正データに基づいた情報とセンサから出力される周期的な信号とから対象物の位置を演算する演算手段と、温度を検出する温度検出センサとを有し、演算手段は、第１のタイミングでセンサから出力される１波長分の信号から補正データを演算し、その後の第２のタイミングでセンサから出力される別の１波長分の信号から補正データを演算する際に、当該第１のタイミングで検出された温度と、その後の第２のタイミングで検出された温度との差が閾値よりも小さい場合には補正データの更新を行い、閾値以上の場合には補正データの更新を行わないことを特徴とする。

また、本発明のプログラムは、対象物の位置を検出するための位置検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、該位置検出方法は、対象物の位置変化に応じてセンサから出力される周期的な１波長分の信号から補正データを演算し更新するとともに、当該更新された補正データに基づいた情報とセンサから出力される周期的な信号とに基づいて対象物の位置を演算する演算ステップと、温度を検出する温度検出ステップとを有し、演算ステップでは、温度検出ステップにおいて第１のタイミングでセンサから出力される１波長分の信号から補正データを演算し、その後の第２のタイミングでセンサから出力される別の１波長分の信号から補正データを演算する際に、当該第１のタイミングで検出された温度と、その後の第２のタイミングで検出された温度との差が閾値よりも小さい場合には補正データの更新を行い、閾値以上の場合には補正データの更新を行わないことを特徴とする。

ここで、検出信号を出力する位置検出センサとして、対象物の位置変化に応じて周期的に変化する複数相の信号を出力する構成とし、対象物の位置を演算する演算手段として、対象物がセンサ出力の１波長分移動する間にセンサ出力信号から得られる最大値データおよび最小値データに基づいてゲイン・オフセット補正値（補正データ）を更新し、この更新されたゲイン・オフセット補正値に基づいた情報とセンサから出力される周期的な信号とから対象物の位置の演算を行う構成とすることができる。この構成においては、最大値データの取得時（第１のタイミングおよび第２のタイミングのうち一方のタイミング）における温度と、最小値データの取得時（第１のタイミングおよび第２のタイミングのうち他方のタイミング）における温度との差が閾値以上であるときに、この最大値データおよび最小値データ（温度が変化したときのセンサ出力）に基づく補正データの更新を禁止することができる。

ここで、温度変化に応じて補正データを記憶する記憶手段を設け、補正データの更新を行わないときに、閾値以上の温度変化に対応した補正データに基づく情報を求め、この補正データに基づいた情報とセンサから出力される周期的な信号とから対象物の位置を演算するようにしてもよい。

一方、位置検出センサを、周期的に着磁されたマグネット部材と、対象物の移動に伴ってマグネット部材と相対的に移動し、移動による磁気変化に応じて複数相の位置検出信号を出力する磁気検出器とで構成することができる。

また、位置検出センサを、周期的に形状が変化する反射面を有した光学スケール部材と、対象物の移動に伴って光学スケール部材と相対的に移動し、投射した光のうち移動によって変化するスケール部材での反射した光の受光量に応じて複数相の位置検出信号を出力する光学検出器とで構成することもできる。

本発明の位置検出装置は、光学系を有する光学装置において、光学系のうち１つの光学素子の位置を検出するために用いることができる。ここで、温度変化に応じて光学系の焦点調節状態を調節する光学装置においては、この温度変化を検出するセンサとして位置検出装置における温度検出センサを用いることができる。このように１つのセンサに２つの機能を兼ね備えるようにして、センサ数を減らすことで光学装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

そして、本発明の位置検出装置は、例えば、光学素子を備えた撮像装置に設けたり、光学素子を備えたレンズ装置と該レンズ装置が着脱可能に装着される撮像装置とで構成される撮像システムにおいて、上記のレンズ装置又は撮像装置に設けたりすることができる。

本願請求項１に記載の位置検出装置又は本願請求項５に記載の位置検出方法は、位置検出センサから出力された検出信号が第２の検出信号であるとき、すなわち、第１のタイミングで検出された温度と、その後の第２のタイミングで検出された温度との差が所定値以上となる検出信号であるとき、第２の検出信号に基づく変換処理を禁止するものである。これにより、温度が大きく変化したときの検出信号に基づいて位置検出に不適切な変換処理が行われるのを防止し、この不適切な変換処理による対象物の位置検出精度が低下するのを抑制することができる。

本願請求項２に記載の位置検出装置又は本願請求項６に記載の位置検出方法によれば、第２の検出信号に基づく変換処理を禁止したときに、補正データによって所定値以上の温度変化に応じた変換データを求め、この変換データを用いて位置検出センサの検出信号の変換処理を行うことで、変換処理された信号（対象物の位置を演算するための信号）を上記の温度変化に対応させることができ、温度変化が生じたときの対象物の位置検出精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例１である位置検出装置を備えたカメラ（光学装置）の構成を示すブロック図である。

図１において、１はカメラであり、２はカメラ１に設けられたレンズ鏡筒である。本実施例および以下の実施例ではレンズ一体型のカメラについて説明するが、本発明はカメラ本体と、このカメラ本体に着脱可能に装着されるレンズ装置とで構成されるカメラシステムについても適用することができる。

３はレンズ鏡筒２内部の撮影光学系である。４は撮影光学系３に含まれるフォーカスレンズ（対象物）であり、図示しない動力伝達機構を介してレンズ駆動モータ１５の駆動力を受けることにより光軸方向（図の左右方向）に移動することができる。

５はＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子であり、撮影光学系３により形成された被写体光学像を受光し、電気信号（画像データ）に変換して出力する。この出力された画像データは映像信号処理回路２０にて画像処理（色処理やガンマ補正等）され、磁気テープ、光ディスク、半導体メモリなどで構成される記録媒体２１に記録することができる。また、映像信号処理回路２０の出力は、ＬＣＤなどで構成される表示部２２に入力され、この表示部２２で映像として表示することができる。

なお、本実施例では、撮像素子を備えたデジタルカメラについて説明しているが、フィルムを用いたカメラにも適用することもできる。

検出マグネット（位置検出センサ）６は、フォーカスレンズ４の光軸方向の移動と一体となって移動するように設置されており、この移動方向に沿って交互に逆極性となるように着磁されている。ＭＲセンサ（位置検出センサ）７は、検出マグネット６に対して所定のギャップをおいて対向するようにレンズ鏡筒２に固定（フォーカスレンズ４の移動方向において固定）されており、フォーカスレンズ４と連動した検出マグネット６の移動による磁界の変化に応じて、サイン波とコサイン波の２相の信号を出力する。

なお、本実施例では、ＭＲセンサ７の出力をサイン波とコサイン波の２相としているが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、３相以上の出力を持っていてもよい。

また、以上の説明ではＭＲセンサ７がレンズ鏡筒２に固定され、検出マグネット６がフォーカスレンズ４と連動して移動する構成としたが、検出マグネット６をレンズ鏡筒２に固定し、ＭＲセンサ７がフォーカスレンズ４と連動して移動するように構成してもよい。

ＭＲセンサ７の出力はアンプ８ａ、８ｂにより増幅され、サンプルホールド回路９ａ、９ｂを経てＡ／Ｄコンバータ１０によりデジタル変換される。このようにして取り込まれたＭＲセンサ出力は、ゲイン・オフセット調整部（変換手段）１１にてゲイン・オフセットが調整された後、位置演算部（演算手段）１２にてフォーカスレンズ４の位置が演算される。得られたレンズ位置データはレンズ制御部１３に送られ、レンズ位置のサーボ制御に用いられる。

レンズ制御部１３は駆動回路１４に駆動信号を与えることで、レンズ駆動モータ１５を駆動し、フォーカスレンズ４の位置を制御することができる。なお、フォーカスレンズ４は図示しないオートフォーカス制御（例えば、公知の位相差検出方式やコントラスト検出方式による制御）により、映像信号が合焦する位置に移動するように制御される。

調整データ記憶部１８はＤＲＡＭなどの揮発性の半導体記憶素子により構成されており、ＭＲセンサ出力のゲイン・オフセットや、正弦波出力の最大値・最小値などの調整データが記憶保持される。ゲイン・オフセット調整部１１は調整データ記憶部１８から調整データを読み出し、上記の数式３によりＭＲセンサ出力のゲイン・オフセット調整を行う。

調整データ記憶部１９はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性の半導体記憶素子により構成されており、後述する温度変化量の閾値などの固定データが記憶保持される。

さらに、レンズ鏡筒２には、ＭＲセンサ７周辺の温度を計測するための温度センサ（温度検出センサ）１６が備えられており、温度センサ１６の出力信号はアンプ８ｃ、サンプルホールド回路９ｃを経てＡ／Ｄコンバータ１０によりデジタル変換される。ここで、温度センサ１６を温度ピントずれの補正用温度センサとして併用することができる。すなわち、フォーカスレンズ４の光軸方向における合焦位置は環境温度に応じてずれる場合があるため、この環境温度を検出することでフォーカスレンズ４の合焦位置を補正することができる。このように１つのセンサ１６に２つの機能を兼ね備えることにより、各機能を備えたセンサをそれぞれ設ける場合に比べてカメラ１を小型化したり、コストを削減したりすることができる。

図１中の一点鎖線で囲んだ領域内の構成要素は、カメラ１の動作の各種制御を行うカメラＣＰＵ１７内にハードウェアまたはソフトウェアとして構成されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、サンプルホールド回路９ａ、９ｂ、９ｃやＡ／Ｄコンバータ１０がカメラＣＰＵ１７の外部に設けられていてもよく、また調整データ記憶部１８、１９がＣＰＵ１７に内蔵されていてもよい。

次に、ＭＲセンサ出力のゲイン・オフセット調整処理について、図５に示すフローチャートに従って説明する。以下の処理は、ＭＲセンサ７から出力された複数相の信号それぞれについて行われる。

まず、ステップＳ０２にてＭＲセンサ出力の最大値・最小値データを初期化する。具体的には、最大値データとしてＡ／Ｄコンバータ１０の入力データの最小値、最小値データとしてＡ／Ｄコンバータ１０の入力データの最大値をセットし、調整データ記憶部１８に記憶しておく。

次に、ステップＳ０３にて、フォーカスレンズ４の現在位置Ｘ０を調整データ記憶部１８に記憶させる。この位置データは後のステップＳ０９で、レンズ４が１波長分以上移動したかどうかの判定に用いる。

次に、ステップＳ０４でＭＲセンサ７の出力をサンプリングし、さらにステップＳ０５で温度センサ１６の出力をサンプリングする。

さらに、ステップＳ０６にて、ＭＲセンサ出力の最大値・最小値をホールドする処理を行う。具体的には、調整データ記憶部１８に記憶された最大値・最小値データとＭＲセンサ出力のＡ／Ｄ変換値を比較する。そして、ＭＲセンサ出力のＡ／Ｄ変換値が予め記憶された最大値データより大きければ、このＡ／Ｄ変換値を最大値データとして置き換え、Ａ／Ｄ変換値が予め記憶された最小値データより小さければ、このＡ／Ｄ変換値を最小値データとして置き換えて調整データ（最大値データ又は最小値データ）を更新する。いずれでもない場合には、最大値・最小値データは更新しない。

このようにすることで、ＭＲセンサ出力の最大値・最小値データが調整データ記憶部１８に保持される。加えて、ステップＳ０７にて、最大値データが更新された際（第１のタイミングおよび第２のタイミングのうち一方のタイミング）の温度Ｔ_{HOＬＤ_ＭＡＸ}および最小値データが更新された際（第１のタイミングおよび第２のタイミングのうち他方のタイミング）の温度Ｔ_{HOＬＤ＿ＭＩＮ}を調整データ記憶部１８に記憶させる。

ステップＳ０８では、ＭＲセンサ出力が、振幅中心レベルと交差したか否かを判定する。ＭＲセンサ７から出力された正弦波状の信号は、半波長ごとに振幅中心レベルと交差するため、この判定によりレンズ４の移動量を半波長単位で検出できる。具体的な処理としては、上記の数式３によりゲイン・オフセット調整されたＭＲセンサ出力のデータの符号が正から負、もしくは負から正に切り替わったかどうかにより交差の判定を行う。

ここで、振幅中心レベルと交差していない場合には、レンズ４はまだ半波長分移動していないため、ステップＳ０４に戻る。一方、交差したと判定した場合には、ステップＳ０９に進む。

ステップＳ０９では、ステップＳ０３で記憶したレンズ位置Ｘ０と、移動後における現在のレンズ位置の差の絶対値（レンズ４の移動距離）がＭＲセンサ出力の１波長分に相当する距離以上であるか否かを判定する。上述したステップＳ０８の判定では、レンズ４が半波長移動したのか、１波長移動したのか、または前回交差した位置に戻ったのか判別できない。そこで、ステップＳ０９でレンズ移動量が１波長分であるかどうかを判定する。

ここで、レンズ４が１波長分移動していない場合にはステップＳ０４に戻る。一方、レンズ４が１波長分移動したと判定した場合にはステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、温度センサ１６の出力に基づいて現在の温度（調整データ作成時の温度）を検出するとともに、この検出した温度と、ステップＳ０７で記憶した最大値データに対応する温度Ｔ_{HOＬＤ＿ＭＡＸ}の差の絶対値が所定の閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}より小さいかどうかを判定する。この閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}は、ＭＲセンサ出力のゲイン・オフセットを調整する上で、ＭＲセンサ出力のずれを許容できる温度範囲を示すものであり、不揮発性の調整データ記憶部１９に記憶保持されている。

ここで、温度差が閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}より大きければ、現在ホールドされているＭＲセンサ出力の最大値データは、温度変化によりゲイン・オフセット調整に適さないものとなっていることになる。この場合には、ゲインおよびオフセットの調整データの更新は行わずにステップＳ０２に戻り、最大値・最小値データを再初期化する。一方、温度差が閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}より小さければ、現在ホールドされている最大値データは、ゲイン・オフセット調整に適正であることから、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、ステップＳ１０と同様に、温度センサ１６にて検出された現在温度（調整データ作成時の温度）と、ステップＳ０７で記憶した最小値データに対応した温度Ｔ_{HOＬＤ＿ＭＩＮ}の差の絶対値が所定の閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}より小さいかどうかを判定する。

ここで、温度差が閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}より大きければ、現在ホールドされているＭＲセンサ出力の最小値データは、温度変化によりゲイン・オフセット調整に適さないものとなっていることになる。この場合には、ゲインおよびオフセットの調整データの更新は行わずにステップＳ０２に戻り、最大値・最小値データを再初期化する。一方、温度差が閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}より小さければ、現在ホールドされている最小値データは、ゲイン・オフセット調整に適正であることから、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、調整データ記憶部１８に記憶された最大値・最小値データに基づいて上記の数式１、数式２による調整データの計算を行い、ステップＳ１３で調整データ記憶部１８の調整データ（ＧＡＩＮ、ＯＦＦＳＥＴ）を更新する。

上述したフローチャートによれば、フォーカスレンズ４がＭＲセンサ出力の１波長分移動する間に、閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}を超える大きな温度変化があった場合には、このとき得られたＭＲセンサ出力（第２の検出信号）に基づくゲイン・オフセット調整を禁止することになる。すなわち、上記のＭＲセンサ出力の最大値データ・最小値データから求められるゲインおよびオフセットの調整データの更新を禁止することにより、位置検出に不適切なゲイン・オフセット調整が行われるのを防止することができる。

一方、閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}を超えない温度変化である場合には、このとき得られたＭＲセンサ出力（第１の検出信号）に基づいてゲイン・オフセット調整を行うことになる。すなわち、上記のＭＲセンサ出力の最大値データ・最小値データからゲインおよびオフセットの調整データを求め、この調整データに基づいてＭＲセンサ出力のゲイン・オフセット調整を行う。

次に、本発明の実施例２である位置検出装置を備えたカメラ（光学装置）について説明する。本実施例におけるカメラの構成は、実施例１で説明したカメラの構成と同様であり、同じ構成要素については同一符号を付して説明を省略する。以下、実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例は、不揮発性の調整データ記憶部１９に、温度変化に対するＭＲセンサ出力のゲイン・オフセットの変動率データをあらかじめ保持させておき、ゲインおよびオフセットの調整データの更新を行わなかったときに、温度変化および変動率データに基づいてゲインおよびオフセットの調整データを補正するものである。そして、この補正した調整データに基づいてゲイン・オフセットの調整を行う。

以下に、環境温度変化に対するＭＲセンサ出力のゲイン・オフセット変動を調整する処理について説明する。なお、ゲインとオフセットの調整処理の内容はほぼ共通であるので、以下ではゲインの調整処理について説明し、オフセットの調整処理についての説明は固有の部分を除き省略する。

まず、ＭＲセンサ７の出力の振幅および振幅中心が図６、図７に示すように温度に対して直線的に変化すると近似したときのゲインの調整処理を説明する。

まず、センサ特性試験にて図６に示すように、基準温度Ｔ_０における振幅を基準（振幅変動率＝１）としたときの振幅の温度変動率の傾きＫ_ＴG[１／℃]を求めておき、不揮発性の調整データ記憶部１９に記憶させておく。

そして、図８に示すフローチャートに従ってゲインの調整処理を行う。なお、ステップＳ０１〜ステップＳ１３については、実施例１（図５のフローチャート）と同様の処理を行う。

ここで、ゲイン調整データの計算を行うステップＳ１２では、上記の数式１に替えて下記の数式４により基準温度Ｔ_０でのゲイン（ＧＡＩＮ_０）を計算し、このゲイン調整データを調整データ記憶部１８に記憶する。

数式４において、Ｔ_INIＴは、ＧＡＩＮ_０を取得する際に温度センサ出力をサンプリングして得た温度である。また、同式中のＭＡＸ、ＭＩＮはそれぞれ、Ｔ_INIＴにおけるＭＲセンサ出力の最大値および最小値を示す。

このゲイン調整データ（ＧＡＩＮ_０）を用いた温度補正処理は以下のように行われる。

図８のステップＳ１０又はステップＳ１１において、温度センサ１６にて検出された現在温度（ゲイン調整データ作成時における検出温度）と、ステップＳ０７で記憶した最大値データ又は最小値データに対応する温度（Ｔ_{HOＬＤ＿ＭＡＸ}、Ｔ_{HOＬＤ＿ＭＩＮ}）の差の絶対値が所定の閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}よりも大きいと判断した場合には、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、下記の数式５により調整データ作成時における温度Ｔ（検出温度がＴ_INIＴからＴに変化した場合）に対応したゲイン（ＧＡＩＮ）を求める。

そして、上記の数式５で得られたゲイン調整データを用いてゲイン・オフセット調整部１１にてゲインの調整を行う。ここで、温度変化がない場合には、Ｔ＝Ｔ_INIＴとなり、数式５は数式１と同じ式となる。

一方、オフセット調整データについても、上述したゲイン調整データと同様の処理を行う。すなわち、オフセット調整データについては、上記の数式４の代わりに下記の数式６を用いるとともに、上記の数式５の代わりに下記の数式７を用いることで温度補正処理されたオフセット調整データを得る。そして、このオフセット調整データに基づいてオフセットの調整を行う。

数式６、７において、Ｋ_ＴOFFＳ [１／℃]は、図７に示すように基準温度Ｔ_０における振幅中心を基準とした振幅中心の温度変動率の傾きであり、この変動率データはセンサ特性試験にて求めておき、不揮発性の調整データ記憶部１９に記憶させておく。また、Ｔ_INIＴは、ＯＦＦＳＥＴ_０を取得する際に温度センサ出力をサンプリングして得た温度である。また、同式中のＭＡＸ、ＭＩＮはそれぞれ、Ｔ_INIＴにおけるＭＲセンサ出力の最大値および最小値を示す。

以上の処理により、環境温度変化によるＭＲセンサ出力の変動に対しても温度変化を考慮に入れたゲインおよびオフセット調整データ（所定値以上の温度変化に対応した変換データ）を得ることができ、この調整データに基づいて適切なゲイン・オフセット調整を行うことができる。

以上の説明においては、ＭＲセンサ７の出力の振幅および振幅中心が温度に対して直線的に変化すると近似したときのゲイン・オフセット調整について述べた。

しかし、ＭＲセンサ７およびアンプ回路８ａ、８ｂなどの特性によっては、温度に対してＭＲセンサ７の出力振幅が曲線的に変化し、直線による近似では不十分な場合も想定される。以下ではこのような場合におけるゲインの調整方法について説明する。

まず、基準温度Ｔ_０における振幅を基準とした振幅の温度変動率（曲線的に変化するグラフ）をセンサ特性試験にて求め、曲線的な変化を図９に示すように折れ線Ｌ_ＴG（１）〜Ｌ_ＴG（N）にて近似する。

この変動率データをもとに、振幅の温度変動率の折れ点（図９中の丸印で示す）における温度Ｔ_G（ｋ）および、下記の数式８、９に示すＫ_ＴG（ｋ）、Ｂ_ＴG（ｋ）のデータを、ｋ=１〜Nについてそれぞれ不揮発性の調整データ記憶部１９に記憶させておく。

ここで、Ｋ_ＴG（ｋ）[１／℃]は折れ線Ｌ_ＴG（ｋ）の傾きであり、Ｂ_ＴG（ｋ）は折れ線Ｌ_ＴG（ｋ）をＴ=Ｔ_０まで延長したときの切片である。また、W_Ｔ（ｋ）は振幅の温度変動率の折れ点における振幅変動率である。

そして、図８のステップＳ１２でのゲイン調整データの計算の際に、上記の数式１に替えて下記の数式１０にて基準温度Ｔ_０でのゲイン（ＧＡＩＮ_０）を計算して、この値を調整データ記憶部１８に記憶する。数式１０において、Ｔ_INIＴは、ＧＡＩＮ_０を取得する際に温度センサ出力をサンプリングして得た温度であり、Ｋ_ＴG（ｋ）、Ｂ_ＴG（ｋ）はｋ=１〜NのうちＴ_G（ｋ）＜Ｔ_INIＴ＜Ｔ_G（ｋ＋１）となるような折れ点での傾きおよび切片データである。

この調整データ（ＧＡＩＮ_０）を用いた温度補正処理は以下のように行われる。

図８のステップＳ１０又はステップＳ１１において、調整データ作成時の検出温度と、ステップＳ０７で記憶された最大値データ又は最小値データに対応した温度（Ｔ_{HOＬＤ＿ＭＡＸ}、Ｔ_{HOＬＤ＿ＭＩＮ}）の差の絶対値が所定の閾値Ｔ_{ＴHREＳHOＬＤ}よりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、ｋ=１〜NのうちＴ_G（ｋ）＜Ｔ＜Ｔ_G（ｋ＋１）となるようなＫ_ＴG（ｋ）、Ｂ_ＴG（ｋ）を調整データより求め、下記の数式１１により調整データ作成時の温度Ｔに対応するゲイン（ＧＡＩＮ）を求める。

このようにして得られたＧＡＩＮを用いてゲイン・オフセット調整部１１にてゲインの調整を行う。

また、オフセットの調整についても、上述したゲインの調整と概ね同様である。すなわち、まず基準温度Ｔ_０における振幅中心を基準とした振幅中心の温度変動率（曲線的に変化するグラフ）をセンサ特性試験にて求め、曲線的な変化を図１０に示すように折れ線Ｌ_ＴM（１）〜Ｌ_ＴM（N）にて近似する。

この変動率データをもとに、振幅中心の温度変動率の折れ点（図１０の丸印で示す）における温度Ｔ_M（ｋ）、下記の数式１２、１３に示すＫ_ＴOFFＳ（ｋ）、Ｂ_ＴOFFＳ（ｋ）のデータを、ｋ=１〜Nについてそれぞれ不揮発性の調整データ記憶部１９に記憶させておく。

ここで、Ｋ_ＴOFFＳ（ｋ）[１／℃]は折れ線Ｌ_ＴM（ｋ）の傾きであり、Ｂ_ＴOFFＳ（ｋ）は折れ線Ｌ_ＴM（ｋ）をＴ=Ｔ_０まで延長したときの切片である。また、M_Ｔ（ｋ）は振幅中心の温度変動率の折れ点における振幅変動率である。

そして、上記の数式１０の代わりに下記の数式１４を用い、上記の数式１１の代わりに下記の数式１５を用いることでゲインの場合と同様の調整を行う。

以上の処理により、環境温度変化によるＭＲセンサ出力の変動が曲線的に変化し、直線による近似では不十分な場合に対してもＭＲセンサ出力の曲線的な変動に対応した適切なゲイン・オフセット調整を行うことができる。

本実施例によれば、実施例１と同様にゲインおよびオフセットの調整データの更新を禁止するため、温度変化により不適切なゲイン・オフセット調整が行われるのを防止することができる。しかも、ゲインおよびオフセットの調整データの更新を禁止したときに、温度変化およびゲイン・オフセットの変動率データを用いてゲインおよびオフセットの調整データの温度補正を行うため、実施例１に比べてレンズの位置検出精度の低下をさらに抑制することができる。

次に、本発明の実施例３である位置検出装置を備えたカメラについて説明する。図１１は本実施例におけるカメラの構成を示すブロック図である。本実施例は、上述した実施例１、２に対して位置検出装置の構成が異なっており、検出マグネット６およびＭＲセンサ７に代えて光学スケール３０および光学エンコーダ３１を用いている。なお、図１１において、上述した実施例で説明した構成要素と同じものについては同一符号を付して説明を省略する。

光学エンコーダ３１は、発光部と受光部とを備え、発光部から照射した光を光学スケール３０で反射させ、受光部で検出した光量に応じた信号を出力する。光学スケール３０は、光軸に平行な方向に周期的に形状（向き）が変化する反射面を有する。

そして、光学スケール３０の形状および光学エンコーダ３１からの受光信号の処理により、ＭＲセンサと同様の正弦波信号を発生させることができる。したがって、実施例１、２での説明と同様の位置検出方法およびゲイン・オフセット調整方法を適用することができる。具体的な処理については、上述した実施例１、２と同じであるので、説明は省略する。

なお、上述した各実施例では、カメラの撮影光学系に含まれるフォーカスレンズ４の位置検出について説明したが、本発明はフォーカスレンズ以外の可動光学素子（例えば、ズームレンズ）や、光学素子以外の可動対象物の位置検出を行う装置に適用することができる。

実施例１におけるカメラの構成を示す図である。 ゲイン・オフセットが未調整のＭＲセンサ出力の状態を示す図である。 ゲイン・オフセットが調整済みのＭＲセンサ出力の状態を示す図である。 環境温度変化によるＭＲセンサ出力の最大値・最小値の変化を示す図である。 実施例１におけるゲイン・オフセット調整処理を示すフローチャートである。 ＭＲセンサ出力の振幅の温度に対する直線的な変動特性を示す図である。 ＭＲセンサ出力の振幅中心の温度に対する直線的な変動特性を示す図である。 実施例２におけるゲイン・オフセット調整処理を示すフローチャートである。 ＭＲセンサ出力の振幅の温度に対する曲線的な変動特性を示す図である。 ＭＲセンサ出力の振幅中心の温度に対する曲線的な変動特性を示す図である。 実施例３におけるカメラの構成を示す図である。

符号の説明

１ カメラ
２ レンズ鏡筒
３ 撮影光学系
４ フォーカスレンズ
５ 撮像素子
６ 検出マグネット
７ ＭＲセンサ
８ａ、８ｂ、８ｃ アンプ
９ａ、９ｂ、９ｃ サンプルアンドホールド回路
１０ Ａ／Ｄコンバータ
１１ ゲイン・オフセット調整部
１２ 位置演算部
１３ レンズ制御部
１４ 駆動回路
１５ レンズ駆動モータ
１６ 温度センサ
１７ カメラＣＰＵ
１８ 調整データ記憶部（揮発性）
１９ 調整データ記憶部（不揮発性）
３０ 光学スケール
３１ 光学エンコーダ

Claims (6)

1. 対象物の位置変化に応じて周期的な信号を出力するセンサと、
   前記センサから出力される周期的な信号の１波長分の信号から補正データを演算し更新するとともに、当該更新された補正データに基づいた情報と前記センサから出力される周期的な信号とから前記対象物の位置を演算する演算手段と、
   温度を検出する温度検出センサとを有し、
   前記演算手段は、第１のタイミングで前記センサから出力される１波長分の信号から前記補正データを演算し、その後の第２のタイミングで前記センサから出力される別の１波長分の信号から前記補正データを演算する際に、当該第１のタイミングで検出された温度と、その後の前記第２のタイミングで検出された温度との差が閾値よりも小さい場合には前記補正データの更新を行い、前記閾値以上の場合には前記補正データの更新を行わないことを特徴とする位置検出装置。
2. 温度変化に応じて前記補正データを記憶する記憶手段を有しており、
   前記演算手段は、前記補正データの更新を行わないときに、前記閾値以上の温度変化に対応した補正データに基づく情報を求め、この補正データに基づいた情報と前記センサから出力される周期的な信号とから前記対象物の位置を演算することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記補正データは、前記第１及び第２のタイミングでの信号の相対関係に基づく前記検出信号のゲイン及びオフセット補正値であることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。
4. 光学系と、この光学系のうち少なくとも１つの光学素子の位置を検出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位置検出装置とを有することを特徴とする光学装置。
5. 移動可能な光学素子を有するレンズ装置と、このレンズ装置が着脱可能に装着される撮像装置とを備えた撮像システムであって、
   前記光学素子の位置変化に応じて周期的な信号を出力するセンサと、
   前記センサから出力される周期的な信号の１波長分の信号から補正データを演算し更新するとともに、当該更新された補正データに基づいた情報と前記センサから出力される周期的な信号とから前記光学素子の位置を演算する演算手段と、
   温度を検出する温度検出センサとを有し、
   前記演算手段は、第１のタイミングで前記センサから出力される１波長分の信号から前記補正データを演算し、その後の第２のタイミングで前記センサから出力される別の１波長分の信号から前記補正データを演算する際に、当該第１のタイミングで検出された温度と、その後の前記第２のタイミングで検出された温度との差が閾値よりも小さい場合には前記補正データの更新を行い、前記閾値以上の場合には前記補正データの更新を行わないことを特徴とする撮像システム。
6. 対象物の位置を検出するための位置検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記位置検出方法は、
   対象物の位置変化に応じてセンサから出力される周期的な１波長分の信号から補正データを演算し更新するとともに、当該更新された補正データに基づいた情報と前記センサから出力される周期的な信号とに基づいて前記対象物の位置を演算する演算ステップと、
   温度を検出する温度検出ステップとを有し、
   前記演算ステップでは、前記温度検出ステップにおいて第１のタイミングで前記センサから出力される１波長分の信号から前記補正データを演算し、その後の第２のタイミングで前記センサから出力される別の１波長分の信号から前記補正データを演算する際に、当該第１のタイミングで検出された温度と、その後の前記第２のタイミングで検出された温度との差が閾値よりも小さい場合には前記補正データの更新を行い、前記閾値以上の場合には前記補正データの更新を行わないことを特徴とするプログラム。