JP4743843B2 - Optical equipment - Google Patents

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本発明は、可動部材の位置を検出する装置を備えた光学機器に関し、例えば、レンズや光量調節装置等の光学調節部材を可動部材として備えた光学機器に関する。 The present invention relates to an optical apparatus provided with a device for detecting the position of the movable member, for example, it relates to an optical adjustment member such as a lens or a light amount adjusting device in an optical apparatus equipped with the movable member.
光学機器の1つとして、変倍レンズと、該変倍レンズよりも像面側に配置され、変倍レンズの移動に伴う像面変動の補正機能(コンペセータ機能)およびフォーカス機能を有するフォーカスレンズとを有するいわゆるリアフォーカス(インナーフォーカス)ズームレンズを用いた交換レンズや、デジタルカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置が知られている。   As one of the optical devices, a zoom lens, and a focus lens that is disposed on the image plane side of the zoom lens and has a correction function (compressor function) and a focus function of an image plane variation accompanying the movement of the zoom lens There are known imaging devices such as an interchangeable lens using a so-called rear focus (inner focus) zoom lens, a digital camera, and a video camera.
リアフォーカスズームレンズを用いた撮像装置では、カメラ側からのフォーカス信号によりフォーカスレンズがアクチュエータにより駆動されてオートフォーカシングが行なわれる。また、カメラ側のズームスイッチの操作により生成されるズーム駆動信号により、変倍レンズがアクチュエータにより駆動され、同時に変倍に伴う像面変動を補正するようにフォーカスレンズがアクチュエータにより駆動されてズーミングが行われるる。   In an imaging apparatus using a rear focus zoom lens, autofocusing is performed by driving a focus lens by an actuator in accordance with a focus signal from the camera side. In addition, the zoom lens is driven by the actuator by the zoom drive signal generated by the operation of the zoom switch on the camera side, and at the same time, the focus lens is driven by the actuator so as to correct the image plane fluctuation accompanying zooming, and zooming is performed. It will be done.
さらに、撮影操作に幅を持たせるため、ズーミングにおける変倍レンズの駆動をマニュアル操作により行うことができる光学機器が提案されている。   Furthermore, in order to give a wide range of shooting operations, there has been proposed an optical apparatus capable of manually driving a zoom lens during zooming.
そして、リアフォーカスズームタイプの光学系を用い、かつマニュアルズーム操作が可能である光学機器では、ズームレンズがカム環に形成されたカム部に係合し、該カム環とマニュアルズームリングとが機械的に連結されている。   In an optical apparatus using a rear focus zoom type optical system and capable of manual zoom operation, the zoom lens is engaged with a cam portion formed on the cam ring, and the cam ring and the manual zoom ring are mechanically connected. Connected.
ところで、オートフォーカシングやズーミングにおけるコンペンセータ機能をアクチュエータ駆動する場合、変倍レンズの位置を検出し、該検出結果に基づいてフォーカスレンズ駆動用のアクチュエータを制御する。従来、変倍レンズの絶対位置を検出するために、ポテンショメータやアブソリュートエンコーダあるいはリニアエンコーダが用いられることが多い。   When the compensator function in autofocusing or zooming is driven by an actuator, the position of the zoom lens is detected, and the focus lens driving actuator is controlled based on the detection result. Conventionally, a potentiometer, an absolute encoder, or a linear encoder is often used to detect the absolute position of the zoom lens.
また、絶対位置検出の高分解能化を目的として、ポテンショメータと、複数のスリットを有する遮光板およびフォトインタラプタから構成されているパルス検出器と、リニアエンコーダとを併用する提案がなされている。(特許文献1参照)。   For the purpose of increasing the resolution of absolute position detection, a proposal has been made to use a potentiometer, a pulse detector composed of a light-shielding plate having a plurality of slits and a photo interrupter, and a linear encoder. (See Patent Document 1).
この提案では、光学機器の起動時に、位置検出対象である可動部材をある方向に微小量駆動することによって、パルス検出器のフォトインタラプタからの出力信号(パルス信号)がHighとLowの間で切り換わるエッジを検出する。そして、このときのポテンショメータの出力とフォトインタラプタからのパルス信号のエッジ検出結果とに基づいて、可動部材の絶対位置検出を行う。そして、位置制御の高精度化を図るため、絶対位置検出を行った後には、リニアエンコーダからの信号に基づいて可動部材の位置制御を行う。
特開2003−214835号公報(段落0022〜0026、図6等)
In this proposal, when an optical device is activated, a movable member that is a position detection target is driven by a minute amount in a certain direction, so that the output signal (pulse signal) from the photo interrupter of the pulse detector is switched between High and Low. Detect an edge to be replaced. Then, the absolute position of the movable member is detected based on the output of the potentiometer and the edge detection result of the pulse signal from the photo interrupter. In order to increase the accuracy of the position control, after the absolute position is detected, the position of the movable member is controlled based on the signal from the linear encoder.
JP 2003-214835 A (paragraphs 0022-0026, FIG. 6 etc.)
最近の光学機器、特に撮像装置では、映像のハイビジョン化に伴うイメージセンサのセルピッチの細分化により、フォーカスレンズの位置制御も高分解能化されている。そして、このように高分解能化されたフォーカスレンズの位置制御を高精度で行うために、変倍レンズの位置検出をより高い精度で行う必要がある。   In recent optical devices, particularly imaging devices, the position control of the focus lens is also improved in resolution due to the subdivision of the cell pitch of the image sensor that accompanies high-definition video. In order to control the position of the focus lens with high resolution as described above with high accuracy, it is necessary to detect the position of the zoom lens with higher accuracy.
しかしながら、ポテンショメータ(例えば、リニア型又はロータリー型可変抵抗器)は、可動部材の往路と復路とで出力誤差(反転ヒステリシス)が発生し易い。また、温度環境の変化や劣化による出力変化等が大きい。このため、ポテンショメータのみで常時かつ長期にわたって要求される位置検出精度を満足することは困難である。   However, a potentiometer (for example, a linear type or rotary type variable resistor) is likely to generate an output error (inversion hysteresis) between the forward path and the return path of the movable member. In addition, output changes due to temperature environment changes and deterioration are large. For this reason, it is difficult to satisfy the position detection accuracy required constantly and for a long time with only the potentiometer.
また、高分解能位置検出センサとして、MR(磁気抵抗:Magneteresistive)センサがある。しかしながら、MRセンサを用いる場合、MRセンサのパルスカウントによる位置検出の基準位置に可動部材を移動させるリセット駆動が必要となる。したがって、マニュアル操作リングとレンズとが機械的に連結されている光学機器でのレンズ位置検出にMRセンサを用いると、該光学機器の起動時に、レンズのリセット駆動に連動してマニュアルリングも回転してしまい、光学機器の品位を損なうおそれがある。またこのとき、マニュアルリングが使用者の手で押えられていると、リセット駆動自体が適正に行われない。   Further, as a high-resolution position detection sensor, there is an MR (Magneticesistive) sensor. However, when the MR sensor is used, reset driving for moving the movable member to the reference position for position detection based on the pulse count of the MR sensor is required. Therefore, when an MR sensor is used for lens position detection in an optical device in which the manual operation ring and the lens are mechanically connected, the manual ring also rotates in conjunction with the lens reset drive when the optical device is started. As a result, the quality of the optical device may be impaired. At this time, if the manual ring is being pressed by the user's hand, the reset drive itself is not performed properly.
上述した特許文献1にて提案の方法では、フォトインタラプタからのパルス信号のエッジを検出するために、光学機器の起動時に、小さな量であるが可動部材を駆動する必要がある。さらに、ポテンショメータとフォトインタラプタのみ使用する場合に比べて、より高い精度で位置検出を行うために、リニアエンコーダ等の第3のセンサが必要となってしまう。   In the method proposed in Patent Document 1 described above, in order to detect the edge of the pulse signal from the photo interrupter, it is necessary to drive the movable member although it is a small amount when the optical apparatus is activated. Furthermore, a third sensor such as a linear encoder is required to perform position detection with higher accuracy than when only a potentiometer and a photo interrupter are used.
そこで、本発明は、最小限の位置検出センサのみ用いて、かつ可動部材のリセット動作を不要としながらも高分解能で高精度な位置検出を行えるようにした位置検出装置を備えた光学機器を提供することを目的の1つとしている。 Accordingly, the present invention provides an optical apparatus equipped with only the minimum position detection sensor, and the position detection equipment you allow highly accurate position detection even at a high resolution while eliminating the need for a reset operation of the movable member One of the purposes is to provide it.
本発明の一側面としての光学機器は、操作部材と、前記操作部材と機械的に連動したレンズユニットと、前記レンズユニットの光軸方向への移動に応じて連続的に増加する信号又は連続的に減少する信号を出力する絶対位置センサと、前記レンズユニットの光軸方向への移動に応じてそれぞれ周期的かつ連続的に変化し、互いに位相が異なる複数の信号を出力する相対位置センサと、前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号に基づいて、前記レンズユニットの光軸方向の位置を検出する検出手段と、前記レンズユニットの光軸方向の位置に対応させて前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号を予め記憶する記憶手段と、前記相対位置センサからの出力信号に基づいて、前記レンズユニットの駆動の制御を行う制御手段と、を有する光学機器であって、前記検出手段は、前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号と、前記記憶手段に記憶された記憶信号とを比較し、前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号と、前記記憶信号とが一致する場合は、前記レンズユニットのリセット動作を行うことなく、前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号に対応する光軸方向の位置を前記レンズユニットの光軸方向の初期位置として検出し、前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号と、前記記憶信号とが一致しない場合は、前記レンズユニットのリセット動作を行うことなく、前記相対位置センサからの出力信号に対応する光軸方向の位置のうち、前記絶対位置センサからの出力信号に対応する光軸方向の位置に最も近い光軸方向の位置を前記レンズユニットの光軸方向の初期位置として検出し、前記制御手段は、前記レンズユニットの光軸方向の位置を初期位置として、前記相対位置センサからの出力信号に基づいて、前記レンズユニットの駆動の制御を行うことを特徴とする。
An optical apparatus according to one aspect of the present invention includes an operation member, a lens unit mechanically interlocked with the operation member, a signal that continuously increases in accordance with movement of the lens unit in the optical axis direction, or a continuous An absolute position sensor that outputs a signal that decreases to a relative position sensor, and a relative position sensor that outputs a plurality of signals that are periodically and continuously changed in accordance with the movement of the lens unit in the optical axis direction and that have different phases. Based on the output signal from the absolute position sensor and the output signal from the relative position sensor, detection means for detecting the position of the lens unit in the optical axis direction, and corresponding to the position of the lens unit in the optical axis direction Based on the output signal from the relative position sensor, storage means for storing in advance the output signal from the absolute position sensor and the output signal from the relative position sensor Control means for controlling the driving of the lens unit, wherein the detection means stores an output signal from the absolute position sensor and an output signal from the relative position sensor, and the storage means. The stored signal is compared, and if the output signal from the absolute position sensor and the output signal from the relative position sensor match the stored signal, the reset operation of the lens unit is performed without performing the reset operation. The position in the optical axis direction corresponding to the output signal from the absolute position sensor and the output signal from the relative position sensor is detected as the initial position in the optical axis direction of the lens unit, and the output signal from the absolute position sensor and the relative position are detected. an output signal from the position sensor, when the storage signal do not match, without performing a reset operation of the lens unit Wherein among the positions of the corresponding optical axis direction to an output signal from relative position sensors, the optical axis of the nearest optical axis direction of positioning the lens unit in the corresponding position in the optical axis direction to the output signal from the absolute position sensor Detecting the initial position of the direction, and the control means controls the driving of the lens unit based on the output signal from the relative position sensor, with the position of the lens unit in the optical axis direction as the initial position. Features.
本発明によれば、第1のセンサからの出力信号と第2のセンサからの出力信号とに基づいて、可動部材のリセット動作(リセット駆動)を行うことなく、該可動部材の位置を高分解能かつ高精度で検出(特定)することができる。   According to the present invention, based on the output signal from the first sensor and the output signal from the second sensor, the position of the movable member can be determined with high resolution without performing the reset operation (reset drive) of the movable member. In addition, it can be detected (specified) with high accuracy.
そして、該特定された位置を基準として該可動部材又は他の可動部材の駆動制御を第2のセンサからの信号に基づいて行うことにより、制御対象である可動部材の高分解能で高精度な駆動制御を行うことができる。   Then, drive control of the movable member or another movable member is performed based on the signal from the second sensor with the specified position as a reference, thereby driving the movable member to be controlled with high resolution and high accuracy. Control can be performed.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例である光学機器、特にリアフォーカスズームレンズ光学系を備えたデジタルスチルカメラ又はビデオカメラ等の撮像装置の構成を示す。
本実施例でのリアフォーカスズームレンズ光学系は、変倍レンズ(バリエータレンズ)と、変倍レンズより像面側に配置され、変倍レンズの変倍動作(ズーム)に伴う像面変動の補正ないし維持(コンペンセータ作用)のために光軸方向に移動したり、フォーカス調整のために光軸方向に移動したりするフォーカスレンズを有する。該リアフォーカスズームレンズ光学系は、例えば、物体側から像面側に順に、固定の正の屈折力を有する第1レンズユニット、変倍のために移動する負の屈折力を有する第2レンズユニット、固定の正の屈折力を有する第3レンズユニット、コンペンセータ作用およびフォーカス調整のために移動する正の屈折力を有する第4レンズユニットとを有する4ユニットリアフォーカスズームタイプの光学系である。なお、図1では、第2レンズユニットであるバリエータレンズユニットと第4レンズユニットであるフォーカスレンズユニットのみを図示し、他のレンズユニットは省略している。
FIG. 1 shows the configuration of an optical apparatus that is an embodiment of the present invention, in particular, an imaging apparatus such as a digital still camera or video camera equipped with a rear focus zoom lens optical system.
The rear focus zoom lens optical system in this embodiment is disposed on the image plane side from the variable magnification lens (variator lens) and the variable magnification lens, and corrects the image plane variation accompanying the variable magnification operation (zoom) of the variable magnification lens. Or a focus lens that moves in the optical axis direction for maintenance (compensator action) and moves in the optical axis direction for focus adjustment. The rear focus zoom lens optical system includes, for example, a first lens unit having a fixed positive refractive power in order from the object side to the image plane side, and a second lens unit having a negative refractive power that moves for zooming. , A four-unit rear focus zoom type optical system having a third lens unit having a fixed positive refractive power and a fourth lens unit having a positive refractive power that moves to adjust the compensator and focus. In FIG. 1, only the variator lens unit that is the second lens unit and the focus lens unit that is the fourth lens unit are illustrated, and the other lens units are omitted.
図1において、1は外部からマニュアル操作される操作部材であるズームリング、2はズームリング1の回転範囲を示す矢印である。ズームリング1は、焦点距離(ズーム位置)が最も長焦点距離となるテレ端と、最も短焦点距離となるワイド端との間でのみ回転されるように、メカニカルな端部であるストッパー3,4により回転範囲が制限されている。ズームリング1の回転範囲は、例えば90°〜120°程度の範囲に設定される。また、ズームリング1には、印刷又は刻印などにより焦点距離目盛が設けられており、ズームリング1を回転自在に支持する鏡筒本体(図示せず)に設けられた指標との関係により焦点距離表示が行われる。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a zoom ring that is an operation member that is manually operated from the outside, and reference numeral 2 denotes an arrow that indicates a rotation range of the zoom ring 1. The zoom ring 1 has a stopper 3 that is a mechanical end so that the zoom ring 1 is rotated only between the tele end where the focal length (zoom position) is the longest focal length and the wide end where the shortest focal length is the shortest. The rotational range is limited by 4. The rotation range of the zoom ring 1 is set to a range of about 90 ° to 120 °, for example. Further, the zoom ring 1 is provided with a focal length scale by printing or engraving, and the focal length depends on an index provided on a lens barrel body (not shown) that rotatably supports the zoom ring 1. Display is performed.
5は変倍のために光軸方向に移動する可動部材(第1の可動部材)としてのバリエータレンズユニット、6はズームリング1とバリエータレンズユニット5を機械的に連動させるための連結機構である。 Reference numeral 5 denotes a variator lens unit as a movable member (first movable member) that moves in the optical axis direction for zooming. Reference numeral 6 denotes a coupling mechanism for mechanically interlocking the zoom ring 1 and the variator lens unit 5. .
7はバリエータレンズユニット5よりも像面側に設けられた第2の可動部材としてのフォーカスレンズユニットである。8はバリエータレンズユニット5の絶対位置を検出する絶対位置センサ(第1のセンサ)、9は高分解能な位置検出が可能である相対位置センサ(第2のセンサ)である。 Reference numeral 7 denotes a focus lens unit as a second movable member provided on the image plane side with respect to the variator lens unit 5. 8 is an absolute position sensor (first sensor) for detecting the absolute position of the variator lens unit 5, and 9 is a relative position sensor (second sensor) capable of detecting a position with high resolution.
10は検出手段および制御手段としてのCPU、11はCPU10内に設けられ、ズームトラッキングデータ、すなわちバリエータレンズユニット5の位置に対する像面維持のためのフォーカスレンズユニット7の位置を表す軌跡データ(実際はテーブルデータ)を記憶したメモリである。   Reference numeral 10 denotes a CPU as detection means and control means, and 11 is provided in the CPU 10. Zoom tracking data, that is, locus data representing the position of the focus lens unit 7 for maintaining the image plane relative to the position of the variator lens unit 5 (actually a table) Data).
12はバリエータレンズユニット5を駆動するズームモータであり、ステッピングモータやDCモータ、リニアアクチュエータとしてのボイスコイルモータ(VCM)等が用いられる。   A zoom motor 12 drives the variator lens unit 5, and a stepping motor, a DC motor, a voice coil motor (VCM) as a linear actuator, or the like is used.
13はフォーカスレンズユニット7を駆動するフォーカスモータであり、ステッピングモータ、DCモータを用いてもよいが、本実施例では、ボイスコイルモータが用いられている。   Reference numeral 13 denotes a focus motor for driving the focus lens unit 7, and a stepping motor or a DC motor may be used. In this embodiment, a voice coil motor is used.
14はフォーカスレンズユニット7の光軸方向の絶対位置を検出する絶対位置エンコーダーである。15は撮像装置本体に設けられたズームキーであり、シーソースイッチ等の異なる2方向に操作可能なスイッチが用いられる。ズームキー15は、操作方向および操作量に応じたズーム駆動信号を出力し、操作がなされていないときは中立位置に復帰する。   An absolute position encoder 14 detects the absolute position of the focus lens unit 7 in the optical axis direction. Reference numeral 15 denotes a zoom key provided in the image pickup apparatus main body, and a switch that can be operated in two different directions, such as a seesaw switch, is used. The zoom key 15 outputs a zoom drive signal corresponding to the operation direction and the operation amount, and returns to the neutral position when the operation is not performed.
16はCCDセンサやCMOSセンサ等からなる撮像素子であり、上記光学系により形成された光学像を光電変換し、その信号を不図示の信号処理および記録系に出力する。   Reference numeral 16 denotes an image sensor composed of a CCD sensor, a CMOS sensor or the like, which photoelectrically converts an optical image formed by the optical system and outputs the signal to a signal processing and recording system (not shown).
次に、本実施例におけるバリエータレンズユニットの駆動機構および位置検出システム(位置検出装置)の構成について説明する。図2には、本実施例の撮像装置におけるズーム駆動機構を撮像素子側より見た図を示している。また、図3には、上記ズーム駆動機構の側面断面図を示している。   Next, the drive mechanism of the variator lens unit and the configuration of the position detection system (position detection device) in this embodiment will be described. FIG. 2 shows a view of the zoom drive mechanism in the image pickup apparatus of the present embodiment as seen from the image pickup element side. FIG. 3 is a side sectional view of the zoom drive mechanism.
これらの図において、21はレンズ鏡筒の本体を構成する固定筒であり、22は該固定筒21の撮像素子側端面18cに固定された固定部材である。   In these drawings, reference numeral 21 denotes a fixed cylinder constituting the main body of the lens barrel, and reference numeral 22 denotes a fixing member fixed to the imaging element side end face 18c of the fixed cylinder 21.
バリエータレンズユニット5は、レンズ保持枠17により保持されて固定筒21の内側に収容されている。レンズ保持枠17の外周部にはカムフォロア19が設けられており、該カムフォロア19は、レンズ保持枠17と固定筒21の周壁部との間に配置されたカム環18に形成されたカム溝部(図示せず)に係合している。カム環18は、径方向については固定筒21の周壁部の内周面との接触により位置決めされ、光軸方向については固定筒21と固定部材22とによって挟まれることにより位置決めされている。   The variator lens unit 5 is held by the lens holding frame 17 and accommodated inside the fixed cylinder 21. A cam follower 19 is provided on the outer peripheral portion of the lens holding frame 17, and the cam follower 19 is a cam groove portion formed in a cam ring 18 disposed between the lens holding frame 17 and the peripheral wall portion of the fixed cylinder 21 ( (Not shown). The cam ring 18 is positioned by contact with the inner peripheral surface of the peripheral wall portion of the fixed cylinder 21 in the radial direction, and is positioned by being sandwiched between the fixed cylinder 21 and the fixing member 22 in the optical axis direction.
カム環18が光軸周りで回動すると、カム溝部のリフトによってレンズ保持枠17、つまりはバリエータレンズユニット5が光軸方向に駆動される。レンズ保持枠17は、固定筒21と固定部材22とにより両端が保持された直進ガイド部材20によって光軸方向にガイドされる。   When the cam ring 18 rotates around the optical axis, the lens holding frame 17, that is, the variator lens unit 5 is driven in the optical axis direction by the lift of the cam groove. The lens holding frame 17 is guided in the optical axis direction by a rectilinear guide member 20 whose both ends are held by a fixed cylinder 21 and a fixing member 22.
23は図1において絶対位置センサ8として示したポテンショメータである。該ポテンショメータ23の抵抗体23bは、カム環18の外周面18bよりも径方向外側に配置されている固定筒21に、光軸方向に延びるようにビスによって固定されている。また、ポテンショメータ23のスライダ23aは、図3に示すように、レンズ保持枠17の外周面にカム環18および固定筒21を径方向に貫通するよう突出形成された突起部により保持され、抵抗体23bに接触している。レンズ保持枠17が光軸方向に移動することにより、スライダ23aは抵抗体23bに対して摺動しながらレンズ保持枠17と一体的に移動する。ポテンショメータ23は、スライダ23aの抵抗体23bに対する接触位置に応じた電気信号を出力する。 Reference numeral 23 denotes a potentiometer shown as the absolute position sensor 8 in FIG. The resistor 23b of the potentiometer 23 is fixed to the fixed cylinder 21 arranged on the radially outer side with respect to the outer peripheral surface 18b of the cam ring 18 with screws so as to extend in the optical axis direction. Further, as shown in FIG. 3, the slider 23a of the potentiometer 23 is held by a protrusion formed on the outer peripheral surface of the lens holding frame 17 so as to penetrate the cam ring 18 and the fixed cylinder 21 in the radial direction. It is in contact with 23b. As the lens holding frame 17 moves in the optical axis direction, the slider 23a moves integrally with the lens holding frame 17 while sliding with respect to the resistor 23b. The potentiometer 23 outputs an electrical signal corresponding to the contact position of the slider 23a with the resistor 23b.
スライダ23aを直接レンズ保持枠17に取り付けることにより、バリエータレンズユニット5の移動がダイレクトにポテンショメータ23に反映され、カム環18のカム溝部とレンズ保持枠17のカムフォロア19との係合がた等の影響を受けることなくバリエータレンズユニット5の位置検出を行うことができる。   By directly attaching the slider 23a to the lens holding frame 17, the movement of the variator lens unit 5 is directly reflected on the potentiometer 23, and the cam groove portion of the cam ring 18 and the cam follower 19 of the lens holding frame 17 are engaged. The position of the variator lens unit 5 can be detected without being affected.
また、24は図1において相対位置センサとして示したMR(磁気抵抗)センサである。MRセンサ24の磁気検出部24aは、固定部材22により固定されている。また、MRセンサ24の磁気スケール24bは、磁気検出部24aと所定の間隔を空けて対向配置され、光軸方向にN極とS極とに交互に着磁された着磁面を有する。該磁気スケール24bは、レンズ保持枠17に接着によって固定されている。レンズ保持枠17が光軸方向に移動すると、磁気スケール24bも磁気検出部24aに対して光軸方向に移動する。磁気検出部24aに対向する磁気スケール24b上の磁極が変化することにより、磁気検出部24aから該磁極の変化と磁界の強度変化とに応じた電気信号が出力される。 Reference numeral 24 denotes an MR (magnetic resistance) sensor shown as the relative position sensor 9 in FIG. The magnetic detection part 24 a of the MR sensor 24 is fixed by a fixing member 22. Further, the magnetic scale 24b of the MR sensor 24 has a magnetized surface that is opposed to the magnetic detector 24a at a predetermined interval and is alternately magnetized with N and S poles in the optical axis direction. The magnetic scale 24b is fixed to the lens holding frame 17 by adhesion. When the lens holding frame 17 moves in the optical axis direction, the magnetic scale 24b also moves in the optical axis direction with respect to the magnetic detection unit 24a. When the magnetic pole on the magnetic scale 24b facing the magnetic detection unit 24a is changed, an electric signal corresponding to the change of the magnetic pole and the change in the strength of the magnetic field is output from the magnetic detection unit 24a.
磁気検出部24aは、光軸方向に離れた2つのセンサ面を有しており、これら2つのセンサ面が対向する磁気スケール24b上の位置が異なることにより、MRセンサ24は互いに位相が異なる2相の信号を出力する。   The magnetic detection unit 24a has two sensor surfaces that are separated in the optical axis direction, and the MR sensor 24 is different in phase from each other because the positions of the two sensor surfaces on the magnetic scale 24b are different. Output phase signal.
ここで、磁気スケール24bは、図2に示すようにカム環18の内周面18aよりも内側に配置され、磁気検出部24aは、図3に示すようにカム環18の撮像素子側端面18cよりも撮像素子近い位置に配置されている。これにより、磁気スケール24bをレンズ保持枠17(バリエータレンズユニット5)と一体化することが可能であり、余計な連結部品を必要とすることない。このため、バリエータレンズユニット5の位置とMRセンサ24の出力信号との誤差を少なくすることが可能となる。しかも、コストアップを抑えつつ、スペース効率と組立性を向上させることができる。 Here, the magnetic scale 24b is arranged on the inner side of the inner peripheral surface 18a of the cam ring 18 as shown in FIG. 2, and the magnetic detector 24a is arranged on the image sensor side end face 18c of the cam ring 18 as shown in FIG. It is located closer to the imaging device than. Thereby, it is possible to integrate the magnetic scale 24b with the lens holding frame 17 (variator lens unit 5), and an unnecessary connection component is not required. For this reason, an error between the position of the variator lens unit 5 and the output signal of the MR sensor 24 can be reduced. Moreover, it is possible to improve space efficiency and ease of assembly while suppressing an increase in cost.
26はカム環18に一体的に取り付けられた円弧形状のギア部材であり、図1においてズームモータ12として示したモータユニット27の出力ギアに噛み合っている。これにより、モータユニット27の回転駆動力がカム環18に伝達され、これを光軸周りで回転させることができる。   An arc-shaped gear member 26 is integrally attached to the cam ring 18 and meshes with an output gear of the motor unit 27 shown as the zoom motor 12 in FIG. Thereby, the rotational driving force of the motor unit 27 is transmitted to the cam ring 18 and can be rotated around the optical axis.
さらに、カム環18には、図1に示した連結機構6の出力部材が係合しており、回転操作されたズームリング1からの駆動力が連結機構6を介してカム環18に伝達され、これを光軸周りで回転させる。したがって、ズームリング1の操作によってもバリエータレンズユニット5を光軸方向に駆動することができる。   Further, the cam ring 18 is engaged with the output member of the coupling mechanism 6 shown in FIG. 1, and the driving force from the zoom ring 1 that has been rotated is transmitted to the cam ring 18 via the coupling mechanism 6. Rotate this around the optical axis. Therefore, the variator lens unit 5 can also be driven in the optical axis direction by operating the zoom ring 1.
次に、上記位置検出システムの動作について、図4を用いて説明する。図4において、23cはポテンショメータ23の実際の出力信号(実出力信号)を示し、24−A,24−BはMRセンサ24の実際の出力信号(実出力信号)とメモリ11に記憶された信号(記憶信号)を示す。 Next, the operation of the position detection system will be described with reference to FIG. In FIG. 4, 23 c indicates an actual output signal (actual output signal) of the potentiometer 23, and 24-A and 24-B indicate an actual output signal (actual output signal) of the MR sensor 24 and a signal stored in the memory 11. (Memory signal) .
ポテンショメータ23の実出力信号23cは、バリエータレンズユニット5の可動範囲Lの全域において、バリエータレンズユニット5が所定方向(物体方向又は像面方向)に移動する際に連続的に増加又は減少する。つまり、ポテンショメータ23の1つの出力信号値は、可動範囲Lにおけるバリエータレンズユニット5の1つの位置を表す。ここで、ポテンショメータ23の実出力信号23cは、理想的には直線的に増加又は減少することが望ましいが、実際には、その傾きにある程度の変動があり、非直線的ではあるが単調に増加又は減少する。   The actual output signal 23c of the potentiometer 23 continuously increases or decreases when the variator lens unit 5 moves in a predetermined direction (object direction or image plane direction) over the entire movable range L of the variator lens unit 5. That is, one output signal value of the potentiometer 23 represents one position of the variator lens unit 5 in the movable range L. Here, it is desirable that the actual output signal 23c of the potentiometer 23 ideally increases or decreases linearly, but in reality, there is a certain amount of fluctuation in the slope, and although it is non-linear, it increases monotonously. Or decrease.
23dは図1に示したメモリ11に記憶されたポテンショメータ23の出力信号であり、所定の温度や湿度等の環境条件下で実測された出力値を予めメモリ11に記憶させたものである。これに対し、23cで示したポテンショメータ23の実出力信号は、上記環境条件の変化や撮像装置の長時間使用に伴う劣化、非リニアリティ、反転ヒステリシス等を原因としてメモリ11に記憶された信号に対してずれが生じている。   Reference numeral 23d denotes an output signal of the potentiometer 23 stored in the memory 11 shown in FIG. 1, and an output value actually measured under environmental conditions such as a predetermined temperature and humidity is stored in the memory 11 in advance. On the other hand, the actual output signal of the potentiometer 23 indicated by 23c corresponds to the signal stored in the memory 11 due to the change in the environmental conditions, the deterioration due to long-term use of the imaging device, non-linearity, inversion hysteresis, and the like. There is a gap.
一方、24−A,24−Bは、MRセンサ24の2相(以下、A相,B相という)の実出力信号およびメモリ11に記憶された出力信号を示す。MRセンサ24の出力信号は、バリエータレンズユニット5の可動範囲Lにおいて、バリエータレンズユニット5が所定方向(物体方向又は像面方向)に移動する際に、周期的かつ連続的に変化する正弦波状の信号となる。そして、A相,B相は互いに位相が異なるため、同一周期内での該2相の信号値の1つの組み合わせは、該周期に対応したゾーンでのバリエータレンズユニット5の1つの位置を表す。   On the other hand, 24-A and 24-B indicate the actual output signals of the two phases (hereinafter referred to as A phase and B phase) of the MR sensor 24 and the output signals stored in the memory 11. The output signal of the MR sensor 24 is a sinusoidal wave that changes periodically and continuously when the variator lens unit 5 moves in a predetermined direction (object direction or image plane direction) within the movable range L of the variator lens unit 5. Signal. Since the phases A and B are different from each other, one combination of the signal values of the two phases within the same period represents one position of the variator lens unit 5 in the zone corresponding to the period.
MRセンサ24は、上記環境条件の変化の影響を受けにくく、また磁気検出部24aと磁気スケール24bとが接触しないタイプのセンサであることから劣化がほとんどなく、反転ヒステリシスも少ないので、上記環境条件が変化しても実出力信号とメモリ11に記憶された信号とは略一致する。したがって、図4でも、MRセンサ24の実出力信号とメモリ11に記憶された出力信号とを共通の曲線で示している。   The MR sensor 24 is not easily affected by the change in the environmental conditions, and since the magnetic sensor 24a and the magnetic scale 24b are not in contact with each other, the MR sensor 24 is hardly deteriorated and has little inversion hysteresis. Even if changes, the actual output signal and the signal stored in the memory 11 substantially coincide. Therefore, also in FIG. 4, the actual output signal of the MR sensor 24 and the output signal stored in the memory 11 are shown by a common curve.
なお、MRセンサ24の出力信号の周期は、磁気スケール24bの着磁ピッチを変えることによって任意に設定することが可能である。このようなMRセンサ24の出力に基づいて、パルス制御(デジタル制御)や中間分割制御(アナログ制御)が可能であり、本実施例では、中間分割制御のための高精度な位置検出を行う。   The period of the output signal of the MR sensor 24 can be arbitrarily set by changing the magnetization pitch of the magnetic scale 24b. Based on the output of the MR sensor 24, pulse control (digital control) and intermediate division control (analog control) are possible. In this embodiment, highly accurate position detection for intermediate division control is performed.
次に、ズームリング1の操作に応じたマニュアル駆動又はズームキー15の操作に応じたモータ駆動によって移動するバリエータレンズユニット5の位置を検出し、該検出結果に基づいてフォーカスレンズユニット7の像面変動補正のための駆動制御を行うCPU10の動作について、図5のフローチャートを用いて説明する。   Next, the position of the variator lens unit 5 that moves by manual driving according to the operation of the zoom ring 1 or motor driving according to the operation of the zoom key 15 is detected, and the image plane variation of the focus lens unit 7 is detected based on the detection result. The operation of the CPU 10 that performs drive control for correction will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、前述したように、メモリ11には、所定の環境条件下でのバリエータレンズユニット5の各位置に対するポテンショメータ23の出力信号(以下、ポテンショメータメモリ信号という)とMRセンサ24の2相の出力信号(以下、これらをまとめてMRメモリ信号という)の値がデータテーブル形式等で記憶されている。   First, as described above, the memory 11 includes an output signal of the potentiometer 23 (hereinafter referred to as a potentiometer memory signal) and a two-phase output signal of the MR sensor 24 for each position of the variator lens unit 5 under predetermined environmental conditions. Values (hereinafter collectively referred to as MR memory signals) are stored in a data table format or the like.
CPU10は、ステップ(図では「S」と略す)101において、撮像装置が起動されると(すなわち、主電源が投入されると)、ステップ102において、その時点でのポテンショメータ23からの実出力信号(以下、ポテンショメータ実信号という)の値とMRセンサ24からの2相の実出力信号(以下、MR実信号という)の値とを読み込む。そして、ステップ103において、これらの実信号値の組み合わせとメモリ信号値の組み合わせとを比較する。   In step (abbreviated as “S” in the figure) 101, the CPU 10 starts the imaging apparatus (that is, when the main power is turned on), and in step 102, the actual output signal from the potentiometer 23 at that time. A value of (hereinafter referred to as potentiometer actual signal) and a value of a two-phase actual output signal (hereinafter referred to as MR actual signal) from the MR sensor 24 are read. In step 103, the combination of the actual signal values is compared with the combination of the memory signal values.
ここで、例えば、ポテンショメータ実信号の値が23Aであり、MR実信号のA相24−Aの値が24a、B相24−Bの値が24bである場合、すなわちポテンショメータ実信号とMR実信号との組み合わせが、ポテンショメータメモリ信号とMRメモリ信号との組み合わせに一致する場合は、そのままステップ104に進み、MR実信号に対応する位置Bをバリエータレンズユニット5の絶対位置として特定(検出)する。絶対位置とは、可動範囲L内において所定の原点位置を基準とした位置である。 Here, for example, when the value of the potentiometer actual signal is 23A, the value of the A phase 24-A of the MR actual signal is 24a, and the value of the B phase 24-B is 24b, that is, the potentiometer actual signal and the MR actual signal. combination with the, if it matches the combination of the potentiometer memory signals and MR memory signal is directly proceeds to step 104, identifying the position B 2 corresponding to MR real signal as the absolute position of the variator lens unit 5 (detection) to . The absolute position is a position in the movable range L with a predetermined origin position as a reference.
ところで、前述したように、MRセンサ24の出力信号24−A,24−Bは可動範囲L内において周期的に変化する(図4には、3周期分を示している)ため、ステップ102において読み込んだMR実信号の値(2相の信号値の組み合わせ)は、MRセンサ24からの出力信号のすべての周期で存在する。したがって、バリエータレンズユニット5がどの周期に相当するゾーン内に位置するかは、MRセンサ24の出力信号のみからでは判別できない。   Incidentally, as described above, the output signals 24-A and 24-B of the MR sensor 24 periodically change within the movable range L (three cycles are shown in FIG. 4). The read MR actual signal value (a combination of two-phase signal values) exists in every cycle of the output signal from the MR sensor 24. Therefore, it can not be determined only from the output signal of the MR sensor 24 in which zone the variator lens unit 5 is located.
このため、仮にポテンショメータ23が環境条件の影響を受けず、劣化が生じず、かつ非リニアリティや反転ヒステリシスもほとんどない極めて高精度のものであれば、メモリ11に記憶されたポテンショメータメモリ信号23dの値のうちポテンショメータ実信号23Aに一致する値が存在する周期を探して、これに相当するゾーンを位置検出ゾーンとし、この位置検出ゾーン内でMRメモリ信号の値とMR実信号の値が一致する位置をバリエータレンズユニット5の絶対位置として検出することは可能である(以下、これを本実施例でゾーン特定法という)。   Therefore, if the potentiometer 23 is not affected by environmental conditions, does not deteriorate, and has extremely high accuracy with little nonlinearity and inversion hysteresis, the value of the potentiometer memory signal 23d stored in the memory 11 A period in which a value matching the potentiometer actual signal 23A exists is searched for, and the corresponding zone is set as a position detection zone, and the position where the MR memory signal value matches the MR actual signal value in this position detection zone. Can be detected as the absolute position of the variator lens unit 5 (hereinafter, this is referred to as a zone specifying method in this embodiment).
しかし、現実的には、ポテンショメータ23は、環境条件、劣化、非リニアリティおよび反転ヒステリシスの影響を大きく受ける場合が多い。そして、この場合、ポテンショメータ実信号23cはポテンショメータメモリ信号23dに対してずれる。したがって、図4において、例えばMR実信号のA相24−Aの値が24a、B相24−Bの値が24bであり、位置Bに対応した信号値が出力されているにもかかわらず、該位置Bに対応するポテンショメータメモリ信号23Aとは異なるポテンショメータ実信号値23Bが出力される場合が発生する。このポテンショメータ実信号値23Bに本来対応する位置Aは、ポテンショメータメモリ信号値23Aに対応する位置Bに対してaだけずれている。なお、位置Aに本来対応するMRメモリ信号のA相24−Aの値は24b、B相24−Bの値は24aであり、このMRメモリ信号値に対してもMR実信号値(A相=24a、B相=24b)は異なっている。 However, in reality, the potentiometer 23 is often greatly affected by environmental conditions, deterioration, non-linearity, and inversion hysteresis. In this case, the potentiometer actual signal 23c is shifted from the potentiometer memory signal 23d. Thus, in FIG. 4, for example, the value of the A-phase 24-A of the MR actual signal 24a, the value of B-phase 24-B is is 24b, despite the signal value corresponding to the position B 2 is outputted , if different potentiometer actual signal value 23B is outputted from the potentiometer memory signal 23A corresponding to the position B 2 is generated. The original corresponding position A potentiometer actual signal values 23B are displaced by a relative position B 2 corresponding to the potentiometer memory signal value 23A. The value of the A phase 24-A of the MR memory signal originally corresponding to the position A is 24b, and the value of the B phase 24-B is 24a. The MR actual signal value (A phase) is also applied to this MR memory signal value. = 24a, B phase = 24b) are different.
このようなずれ(位置検出誤差)が生じていても、上記ゾーン特定法において、ポテンショメータ実信号に基づいて結果的に位置検出ゾーンとして上記ずれがない場合と同じゾーンが特定されるのであれば(例えば、図4中のBとA間のずれの場合)、問題はない。しかし、バリエータレンズユニット5がゾーンの境界付近に位置し、上記ずれがゾーンの境界をまたぐようして生じた場合(例えば、図4中のCとC′間のずれの場合)、バリエータレンズユニット5の位置を含むゾーンとは異なるゾーンが位置検出ゾーンとして特定されてしまい、その結果、実際とは異なるバリエータレンズユニット5の位置(例えば、位置B)が検出されてしまうことになる。 Even if such a deviation (position detection error) has occurred, if the above-mentioned zone identification method results in the same zone as the position detection zone being identified as the position detection zone based on the potentiometer actual signal, for example, if the deviation between B 2 and a in Fig. 4), no problem. However, when the variator lens unit 5 is located in the vicinity of the boundary of the zone and the above-mentioned deviation occurs across the zone boundary (for example, a deviation between C and C ′ in FIG. 4), the variator lens unit. A zone different from the zone including the position 5 is specified as the position detection zone, and as a result, a position of the variator lens unit 5 different from the actual position (for example, position B 1 ) is detected.
このため、本実施例では、上述したような単なるゾーン特定法は用いず、まず、読み込んだ実信号値の組み合わせとメモリ信号値の組み合わせとを比較する(ステップ103)。そして、これらが一致しない場合、すなわちポテンショメータ実信号に位置ずれ成分が含まれている場合は、ステップ105に進み、読み込んだMR実信号値(A相=24a、B相=24b)が出力される位置、つまりは読み込んだMR実信号値と同じMRメモリ信号値に対応する位置(B,B,B…)のうち、読み込んだポテンショメータ実信号値23Bに対応する位置(A)に最も近い位置(B)をバリエータレンズユニット5の絶対位置として特定(検出)する。 For this reason, in this embodiment, the simple zone identification method as described above is not used, and first, the combination of the read actual signal values is compared with the combination of the memory signal values (step 103). If they do not match, that is, if the potentiometer actual signal includes a position shift component, the process proceeds to step 105, and the read MR actual signal value (A phase = 24a, B phase = 24b) is output. Of the positions (ie, positions (B 1 , B 2 , B 3 ...)) Corresponding to the same MR memory signal value as the read MR actual signal value, the position (A) corresponding to the read potentiometer actual signal value 23B is the most. The near position (B 2 ) is specified (detected) as the absolute position of the variator lens unit 5.
図4において、位置Aと位置B間の距離はc、位置Aと位置B間の距離はa、位置Aと位置B間の距離はdであり、d>c>aの関係にあるので、位置Bが検出される絶対位置となる。 4, the distance between the position B 1 and the position A For c, the distance between the position A position B 2 is a, the distance between the position B 3 and the position A is d, the relation of d>c> a since, the absolute position by the position B 2 is detected.
これにより、ポテンショメータ実信号値に、実際のバリエータレンズユニット5の位置に対応するポテンショメータメモリ信号値に対する差が生じた場合でも、本位置検出システムは、実際の(正しい)バリエータレンズユニット5の位置を検出することができる。   As a result, even if there is a difference between the potentiometer actual signal value and the potentiometer memory signal value corresponding to the actual position of the variator lens unit 5, the present position detection system determines the actual (correct) position of the variator lens unit 5. Can be detected.
但し、ポテンショメータ23による位置検出誤差をaとするとき、MRセンサ24の信号周期(位置検出周期)λに対して以下の関係を満たす必要がある。 However, when the position detection error by the potentiometer 23 is a, it is necessary to satisfy the following relationship with respect to the signal period (position detection period) λ of the MR sensor 24.
λ/2>a ・・・(1)
これは、上述したように、MRセンサ24の出力信号の周期的波形により、1周期毎にA相とB相の信号値が同じになる位置が存在するため、位置検出誤差量がλ/2以上となってしまうと、ポテンショメータ実信号値に対応した位置に最も近い位置が、本来の位置(B)に対して1周期分ずれた位置(B)となってしまい、正しい位置(B)を検出できなくなってしまうためである。
λ / 2> a (1)
As described above, since there is a position where the signal values of the A phase and the B phase are the same every cycle due to the periodic waveform of the output signal of the MR sensor 24, the position detection error amount is λ / 2. If this is the case, the position closest to the position corresponding to the potentiometer actual signal value becomes the position (B 1 ) shifted by one cycle from the original position (B 2 ), and the correct position (B This is because 2 ) cannot be detected.
ここで、ポテンショメータ23による位置検出誤差とは、位置検出精度と言い換えることもでき、環境条件、劣化、非リニアリティおよび反転ヒステリシス等によって変動するポテンショメータ23からの出力信号に基づいて検出されるバリエータレンズユニット5の位置が真の位置に対して持つ差の大きさを意味する。さらに、ポテンショメータ23による位置検出誤差には、バリエータレンズユニット5の光軸方向の位置決めに関連する部品間のガタによって生ずる誤差を含んでもよい。   Here, the position detection error caused by the potentiometer 23 can be rephrased as position detection accuracy, and is a variator lens unit that is detected based on an output signal from the potentiometer 23 that varies depending on environmental conditions, deterioration, non-linearity, inversion hysteresis, and the like. This means the magnitude of the difference that the position of 5 has with respect to the true position. Further, the position detection error by the potentiometer 23 may include an error caused by backlash between components related to the positioning of the variator lens unit 5 in the optical axis direction.
また、MRセンサ24による位置検出分解能bは、
a>b ・・・(2)
の関係を満たす必要がある。
The position detection resolution b by the MR sensor 24 is
a> b (2)
It is necessary to satisfy the relationship.
これは、位置検出分解能bがポテンショメータ23による位置検出誤差aよりも大きい場合、該位置検出誤差よりも高い精度で絶対位置検出を行うことができないためである。   This is because when the position detection resolution b is larger than the position detection error a by the potentiometer 23, the absolute position cannot be detected with higher accuracy than the position detection error.
ここで、MRセンサ24による位置検出分解能bとは、MRセンサ24の出力信号を電気分周したときの1分割単位に相当する位置幅に相当し、分解能が細かいほど、すなわち該位置幅が小さいほど高精度な絶対位置検出が可能となる。ここでの位置検出分解能bには、バリエータレンズユニット5の光軸方向の位置決めに関連する部品間のガタに起因する分解能への影響を加味したものであってもよい。   Here, the position detection resolution b by the MR sensor 24 corresponds to a position width corresponding to one division unit when the output signal of the MR sensor 24 is electrically divided, and the smaller the resolution, that is, the position width is smaller. The absolute position detection with higher accuracy becomes possible. Here, the position detection resolution b may be one that takes into account the effect on the resolution caused by play between parts related to the positioning of the variator lens unit 5 in the optical axis direction.
そして、本実施例では、これら位置検出誤差aおよび位置検出分解能bの実測値又は設計値が、該撮像装置の使用環境や耐用時間等を考慮した使用条件下において、(1)式および(2)式の関係を満たす、すなわち
λ/2>a>b
の関係を持つポテンショメータ23とMRセンサ24を採用することが必要である。
In the present embodiment, the actual measurement value or the design value of the position detection error a and the position detection resolution b are expressed by the expressions (1) and (2) under the use conditions in consideration of the use environment and the service life of the imaging apparatus. ) Satisfy the relationship of the formula, that is, λ / 2>a> b
It is necessary to employ a potentiometer 23 and an MR sensor 24 having the relationship
以上のようにして検出されたバリエータレンズユニット5の絶対位置は、ステップ104において、該バリエータレンズユニット5の初期位置として設定される。したがって、これ以後は、バリエータレンズユニット5の移動に応じてMRセンサ24からの信号の変化があるごとにカウンタをインクリメント又はデクリメントすることで、バリエータレンズユニット5の絶対位置を検出し続けることができる。   The absolute position of the variator lens unit 5 detected as described above is set as the initial position of the variator lens unit 5 in step 104. Therefore, thereafter, the absolute position of the variator lens unit 5 can be continuously detected by incrementing or decrementing the counter each time the signal from the MR sensor 24 changes according to the movement of the variator lens unit 5. .
そして、CPU10は、メモリ11に記憶されているズームトラッキングデータからバリエータレンズユニット5の絶対位置に対応するフォーカスレンズユニット7の目標位置を求め、フォーカスレンズユニット7が該目標位置に移動するようにフォーカスモータ13の駆動を制御する(ステップ106)。MRセンサ24の位置検出分解能が細かいほど、高い精度でのフォーカスレンズユニット7の位置制御、すなわち変倍に伴う像面補正制御を行うことができる。
また、MRセンサ24からの信号に基づくフォーカスレンズユニット7の位置制御を開始した後においても、以下のようなギャリブレーションを行うことができる(ステップ107)。すなわち、バリエータレンズユニット5の上記初期位置から所定移動量離れた位置(所定位置)にて出力されるべきポテンショメータ23とMRセンサ24からの出力信号を予めメモリ11に記憶させておく。そして、バリエータレンズユニット5が該所定位置を通過するごとに、あるいは所定時間後に該所定位置を通過した際に、該所定位置に対応してメモリ11に記憶されているポテンショメータ23およびMRセンサ24の出力信号(メモリ信号値)とポテンショメータ23およびMRセンサ24からの実信号値とを比較し、それらの差(つまりは位置検出誤差)が0若しくは許容範囲内であれば、そのまま制御を続行する。
一方、上記位置検出誤差が許容範囲を超えていた場合は、最新に読み出した上記所定位置に対応するMRセンサ24からの実信号値を基準として、メモリ11内のポテンショメータ23の出力信号を書き換え、メモリ11内のポテンショメータメモリ信号データの補正、更新を行う。
そして、撮像装置の電源が遮断(OFF)されると(ステップ108)、一連の制御を終了する。
Then, the CPU 10 obtains the target position of the focus lens unit 7 corresponding to the absolute position of the variator lens unit 5 from the zoom tracking data stored in the memory 11, and focuses so that the focus lens unit 7 moves to the target position. The drive of the motor 13 is controlled (step 106). As the position detection resolution of the MR sensor 24 is finer, position control of the focus lens unit 7 with higher accuracy, that is, image plane correction control associated with zooming can be performed.
Further, even after the position control of the focus lens unit 7 based on the signal from the MR sensor 24 is started, the following calibration can be performed (step 107). That is, output signals from the potentiometer 23 and the MR sensor 24 to be output at a position (predetermined position) that is a predetermined distance away from the initial position of the variator lens unit 5 are stored in the memory 11 in advance. The potentiometer 23 and the MR sensor 24 stored in the memory 11 corresponding to the predetermined position each time the variator lens unit 5 passes the predetermined position or when the variator lens unit 5 passes the predetermined position after a predetermined time. The output signal (memory signal value) is compared with the actual signal values from the potentiometer 23 and the MR sensor 24, and if the difference (that is, the position detection error) is 0 or within an allowable range, the control is continued as it is.
On the other hand, when the position detection error exceeds the allowable range, the output signal of the potentiometer 23 in the memory 11 is rewritten on the basis of the actual signal value from the MR sensor 24 corresponding to the predetermined position read most recently, The potentiometer memory signal data in the memory 11 is corrected and updated.
Then, when the power supply of the imaging apparatus is turned off (OFF) (step 108), a series of control is finished.
このように、本実施例では、撮像装置の電源投入時に、バリエータレンズユニット5を移動(リセット動作)させることなく、バリエータレンズユニット5の絶対位置を正確に検出することができる。したがって、撮像装置の電源投入後、ただちにMRセンサ24からの信号に基づくフォーカスレンズユニット7の高精度な位置制御を行うことができる。   As described above, in this embodiment, the absolute position of the variator lens unit 5 can be accurately detected without moving the variator lens unit 5 (reset operation) when the imaging apparatus is turned on. Therefore, the position control of the focus lens unit 7 based on the signal from the MR sensor 24 can be performed immediately after the imaging apparatus is turned on.
また、環境条件による出力信号の変動や劣化による出力信号の経時変化が大きいポテンショメータ23に対して、予めメモリ11に記憶された位置ごとの出力信号値を、補正、更新することにより、位置検出誤差を低減させることができ、ポテンショメータ23の出力信号の変動があっても正確なバリエータレンズユニット5の位置を検出することができる。   Further, by correcting and updating the output signal value for each position stored in advance in the memory 11 with respect to the potentiometer 23 in which the change with time of the output signal due to fluctuation or deterioration of the output signal due to environmental conditions is large, a position detection error is obtained. The position of the variator lens unit 5 can be detected accurately even if the output signal of the potentiometer 23 varies.
なお、本実施例では、光学機器の起動時(電源投入時)に、ポテンショメータ23とMRセンサ24からの実出力信号とメモリ11に記憶されたポテンショメータ23とMRセンサ24の出力信号とに基づいてバリエータレンズユニット5の位置検出を行う場合について説明したが、同様の位置検出は、光学機器の起動時以降、いつ行ってもよい。   In this embodiment, when the optical apparatus is started up (when the power is turned on), the actual output signals from the potentiometer 23 and the MR sensor 24 and the output signals from the potentiometer 23 and the MR sensor 24 stored in the memory 11 are used. Although the case where the position of the variator lens unit 5 is detected has been described, the same position detection may be performed any time after the activation of the optical apparatus.
また、本実施例では、バリエータレンズユニット(第1の可動部材)の位置を検出し、該検出結果に基づいてフォーカスレンズユニット(第2の可動部材)の位置を制御する場合について説明したが、本発明は、他のレンズユニットの位置を検出する場合にも適用することができる。例えば、フォーカスレンズユニット(第1の可動部材)の位置を検出し、該検出結果に基づいてフォーカスレンズユニット(第1の可動部材)の位置を制御する場合にも適用することができる。 In the present embodiment, the case where the position of the variator lens unit (first movable member) is detected and the position of the focus lens unit (second movable member) is controlled based on the detection result has been described. The present invention can also be applied when detecting the position of another lens unit. For example, the present invention can be applied to the case where the position of the focus lens unit (first movable member) is detected and the position of the focus lens unit (first movable member) is controlled based on the detection result.
また、本実施例では、第2のセンサ(相対位置センサ)としてMRセンサを用いた場合について説明したが、レンズユニットの所定方向への移動に際して、2相以上の互いに位相が異なる周期的かつ連続的に変化する信号を出力できるものであれば、MRセンサに限らず使用することができる。例えば、光軸方向に反射部と非反射部とを交互に有する光学スケールを有し、該光学スケールに対向して投光部と受光部を有する光学式センサを用いることもできる。しかも、該第2のセンサから出力される信号は、上記実施例のような正弦波状の信号に限らず、三角波状の信号等、2相の信号値の1つの組み合わせによって1周期内で1つの位置を表すことができる信号であればよい。   In the present embodiment, the MR sensor is used as the second sensor (relative position sensor). However, when the lens unit moves in a predetermined direction, two or more phases are periodically and continuously different from each other. Any signal can be used as long as it can output a signal that changes with time. For example, it is also possible to use an optical sensor that has an optical scale having alternating reflection and non-reflection portions in the optical axis direction, and has a light projecting portion and a light receiving portion facing the optical scale. In addition, the signal output from the second sensor is not limited to a sine wave signal as in the above-described embodiment, but one signal within one cycle by one combination of two-phase signal values such as a triangular wave signal. Any signal that can represent the position may be used.
さらに、本発明は、レンズユニット以外の光学調節部材の位置(例えば、絞りユニットの開閉位置)の検出に用いることができる。   Furthermore, the present invention can be used for detecting the position of an optical adjustment member other than the lens unit (for example, the opening / closing position of the aperture unit).
本発明の実施例である撮像装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus that is an embodiment of the present invention. 実施例の撮像装置におけるズーム駆動機構の背面断面図。FIG. 3 is a rear cross-sectional view of a zoom drive mechanism in the imaging apparatus according to the embodiment. 実施例のズーム駆動機構の側面断面図。FIG. 3 is a side sectional view of the zoom drive mechanism of the embodiment. 実施例におけるポテンショメータとMRセンサの出力信号を説明した図。The figure explaining the output signal of the potentiometer and MR sensor in an Example. 実施例におけるCPUの動作を説明するフローチャート。The flowchart explaining operation | movement of CPU in an Example.
符号の説明Explanation of symbols
1 ズームリング
5 バリエータレンズユニット
6 連結機構
7 フォーカスレンズユニット
8 絶対位置センサ
9 相対位置センサ
10 CPU
11 メモリ
15 ズームキー、
18 カム環
23 ポテンショメータ
24 MRセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Zoom ring 5 Variator lens unit 6 Connection mechanism 7 Focus lens unit 8 Absolute position sensor 9 Relative position sensor 10 CPU
11 Memory 15 Zoom key,
18 Cam ring 23 Potentiometer 24 MR sensor

Claims (3)

  1. 操作部材と、前記操作部材と機械的に連動したレンズユニットと、前記レンズユニットの光軸方向への移動に応じて連続的に増加する信号又は連続的に減少する信号を出力する絶対位置センサと、前記レンズユニットの光軸方向への移動に応じてそれぞれ周期的かつ連続的に変化し、互いに位相が異なる複数の信号を出力する相対位置センサと、前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号に基づいて、前記レンズユニットの光軸方向の位置を検出する検出手段と、前記レンズユニットの光軸方向の位置に対応させて前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号を予め記憶する記憶手段と、前記相対位置センサからの出力信号に基づいて、前記レンズユニットの駆動の制御を行う制御手段と、を有する光学機器であって、
    前記検出手段は、前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号と、前記記憶手段に記憶された記憶信号とを比較し、前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号と、前記記憶信号とが一致する場合は、前記レンズユニットのリセット動作を行うことなく、前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号に対応する光軸方向の位置を前記レンズユニットの光軸方向の初期位置として検出し、前記絶対位置センサからの出力信号および前記相対位置センサからの出力信号と、前記記憶信号とが一致しない場合は、前記レンズユニットのリセット動作を行うことなく、前記相対位置センサからの出力信号に対応する光軸方向の位置のうち、前記絶対位置センサからの出力信号に対応する光軸方向の位置に最も近い光軸方向の位置を前記レンズユニットの光軸方向の初期位置として検出し、
    前記制御手段は、前記レンズユニットの光軸方向の位置を初期位置として、前記相対位置センサからの出力信号に基づいて、前記レンズユニットの駆動の制御を行うことを特徴とする光学機器。
    An operating member, a lens unit mechanically linked to the operating member, and an absolute position sensor that outputs a signal that continuously increases or decreases continuously according to the movement of the lens unit in the optical axis direction; A relative position sensor that outputs a plurality of signals that are periodically and continuously changed according to the movement of the lens unit in the optical axis direction and have different phases, and an output signal from the absolute position sensor and the relative Detection means for detecting a position of the lens unit in the optical axis direction based on an output signal from the position sensor, an output signal from the absolute position sensor and the relative position corresponding to the position of the lens unit in the optical axis direction Based on the output signal from the relative position sensor and the storage means for storing the output signal from the position sensor in advance, the driving of the lens unit is controlled. A Cormorant control means, an optical device having a
    The detection means compares the output signal from the absolute position sensor and the output signal from the relative position sensor with the storage signal stored in the storage means, and outputs the output signal from the absolute position sensor and the relative position. When the output signal from the sensor matches the stored signal, the optical axis corresponding to the output signal from the absolute position sensor and the output signal from the relative position sensor without performing the reset operation of the lens unit. If the position signal in the direction is detected as an initial position in the optical axis direction of the lens unit, and the output signal from the absolute position sensor and the output signal from the relative position sensor do not match the storage signal, the lens unit of without performing a reset operation, of the corresponding position in the optical axis direction to the output signal from the relative position sensor, the absolute position Detecting the nearest position along the optical axis in the optical axis direction at a position corresponding to the output signal from the sensor as the initial position in the direction of the optical axis of the lens unit,
    The optical device is characterized in that the control of the lens unit is controlled based on an output signal from the relative position sensor, with the position of the lens unit in the optical axis direction as an initial position.
  2. 以下の条件を満足する請求項1に記載の光学機器。
    λ/2>a
    a>b
    但し、λは前記相対位置センサにおける前記レンズユニットの位置検出周期であり、aは前記絶対位置センサにおける前記レンズユニットの位置検出誤差であり、bは前記相対位置センサにおける前記レンズユニットの位置検出分解能である。
    The optical apparatus according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
    λ / 2> a
    a> b
    Where λ is a position detection cycle of the lens unit in the relative position sensor, a is a position detection error of the lens unit in the absolute position sensor, and b is a position detection resolution of the lens unit in the relative position sensor. It is.
  3. 前記絶対位置センサは、ポテンショメータであり、前記相対位置センサは磁気式又は光学式センサである請求項1又は2に記載の光学機器。   The optical apparatus according to claim 1, wherein the absolute position sensor is a potentiometer, and the relative position sensor is a magnetic type or an optical sensor.
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