JP5736518B2 - 撮像レンズ鏡筒およびその動作制御方法 - Google Patents

Description

本発明は，撮像レンズ鏡筒およびその動作制御方法に関する。

テレビジョン装置の大画面化および高解像度化に伴い，表示画面に映し出される映像に対する高画質化の要求が高まっている。高画質化の要求に応えるために，映画用および放送用の撮像レンズ鏡筒では，内蔵されている撮像レンズ位置を高精度に検出する必要がある。

このために，例えば、特許文献１には、静電型エンコーダをレンズ位置検出手段として用いる内視鏡装置であって，精度の高いレンズ位置決めを可能とする内視鏡装置が開示されている。また、例えば、特許文献２には、簡易な構成で広範囲な距離を高精度にかつ絶対位置を即座に検出する位置検出装置が開示されている。

特開2011-27999号公報 特開2012-83313号公報

しかしながら，特許文献１および２のいずれにおいても，撮像レンズの位置検出には未だ正確さに欠ける。

本発明は，撮像レンズの位置を高精度に検出することが可能な撮影レンズ鏡筒およびその動作制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一の態様に係る撮像レンズ鏡筒は，光軸方向に移動可能に撮像レンズを保持する鏡筒本体，撮像レンズの移動に応じて回転する回転体であって，周方向に沿って，それぞれが異なる波長の磁気成分が周期的に着磁されている第１の磁気スケールおよび第２の磁気スケールが平行に形成されている回転体，回転体が回転することによって，第１の磁気スケールから正弦波である第１の位相信号および第１の位相信号に対し位相のずれた第２の位相信号を検出する第１の磁気センサと，回転体が回転することによって，第２の磁気スケールから正弦波である第３の位相信号および第３の位相信号に対し位相のずれた第４の位相信号を検出する第２の磁気センサと，を含み，回転体の周面に対向する位置に配置される磁気センサ装置，第１の磁気センサにおいて検出された第１の位相信号および第２の位相信号ならびに第２の磁気センサにおいて検出された第３の位相信号および第４の位相信号を用いて第１の位相信号と第３の位相信号との位相差を算出する位相差算出手段，回転体が回転することにより第１の位相信号の位相が０度となるタイミングで位相差算出手段において算出された位相差に対応して，位相差の設計値との差分を補正する補正値が格納されている補正テーブルを記憶する補正テーブル・メモリ，回転体が回転することにより，第１の位相信号の位相が０度と異なるタイミングで位相差算出手段において算出された位相差に対応する補正値を，補正テーブル・メモリに記憶されている補正テーブルから読出し，読み出された補正値を用いて，位相差算出手段において算出された位相差を補正する位相差補正手段，ならびに位相差補正手段によって補正された位相差と，あらかじめ定められている位相差と撮像レンズの絶対位置との関係と，から撮像レンズの絶対位置を算出する絶対位置算出手段を備える。

本発明の他の態様は，撮像レンズ鏡筒に適した動作制御方法も提供している。すなわち，光軸方向に移動可能に撮像レンズを保持する鏡筒本体および撮像レンズの移動に応じて回転する回転体であって，周方向に沿って，それぞれが異なる波長の磁気成分が周期的に着磁されている第１の磁気スケールおよび第２の磁気スケールが平行に形成されている回転体を備えた撮像レンズ鏡筒の動作制御方法において，位相差算出手段が，回転体が回転することによって，第１の磁気スケールから正弦波である第１の位相信号および第１の位相信号に対し位相のずれた第２の位相信号を検出する第１の磁気センサと，回転体が回転することによって，第２の磁気スケールから正弦波である第３の位相信号および第３の位相信号に対し位相のずれた第４の位相信号を検出する第２の磁気センサと，を含み，回転体の周面に対向する位置に配置される磁気センサ装置に含まれる第１の磁気センサにおいて検出された第１の位相信号および第２の位相信号ならびに第２の磁気センサにおいて検出された第３の位相信号および第４の位相信号を用いて第１の位相信号と第３の位相信号との位相差を算出し，位相差補正手段が、回転体が回転することにより，第１の位相信号の位相が０度と異なるタイミングで位相差算出手段において算出された位相差に対応する補正値を，回転体が回転することにより第１の位相信号の位相が０度となるタイミングで位相差算出手段において算出された位相差に対応して，位相差の設計値との差分を補正する補正値が格納されている補正テーブルを記憶する補正テーブル・メモリに記憶されている補正テーブルから読出し，読み出された補正値を用いて，位相差算出手段において算出された位相差を補正し，絶対位置算出手段が，位相差補正手段によって補正された位相差と，あらかじめ定められている位相差と撮像レンズの絶対位置との関係と，から撮像レンズの絶対位置を算出する。

本発明の上記態様によると，撮像レンズの移動に応じて回転体が回転する。その回転体には，異なる波長の磁気成分が周期的に着磁されている第１の磁気スケールおよび第２の磁気スケールが平行に形成されている。回転体が回転すると，第１の磁気センサによって第１の磁気スケールから正弦波である第１の位相信号と，この第１の位相信号に対して位相のずれた第２の位相信号と，が検出され，第２の磁気センサによって第２の磁気スケールから正弦波である第３の位相信号と，この第３の位相信号に対して位相のずれた第４の位相信号と，が検出される。検出された第１の位相信号から第４の位相信号を用いて，第１の位相信号と第３の位相信号との位相差が算出される。位相差と撮像レンズの絶対位置とは一義的に決定されるから，算出された位相差にもとづいて撮像レンズの絶対位置が算出される。また，本発明の上記態様においては，回転体を回転することにより実際に算出された位相差に対応して，位相差の設計値との差分を補正する補正値が格納されている補正テーブルが記憶されている。算出された位相差を補正した後に撮像レンズの絶対位置が算出されるので，より高精度に撮像レンズの位置を決定できる。とくに，本発明の上記態様では，補正テーブルが作成される場合には，第１の位相信号の位相が０度となるタイミングで得られる位相差に対応して補正値が得られ，そのような補正テーブルを用いて実際に位相差を補正して撮像レンズの絶対位置を算出する場合には，第１の位相信号の位相が０度と異なるタイミングで得られる位相差に対応した補正値を用いて位相差が補正される。補正テーブルは工場内で作成されるので，補正テーブルが作成される場合には，位相差と補正値との関係は比較的正確であるが，補正テーブルを用いて補正が行われる場合には，ユーザが実際に撮像レンズ鏡筒を使用している状況なので，第１の磁気スケールおよび第２の磁気スケールのがたつきが生じる。第１の磁気スケールおよび第２の磁気スケールに周期的に着磁されている磁気成分から第１の位相信号等が検出され，第１の位相信号の位相が０度となるタイミングで得られる位相差に対応する補正値を補正テーブルから読み出そうとしても，その前の位相差に対応する補正値が補正テーブルから読み出されてしまうことがある。本発明の上記態様によると，第１の位相信号の位相が０度と異なるタイミングで得られる位相差に対応した補正値を用いて位相差が補正されるので，その前の位相差に対応する補正値が補正テーブルから読み出されてしまうことが未然に防止される。

位相差補正手段は，たとえば，回転体が回転することにより，第１の位相信号の位相が180度となるタイミングで位相差算出手段において算出された位相差に対応する補正値を，補正テーブル・メモリに記憶されている補正テーブルから読出し，読み出された補正値を用いて，位相差算出手段において算出された位相差を補正する。

補正テーブル・メモリには，異なる方向に撮像レンズを移動した場合に得られる，位相差算出手段において算出された位相差と位相差の設計値との差分を示す２つの補正テーブルが記憶されていてもよい。この場合，位相差補正手段は，たとえば，２つの補正テーブルのうち，撮像レンズの移動方向に対応した補正テーブルを用いて位相差算出手段において算出された位相差を補正する。

位相差補正手段は，第１の磁気スケールおよび第２の磁気スケールに着磁されている磁気成分のうち，着磁むらの大きい部分から得られる位相差を除外して上記位相差手段において算出された位相差を補正してもよい。

位相差算出手段は，第１の磁気センサにおいて検出された第１の位相信号および第２の位相信号ならびに第２の磁気センサにおいて検出された第３の位相信号および第４の位相信号を用いて算出された位相差のｎ個分の平均を算出してもよい。

補正データ・メモリには，撮像レンズの移動位置ごとに，移動位置に対応する位相差を含むｎ個の位相差についての位相差の設計値との差分の平均が補正テーブルとして記憶されていてもよい。

本発明によれば、撮像レンズの位置を高精度に検出することができる。

レンズ鏡筒の外観を示している。 レンズ鏡筒の一部断面斜視図を示している。 磁気スケール部材と磁気センサ装置との位置関係を示している。 磁気スケール部材と磁気センサ装置との関係を示している。 磁気センサ装置から出力される信号の波形図である。 位相差とＣ相のカウント数との関係を示している。 位相差とＣ相のカウント数との関係を示している。 補正テーブルの一例である。 位相差とＣ相のカウント数との関係を示している。 補正テーブルの一例である。 角度誤差値と着磁番号との関係を示している。 磁気スケールを示している。 位相差とＣ相のカウント数との関係を示している。 ズーム・レンズの位置検出回路の電気的構成を示すブロック図である。 ズーム・レンズの位置検出処理手順を示すフローチャートである。 ズーム・レンズの位置検出処理手順を示すフローチャートである。 磁気センサ装置から出力される信号の波形図である。

図１は，本発明の実施形態に係る，レンズ鏡筒（撮像レンズ鏡筒）２を装着した撮像装置の使用状態を示している。

レンズ鏡筒２は，筒状の筺体10（鏡筒本体）を備えている。この筺体10内には，ズーム・レンズおよびフォーカス・レンズなどの撮像レンズならびにアイリスなどが内蔵されている。レンズ鏡筒２の筺体10の基部にはマウント部３が形成されている。このマウント部３の接続部が撮像装置本体１の前部に設けられているレンズ装着部に着脱自在に装着されることにより，レンズ鏡筒２が撮像装置本体１に固定される。

撮像装置本体１には，レンズ鏡筒２が装着された状態で，レンズ鏡筒２の光軸上に位置するように撮像素子（図示略）が配置されている。撮像素子により，レンズ鏡筒２によって集光された光学像が撮像される。撮像素子の出力信号は，撮像装置本体１に内蔵されている画像処理装置（図示略）によって所定の信号処理が行われ，各種画像データが生成される。

撮影者５は，撮像装置本体１を右肩に担いで例えば右眼でファインダ装置６を覗く。撮影者５は，右手７でレンズ装置２の把持部を把持して撮像装置を固定しながら，被写体を撮影することになる。

レンズ鏡筒２の先端側（被写体側）には，フォーカス・レンズの焦点位置を調整するフォーカス・リング８が，レンズ鏡筒２の外周に回転可能に設けられている。フォーカス・リング８を撮影者５が手７で任意の角度回転させることで，フォーカス位置の調整を行うことができる。

レンズ鏡筒２の中間部分には，ズーム・レンズのズーム位置を調整するズーム・リング９がレンズ鏡筒２の外周に回転可能に設けられている。ズーム・リング９を撮影者５が手７で任意の角度回転させることで，ズーム倍率の調整を行うことができる。

レンズ鏡筒２には，ズーム・リング９のさらに基端側にアイリスの開口量を調整するためのアイリス・リング11が設けられている。アイリス・リング11も，レンズ鏡筒２の外周に回転可能に設けられている。

図２は，図１に示すレンズ鏡筒２のズーム・リング９付近の断面斜視図である。

ズーム・リング９が外周に設けられた筐体10の内部には，レンズ鏡筒２の光軸を中心に回転可能な回転筒20（回転体）と，回転筒20の内部に設けられているズーム・レンズを保持するズーム・レンズ保持枠30とが設けられている。

ズーム・レンズ保持枠30は，ズーム・リング９の回転に連動して，レンズ装置２の光軸方向に移動可能である。

回転筒20には，ズーム・レンズ保持枠30の直線運動を回転運動に変換するためのカム溝21が形成されている。カム溝21にはズーム・レンズ保持枠30の突起部が移動可能に装着されており，ズーム・レンズ保持枠30が光軸方向へ移動すると，この移動に伴って回転筒20が光軸を中心に回転する。この実施形態では，回転筒20が一例として３００度回転できるが，360度未満であれば，その他の角度を回転できてもよい。

回転筒20の外周には，回転筒20の周方向に沿って伸びる磁気記録スケール部材40が固定されている。この実施形態において、磁気記録スケール部材40は、環状の形状を有している。しかしながら、磁気記録スケール部材40は、環状以外の形状を有していてもよく，たとえば、回転筒20の回転可能な角度に応じた長さを有する直線状の形状を有していてもよい。

筐体10の内側には，磁気記録スケール部材40と対向する位置に磁気センサ装置50が固定されている。

図３は，図２に示す磁気記録スケール部材40と磁気センサ装置50との拡大図である。図４は，図２に示す磁気記録スケール部材40の展開図である。

磁気記録スケール部材40は，第１の磁気記録スケール41と第２の磁気記録スケール42とが光軸方向にずれるように平行に並べられることにより構成されている。

図４に示すように，第１の磁気記録スケール41および第２の磁気記録スケール42のいずれもＳの文字で表わされるＳ極とＮの文字で表わされるＮ極との磁気成分が支持体43および44のそれぞれに周期的に着磁されている。第１の磁気記録スケール41には，波長λ１の正弦波情報が磁気情報として記録され，第２の磁気記録スケール42には，波長λ１よりも長い波長λ２の正弦波情報が磁気情報として記録されている。

第１の磁気記録スケール41を構成する一つの磁極が，磁気記録スケール部材40の中心Ｃに対してなす角φは，図３に示すように，２度である。

磁気センサ装置50は，第１の磁気記録スケール41と対向する位置に配置された第１の磁気センサ51と第２の磁気記録スケール42と対向する位置に配置された磁気センサ52とを備えている。

第１の磁気センサ51は，印加磁界に応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子を２つ有しており，第１の磁気記録スケール41に記録されている磁気情報から，波長λ１の正弦波信号と，この正弦波信号に対して位相が例えば90°ずれた余弦波信号を検出し，これらの信号を出力する。第２の磁気センサ52も，印加磁界に応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子を２つ有しており，第２の磁気記録スケール42に記録されている磁気情報から，波長λ２の正弦波信号と，この正弦波信号に対して位相が例えば90°ずれた余弦波信号を検出し，これらの信号を出力する。

図４には，回転筒20の回転角が０°（または360°）（例えば，ズーム・レンズがワイド端）のときの，磁気記録スケール部材40に対する磁気センサ装置50の位置が矢印50Ａの破線で示されている。回転筒20が回転すると，磁気センサ装置50の位置が図４中の矢印50Ａの破線で示す位置から，相対的に左方向に移動する。回転筒20の回転角が300°（または０°）になると磁気センサ装置50は，相対的に矢印50Ｂの鎖線で示す位置となる。このように磁気センサ装置50は，第１番目の着磁から第150番目までの着磁の間を相対的に移動する。

図５は，図２に示す回転筒20を回転させているときに磁気センサ装置50から出力される信号波形を示す図である。

図５の符号ＡおよびＢで示す波形（以下，Ａ相およびＢ相という）は，第１の磁気記録スケール41に対向する第１の磁気センサ５１から出力される信号波形である。Ａ相に対しＢ相は位相が90°ずれている。すなわち、Ａ相およびＢ相は、それぞれ、第１の位相信号および第２の位相信号の一例である。

図５の符号ＣおよびＤで示す波形（以下，Ｃ相およびＤ相という）は，第２の磁気記録スケール42に対向する第２の磁気センサ52から出力される信号波形である。Ｃ相は，はじめはＡ相と位相が同じであるが，１周期（１パルス）進む毎に，Ａ相よりも２°位相が進む。また，Ｄ相は，Ｃ相に対して位相が90°ずれている。すなわち、Ｃ相およびＤ相は、それぞれ、第３の位相信号および第４の位相信号の一例である。

この実施形態では，回転筒20が300°回転する間に，Ａ相およびＢ相が150パルス出力され，Ｃ相およびＤ相が149パルス出力されるように，第１の磁気記録スケール41および第２の磁気記録スケール42に着磁が行われている。

一般的な放送用のレンズ装置のレンズ口径を考慮すると，第１の磁気記録スケール41および第２の磁気記録スケール42の直径φは80mm程度とするのが現実的である。この直径で上述したパルス数を実現するには，着磁ピッチである上記λ１を約1.40ｍｍ，上記λ２を約1.41ｍｍとすればよい。

図６は，ズーム・レンズをテレ側からワイド側に移動した場合のＣ相のカウント数と，Ａ相とＣ相との位相差θと，の関係の一部を示している。図７は，図６の一部の拡大図である。

図６の横軸はＣ相のカウント数であり，縦軸はＡ相とＣ相との位相差θである。Ａ相とＣ相との位相差θは，例えば，ａｒｃｔａｎ（Ａ／Ｂ）−ａｒｃｔａｎ（Ｃ／Ｄ）（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれの相の任意のタイミングで取得された信号レベル）により得られる。Ｃ相のカウント数は，ズーム・レンズ保持枠30の回転角度に対応する（したがって，ズーム・レンズの位置に対応する）。位相差θが分れば，Ｃ相のカウント数，すなわち，ズーム・レンズの位置が分ることとなる。

図６において，破線Ｇ10は，誤差の無い理想の設計値であり，Ｃ相のカウント数が増加するにつれて，位相差θは徐々に減少する。図６において実線Ｇ11は，上述のように着磁された磁気記録スケール部材40が回転することにより，実際に得られる値を示している。レンズ鏡筒２に実際に磁気記録スケール部材40等が実装されると，着磁むらなどが発生するので，位相差θとＣ相のカウント数との関係は，理想の設計値と一致しない。

図７を参照して，たとえば，カウント数が（n-2），（n-1），ｎ，（n+1）および（n+2）のときの理想の設計値における位相差θは，それぞれＳ（n-2），Ｓ（n-1），Ｓ（ｎ），Ｓ（n+1）およびＳ（n+2）であるとする。しかしながら，カウント数が（n-2），（n-1），ｎ，（n+1）および（n+2）のときの実際の位相差θは，それぞれｙ（n-2），ｙ（n-1），ｙ（ｎ），ｙ（n+1）およびｙ（n+2）となる。

カウント数が（n-2），（n-1），ｎ，（n+1）および（n+2）のときの実際の位相差θと設計値との差分は，それぞれｄ（n-2），ｄ（n-1），ｄ（ｎ），ｄ（n+1）およびｄ（n+2）となる。

この実施形態では，グラフＧ10で示すように，理想の設計値におけるカウント数と位相差θとの関係（位相差と撮像レンズの絶対位置との関係）を示すデータがあらかじめ記憶されているとともに，上述の位相差θと設計値との差分が，補正量として位相差ごとにあらかじめ記憶されている。とくに，この実施形態では，上述の位相差θと設計値との差分を示す補正量は，連続する５つのカウント数に対応する位相差の補正量の平均が記憶されている。

図８は，上述した補正量を格納した補正テーブルの一例である。

図８は，図６および図７と同様に，ズーム・レンズをテレ側からワイド側に移動したときに利用される補正テーブルである。

上述したように，Ｃ相信号はＡ相信号に対して一周期ごとに２度遅れるので，第１番目の着磁でのＣ相信号とＡ相信号との位相差は０度から２度の間であり，第２番目の着磁でのＣ相信号とＡ相信号との位相差は２度から４度の間であり，第３番目の着磁でのＣ相信号とＡ相信号との位相差は４度から６度の間である。その他の着磁についても同様であり，第150番目の着磁でのＣ相信号とＡ相信号との位相差は298度から300度の間となる。

この実施形態では，位相差に応じて位相差補正量が算出されている。例えば，位相差が０度から２度，２度から４度および４度から６度の場合の位相差補正量はそれぞれ，Δ１，Δ２およびΔ３である。これらの位相差補正量は，上述のように，連続する５つの位相差補正量平均が補正テーブルに格納されている。たとえば，位相差４度から６度の位相差補正量Δ３は，位相差０度から２度のときの設計値と位相差との差分，位相差２度から４度のときの設計値と位相差との差分，位相差４度から６度のときの設計値と位相差との差分，位相差６度から８度のときの設計値と位相差との差分および位相差８度から10度のときの設計値と位相差との差分の平均となる。また，Ｃ相カウント数に対応して位相差補正量を算出し，補正テーブルに格納してもよい。

この実施形態では，連続する５つのカウント数に対応する，位相差θと設計値との５つの差分の平均が補正量として利用されるので，誤差が生じたとしても平均化され，より高精度にズーム・レンズ位置を検出できる。もっとも，連続する５つのカウント数に対応する，位相差θと設計値との５つの差分の平均を補正量として利用しなくともよい。

図９は，図６の場合と逆に，ズーム・レンズをワイド側からテレ側に移動した場合のＣ相のカウント数と，Ａ相とＣ相との位相差θと，の関係の一部を示している。

図９においても，実際にズーム・レンズをワイド側からテレ側に移動した場合に得られるグラフＧ12のほかに設計値のグラフＧ10が図示されている。

ズーム・レンズをテレ側からワイド側に移動させた場合と，ワイド側からテレ側に移動させた場合とでは，カウント数と位相差θとの関係が完全には一致しない。そのために，この実施形態では，上述した補正を行うときのズーム・レンズの移動方向にあわせた補正が行われる。

図10は，ズーム・レンズがワイド側からテレ側に移動した場合に利用される補正テーブルを示している。

図10に示すテーブルにおいても図８に示すものと同様に，位相差に対応して補正量が格納されている。

図11は，第１の磁気記録スケール41に着磁されている磁気成分の着磁番号と角度誤差値との関係を示している。

図11において破線のグラフＧ20は実データを示しており，実線のグラフＧ21は８つの連続した着磁番号についての角度誤差値の平均を示している。

図11に示す例では，第40番目の着磁近傍の誤差が大きくなっている。この実施形態では，誤差が大きい着磁近傍については信頼性が無いので補正処理が行われない。

図12は，第１の磁気記録スケール41および第２の磁気記録スケール42を示している。

実線Ｌ１およびＬ２は，第１の磁気記録スケール41および第２の磁気記録スケール42と磁気センサ装置50とが対向する向きを示している。

レンズ鏡筒２を構成する機構のがたつきがなく，磁気センサ装置50が第１の磁気記録スケール41および第２の磁気記録スケール42との間に位置ずれが無い場合には，磁気センサ装置50を構成する第１の磁気センサ51の中心と第２の磁気センサ52の中心とを結ぶ線は，実線Ｌ１で示したように第１の磁気記録スケール41と第２の磁気記録スケール42との回転方向に対して垂直となる。しかしながら，レンズ鏡筒２を構成する機構にがたつきがあると，磁気センサ装置50を構成する第１の磁気センサ51の中心と第２の磁気センサ52の中心とを結ぶ線は，実線Ｌ２で示したように第１の磁気記録スケール41と第２の磁気記録スケール42との回転方向に対して垂直方向から少しずれてしまう。

第１の磁気記録スケール41を構成する着磁線分の長さ（波長λ１）を1.4mmとすると，第１の磁気記録スケール41において，7.5μmずれてしまうと，となりの着磁成分と区別できなくなってしまう。すなわち，この実施形態では，第１の磁気記録スケール41から得られるＡ相信号と第２の磁気記録スケール42から得られるＣ相信号との位相差を検出し，検出された位相差に応じて，ズーム・リング９の位置（ズーム・レンズの位置）を検出する際に，検出された位相差が補正されるが，第１の磁気記録スケール41（第２の磁気記録スケール42も）と磁気センサ装置50とが上述のようにずれてしまうと，正確に位相差が検出されなくなってしまう。このために，位相差に応じて位相差を正確に補正できなくなってしまう。

この実施形態では，上述した補正テーブルが生成される場合には，Ａ相信号が０度のタイミングでＡ相信号とＣ相信号との位相差が検出されるが，補正テーブルを用いて位相差が補正される場合にはＡ相信号が180度のタイミング（180度でなくともよい，０度と異なればよい）でＡ相信号とＣ相信号との位相差が検出される。補正テーブルはレンズ鏡筒２の出荷時に工場内で生成されるので，レンズ鏡筒２のがたつきが起きないように精密に生成される。これに対して，補正テーブルを用いた補正時は，レンズ鏡筒２が実際に使用される状況なので，レンズ鏡筒２ががたつき，実線Ｌ２で示したように磁気センサ装置50が第１の磁気記録スケール41（第２の磁気記録スケール42）に対して傾いてしまい，本来位相差を検出すべき磁極の前（または後）の磁極から得られるＡ相信号とＣ相信号との位相差が検出されてしまうことがある。この実施形態では，補正テーブルを用いて位相差が補正される場合にはＡ相信号が180度のタイミングでＡ相信号とＣ相信号との位相差が検出されるので，磁気センサ装置50が第１の磁気記録スケール41（第２の磁気記録スケール42）に対して傾いても本来位相差を検出すべき磁極から得られるＡ相信号とＣ相信号との位相差を検出することができる。

図13は，実際にズーム・レンズの位置を検出するときの位相差とＣ相カウント数との関係を示している。また，図13には，Ｃ相カウント数に対応して位相差変化量も図示されている。

グラフＧは，設計値の位相差とＣ相カウント数を示している。グラフＧ30は，実際の補正時におけるズーム・レンズの移動に応じて得られる位相差とカウント数との関係を示している。

補正時におけるズーム・レンズの移動に応じて得られる位相差とカウント数との関係は，設計時における関係に一致しない。たとえば，ａ点で示すように，位相差θ１が得られた場合，その位相差θ１にもとづいてグラフＧを利用してＣ相カウント数（ズーム・レンズ位置）を算出すると実際のズーム・レンズ位置は，Ｐ１で示される位置であるにもかかわらず，Ｐ２で示す位置であると算出されてしまう。上述した補正を行っても解消されないことがありえる。

そのために，この実施形態では，５つのＣ相カウント数分（複数であれば，５つでなくともよい）のそれぞれにおいて，位相差θを算出し，算出された位相差θの平均値を求め，この平均位相差からズーム・レンズの位置が検出される。

図13において，位相差θ１と，その前後２つずつの合計５つの位相差の平均値が求められ，この平均値がａ点の位相差θ１と置き換えられると，ａ点の位相差はｂ点で示す位相θ２となり，設計値に近づく。したがって，この平均値θ２を用いれば，ズーム・レンズの位置検出精度を向上させることができる。さらに，この平均値θ２が，上述した補正テーブルで補正されてズーム・レンズ位置が検出される。

図14は，図２に示すズーム・レンズ保持枠30（ズーム・レンズ）の位置を検出する回路の電気的構成を示すブロック図である。図14に示す回路がレンズ鏡筒２に内蔵されている。

まず，上述したように図８および図10に示す補正テーブルを生成する方法について説明する。

レンズ鏡筒２の工場出荷時において，ズーム・レンズがテレ側からワイド側に移動するように，ズーム・リング９が回転させられ，上述のように，磁気センサ装置50の第１の磁気センサ51からＡ相信号およびＢ相信号が出力され，第２の磁気センサ52からＣ相信号およびＢ相信号が出力される。

第１の磁気センサ51から出力されたＡ相信号およびＢ相信号は，第１の増幅回路60Ａおよび第２の増幅回路60Ｂにそれぞれ入力し，増幅される。増幅されたＡ相信号およびＢ相信号は，アナログ／ディジタル変換回路61Ａおよび61ＢにおいてディジタルのＡ相データおよびＢ相データに変換される。変換されたＡ相データおよびＢ相データは，位相差検出回路71および回転方向検出回路70にそれぞれ入力する。回転方向検出回路70において，入力したＡ相データおよびＢ相データから，ズーム・リング９の回転方向（すなわち，ズーム・レンズの移動方向）が分る。

第２の磁気センサ52から出力されたＣ相信号およびＤ相信号は，第３の増幅回路60Ｃおよび第４の増幅回路60Ｄにそれぞれ入力し，増幅される。増幅されたＣ相信号およびＤ相信号は，アナログ／ディジタル変換回路61Ｃおよび61ＤにおいてディジタルのＣ相データおよびＤ相データに変換される。変換されたＣ相データおよびＤ相データは，位相差検出回路71に入力する。

位相差検出回路71において上述したように，Ａ相データが０度となるタイミングで，周期的にＡ相とＣ相との位相差θが検出される。上述のように，ａｒｃｔａｎ（Ａ／Ｂ）−ａｒｃｔａｎ（Ｃ／Ｄ）（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれの相の任意のタイミングで取得されたレベル）の演算が行われて位相差θが算出される。すなわち、位相差検出回路71は、位相差算出手段の一例として機能する。

検出された位相差θを示すデータは，誤差検出回路72に入力する。誤差検出回路72において，設計値との誤差を示すデータが得られる。設計値との誤差を示すデータは単調増加／減少確認回路73に入力する。単調増加／減少確認回路73には，位相差検出回路71から出力された位相差θを示すデータが誤差検出回路72を単に通過して入力する。単調増加／減少確認回路73において位相差θを示すデータが単調増加または単調減少していない部分については図11に示すように着磁誤差が大きいものと考えられる。このために，単調増加または単調減少していない部分に対応する設計値との誤差を示すデータについては，補正時に使用しないように補正テーブルにはfalseが格納される。単調増加または単調減少している部分に対応する設計値との誤差を示すデータがスイッチ74を介して，補正量として第１のメモリ75に与えられる。異なる位相差ごとに対応する補正量が得られ，図８に示す補正テーブルが第１のメモリ75に記憶される。

つづいて，ズーム・レンズがワイド側からテレ側に移動させられることにより，上述と同様に，図10に示す補正テーブルが得られる。得られた補正テーブルは第２のメモリ76に記憶される。すなわち、第１のメモリ75および第２のメモリ76は、補正テーブル・メモリの一例として機能する。

次に，図14を参照して，補正時の処理について説明する。

レンズ鏡筒２を実際に使用する際においてズーム・リング９が回転させられると，第１の磁気センサ51から出力されたＡ相信号およびＢ相信号ならびに第２の磁気センサ52から出力されたＣ相信号およびＤ相信号が，アナログ／ディジタル変換回路61Ａ，61Ｂ，61Ｃおよび61Ｄにおいて、ディジタルのＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データに変換される。

これらのＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データのうち，Ａ相データおよびＢ相データが回転方向検出回路70に入力する。回転方向検出回路70において，回転方向が検出される。検出された回転方向からズーム・レンズがテレ側からワイド側に移動しているのか，ワイド側からテレ側に移動しているのかがわかる。回転方向検出回路70において検出された回転方向（ズーム・レンズの移動方向）に対応した補正テーブルが第１のメモリ75または第２のメモリ76から読み出され，スイッチ回路74を通過する。たとえば，ズーム・レンズの移動方向がテレ側からワイド側であれば，図８に示す補正テーブルがスイッチ回路74を通過して補正回路77に入力し，ズーム・レンズの移動方向がワイド側からテレ側であれば，図10に示す補正テーブルがスイッチ回路74を通過して補正回路77に入力する。

位相差検出回路71において，上述のようにＡ相データが180度となるタイミングで，Ａ相とＣ相との位相差θが算出される。補正回路77には位相差検出回路71から出力された位相差θを示すデータも入力されており，入力された位相差θを示すデータが，補正テーブルによって補正される。すなわち、補正回路77は、位相差補正手段の一例として機能する。補正された位相差θを示すデータが現在位置検出回路79に入力し，理想の設計値における位相差−Ｃ相カウント数のグラフＧ10にもとづいて，ズーム・レンズの現在位置が検出される。以下、ズーム・レンズの現在位置の検出の仕方について述べる。

図15および図16は，ズーム・レンズの位置検出処理手順を示すフローチャート，図17は，ズーム・リング９を一方向に回転させたときに磁気センサ装置50から出力される信号の波形図である。ズーム・リング９の回転方向が変えられると，図15における最初の処理から行われる。

ユーザによってレンズ鏡筒の電源がオンされると，現在のズーム・レンズの位置に対応するＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データが，アナログ／ディジタル変換回路61Ａ，61Ｂ，61Ｃおよび61Ｄから出力される。図17の時刻Ｔ０に示すタイミングで電源がオンされたものとする。

電源がオンされると，位相差検出回路71において，Ａ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データに変化があるかどうかが確認される（ステップ81）。電源オン後に，ユーザによりズーム・リング９が一方向に回転させられ，Ａ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データに変化があると（ステップ81でＹＥＳ），位相差検出回路71において，１周期分（１パルス分）のＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データが検出されたかどうかが判断される（ステップ82）。１周期分（１パルス分）のＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データが検出されると，１周期分（１パルス分）のＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データが正規化され，位相差検出回路71に含まれるメモリ（図示略）に記憶される（ステップ83）。

位相差検出回路71内のメモリに５パルス分のＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データが記憶されていなければ（ステップ84でＮＯ），ステップ81からの処理が繰り返される。

位相差検出回路71内のメモリに５パルス分のＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データが記憶されると（ステップ84でＹＥＳ），回転方向検出回路70によってズーム・リング９の回転方向が検出される（ステップ85）。検出された回転方向から上述のように補正に使用される補正テーブルが決定される（ステップ86）。

つづいて，５パルス分のＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データのそれぞれについて，Ａ相の振幅が180度となるタイミングに得られたＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データを用いて，ａｒｃｔａｎ（Ａ／Ｂ）−ａｒｃｔａｎ（Ｃ／Ｄ）の演算が行われ，５パルスのそれぞれについて位相差θが算出される（ステップ87）。

たとえば，図17に示すように，位相差検出回路71は，電源がオンされてから出力される１パルス目，２パルス目，３パルス目，４パルス目および５パルス目のそれぞれについて，時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４およびＴ５のそれぞれにおいて得られたＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データを用いて，位相差θ（１），θ（２），θ（３），θ（４）およびθ（５）を，それぞれ算出する。

つづいて，位相差検出回路71において，位相差θ（１）〜θ（５）の平均値が算出される（ステップ88）。

上述のように，決定された補正テーブルに格納されている位相差のうち，算出された位相差の平均値に対応する補正量が，決定された補正テーブルから読み出される（ステップ89）。

読み出された補正量によって補正された位相差（位相差検出回路71において検出された位相差の補正）が３パルス目における位相差とされる。この３パルス目における位相差と，第１のメモリ76に記億されている設計値の位相差とズーム・レンズ位置とを対応付けたデータと，から，この３パルス目の位相差に対応するズーム・レンズの絶対位置（現在位置の２パルス前の絶対位置）が決定される（ステップ90）。

次に，現在位置検出回路79は，回転方向検出回路70から出力された回転方向（ズーム・レンズの移動方向）にしたがい，決定した絶対位置に，２パルス分に相当する移動量を加算または減算して，ズーム・レンズの絶対位置を確定する（ステップ91）。

たとえば，ズーム・レンズの移動方向が，位相差θが小さい値から大きい値に変化する方向であった場合，現在位置検出回路79は，決定した絶対位置に２パルス分に相当する移動量を加算して絶対位置を確定する。一方，ズーム・レンズの移動方向が，位相差θが大きい値から小さい値に変化する方向であった場合，現在位置検出回路79は決定した絶対位置から２パルス分に相当する移動量を減算して絶対位置を確定する。すなわち、現在位置検出回路79は、絶対位置算出手段の一例として機能する。

現在位置検出回路79は，確定した絶対位置を，撮像装置本体１に接続される表示部に出力して，ユーザに報知するようにしてもよい。

つづいて，回転方向検出回路70において，Ａ相データおよびＢ相データに変化があった場合（ステップ92でＹＥＳ）に，Ａ相データとＢ相データ信号とが比較されてズーム・レンズの移動方向が判定され，Ａ相データまたはＢ相データのパルス数（例えば64逓倍した精度でのパルス数）をカウントして，確定された絶対位置を基準位置とするズーム・レンズの相対位置が検出される（ステップ93）。

レンズ鏡筒２の電源がオフされると（ステップ94でＹＥＳ），処理は終了する。

この実施形態のレンズ鏡筒２においては，磁気センサ装置50から出力される５パルス分の各々について求まる位相差の平均値を補正した値に基づいて，ズーム・レンズの現在位置を決定するため，磁気記録スケール部材40の着磁むらまたはレンズ鏡筒２の組み込み誤差による影響を低減して，現在位置の検出精度を向上させることができる。

以上の動作説明では，５パルス分の位相差の平均値が利用されているが７パルス分の位相差の平均値が利用される場合には，７パルスの各々について求めた位相差θの平均値を補正したものを４パルス目に対応する位相差として扱い，この位相差によって４パルス目におけるズーム・レンズの絶対位置を求めた後，この絶対位置から３パルス分位置をずらした位置を絶対位置として確定させればよい。

また，４パルス分の位相差の平均値が利用される場合には，４個のパルスの各々について求めた位相差θの平均値を補正した値を，２パルス目または３パルス目に対応する位相差として扱い，この位相差によって２パルス目または３パルス目におけるズーム・レンズの絶対位置を求めた後，この絶対位置から２パルスまたは１パルス分位置をずらした位置を絶対位置として確定させればよい。

位相差検出回路71は，位相差の平均値を算出するのに利用するパルス数が奇数であれば，パルスの各々について算出した位相差θの平均値を補正した値に対応する絶対位置をそのパルス数を２で割ったときの商のパルス分ずらして最終的な絶対位置を確定する。また，そのようなパルス数が偶数であれば，そのパルス数のパルスの各々について算出した位相差θの平均値に対応する絶対位置を，「パルス数を２で割ったときの商」または「（パルス数を２で割ったときの商）−１」パルス分ずらして最終的な絶対位置を確定する。

上述したパルス数は，絶対位置の精度を考慮すると，３以上であることが好ましい。また，パルス数は，１度の回転操作で回転筒20が回転する角度（回転筒20の直径φが80mm程度であれば10°〜20°程度）に応じて磁気センサ装置50から出力されるパルス数（５〜１０程度）と同じにしておくのが好ましい。これにより，ユーザは，レンズ鏡筒20の電源をオンしてから，ズーム・リング９をある方向に軽く１回まわす操作を行うだけで，ズーム・レンズの絶対位置を知ることができるようになり，絶対位置把握までの作業が簡便化される。

上述した実施形態では，ズーム・レンズについて説明したが，ズーム・レンズ以外のフォーカス・レンズなどにも適用できる。

さらに，上述した実施形態では，５パルス分の位相差の平均値が利用されているが，平均をせずに検出された位相差に対応する補正量を補正テーブルから読み出して補正するようにしてもよい。その場合であっても，上述したように，レンズ鏡筒２の姿勢または傾斜量に応じた位相差を見つけ，その位相差に対応する補正量が読み出される。

２ レンズ鏡筒
８ フォーカス・リング
９ ズーム・リング
11 アイリス・リング
40 磁気記録スケール部材
50 磁気センサ装置
70 回転方向検出回路
71 位相差検出回路
77 補正回路

Claims (5)

1. 光軸方向に移動可能に撮像レンズを保持する鏡筒本体，
   上記撮像レンズの移動に応じて回転する回転体であって，周方向に沿って，それぞれが異なる波長の磁気成分が周期的に着磁されている第１の磁気スケールおよび第２の磁気スケールが平行に形成されている回転体，
   上記回転体が回転することによって，上記第１の磁気スケールから正弦波である第１の位相信号および第１の位相信号に対し位相のずれた第２の位相信号を検出する第１の磁気センサと，上記回転体が回転することによって，上記第２の磁気スケールから正弦波である第３の位相信号および第３の位相信号に対し位相のずれた第４の位相信号を検出する第２の磁気センサと，を含み，上記回転体の周面に対向する位置に配置される磁気センサ装置，
   上記第１の磁気センサにおいて検出された第１の位相信号および第２の位相信号ならびに上記第２の磁気センサにおいて検出された第３の位相信号および第４の位相信号を用いて第１の位相信号と第３の位相信号との位相差を算出する位相差算出手段，
   上記回転体が回転することにより上記第１の位相信号の位相が０度となるタイミングで上記位相差算出手段において算出された位相差に対応して，上記位相差の設計値との差分を補正する補正値が格納されている補正テーブルを記憶する補正テーブル・メモリ，
   上記回転体が回転することにより，上記第１の位相信号の位相が０度と異なるタイミングで上記位相差算出手段において算出された位相差に対応する補正値を，上記補正テーブル・メモリに記憶されている補正テーブルから読出し，読み出された補正値を用いて，上記位相差算出手段において算出された位相差を補正する位相差補正手段，ならびに
   上記位相差補正手段によって補正された位相差と，あらかじめ定められている位相差と撮像レンズの絶対位置との関係と，から上記撮像レンズの絶対位置を算出する絶対位置算出手段，
   を備えた撮像レンズ鏡筒。
   
2. 上記位相差補正手段は，
   上記回転体が回転することにより，上記第１の位相信号の位相が180度となるタイミングで上記位相差算出手段において算出された位相差に対応する補正値を，上記補正テーブル・メモリに記憶されている補正テーブルから読出し，読み出された補正値を用いて，上記位相差算出手段において算出された位相差を補正する，
   請求項１に記載の撮像レンズ鏡筒。
   
3. 上記補正テーブル・メモリには，
   異なる方向に上記撮像レンズを移動した場合に得られる，上記位相差算出手段において算出された位相差と上記位相差の設計値との差分を示す２つの補正テーブルが記憶されており，
   上記位相差補正手段は，
   上記２つの補正テーブルのうち，上記撮像レンズの移動方向に対応した補正テーブルを用いて上記位相差算出手段において算出された位相差を補正する，
   請求項１または２に記載の撮像レンズ鏡筒。
   
4. 上記位相差補正手段は，
   上記第１の磁気スケールおよび上記第２の磁気スケールに着磁されている磁気成分のうち，着磁むらの大きい部分から得られる位相差を除外して、上記位相差算出手段において算出された位相差を補正する，
   請求項１から３のうち，いずれか一項に記載の撮像レンズ鏡筒。
   
5. 光軸方向に移動可能に撮像レンズを保持する鏡筒本体および上記撮像レンズの移動に応じて回転する回転体であって，周方向に沿って，それぞれが異なる波長の磁気成分が周期的に着磁されている第１の磁気スケールおよび第２の磁気スケールが平行に形成されている回転体を備えた撮像レンズ鏡筒の動作制御方法において，
   位相差算出手段が，上記回転体が回転することによって，上記第１の磁気スケールから正弦波である第１の位相信号および第１の位相信号に対し位相のずれた第２の位相信号を検出する第１の磁気センサと，上記回転体が回転することによって，上記第２の磁気スケールから正弦波である第３の位相信号および第３の位相信号に対し位相のずれた第４の位相信号を検出する第２の磁気センサと，を含み，上記回転体の周面に対向する位置に配置される磁気センサ装置に含まれる上記第１の磁気センサにおいて検出された第１の位相信号および第２の位相信号ならびに上記第２の磁気センサにおいて検出された第３の位相信号および第４の位相信号を用いて第１の位相信号と第３の位相信号との位相差を算出し，
   位相差補正手段が、上記回転体が回転することにより，上記第１の位相信号の位相が０度と異なるタイミングで上記位相差算出手段において算出された位相差に対応する補正値を，上記回転体が回転することにより上記第１の位相信号の位相が０度となるタイミングで上記位相差算出手段において算出された位相差に対応して，上記位相差の設計値との差分を補正する補正値が格納されている補正テーブルを記憶する補正テーブル・メモリに記憶されている補正テーブルから読出し，読み出された補正値を用いて，上記位相差算出手段において算出された位相差を補正し，
   絶対位置算出手段が，上記位相差補正手段によって補正された位相差と，あらかじめ定められている位相差と撮像レンズの絶対位置との関係と，から撮像レンズの絶対位置を算出する，
   撮像レンズ鏡筒の動作制御方法。

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