JP5736520B2 - 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像レンズ鏡筒およびその動作制御方法を提供すること目的とする。

本発明の一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位相差算出手段において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を記憶する補正テーブル・メモリ，撮像レンズ鏡筒の姿勢に応じて回転体と磁気センサ装置との相対位置（すなわち，第１の磁気スケールおよび第２の磁気スケールと磁気センサ装置との相対位置）が補正テーブルを作成するときの位置と異なっているときには，その相対位置に応じて位相差算出手段において算出された位相差を補正し，かつ補正テーブルに格納されている補正値のうち補正された位相差に対応する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，撮像レンズ鏡筒の姿勢に応じて回転体と磁気センサ装置との相対位置が補正テーブルを作成するときの位置と異なっていないときには，補正テーブルに格納されている補正値のうち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と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，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，撮像レンズ鏡筒の姿勢に応じて回転体と磁気センサ装置との相対位置が，回転体が回転することにより位相差算出手段において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を作成するときの位置と異なっているときには，その相対位置に応じて位相差算出手段において算出された位相差を補正し，かつ補正テーブルに格納されている補正値のうち補正された位相差に対応する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，撮像レンズ鏡筒の姿勢に応じて回転体と磁気センサ装置との相対位置が，補正テーブルを作成するときの位置と異なっていないときには，補正テーブルに格納されている補正値のうち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と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，撮像レンズ鏡筒の姿勢に応じて回転体と磁気センサ装置との相対位置が，補正テーブルを作成するときの位置と異なっているときには，その位置に応じて，算出された位相差が補正され，補正テーブルに格納されている補正値のうち，補正された位相差に対応する補正値を用いて，算出された位相差を補正し，補正された位相差を利用して撮像レンズの絶対位置が算出される。

撮像レンズ鏡筒の姿勢に応じて回転体と磁気センサ装置との相対位置が補正テーブルを作成するときの位置と異なっている場合には，補正テーブルを作成したときの磁気センサ装置と回転体との位置関係がずれてしまい，得られる位相差が正確な位相差を表わしていない場合がある。このために，相対位置が補正テーブルを作成するときの位置と異なっているときには，相対位置に応じて，算出された位相差が補正され，補正テーブルに格納されている補正値のうち，補正された位相差に対応する補正値を用いて，算出された位相差を補正し，補正された位相差を利用して撮像レンズの絶対位置が算出される。したがって、比較的正確に撮像レンズの絶対位置が算出される。

撮影レンズ鏡筒は、撮像レンズ鏡筒の傾斜量を検出する傾斜量検出手段をさらに備えてもよい。この場合，位相差補正手段は，たとえば，位相差算出手段において算出された位相差を，傾斜量検出手段によって検出された傾斜量に応じて補正し，補正テーブルに格納されている補正値のうち補正された位相差に対応する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ものとなろう。

補正テーブル・メモリには，たとえば，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もよい。この場合，位相差補正手段は，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してもよい。

本発明によれば、レンズ鏡筒における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。 撮像装置本体のマウント部を示している。 磁気センサ装置が上方に位置決めされてレンズ鏡筒が撮像装置本体に装着された様子を示している。 磁気センサ装置が側方に位置決めされてレンズ鏡筒が撮像装置本体に装着された様子を示している。 レンズ装置の側面図である。 レンズ装置の側面図である。 磁気センサ装置と磁気記録スケール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。 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，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。

磁気記録スケール装置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。

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°（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°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。

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。

上述のように，連続する５つのカウント数に対応する位相差θについて，位相差θと設計値との５つの差分の平均が補正テーブルに格納されている。

図８を参照して，位相差ｙ（n-2），ｙ（n-1），ｙ（ｎ），ｙ（n+1）およびｙ（n+2）のときの補正量は，それぞれ，Δ（n-2），Δ（n-1），Δ（ｎ），Δ（n+1）およびΔ（n+2）である。位相差ｙ（ｎ）の場合における補正量Δ（ｎ）は，図７も参照して，Δ（ｎ）＝｛ｄ（n-2）＋ｄ（n-1）＋ｄ（ｎ）＋ｄ（n+1）＋ｄ（n+2）｝／５である。その他の位相差に対応して記憶されている補正量についても同様である。

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，撮像装置本体１のマウント部１Ａを背面から見た様子を示している。

この実施形態による撮像装置本体１のマウント部１Ａには，レンズ鏡筒２と装着できるマウントとして第１のマウント18と第２のマウント19とが形成されている。第２のマウント19を用いてレンズ鏡筒２を撮像装置本体１に装着する場合には，第１のマウント18を用いてレンズ鏡筒２を撮像装置本体１に装着する場合に比べて，レンズ鏡筒２が光軸を中心に所定角度（例えば，背面から正面に向いて右回りに90度の角度）回転させられることとなる。

図12は，第１のマウント18を用いてレンズ鏡筒２が撮像装置本体１に装着された場合における磁気センサ装置50の位置を示している。

第１のマウント18を用いてレンズ鏡筒２が撮像装置本体１に装着された場合，磁気センサ装置50は，図２に示すように，上方に位置決めされる。たとえば，磁気記録スケール部材40は上述のように０度から300度の範囲で回転可能である。

図８および図10に示した補正テーブルは，たとえば，図12に示した状態で作成されたものとする。

図13は，第２のマウント19を用いてレンズ鏡筒２が撮像装置本体１に装着された場合における磁気センサ装置50の位置を示している。

第２のマウント18を用いてレンズ鏡筒２が撮像装置本体１に装着された場合，磁気センサ装置50は，光軸を中心に右回転で90度回転した位置に位置決めされる。この場合も，磁気記録スケール部材40は０度から300度の範囲で回転可能である。

磁気センサ装置50は，レンズ鏡筒２の筺体10に固定されているのに対し，磁気記録スケール部材40は，回転可能な回転筒20によって保持されている。重力の影響により，回転筒20は下側にずれてしまう。このために，磁気記録スケール部材40の中心Ｃｒは，磁気記録装置50の中心よりも下側にずれてしまう。図８に示したように，磁気記録スケール部材40の回転に応じて得られる位相差に対応して補正量が規定され，その補正量を用いて補正しようとする場合，Ａ相およびＢ相と，それらのＡ相およびＢ相に対応するＣ相およびＤ相とから位相差が検出されずに，一つ前のＡ相およびＢ相と，Ｃ相およびＢ相と，から位相差が検出されてしまうこととなる。このために，この実施形態では，補正テーブルを用いた補正時には実際に検出された位相差の一つ前（０度から300度に回転する方向を正とする）の位相差に対応した位相差（補正された位相差）に対応する補正量を用いて上述した補正が行われる。補正テーブルが作成されたときと磁気センサ装置50の位置が異なっていても比較的正確な補正が実現できる。

図12に示すように，磁気センサ装置50が上方にくるように，レンズ鏡筒２が撮像装置本体１に装着された場合においても磁気記録スケール部材40は下方にずれるが，図13に示す場合と異なり，磁気センサ装置50に対して磁気記録スケール部材40は周方向にはずれないので，実際に検出された位相差の一つ前の位相差を利用する必要がないのは理解できよう。

図13に示す状態で補正テーブルが作成された場合には，図13に示す状態で補正テーブルを用いた補正が行われるときには，位相差の補正は不要であるが，図12に示す状態で補正テーブルを用いた補正が行われるときには，位相差の補正が必要となる。そのような場合には，補正テーブルを用いた補正時には実際に検出された位相差の一つ後の位相差に対応した位相差（補正された位相差）に対応する補正量を用いて上述した補正が行われる。

図14および図15は，磁気記録スケール部材40と磁気センサ装置50との位置関係を示すもので，レンズ鏡筒２を側面から見たときの様子を示している。図14および図15のいずれも，図13に示すように，第２のマウント19を利用してレンズ鏡筒２が撮像装置本体１に装着されるものである。

図14は，レンズ鏡筒２が水平の状態を示すものである。レンズ鏡筒２が水平の状態のときには，磁気センサ装置50は磁気記録スケール部材40と平行となるように配置される。これにより，上述したように正確な位相差が算出される。

図15は，レンズ鏡筒２が傾斜している状態を示すものである。

磁気センサ装置50は，レンズ鏡筒２の筺体10に固定されているので，レンズ鏡筒２の傾斜に対応して傾斜する。これに対して，磁気記録スケール部材40は，上述したように回転体20に固定されており，その回転体には後方位置に重心があるズーム・レンズが取り付けられるので，ズーム・レンズの重みでレンズ鏡筒２の傾斜より傾く。このために，レンズ鏡筒２が傾斜しているときには，磁気センサ装置50は磁気記録スケール部材40と垂直に交わらない。

図16は，図15に示す磁気センサ装置50と磁気記録スケール部材40との関係を示している。

レンズ鏡筒２が傾斜していると，磁気センサ装置50は磁気記録スケール部材40と平行とならず，角度φだけずれるので，対向すべき磁極に隣接した磁極に対向してしまう。このために，上述したように正確な位相差が検出されないことがある。

この実施形態では，傾斜量が算出され，その傾斜量に応じて，算出された位相差が必要に応じて補正される。

図17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17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17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。

図18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18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が補正量としてメモリ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も，メモリ75に記憶される。すなわち、メモリ75は、補正テーブル・メモリの一例として機能する。

次に，図18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，上述のようにＡ相データ，Ｂ相データ，Ｃ相データおよびＤ相データが得られ,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76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76に入力する。

補正回路76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76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。ズーム・レンズの現在位置の検出の仕方については後述する。

この実施形態におけるレンズ鏡筒２には姿勢検出センサ77および傾斜量検出センサ78も設けられている。姿勢検出センサ77は，図11から図13を参照して説明したように，レンズ鏡筒２が第１のマウント18または第２のマウント19のどちらに装着されているかを検出する。傾斜量検出センサ78は，図14および図15を参照して説明したようにレンズ鏡筒２の傾斜量を検出する。すなわち、傾斜量検出センサ78は、傾斜量検出手段の一例として機能する。

上述したように，姿勢検出センサ77によりレンズ鏡筒２が第１のマウント18に装着されていることが検出されると，回転方向に応じた補正テーブルに格納されている補正量のうち，検出された位相差に対応する補正量を用いて補正が行われる。これに対して，姿勢検出センサ77によりレンズ鏡筒２が第２のマウント19に装着されていることが検出されると，上述したように，検出された位相差の一つ前の位相差に対応する補正量を用いて補正が行われる。

また，傾斜量検出センサ78により図14に示すようにレンズ鏡筒２が水平で傾斜していないことが検出されると，回転方向に応じた補正テーブルに格納されている補正量のうち，検出された位相差に対応する補正量を用いて補正が行われる。これに対して，傾斜量検出センサ78により図15に示すようにレンズ鏡筒２が傾斜していると，検出された位相差から，その傾斜量に応じた数だけ前の位相差に対応する補正量を用いて補正が行われる。傾斜量と，その傾斜量に応じてどのくらい前の位相差に対応する補正量を用いるのかはあらかじめ決められている。

姿勢検出センサ77によりレンズ鏡筒２が第２のマウント19に装着されていることが検出され，かつ傾斜量検出センサ78によりレンズ鏡筒２が傾斜していることが検出されている場合には，上述のように検出された位相差の一つ前の位相差にさらに，その傾斜量に応じた数だけ前の位相差に対応する補正量を用いて補正が行われることとなる。

図19および図20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である。また、図21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19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21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，任意のタイミング（たとえば，Ａ相の振幅が０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21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）。

また，上述のように姿勢検出センサ77によってレンズ鏡筒２の姿勢が補正テーブル作成時と異なるかどうかが確認されるとともに，傾斜量検出センサ78によりレンズ鏡筒２の傾斜量が補正テーブル作成時の傾斜量と異なるかどうかが確認される（ステップ89）。レンズ鏡筒２の姿勢または傾斜量の両方ともが，補正テーブル作成時と異なっていなければ（ステップ89でＮＯ），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位相差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91）。

これに対して，レンズ鏡筒２の姿勢または傾斜量の少なくとも一方が，補正テーブル作成時と異なっていると（ステップ89でＹＥＳ），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，上述のように，算出された位相差の平均値に対応する位相差よりも前の位相差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90）（位相差の補正）。

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）の平均値が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92）。

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93）。

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94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95）。

レンズ鏡筒２の電源がオフされると（ステップ96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。

また，以上の動作説明では，Ａ相信号の振幅が０となるタイミングで得られたデータを用いて位相差の算出に利用したが，任意のタイミングで得られたデータを用いることができる。

Ａ相，Ｂ相，Ｃ相またはＤ相のいずれかの振幅が０となるタイミングで得られたＡ相，Ｂ相，Ｃ相およびＤ相のデータから求まる位相差θは，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相およびＤ相のいずれの振幅も０とならないタイミングで得られたＡ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相のデータから求まる位相差θと比較すると，設計上の位相差により近い値（誤差の少ない値）となる。このため，各パルスについて，Ａ相，Ｂ相，Ｃ相またはＤ相のいずれかの振幅が０となるタイミングで得られたＡ相，Ｂ相，Ｃ相またはＤ相のデータから位相差θを算出することで，最終的に求まるズーム・レンズの絶対位置の精度を向上させることができる。

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のはいうまでもない。

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，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
位相差検出回路
76 補正回路
77 姿勢検出センサ
78 傾斜量検出センサ

Claims (4)

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位相差算出手段において実際に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，
   撮像レンズ鏡筒の姿勢に応じて上記回転体と上記磁気センサ装置との相対位置が上記補正テーブルを作成するときの位置と異なっているときには，上記相対位置に応じ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，かつ上記補正テーブルに格納されている補正値のうち補正された位相差に対応する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，撮像レンズ鏡筒の姿勢に応じて上記回転体と上記磁気センサ装置との相対位置が上記補正テーブルを作成するときの位置と異なっていないときには，上記補正テーブルに格納されている補正値のうち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と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. 上記撮像レンズ鏡筒の傾斜量を検出する傾斜量検出手段をさらに備え，
   上記位相差補正手段は，
   上記位相差算出手段において算出された位相差を，上記傾斜量検出手段によって検出された傾斜量に応じて補正し，上記補正テーブルに格納されている補正値のうち補正された位相差に対応する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. 光軸方向に移動可能に撮像レンズを保持する鏡筒本体と，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と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，撮像レンズ鏡筒の姿勢に応じて上記回転体と上記磁気センサ装置との相対位置が，上記回転体が回転することにより上記位相差算出手段において実際に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作成するときの位置と異なっているときには，上記相対位置に応じ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，かつ上記補正テーブルに格納されている補正値のうち補正された位相差に対応する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，撮像レンズ鏡筒の姿勢に応じて上記回転体と上記磁気センサ装置との相対位置が，上記補正テーブルを作成するときの位置と異なっていないときには，上記補正テーブルに格納されている補正値のうち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と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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