JP5789895B2 - 位置検出ユニット、及びそれを備えたレンズユニット、カメラ、及びレンズユニットの製造方法、位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置検出ユニットに関し、特に、検出対象物の位置を検出する位置検出ユニット、及びそれを備えたレンズユニット、カメラ、及びレンズユニットの製造方法、位置検出方法に関する。

特許第３１７３５３１号公報（特許文献１）には、ビデオカメラ光学系の位置検出に適用される位置検出方法が記載されている。この位置検出方法においては、サイン波とコサイン波を取り込んでデータ処理することにより、測定対象物の位置を求めている。即ち、この位置検出方法においては、所定の着磁ピッチでＳ極とＮ極が交互に着磁されたＭＲセンサ用のマグネットに対向するようにＭＲセンサ（磁気抵抗素子）が配置されており、ＭＲセンサがマグネットに対して移動されることにより、ＭＲセンサからは、サイン波状及びコサイン波状の信号が出力される。これらのサイン波状及びコサイン波状の信号を演算することにより、ビデオカメラ光学系の位置が検出される。

特許第３１７３５３１号公報

しかしながら、特許第３１７３５３１号公報記載の位置検出方法においては、ＭＲセンサから出力されるサイン波状及びコサイン波状の信号のみを使用しており、２つの信号の値のみからでは、測定対象物の絶対的な位置が測定できないという問題がある。ここで、ＭＲセンサから出力されるサイン波状及びコサイン波状の信号は、ＭＲセンサが変位するにつれて、ＭＲセンサ用のマグネットの着磁ピッチを周期として繰り返す信号である。従って、測定されたサイン波状信号の値、及びコサイン波状信号の値のみでは、測定対象物が、サイン波又はコサイン波の何周期目に位置しているかを特定することができない。

このため、特許第３１７３５３１号公報記載の位置検出方法を使用して絶対的な位置を検出するには、初めに、測定対象物を機械的な可動端まで移動させておき、その後、測定対象物を位置検出すべき位置まで移動させ、その間にサイン波又はコサイン波が何周期分変化したかをカウントしておく必要がある。即ち、特許第３１７３５３１号公報記載の位置検出方法により絶対的な位置を検出するには、検出の開始時に、絶対的な位置が既知である基準位置まで測定対象物を一旦移動させ、その後、位置検出すべき位置まで測定対象物を移動させる必要がある。

従って、特許第３１７３５３１号公報記載の位置検出方法を、光学レンズユニットにおけるフォーカスレンズ又はズームレンズの位置検出に使用した場合には、レンズユニットの起動時に、フォーカスレンズ又はズームレンズを、一旦、強制的に可動端まで移動させる必要がある。起動時にこのようなレンズの移動を行うと、レンズユニット又はカメラの起動時間が長くなるという問題がある。また、このようにレンズを一旦可動端まで移動させると、起動前に設定されていたフォーカスレンズ又はズームレンズの位置がリセットされてしまい、使用者はもう一度レンズの位置を設定し直す必要があり、レンズユニットの操作性が悪くなるという問題がある。

従って、本発明は、起動時において検出対象物を所定の基準位置まで移動させることなく、絶対的な位置を検出することができる位置検出ユニット、及びそれを備えたレンズユニット、カメラ、及びレンズユニットの製造方法、位置検出方法を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、検出対象物の位置を検出する位置検出ユニットであって、所定の検出範囲内における検出対象物の変位に対し、単調に増加又は減少する単調信号を出力する第１センサと、検出対象物の変位に対して正弦波状に変化する、互いに位相がずれた２つの正弦信号を出力する第２センサと、検出対象物の位置に対する単調信号の値である単調信号データを記憶するための第１記憶部と、各正弦信号の各周期における極大値及び極小値である極大極小データを記憶するための第２記憶部と、第１センサによって検出された単調信号及び第１記憶部に記憶された単調信号データに基づいて、検出対象物が正弦波状に変化する正弦信号の何周期目に位置するかを特定すると共に、第２センサによって検出された２つの正弦信号及び第２記憶部に記憶された極大極小データに基づいて、特定された周期内における検出対象物の位置を計算し、絶対的な位置を求める位置演算部と、を有することを特徴としている。

このように構成された本発明においては、検出対象物の変位に対し、第１センサは単調信号を出力し、第２センサは互いに位相がずれた２つの正弦信号を出力する。また、第１記憶部には単調信号データが記憶され、第２記憶部には極大極小データが記憶される。位置演算部は、第１センサによって検出された単調信号及び第１記憶部に記憶された単調信号データに基づいて、検出対象物が正弦波状に変化する正弦信号の何周期目に位置するかを特定する。さらに、位置演算部は、第２センサによって検出された２つの正弦信号及び第２記憶部に記憶された極大極小データに基づいて、特定された周期内における検出対象物の位置を計算し、絶対的な位置を求める。

このように構成された本発明によれば、第１センサによって検出された単調信号及び第１記憶部に記憶された単調信号データに基づいて正弦信号の周期が特定されるので、起動時において検出対象物を所定の基準位置まで移動させることなく、絶対的な位置を検出することができる。

本発明において、好ましくは、さらに、Ｓ極とＮ極が所定間隔で交互に着磁された位置検出用マグネットを有し、第２センサは、検出対象物の変位と共に位置検出用マグネットに対する位置が変化するように配置され、検出対象物の変位により正弦信号を出力する。

このように構成された本発明によれば、検出対象物の変位に対して正弦波状に変化する、互いに位相がずれた２つの正弦信号を、簡単に、精度良く生成することができる。

本発明において、好ましくは、２つの正弦信号は、互いにほぼ９０゜位相がずれている。
このように構成された本発明によれば、２つの正弦信号に基づいて、特定された周期内における検出対象物の位置を精度良く計算することができる。

本発明において、好ましくは、単調信号データは、第２センサから出力された一方の正弦信号と、他方の正弦信号の反転波形が交差する位置において取得され、第１記憶部に記憶される。
このように構成された本発明によれば、２つの正弦信号に基づいて、特定された周期内における検出対象物の位置を、簡単な数式で計算することができる。

また、本発明は、撮像用のレンズユニットであって、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の内部に、光軸方向に移動可能に配置された撮像用レンズと、この撮像用レンズの光軸方向の位置を検出する本発明の位置検出ユニットと、を有することを特徴としている。

さらに、本発明は、撮像用のカメラであって、カメラ本体と、本発明のレンズユニットと、を有することを特徴としている。

また、本発明は、カメラの製造方法であって、所定の可動範囲内における撮像用レンズの光軸方向の変位に対し、単調に増加又は減少する単調信号を出力する第１センサと、撮像用レンズの変位に対して正弦波状に変化する、互いに位相がずれた２つの正弦信号を出力する第２センサと、撮像用レンズの位置に対する単調信号の値である単調信号データを記憶するための第１記憶部と、各正弦信号の各周期における極大値及び極小値である極大極小データを記憶するための第２記憶部と、第１センサによって検出された単調信号及び第１記憶部に記憶された単調信号データに基づいて、撮像用レンズが正弦波状に変化する正弦信号の何周期目に位置するかを特定すると共に、第２センサによって検出された２つの正弦信号及び第２記憶部に記憶された極大極小データに基づいて、特定された周期内における撮像用レンズの位置を計算し、絶対的な位置を求める位置演算部と、を有する位置検出ユニットを準備するステップと、撮像用レンズを所定の可動範囲内で移動させると共に、第１記憶部に単調信号データを記憶させ、第２記憶部に極大極小データを記憶させるステップと、位置検出ユニットにより検出された位置に基づいて、フランジバック調整又は画角調整を行うステップと、を有することを特徴としている。

さらに、本発明は、検出対象物の位置を検出する位置検出方法であって、所定の検出範囲内における検出対象物の変位に対し、単調に増加又は減少する単調信号を読み込むステップと、検出対象物の変位に対して正弦波状に変化する、互いに位相がずれた２つの正弦信号を読み込むステップと、読み込まれた単調信号及び予め検出され、記憶されていた検出対象物の位置に対する単調信号の値である単調信号データに基づいて、検出対象物が正弦波状に変化する正弦信号の何周期目に位置するかを特定するステップと、読み込まれた正弦信号及び予め検出され、記憶されていた各正弦信号の各周期における極大値及び極小値である極大極小データに基づいて、特定された周期内における検出対象物の位置を計算し、絶対的な位置を求めるステップと、を有することを特徴としている。

本発明の位置検出ユニット、及びそれを備えたレンズユニット、カメラ、及びレンズユニットの製造方法、位置検出方法によれば、起動時において検出対象物を所定の基準位置まで移動させることなく、絶対的な位置を検出することができる。

本発明の実施形態によるカメラの概略断面図である。 位置検出ユニットに備えられている位置検出用マグネット及びＭＲ素子を模式的に示す図である。 ポテンショメータ及びＭＲ素子の出力信号を示す図である。 各センサの出力に基づいてズーム調整用レンズの絶対位置を検出する手順を示すフローチャートである。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１乃至図４を参照して、本発明の実施形態によるカメラを説明する。図１は本発明の実施形態によるカメラの概略断面図である。
図１に示すように、本発明の実施形態のカメラ１は、レンズユニット２と、カメラ本体４と、を有する。レンズユニット２は、レンズ鏡筒６と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数の撮像用レンズ８と、ズーム調整用レンズ１６と、ズーム調整用レンズ１６を光軸方向に移動させるリニアアクチュエータ（図示せず）と、ズーム調整用レンズ１６の位置を検出する位置検出ユニットと、を有する。

本発明の第１実施形態のカメラ１は、リニアアクチュエータ（図示せず）によりズーム調整用レンズ１６を光軸方向に移動させながら、撮像素子１０上に所望の画角で画像を形成することができるように構成されている。また、移動されたズーム調整用レンズ１６の位置は、位置検出ユニットにより検出される。なお、本実施形態においては、ズーム調整用レンズ１６は、１枚のレンズによって構成されているが、ズーム調整用レンズは、複数枚のレンズ群であっても良い。本明細書において、ズーム調整用レンズとは、画角を変化させるための１枚のレンズ及びレンズ群を含むものとする。

また、本実施形態においては、所望の位置に移動されたズーム調整用レンズ１６の位置を位置検出ユニットにより検出しているが、本発明の位置検出ユニットを、フォーカス調整用レンズの位置を検出するために使用することもできる。

レンズユニット２は、カメラ本体４に取り付けられ、入射した光を撮像素子１０に結像させるように構成されている。
概ね円筒形のレンズ鏡筒６は外レンズ鏡筒６ａと内レンズ鏡筒６ｂから構成され、外レンズ鏡筒６ａにはズーム調整用レンズ１６が取り付けられている。外レンズ鏡筒６ａは、内レンズ鏡筒６ｂに対して、光軸Ａ方向に直線移動可能に構成されている。また、内レンズ鏡筒６ｂには複数の撮像用レンズ８（１枚のみ図示）が配置されており、それらのうちの一部のフォーカス調整用レンズを光軸Ａ方向に移動させることによりピント調整を可能としている。

次に、図１乃至図４を参照して、位置検出ユニットを説明する。
図２は位置検出ユニットに備えられている位置検出用マグネット２２及びＭＲ素子２４を模式的に示す図である。図３はポテンショメータ２０及びＭＲ素子２４の出力信号を示す図である。図４は各センサの出力に基づいてズーム調整用レンズ１６の絶対位置を検出する手順を示すフローチャートである。

図１に示すように、位置検出ユニットは、第１センサであるポテンショメータ２０と、第２センサである位置検出用マグネット２２、及びこれに対向するように配置されたＭＲ素子２４（磁気抵抗素子）と、第１、第２記憶部であるメモリ２６と、各センサの検出値に基づいて、検出対象物であるズーム調整用レンズ１６（レンズ鏡筒６）の位置を決定する位置演算部であるマイクロプロセッサ２８と、を有する。

ポテンショメータ２０は、外レンズ鏡筒６ａの内側に配置された直線型のポテンショメータである。ポテンショメータ２０のスライダ２０ａは、内レンズ鏡筒６ｂに係合されており、外レンズ鏡筒６ａが内レンズ鏡筒６ｂに対して光軸Ａ方向に変位すると、スライダ２０ａの位置が変化するように構成されている。また、ポテンショメータ２０の出力信号は、スライダ２０ａの位置変化に比例して直線的に変化する。即ち、ポテンショメータ２０の出力信号は、外レンズ鏡筒６ａの変位に対し単調に増加又は減少する単調信号である。

図２に示すように、位置検出用マグネット２２は、Ｓ極とＮ極が所定間隔で交互に着磁された細長い長方形状に構成されており、光軸Ａに沿うように（光軸Ａに平行に）内レンズ鏡筒６ｂの外周に取り付けられている。本実施形態においては、位置検出用マグネット２２は、全長約９ｍｍであり、一組のＳ極及びＮ極からなる１周期の長さが約４６０μｍとなるように着磁されている。

ＭＲ素子２４は、外レンズ鏡筒６ａの内側に、位置検出用マグネット２２に対向するように配置されている。ＭＲ素子２４は、位置検出用マグネット２２から作用する磁気により出力電圧が変化するように構成され、外レンズ鏡筒６ａが内レンズ鏡筒６ｂに対して変位されると出力電圧は正弦波状に変化する。また、ＭＲ素子２４は、Ａ相及びＢ相の信号を出力するように構成されており、Ａ相及びＢ相の信号は夫々正弦波状に変化する正弦信号であり、各相の信号は、常に約９０゜位相がずれている。

図３は、ズーム調整用レンズ１６の位置に対するポテンショメータ２０の出力信号を上段に、ＭＲ素子２４の出力信号を下段のグラフに示しており、各出力信号のうちメモリ２６に記憶しておく信号の値を丸印で示している。

まず、カメラ１の初期調整時においては、外レンズ鏡筒６ａ（ズーム調整用レンズ１６）を一方の機械的可動端（ワイド端）から他方の機械的可動端（テレ端）まで移動させる。これに伴い、ポテンショメータ２０及びＭＲ素子２４の出力信号は、図３に示すように変化する。ポテンショメータ２０の出力信号は、図３の上段に示すように、ズーム調整用レンズ１６がワイド端からテレ端へ移動するにつれて直線的に単調に増加する。一方、ＭＲ素子２４の出力信号は、図３の下段に示すように、Ａ相、Ｂ相とも正弦波状に変化し、Ａ相とＢ相は常に９０゜位相がずれている。また、出力される正弦波状信号の周期は、位置検出用マグネット２２の着磁ピッチ（一組のＳ極及びＮ極の着磁長さ）に一致している。

メモリ２６には、初期調整時において、図３中に丸印で示されている点の値が記憶される。即ち、ＭＲ素子２４から出力されるＡ相及びＢ相の信号は、夫々の極大値及び極小値が、極大極小データとしてメモリ２６に記憶される。また、ポテンショメータ２０の出力信号は、ＭＲ素子２４のＡ相、Ｂ相信号の傾きが正であり、Ａ相信号とＢ相信号の反転波形の値が等しくなる位置（図３における破線の位置）における値が、単調信号データとしてメモリ２６に記憶される。なお、単調信号データは、正弦波状のＡ相、Ｂ相信号の１周期の区切りとなる任意の点で取ることができるが、単調信号データを、一方の正弦信号と、他方の正弦信号の反転波形が交差する位置において取得しておくことにより、後述するように、微動位置を簡単な計算で算出することができる。

また、ワイド端におけるポテンショメータ２０の出力値もメモリ２６に記憶される。さらに、ワイド端におけるＡ相信号及びＢ相信号の値に基づいて、図３における距離Ｄ０、即ち、ワイド端から１周期目の始まりまでの長さが計算され、この距離Ｄ０もメモリ２６に記憶される。なお、Ａ相信号及びＢ相信号に基づく距離の計算については後述する。

本実施形態においては、メモリ２６として不揮発性のメモリが使用され、記憶された各値は電源がオフにされた後も保持される。また、メモリ２６におけるポテンショメータ２０の出力信号を記憶した部分は、単調信号の値を記憶した第１記憶部を構成し、ＭＲ素子２４の出力信号を記憶した部分は、正弦信号の各周期における極大値及び極小値を記憶した第２記憶部を構成する。なお、本実施形態においては、図３において破線により区切られている１区間を、ＭＲ素子２４から出力される正弦信号の１周期として演算を行っている。

次に、図４を参照して、マイクロプロセッサ２８における各センサの出力値に基づく絶対位置の計算手順を説明する。
まず、上述した工場出荷前の初期調整時において、図３に丸印で示された各点の値がメモリ２６に記憶されている。即ち、ポテンショメータ２０出力の各点の値は、単調信号データＰ０、Ｐ１．．．ＰＮとして、ＭＲ素子２４のＡ相出力の各点の値は、極大極小データＡ０、Ａ１．．．ＡＸとして、Ｂ相出力の各点の値は、極大極小データＢ０、Ｂ１．．．ＢＸ−１として記憶されている。ここでは、一例として、図３においてＸ印で表す点の位置を計算する場合について説明する。

まず、図４のステップＳ１においては、ポテンショメータ２０の出力ＰＯＳ、及びＭＲ素子２４のＡ相出力ＶＡ、Ｂ相出力ＶＢが、マイクロプロセッサ２８に読み込まれる。次に、ステップＳ２においては、ポテンショメータ２０の出力ＰＯＳと、メモリ２６に記憶されているＰ０が比較される。ＰＯＳがＰ０よりも小さい場合にはステップＳ４に進み、ＰＯＳがＰ０以上である場合にはステップＳ３に進む。図３に示す例では、ＰＯＳはＰ０以上であるため、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３においては、周期の数ｎを１増加させ、ステップＳ２に戻る。次いで、ステップＳ２においては、周期の数ｎが１増加されているため、ポテンショメータ２０の出力ＰＯＳと、メモリ２６に記憶されているＰ１が比較される。図３に示す例では、ＰＯＳはＰ１以上であるため、ステップＳ３においてｎが１増加され、続くステップＳ２においては、出力ＰＯＳとＰ２（図３には図示せず）が比較される。出力ＰＯＳはＰ２よりも小さいため、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４においては、ＭＲ素子２４のＡ相出力ＶＡ、Ｂ相出力ＶＢに基づいて、微動位置、即ち、図３におけるＰ１からＰＯＳまでの正確な距離Ｄ１が計算される。まず、Ａ相出力ＶＡの値は、メモリ２６に記憶されているＶＡ近傍の値であるＡ２、Ａ３によって正規化される。即ち、Ａ相出力ＶＡは、次の数式（１）により正規化され、ＶＡＮに変換される。

ここで、

である。

図３においては、ＭＲ素子２４のＡ相出力波形は、理想的な正弦波形として描かれているが、実際にはＡ相出力波形は、各部で振幅が変化しており、また、波形の原点がオフセットしている。本実施形態においては、このような波形の誤差の影響を正規化により抑制している。即ち、正弦波形のオフセットの影響は、Ａ相出力ＶＡからＶＡｚｅｒｏを減じることにより補正され、正弦波形の振幅の誤差は、ＶＡｐｐで除することにより補正される。

同様に、Ｂ相出力ＶＢの値は、メモリ２６に記憶されているＶＢ近傍の値であるＢ２、Ｂ３によって正規化される。即ち、Ｂ相出力ＶＢは、次の数式（２）により正規化され、ＶＢＮに変換され、誤差の影響が軽減される。

ここで、

である。

次に、計算されたＶＡＮ、ＶＢＮの値に基づいて１周期を４つの区間に場合分けすることにより距離Ｄ１を計算する。
即ち、ＶＡＮ＞−ＶＢＮ、且つＶＡＮ＞ＶＢＮの場合には、数式（３）により距離Ｄ１を計算する。

ここで、ＤＰは１周期の距離であり、この距離ＤＰは、位置検出用マグネット２２の着磁ピッチにより設定される既知の値である。

同様に、ＶＢＮ＞−ＶＡＮ、且つＶＢＮ＞ＶＡＮの場合には、

−ＶＡＮ＞ＶＢＮ、且つ−ＶＡＮ＞−ＶＢＮの場合には、

−ＶＢＮ＞−ＶＡＮ、且つ−ＶＢＮ＞ＶＡＮの場合には、

により微動距離Ｄ１を計算する。

このように、正弦波状に変化するＭＲ素子２４の出力信号に基づいて、点ＰＯＳが属する周期の始めから点ＰＯＳまでの距離である微動距離Ｄ１を精度良く計算することができる。

次に、ステップＳ５においては、ステップＳ４において計算された微動距離Ｄ１を使用して、ズーム調整用レンズ１６の絶対位置が計算される。即ち、ステップＳ５においては、数式（７）によりズーム調整用レンズ１６の絶対位置が計算される。

（絶対位置）＝距離Ｄ０＋１周期の距離ＤＰ×周期数ｎ＋微動距離Ｄ１ （７）

数式（７）において、ワイド端から１周期目の始まりまでの距離Ｄ０は、初期調整時において予め計算され、メモリ２６に記憶されている距離である。なお、距離Ｄ０は、ワイド端におけるＡ相出力ＶＡ、Ｂ相出力ＶＢ、及び１周期の距離ＤＰに基づいて、ステップＳ４と同様の計算により求めることができる。また、図３に示す例では、点ＰＯＳまでの間に含まれる周期の数は１である（図４のフローチャートにおいて、ｎ＝１のときステップＳ２からステップＳ４に移行した）ため、周期数ｎ＝１である。

このようにして計算される絶対位置は、ポテンショメータ２０の出力信号のみに基づいて計算される絶対位置よりも極めて精度の高いものとなる。例えば、ワイド端からテレ端までの距離を１０ｍｍ、この間のポテンショメータ２０の電圧振幅を２Ｖとし、ポテンショメータ２０の誤差、信号ノイズ等により、ポテンショメータ２０の出力電圧に１０ｍＶの誤差が生じた場合、ポテンショメータ２０の出力信号のみに基づいて計算される絶対位置には約５０μｍの誤差が混入することになる。これに対してＭＲ素子２４から出力される正弦波状の信号は、ズーム調整用レンズ１６の全ストロークよりも極めて短い周期の変動を繰り返すため、変動の周期数と、１周期未満の微動距離を検出することにより、絶対位置に混入する誤差を１／１０程度に抑制することができる。

さらに、本実施形態の位置検出ユニットにおいては、ポテンショメータ２０の出力値と、メモリ２６に予め記憶されている電圧値（Ｐ０、Ｐ１．．．ＰＮ）に基づいて、検出すべき位置が正弦波状信号の何周期目に位置するかを特定することができる。このため、工場出荷前の初期調整が行われた後は、起動時にズーム調整用レンズ１６をワイド端又はテレ端に移動させることなく、直接、ズーム調整用レンズ１６の絶対位置を精度良く検知することができる。

次に、周期数ｎの誤検出防止処理を説明する。
上記のように、本実施形態の位置検出ユニットにおいては、ポテンショメータ２０の出力値に基づいて検出すべき位置が正弦波状信号の何周期目に位置するかを特定している。従って、検出すべき位置におけるポテンショメータ２０の出力ＰＯＳが、ＭＲ素子２４の出力信号の周期の境界に近接している場合には、ＰＯＳに含まれる僅かな誤差により、ＰＯＳが属する周期が誤検知される虞がある。このため、本実施形態の位置検出ユニットにおいては、次のような誤検出防止処理を行っている。

まず、検出されたＰＯＳが、メモリ２６に記憶されている単調信号データ（Ｐ０、Ｐ１．．．ＰＮ）に近接している場合、例えば、

であり、ＭＲ素子２４の出力信号から計算された微動距離Ｄ１が、

である場合には、ＰＯＳの値は、ＰＯＳが２周期目の初期に位置することを示し、このＰＯＳの値から求められる周期数ｎ＝１となる。しかしながら、ＭＲ素子２４から求められた微動距離Ｄ１の値は、検出すべき位置が１周期のうちの終期に位置することを示しているので、ＰＯＳの値から求められた周期数ｎ＝１を誤検知と判断して、周期数ｎを０に訂正する。

同様に、

であり、ＭＲ素子２４の出力信号から計算された微動距離Ｄ１が、

である場合には、ＰＯＳの値は、ＰＯＳが１周期目の終期に位置することを示し、このＰＯＳの値から求められる周期数ｎ＝０となる。しかしながら、ＭＲ素子２４から求められた微動距離Ｄ１の値は、検出すべき位置が１周期のうちの初期に位置することを示しているので、ＰＯＳの値から求められた周期数ｎ＝０を誤検知と判断して、周期数ｎを１に訂正する。
このような誤検知防止処理を行うことにより、ポテンショメータ２０出力の誤差による周期数の誤検知を防止することができる。

次に、本発明の実施形態によるレンズユニット２の製造方法を説明する。
まず、使用者が、カメラ１の電源スイッチ（図示せず）をオンにすると、カメラ１に内蔵されたマイクロプロセッサ２８が図４に示すフローチャートを実行する。即ち、カメラ１に内蔵された位置検出ユニットが、ズーム調整用レンズ１６の位置を検出する。まず、マイクロプロセッサ２８は、ポテンショメータ２０の出力信号と予めメモリ２６に記憶されている単調信号データに基づいて、ズーム調整用レンズ１６が、ＭＲ素子２４から出力される正弦波状の正弦信号の何周期目に位置するかを特定する。さらに、マイクロプロセッサ２８は、ＭＲ素子２４から出力されるＡ相、Ｂ相信号、及び予めメモリ２６に記憶されている極大極小データに基づいて、特定された周期内におけるズーム調整用レンズ１６の微動位置Ｄ１を計算し、ズーム調整用レンズ１６の絶対的な位置を求める。求められたズーム調整用レンズ１６の位置は、カメラ１の制御に利用される。

本実施形態の位置検出ユニットにおいては、ポテンショメータ２０の出力信号に基づいてズーム調整用レンズ１６が位置する周期を特定しているので、カメラ１の起動後、ズーム調整用レンズ１６を機械的な可動端へ移動させることなく、初めから正確なズーム調整用レンズ１６の絶対位置を検知することができる。

また、使用者が、カメラ１のズーム調整用ボタン（図示せず）を操作すると、カメラ１に内蔵されたリニアアクチュエータ（図示せず）が外レンズ鏡筒６ａを駆動し、ズーム調整用レンズ１６を移動させる。ズーム調整用レンズ１６が移動されると、位置検出ユニットは、再びズーム調整用レンズ１６の位置を検出する。なお、本実施形態においては、位置検出ユニットは、ズーム調整用レンズ１６が移動される度にポテンショメータ２０の出力信号を使用して、絶対位置を検出しているが、変形例として、絶対位置を一度検出した後は、ポテンショメータ２０の出力信号を使用せずに絶対位置を検出しても良い。この場合には、絶対位置が検出された後の、ＭＲ素子２４の出力信号を監視し、検出された絶対位置から移動された正弦波状信号の周期数をカウントすることにより、ズーム調整用レンズ１６が位置する周期を特定する。

次に、本発明の実施形態によるカメラ１の製造方法を説明する。
まず、外レンズ鏡筒６ａ、内レンズ鏡筒６ｂ、撮像用レンズ８、ズーム調整用レンズ１６及び位置検出ユニットを準備し、レンズユニット２を組立てる。さらに、カメラ本体４を準備し、カメラ本体４と組立てたレンズユニット２と組み合わせて、カメラ１を組立てる。次に、撮像用レンズの１つであるズーム調整用レンズ１６を外レンズ鏡筒６ａと共に移動させ、単調信号データ及び極大極小データをメモリ２６に記憶させる。

次に、位置検出ユニットを使用して画角調整を行う。まず、レンズユニット２内のフォーカス調整用の撮像用レンズ８を、無限遠位置に移動させる。この状態で撮像素子１０上に画像を形成し、形成された画像がズームレンズの設計上のワイド端の画角となる位置に、ズーム調整用レンズ１６を移動させる。移動されたズーム調整用レンズ１６の絶対位置を位置検出ユニットにより検出し、検出された絶対位置をメモリ２６に記憶させる。カメラ１は、ズーム調整用ボタン（図示せず）によりワイド端が指定された場合には、メモリ２６に記憶された絶対位置までズーム調整用レンズ１６を移動させるように構成されている。

また、本実施形態の位置検出ユニットは、フォーカス調整用レンズの位置検出にも使用することができる。位置検出ユニットを使用して、ズーム調整用レンズ及び／又はフォーカス調整用レンズの絶対位置を検出することにより、カメラのフランジバック調整を行うこともできる。

本発明の実施形態の位置検出ユニットによれば、ポテンショメータ２０によって検出された単調信号及びメモリ２６に記憶された単調信号データに基づいて正弦信号の周期が特定されるので、起動時において検出対象物であるズーム調整用レンズ１６を所定の基準位置である機械的な可動端まで移動させることなく、絶対的な位置を検出することができる。

また、本実施形態の位置検出ユニットによれば、ズーム調整用レンズ１６の変位により正弦信号が生成されるように、ＭＲ素子２４と、位置検出用マグネット２２が使用されているので、互いに位相がずれた２つの正弦信号を、簡単に、精度良く生成することができる。

さらに、本実施形態の位置検出ユニットによれば、２つの正弦信号は、互いにほぼ９０゜位相がずれているので、２つの正弦信号に基づいて、特定された周期内におけるズーム調整用レンズ１６の位置を精度良く計算することができる。

また、本実施形態の位置検出ユニットによれば、単調信号データは、ＭＲ素子２４から出力された一方の正弦信号（Ａ相信号）と、他方の正弦信号（Ｂ相信号）の反転波形が交差する位置において取得されているので、特定された周期内におけるズーム調整用レンズ１６の位置を、数式（１）乃至（６）により、簡単に計算することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。
特に、上述した実施形態においては、本発明の位置検出ユニットをデジタルカメラに適用していたが、撮像用の交換レンズユニット、任意のフィルムカメラ、ビデオカメラ等に本発明を適用することができる。また、上述した実施形態においては、本発明の位置検出ユニットを、ズーム調整用レンズの絶対位置検出に適用していたが、フォーカスレンズの位置検出の他、任意の位置検出に本発明を適用することができる。さらに、上述した実施形態においては、正弦波状の信号を出力するセンサとして、ＭＲ素子を使用していたが、ＭＲ素子の他、ＧＭＲ素子、ＡＭＲ素子、及び光学式センサ等、任意のセンサを使用することができる。

また、上述した実施形態においては、Ａ相信号及びＢ相信号に基づいて、数式（１）乃至（６）を使用して微動位置Ｄ１を計算していたが、２つの正弦信号に基づいて他の任意の演算により微動位置Ｄ１を計算することもできる。さらに、上述した実施形態においては、カメラを工場から出荷する前にズーム調整用レンズを移動させ、単調信号データ及び極大極小データをメモリに記憶させていたが、各データの取得及び記憶は、使用者が最初にカメラを起動した際に自動的に行われ、その後、各データがメモリに保持されるように本発明を構成することもできる。

１ 本発明の実施形態のカメラ
２ レンズユニット
４ カメラ本体
６ レンズ鏡筒
６ａ 外レンズ鏡筒
６ｂ 内レンズ鏡筒
８ 撮像用レンズ
１０ 撮像素子
１６ ズーム調整用レンズ（検出対象物）
２０ ポテンショメータ（第１センサ）
２０ａ スライダ
２２ 位置検出用マグネット（第２センサ）
２４ ＭＲ素子（第２センサ）
２６ メモリ（第１、第２記憶部）
２８ マイクロプロセッサ（位置演算部）

Claims (6)

1. 検出対象物の位置を検出する位置検出ユニットであって、
   所定の検出範囲内における上記検出対象物の変位に対し、単調に増加又は減少する単調信号を出力する第１センサと、
   上記検出対象物の変位に対して正弦波状に変化する、互いに位相がずれた２つの正弦信号を出力する第２センサと、
   上記検出対象物の位置に対する上記単調信号の値である単調信号データを記憶するための第１記憶部と、
   上記各正弦信号の各周期における極大値及び極小値である極大極小データを記憶するための第２記憶部と、
   上記第１センサによって検出された単調信号及び上記第１記憶部に記憶された単調信号データに基づいて、上記検出対象物が正弦波状に変化する正弦信号の何周期目に位置するかを特定すると共に、上記第２センサによって検出された２つの正弦信号及び上記第２記憶部に記憶された極大極小データに基づいて、上記特定された周期内における上記検出対象物の位置を計算し、絶対的な位置を求める位置演算部と、を有し、
   上記２つの正弦信号は、互いにほぼ９０゜位相がずれており、上記単調信号データは、上記第２センサから出力された一方の正弦信号と、他方の正弦信号の反転波形が交差する位置において取得され、上記第１記憶部に記憶されることを特徴とする位置検出ユニット。
2. さらに、Ｓ極とＮ極が所定間隔で交互に着磁された位置検出用マグネットを有し、上記第２センサは、上記検出対象物の変位と共に上記位置検出用マグネットに対する位置が変化するように配置され、上記検出対象物の変位により正弦信号を出力する請求項１記載の位置検出ユニット。
3. 撮像用のレンズユニットであって、
   レンズ鏡筒と、
   このレンズ鏡筒の内部に、光軸方向に移動可能に配置された撮像用レンズと、
   この撮像用レンズの光軸方向の位置を検出する請求項１又は２に記載の位置検出ユニットと、
   を有することを特徴とするレンズユニット。
4. 撮像用のカメラであって、
   カメラ本体と、
   請求項３記載のレンズユニットと、
   を有することを特徴とするカメラ。
5. カメラの製造方法であって、
   所定の可動範囲内における撮像用レンズの光軸方向の変位に対し、単調に増加又は減少する単調信号を出力する第１センサと、
   上記撮像用レンズの変位に対して正弦波状に変化する、互いにほぼ９０゜位相がずれた２つの正弦信号を出力する第２センサと、
   上記撮像用レンズの位置に対する上記単調信号の値である単調信号データを記憶するための第１記憶部と、
   上記各正弦信号の各周期における極大値及び極小値である極大極小データを記憶するための第２記憶部と、
   上記第１センサによって検出された単調信号及び上記第１記憶部に記憶された単調信号データに基づいて、上記撮像用レンズが正弦波状に変化する正弦信号の何周期目に位置するかを特定すると共に、上記第２センサによって検出された２つの正弦信号及び上記第２記憶部に記憶された極大極小データに基づいて、上記特定された周期内における上記撮像用レンズの位置を計算し、絶対的な位置を求める位置演算部と、
   を有する位置検出ユニットを準備するステップと、
   上記撮像用レンズを上記所定の可動範囲内で移動させると共に、上記第２センサから出力された一方の正弦信号と、他方の正弦信号の反転波形が交差する位置において取得された上記単調信号データを上記第１記憶部に記憶させ、上記第２記憶部に上記極大極小データを記憶させるステップと、
   上記位置検出ユニットにより検出された位置に基づいて、フランジバック調整又は画角調整を行うステップと、
   を有することを特徴とするカメラの製造方法。
6. 検出対象物の位置を検出する位置検出方法であって、
   所定の検出範囲内における上記検出対象物の変位に対し、単調に増加又は減少する単調信号を読み込むステップと、
   上記検出対象物の変位に対して正弦波状に変化する、互いにほぼ９０゜位相がずれた２つの正弦信号を読み込むステップと、
   読み込まれた上記単調信号、及び上記２つの正弦信号のうちの一方の正弦信号と他方の正弦信号の反転波形が交差する位置において予め検出され、記憶されていた上記検出対象物の位置に対する上記単調信号の値である単調信号データに基づいて、上記検出対象物が正弦波状に変化する正弦信号の何周期目に位置するかを特定するステップと、
   読み込まれた上記正弦信号及び予め検出され、記憶されていた上記各正弦信号の各周期における極大値及び極小値である極大極小データに基づいて、上記特定された周期内における上記検出対象物の位置を計算し、絶対的な位置を求めるステップと、
   を有することを特徴とする位置検出方法。

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