WO2014034316A1 - 撮像レンズ鏡筒およびその動作制御方法 - Google Patents

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    • G03B13/32—Means for focusing
    • G03B13/34—Power focusing
    • G03B13/36—Autofocus systems

Definitions

  • the present invention relates to an imaging lens barrel and an operation control method thereof.
  • Patent Document 1 discloses an endoscope apparatus that uses an electrostatic encoder as a lens position detection unit and that enables highly accurate lens positioning.
  • Patent Document 2 discloses a position detection device that immediately detects a wide range of distances with high accuracy and an absolute position with a simple configuration.
  • Patent Documents 1 and 2 still lacks accuracy in detecting the position of the imaging lens.
  • An object of the present invention is to provide a photographing lens barrel capable of detecting the position of an imaging lens with high accuracy and an operation control method thereof.
  • An imaging lens barrel includes a barrel main body that holds an imaging lens so as to be movable in an optical axis direction, and a rotating body that rotates in accordance with the movement of the imaging lens.
  • a first magnetic scale in which magnetic components of different wavelengths are periodically magnetized, and a rotating body in which the second magnetic scale is formed in parallel.
  • the first magnetic sensor that detects the first phase signal from the scale and the second phase signal that is out of phase with respect to the first phase signal.
  • a second magnetic sensor for detecting a phase signal and a fourth phase signal that is out of phase with respect to the third phase signal, the first and second phase signals detected by the first magnetic sensor, and the second phase signal; 2 magnetic sensor
  • the phase difference calculating means for calculating the phase difference between the first phase signal and the third phase signal using the third phase signal and the fourth phase signal detected in step 4, and moving the imaging lens at different speeds
  • a correction table memory for storing a plurality of correction tables for correcting the difference between the phase difference calculated by the phase difference calculating means and the design value of the phase difference, and movement of the imaging lens among the plurality of correction tables.
  • Phase difference correction means for correcting the phase difference calculated by the phase difference calculation means using the correction table corresponding to the speed, the phase difference corrected by the phase difference correction means, the predetermined phase difference and the imaging lens And an absolute position calculating means for calculating the absolute position of the imaging lens from the relationship with the absolute position.
  • Another aspect of the present invention also provides an operation control method suitable for an imaging lens barrel. That is, a lens barrel body that holds an imaging lens movably in the optical axis direction and a rotating body that rotates in accordance with the movement of the imaging lens, and magnetic components having different wavelengths are periodically generated along the circumferential direction.
  • the operation control method of the imaging lens barrel having a rotating body in which a first magnetic scale and a second magnetic scale magnetized in parallel are formed the first magnetic sensor rotates the rotating body.
  • the first phase signal and the second phase signal shifted in phase with respect to the first phase signal are detected from the first magnetic scale, and the second magnetic sensor rotates the rotating body.
  • phase difference calculation means detects the first phase signal detected by the first magnetic sensor.
  • a phase difference between the first phase signal and the third phase signal is calculated using the third phase signal and the fourth phase signal detected by the second phase signal and the second magnetic sensor;
  • the phase difference calculated by the phase difference calculating means is corrected using a correction table corresponding to the moving speed, and the absolute position calculating means calculates the phase difference corrected by the phase difference correcting means and a predetermined phase difference.
  • the absolute position of the imaging lens is calculated from the relationship with the absolute position of the imaging lens.
  • the rotating body rotates according to the movement of the imaging lens.
  • a first magnetic scale and a second magnetic scale in which magnetic components of different wavelengths are periodically magnetized are formed in parallel.
  • the first magnetic sensor detects the first phase signal from the first magnetic scale and the second phase signal that is out of phase with respect to the first phase signal.
  • the second magnetic sensor detects the third phase signal from the second magnetic scale and the fourth phase signal whose phase is shifted from the third phase signal.
  • a phase difference between the first phase signal and the third phase signal is calculated using the detected fourth phase signal from the first phase signal. Since the phase difference and the absolute position of the imaging lens are uniquely determined, the absolute position of the imaging lens is calculated based on the calculated phase difference.
  • the correction table memory stores at least two correction tables indicating the difference between the phase difference calculated by the phase difference calculation means and the design value of the phase difference obtained when the imaging lens is moved in different directions. May be.
  • the phase difference correction means may correct the phase difference calculated by the phase difference calculation means using a correction table corresponding to the moving direction of the imaging lens among at least two correction tables.
  • the phase difference calculation means for example, outputs the first phase signal and the second phase signal detected by the first magnetic sensor, and the third phase signal and the fourth phase signal detected by the second magnetic sensor. You may calculate the average of n (n is an integer greater than or equal to 2) of the phase differences calculated using.
  • an average of the difference from the design value of the phase difference of m (m is an integer of 2 or more) phase differences including the phase difference corresponding to the moving position is stored. It may be stored as a correction table.
  • the position of the imaging lens in the lens barrel can be detected with high accuracy.
  • the appearance of the lens barrel is shown.
  • a partial cross-sectional perspective view of a lens barrel is shown.
  • the positional relationship of a magnetic scale member and a magnetic sensor apparatus is shown.
  • the relationship between a magnetic scale member and a magnetic sensor device is shown.
  • the relationship between the phase difference and the C phase count is shown.
  • the relationship between the phase difference and the C phase count is shown.
  • the relationship between the phase difference and the C phase count is shown.
  • phase difference The relationship between the phase difference and the C phase count is shown.
  • It is a block diagram which shows the electrical structure of the position detection circuit of a zoom lens. It is a flowchart which shows the position detection processing procedure of a zoom lens. It is a flowchart which shows the position detection processing procedure of a zoom lens. It is a wave form diagram of the signal output from a magnetic sensor apparatus.
  • FIG. 1 shows a usage state of an imaging apparatus equipped with a lens barrel (imaging lens barrel) 2 according to an embodiment of the present invention.
  • the lens barrel 2 includes a cylindrical casing 10 (lens barrel body).
  • the housing 10 incorporates an imaging lens such as a zoom lens and a focus lens, and an iris.
  • a mount portion 3 is formed at the base portion of the housing 10 of the lens barrel 2.
  • the lens barrel 2 is fixed to the imaging device main body 1 by detachably attaching the connecting portion of the mount portion 3 to a lens mounting portion provided at the front portion of the imaging device main body 1.
  • the imaging device body 1 is provided with an imaging element (not shown) so as to be positioned on the optical axis of the lens barrel 2 with the lens barrel 2 mounted. An optical image condensed by the lens barrel 2 is picked up by the image pickup element.
  • the output signal of the imaging device is subjected to predetermined signal processing by an image processing device (not shown) built in the imaging device main body 1 to generate various image data.
  • the photographer 5 holds the imaging device body 1 on the right shoulder and looks into the viewfinder device 6 with the right eye, for example.
  • the photographer 5 takes a picture of the subject while holding the holding part of the lens device 2 with the right hand 7 and fixing the imaging device.
  • a focus ring 8 for adjusting the focus position of the focus lens is rotatably provided on the outer periphery of the lens barrel 2.
  • the focus position can be adjusted by the photographer 5 rotating the focus ring 8 with his / her hand 7 at an arbitrary angle.
  • a zoom ring 9 for adjusting the zoom position of the zoom lens is rotatably provided on the outer periphery of the lens barrel 2 in the middle portion of the lens barrel 2.
  • the lens barrel 2 is provided with an iris ring 11 for adjusting the opening amount of the iris further on the proximal end side of the zoom ring 9.
  • the iris ring 11 is also rotatably provided on the outer periphery of the lens barrel 2.
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the vicinity of the zoom ring 9 of the lens barrel 2 shown in FIG.
  • a rotating cylinder 20 (rotating body) that can rotate around the optical axis of the lens barrel 2 and an inside of the rotating cylinder 20 are provided.
  • a zoom lens holding frame 30 for holding the zoom lens is provided.
  • the zoom lens holding frame 30 is movable in the optical axis direction of the lens device 2 in conjunction with the rotation of the zoom ring 9.
  • the rotating cylinder 20 is formed with a cam groove 21 for converting the linear motion of the zoom lens holding frame 30 into rotational motion.
  • a projection of the zoom / lens holding frame 30 is movably mounted in the cam groove 21.
  • the rotary cylinder 20 is centered on the optical axis along with this movement. Rotate to.
  • the rotary cylinder 20 can be rotated by 300 degrees as an example, but other angles may be rotated.
  • a magnetic recording scale member 40 extending along the circumferential direction of the rotating cylinder 20 is fixed to the outer periphery of the rotating cylinder 20.
  • An annular member is used as the magnetic recording scale member 40.
  • the magnetic recording scale member 40 may not be annular, and may be a linear shape having a length corresponding to the rotatable angle of the rotary cylinder 20.
  • a magnetic sensor device 50 is fixed inside the housing 10 at a position facing the magnetic recording scale member 40.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the magnetic recording scale member 40 and the magnetic sensor device 50 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a development view of the magnetic recording scale member 40 shown in FIG.
  • the magnetic recording scale member 40 is configured by arranging a first magnetic recording scale 41 and a second magnetic recording scale 42 in parallel so as to be displaced in the optical axis direction.
  • the magnetic component of the S pole represented by the letter S and the north pole represented by the letter N is the support 43. And 44 are periodically magnetized.
  • the first magnetic recording scale 41 records sine wave information of wavelength ⁇ 1 as magnetic information
  • the second magnetic recording scale 42 records sine wave information of wavelength ⁇ 2 longer than wavelength ⁇ 1 as magnetic information. ing.
  • the magnetic sensor device 50 includes a first magnetic sensor 51 disposed at a position facing the first magnetic recording scale 41 and a magnetic sensor 52 disposed at a position facing the second magnetic recording scale 42. Yes.
  • the first magnetic sensor 51 has two magnetoresistive elements whose electric resistance changes according to the applied magnetic field, and from the magnetic information recorded on the first magnetic recording scale 41, the sine of wavelength ⁇ 1. A wave signal and a cosine wave signal whose phase is shifted by 90 ° with respect to the sine wave signal are detected, and these signals are output.
  • the second magnetic sensor 52 also has two magnetoresistive elements whose electric resistance changes according to the applied magnetic field. From the magnetic information recorded on the second magnetic recording scale 42, the second magnetic sensor 52 has a sine of wavelength ⁇ 2. A wave signal and a cosine wave signal whose phase is shifted by 90 ° with respect to the sine wave signal are detected, and these signals are output.
  • the position of the magnetic sensor device 50 with respect to the magnetic recording scale member 40 when the rotation angle of the rotary cylinder 20 is 0 ° is indicated by a broken line with an arrow 50A.
  • the position of the magnetic sensor device 50 moves relatively leftward from the position indicated by the broken line of the arrow 50A in FIG.
  • the magnetic sensor device 50 is relatively positioned as indicated by the chain line of the arrow 50B.
  • FIG. 5 is a diagram showing a signal waveform output from the magnetic sensor device 50 when the rotary cylinder 20 shown in FIG. 2 is rotated.
  • the B phase is 90 ° out of phase with respect to the A phase. That is, the A phase and the B phase are examples of the first phase signal and the second phase signal, respectively.
  • phase C is initially the same phase as the phase A, but every phase (one pulse), the phase advances by 2 ° from the phase A.
  • the phase D has a phase of 90 ° relative to the phase C. That is, the C phase and the D phase are examples of the third phase signal and the fourth phase signal, respectively.
  • the first magnetic recording scale 41 and the first phase are output so that 150 pulses of the A phase and B phase are output and 149 pulses of the C phase and D phase are output while the rotary cylinder 20 rotates 300 °.
  • the second magnetic recording scale 42 is magnetized.
  • the diameter ⁇ of the first magnetic recording scale 41 and the second magnetic recording scale 42 is practically about 80 mm.
  • the above-mentioned ⁇ 1 that is the magnetization pitch may be about 1.40 mm, and the above ⁇ 2 may be about 1.41 mm.
  • FIG. 6 shows a part of the relationship between the count number of the C phase and the phase difference ⁇ between the A phase and the C phase when the zoom lens is moved from the tele side to the wide side.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a part of FIG.
  • the horizontal axis of FIG. 6 is the count number of the C phase
  • the vertical axis is the phase difference ⁇ between the A phase and the C phase.
  • the phase difference ⁇ between the A phase and the C phase is, for example, arctan (A / B) ⁇ arctan (C / D) (A, B, C, and D are signal levels acquired at arbitrary timings of the respective phases). Is obtained.
  • the count number of the C phase corresponds to the rotation number of the zoom lens holding frame 30 (and therefore corresponds to the position of the zoom lens). If the phase difference ⁇ is known, the count number of the C phase, that is, the position of the zoom lens can be known.
  • a broken line G10 is an ideal design value with no error, and the phase difference ⁇ gradually decreases as the number of C-phase counts increases.
  • solid lines G11, G12 and G13 all indicate values obtained by rotating the magnetic recording scale member 40 magnetized as described above.
  • the relationship between the phase difference ⁇ and the C phase count number also depends on the moving speed of the zoom lens, and the relationship between the phase difference ⁇ and the C phase count number changes according to the moving speed.
  • the phase difference ⁇ in the ideal design value when the count number is (n-2), (n-1), n, (n + 1), and (n + 2) is Let S (n-2), S (n-1), S (n), S (n + 1), and S (n + 2), respectively.
  • the actual phase difference ⁇ when the count number is (n-2), (n-1), n, (n + 1), and (n + 2) is X (n-2), x (n-1), x (n), x (n + 1) and x (n + 2), respectively.
  • the actual position when the count number is (n-2), (n-1), n, (n + 1), and (n + 2).
  • the phase difference ⁇ is y (n ⁇ 2), y (n ⁇ 1), y (n), y (n + 1), and y (n + 2), respectively.
  • the actual phase difference ⁇ when the count number is (n-2), (n-1), n, (n + 1) and (n + 2) is Z (n-2), z (n-1), z (n), z (n + 1), and z (n + 2), respectively.
  • the actual phase difference ⁇ and design when the count number is (n-2), (n-1), n, (n + 1), and (n + 2) Differences from the values are d1 (n-2), d1 (n-1), d1 (n), d1 (n + 1), and d1 (n + 2), respectively.
  • the actual position when the count number is (n-2), (n-1), n, (n + 1), and (n + 2).
  • Differences between the phase difference ⁇ and the design value are d2 (n ⁇ 2), d2 (n ⁇ 1), d2 (n), d2 (n + 1), and d2 (n + 2), respectively.
  • the actual phase difference ⁇ and design when the count number is (n-2), (n-1), n, (n + 1), and (n + 2) Differences from the values are d3 (n-2), d3 (n-1), d3 (n), d3 (n + 1), and d3 (n + 2), respectively.
  • the correction amount indicating the difference between the above-described phase difference ⁇ and the design value stores an average of the correction amounts of the phase differences corresponding to the five consecutive count numbers.
  • 8 to 10 are examples of a correction table storing the above-described correction amounts.
  • FIGS. 8 to 10 are correction tables used when the zoom lens is moved from the tele side to the wide side, as in FIGS. 6 and 7.
  • FIGS. 8, 9 and 10 show correction tables used when the moving speed of the zoom lens is fast, medium and slow, respectively.
  • the average of the five differences between the phase difference ⁇ and the design value is stored in the correction table for the phase difference ⁇ corresponding to five consecutive counts.
  • the correction amounts for the phase differences x (n ⁇ 2), x (n ⁇ 1), x (n), x (n + 1), and x (n + 2) are respectively ⁇ 1 (n ⁇ 2), ⁇ 1 (n ⁇ 1), ⁇ 1 (n), ⁇ 1 (n + 1), and ⁇ 1 (n + 2).
  • the phase differences y (n-2), y (n-1), y (n), y (n) are ⁇ 2 (n ⁇ 2), ⁇ 2 (n ⁇ 1), ⁇ 2 (n), ⁇ 2 (n + 1), and ⁇ 2 (n + 2), respectively. ).
  • the phase differences z (n ⁇ 2), z (n ⁇ 1), z (n), z (n) are ⁇ 3 (n ⁇ 2), ⁇ 3 (n ⁇ 1), ⁇ 3 (n), ⁇ 3 (n + 1), and ⁇ 3 (n + 2), respectively.
  • a correction table corresponding to the moving speed of the zoom lens is stored in advance, and when the zoom lens is actually moved using the correction table corresponding to the moving speed of the zoom lens.
  • the phase difference ⁇ is corrected, and the count number, that is, the position of the zoom lens is detected using the corrected phase difference ⁇ .
  • the reason why the correction table corresponding to the moving speed of the zoom lens is used in this way is that the calculated phase difference may differ due to a delay in calculation when the zoom lens is moved at different speeds. .
  • the average of the five differences between the phase difference ⁇ and the design value corresponding to five consecutive counts is used as the correction amount, so that even if an error occurs, it is averaged.
  • the zoom lens position can be detected with high accuracy.
  • the average of the five differences between the phase difference ⁇ and the design value corresponding to the five consecutive counts need not be used as the correction amount.
  • FIG. 11 shows a relationship between the count number of the C phase when the zoom lens is moved from the wide side to the tele side and the phase difference ⁇ between the A phase and the C phase. Shows the part.
  • the graph G20 when the zoom lens is moved from the wide side to the tele side the middle when the moving speed is high when the zoom lens is moved from the wide side to the tele side
  • the graphs G21, G22 and G23 are shown for the case of about and the case of slow.
  • FIGS. 12 to 14 show correction tables used when the zoom lens is moved from the wide side to the tele side.
  • FIG. 12, FIG. 13 and FIG. 14 are correction tables when the moving speed is fast, when the moving speed is medium, and when the moving speed is slow, respectively.
  • the correction table stores a correction amount corresponding to the phase difference. These correction amounts are also averaged as described above, but may not be averaged as such.
  • FIG. 15 shows the relationship between the phase difference and the C-phase count when actually detecting the position of the zoom lens.
  • FIG. 15 also shows the amount of change in phase difference corresponding to the number of C-phase counts.
  • Graph G shows the phase difference of the design value and the C phase count.
  • This graph is the graph G10 shown in FIG. 6 when correcting when the zoom lens moving direction is from the tele side to the wide side, and is corrected when the zoom lens moving direction is from the wide side to the tele side.
  • the graph G20 shown in FIG. 11 is obtained.
  • the graph G30 shows the relationship between the phase difference obtained according to the movement of the zoom lens at the time of correction and the number of counts.
  • the relationship between the phase difference and the number of counts obtained according to the movement of the zoom lens at the time of correction does not match the relationship at the time of design.
  • the actual zoom lens position can be obtained by calculating the C phase count (zoom lens position) using the graph G based on the phase difference ⁇ 1. Is calculated to be the position indicated by P2 in spite of the position indicated by P1. Even if the correction described above is performed, it may not be resolved.
  • the phase difference ⁇ is calculated for each of the five C-phase counts (if it is plural, it may not be five), and the average value of the calculated phase differences ⁇ is obtained. The position of the zoom lens is detected from this average phase difference.
  • FIG. 16 is a block diagram showing an electrical configuration of a circuit for detecting the position of the zoom lens holding frame 30 (zoom lens) shown in FIG.
  • the circuit shown in FIG. 16 is built in the lens barrel 2.
  • the zoom ring 9 is moved so that the zoom lens moves from the tele side to the wide side at a first predetermined speed (as described above, the fast moving speed of the zoom lens).
  • a first predetermined speed as described above, the fast moving speed of the zoom lens.
  • the first magnetic sensor 51 of the magnetic sensor device 50 outputs the A phase signal and the B phase signal
  • the second magnetic sensor 52 outputs the C phase signal and the B phase signal.
  • the A-phase signal and B-phase signal output from the first magnetic sensor 51 are input to the first amplifier circuit 60A and the second amplifier circuit 60B, respectively, and are amplified.
  • the amplified A-phase signal and B-phase signal are converted into digital A-phase data and B-phase data in analog / digital conversion circuits 61A and 61B.
  • the converted A-phase data and B-phase data are input to the phase difference detection circuit 71 and the rotation direction detection circuit 70, respectively.
  • the rotation direction of the zoom ring 9 that is, the movement direction of the zoom lens
  • the C-phase signal and D-phase signal output from the second magnetic sensor 52 are input to the third amplifier circuit 60C and the fourth amplifier circuit 60D, respectively, and are amplified.
  • the amplified C-phase signal and D-phase signal are converted into digital C-phase data and D-phase data in analog / digital conversion circuits 61C and 61D.
  • the converted C-phase data and D-phase data are input to the phase difference detection circuit 71.
  • phase difference detection circuit 71 the phase difference ⁇ between the A phase and the C phase is periodically detected as described above. As described above, calculation of arctan (A / B) -arctan (C / D) (A, B, C, and D are levels acquired at arbitrary timings of the respective phases) is performed, and the phase difference ⁇ is calculated. Calculated. That is, the phase difference detection circuit 71 functions as an example of a phase difference calculation unit.
  • the data indicating the detected phase difference ⁇ is input to the error detection circuit 72.
  • the error detection circuit 72 data indicating an error from the design value is obtained.
  • the obtained data is temporarily stored in the error temporary storage memory 73.
  • the process of rotating the zoom ring 9 at the first predetermined speed to obtain data indicating an error is performed a total of three times and stored in the error temporary storage memory 73. From the average of these data, as shown in FIG. 8, a correction table is generated when the zoom lens moves from the tele side to the wide side at a high speed. The generated correction table is input to the first memory 76 via the switch 74 and stored.
  • the zoom ring 9 is rotated at the second predetermined speed (the speed at which the above-described zoom lens moves at a middle position), and similarly, the correction table shown in FIG. 9 is obtained. Further, the zoom ring 9 is rotated at the third predetermined speed (the speed at which the above-described zoom lens moves at a low speed), and similarly, the correction table shown in FIG. 10 is obtained.
  • the obtained correction table is also stored in the first memory 76.
  • the correction table shown in FIG. 12 the correction table shown in FIG. 13, and the correction table shown in FIG. can get.
  • the obtained correction table is stored in the second memory 77. That is, the first memory 75 and the second memory 76 function as an example of a correction table memory.
  • A-phase data, B-phase data, C-phase data and D-phase data are obtained as described above.
  • the direction of rotation is detected. From the detected rotation direction, it can be seen whether the zoom lens is moving from the tele side to the wide side or from the wide side to the tele side. Further, the rotation speed detection circuit 75 detects the rotation speed of the zoom ring 9, and the movement speed of the zoom lens is known.
  • a correction table corresponding to the moving speed is read from the first memory 76 and the second memory 77. For example, if the moving speed of the zoom lens is high, the correction table shown in FIG.
  • a correction table corresponding to the rotation direction (zoom / lens movement direction) detected by the rotation direction detection circuit 70 passes through the switch circuit 74.
  • the correction table shown in FIG. 8 passes through the switch circuit 74 and is input to the correction circuit 78, and the movement direction of the zoom lens is from the wide side to the tele side. 12, the correction table shown in FIG. 12 passes through the switch circuit 74 and is input to the correction circuit 78.
  • the data indicating the phase difference ⁇ output from the phase difference detection circuit 71 is also input to the correction circuit 78, and the input data indicating the phase difference ⁇ is corrected by the correction table. That is, the correction circuit 78 functions as an example of a phase difference correction unit. Data indicating the corrected phase difference ⁇ is input to the current position detection circuit 79, and the current position of the zoom lens is detected. A method of detecting the current position of the zoom lens will be described.
  • FIG. 17 and FIG. 18 are flowcharts showing the zoom lens position detection processing procedure
  • FIG. 19 is a waveform diagram of signals output from the magnetic sensor device 50 when the zoom ring 9 is rotated in one direction. .
  • the first processing in FIG. 17 is performed.
  • the A-phase data, B-phase data, C-phase data, and D-phase data corresponding to the current zoom lens position are converted into analog / digital conversion circuits 61A, 61B, 61C. And 61D. It is assumed that the power is turned on at the timing shown at time T0 in FIG.
  • the phase difference detection circuit 71 checks whether there are any changes in the A phase data, the B phase data, the C phase data, and the D phase data (step 81). After the power is turned on, the zoom ring 9 is rotated in one direction by the user, and if there is a change in the A phase data, B phase data, C phase data, and D phase data (YES in step 81), the phase difference detection circuit 71 At step 82, it is determined whether A-phase data, B-phase data, C-phase data, and D-phase data for one cycle (one pulse) have been detected (step 82).
  • a phase data, B phase data, C phase data, and D phase data for one cycle (one pulse) are detected, A phase data, B phase data, and C phase data for one cycle (one pulse)
  • the D phase data is normalized and stored in a memory (not shown) included in the phase difference detection circuit 71 (step 83).
  • step 84 If the A-phase data, B-phase data, C-phase data, and D-phase data for 5 pulses are not stored in the memory within the phase difference detection circuit 71 (NO in step 84), the processing from step 81 is repeated.
  • the rotation direction detection circuit 70 makes the zoom ring 9
  • the rotation speed of the zoom ring 9 is detected by the rotation speed detection circuit 75 (step 85). From the detected rotation direction and rotation speed, a correction table used for correction is determined as described above (step 86).
  • the A-phase data obtained at an arbitrary timing for example, the timing at which the A-phase amplitude becomes 0
  • Arctan (A / B) -arctan (C / D) is calculated using the B-phase data, C-phase data, and D-phase data, and the phase difference ⁇ is calculated for each of the five pulses (step 87).
  • the phase difference detection circuit 71 performs time T1 for each of the first pulse, the second pulse, the third pulse, the fourth pulse, and the fifth pulse output after the power is turned on. , T2, T3, T4, and T5, the phase differences ⁇ (1), ⁇ (2), ⁇ (3), ⁇ (4) and ⁇ (5) are respectively calculated.
  • the average value of the phase differences ⁇ (1) to ⁇ (5) is calculated in the phase difference detection circuit 71 (step 88), and the correction amount of the calculated phase difference of the average value is determined as the determined correction value.
  • the value is read from the table and corrected by the read correction amount (step 89), and the corrected average value is set as the phase difference at the third pulse, the phase difference at the third pulse and the first memory.
  • the absolute position of the zoom lens corresponding to the phase difference of the third pulse (2 pulses before the current position) is obtained from the data that correlates the phase difference of the design value and the zoom lens position indicated in 76. Is determined (step 91).
  • the current position detection circuit 79 adds or subtracts a movement amount corresponding to two pulses to the determined absolute position according to the rotation direction (zoom lens movement direction) output from the rotation direction detection circuit 70. Then, the absolute position of the zoom lens is determined (step 91).
  • the current position detection circuit 79 adds a movement amount corresponding to two pulses to the determined absolute position. To confirm the absolute position. On the other hand, if the movement direction of the zoom lens is a direction in which the phase difference ⁇ changes from a large value to a small value, the current position detection circuit 79 subtracts a movement amount corresponding to two pulses from the determined absolute position. Confirm the absolute position. That is, the current position detection circuit 79 functions as an example of absolute position calculation means.
  • the current position detection circuit 79 may output the determined absolute position to a display unit connected to the imaging apparatus main body 1 to notify the user.
  • the A-phase data and the B-phase data signal are compared to move the zoom lens. Is counted, and the number of pulses of the A-phase data or B-phase data (for example, the number of pulses with accuracy multiplied by 64) is counted, and the relative position of the zoom lens with the determined absolute position as the reference position is detected. (Step S90).
  • the current position of the zoom lens is determined based on a value obtained by correcting the average value of the phase differences obtained for each of the five pulses output from the magnetic sensor device 50.
  • the influence of the uneven magnetization of the magnetic recording scale member 40 or the incorporation error of the lens barrel 2 can be reduced, and the detection accuracy of the current position can be improved.
  • the average value of the phase difference for 5 pulses is used, but when the average value of the phase difference for 7 pulses is used, the average of the phase differences ⁇ obtained for each of the 7 pulses.
  • the absolute position of the zoom lens at the 4th pulse is determined by this phase difference, and then the position shifted by 3 pulses from this absolute position is absolute What is necessary is just to confirm as a position.
  • the value obtained by correcting the average value of the phase difference ⁇ obtained for each of the four pulses corresponds to the second pulse or the third pulse.
  • the position shifted by two or one pulse from this absolute position can be determined as the absolute position. That's fine.
  • the phase difference detection circuit 71 determines the absolute position corresponding to the value obtained by correcting the average value of the phase difference ⁇ calculated for each pulse.
  • the final absolute position is determined by shifting the number of pulses divided by the quotient when dividing by 2. If the number of pulses is an even number, the absolute position corresponding to the average value of the phase difference ⁇ calculated for each pulse of the number of pulses is expressed as “quotient when the number of pulses is divided by 2” or “ (Quotient when the number of pulses is divided by 2) -1 ”The final absolute position is determined by shifting by the pulse.
  • the number of pulses described above is preferably 3 or more considering the accuracy of the absolute position.
  • the number of pulses is output from the magnetic sensor device 50 according to the angle at which the rotating cylinder 20 is rotated by one rotation operation (about 10 ° to 20 ° if the diameter ⁇ of the rotating cylinder 20 is about 80 mm). It is preferable to keep the same as the number of pulses (about 5 to 10).
  • the user can know the absolute position of the zoom lens by simply turning the zoom ring 9 once in a certain direction after turning on the power of the lens barrel 20. , Work up to grasping the absolute position is simplified.
  • the data obtained at the timing when the amplitude of the A-phase signal becomes 0 is used to calculate the phase difference.
  • the data obtained at an arbitrary timing can be used.
  • the phase difference ⁇ obtained from the data of the A phase, B phase, C phase, and D phase obtained when the amplitude of any of the A phase, B phase, C phase, or D phase becomes 0 is the A phase, B phase Compared with the phase difference ⁇ obtained from the data of the A phase, the B phase, the C phase, and the D phase obtained when the amplitude of each of the C phase and the D phase does not become 0, the value closer to the designed phase difference ( (Value with less error). Therefore, for each pulse, the phase difference ⁇ is calculated from the data of the A phase, B phase, C phase, or D phase obtained when the amplitude of any of the A phase, B phase, C phase, or D phase becomes 0. By calculating, the accuracy of the absolute position of the zoom lens finally obtained can be improved.
  • the zoom lens has been described, but the present invention can also be applied to a focus lens other than the zoom lens.

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Description

撮像レンズ鏡筒およびその動作制御方法
　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，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，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，異なる速度で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補正する複数の補正テーブルを記憶する補正テーブル・メモリ，複数の補正テーブルのうち，撮像レンズの移動速度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，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，第１の磁気センサが，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の位相信号を検出し，第２の磁気センサが，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の位相信号を検出し，位相差算出手段が，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，異なる速度で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補正する複数の補正テーブルのうち，撮像レンズの移動速度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，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。とくに，本発明の上記態様においては，異なる速度で撮像レンズが移動した場合に得られる，算出された位相差と位相差の設計値との差分を補正する複数の補正テーブルが記憶されており，撮像レンズの移動速度に対応した補正テーブルを用いて，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。
　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少なくとも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，少なくとも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。
　位相差算出手段は，たとえば，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（ｎは２以上の整数）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ｍ（ｍは２以上の整数）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、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。 補正テーブルの一例である。 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。 補正テーブルの一例である。 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。 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。磁気記録スケール部材40として環状のものが用いられているが，磁気記録スケール部材40は環状でなくてもよく，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でもよい。
　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。
　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の回転数に対応する（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，Ｇ12およびＧ13は，いずれも，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，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。また，位相差θとＣ相のカウント数との関係は，ズーム・レンズの移動速度にも依存し，その移動速度に応じて位相差θとＣ相のカウント数との関係が変わる。
　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。ズーム・レンズの移動速度が速い場合には，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ｘ（n-2），ｘ（n-1），ｘ（ｎ），ｘ（n+1）およびｘ（n+2）となる。また，ズーム・レンズの移動速度が中くらいの場合には，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。ズーム・レンズの移動速度が遅い場合には，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ｚ（n-2），ｚ（n-1），ｚ（ｎ），ｚ（n+1）およびｚ（n+2）となる。
　ズーム・レンズの移動速度が速い場合には，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ｄ１（n-2），ｄ１（n-1），ｄ１（ｎ），ｄ１（n+1）およびｄ１（n+2）となる。また，ズーム・レンズの移動速度が中くらいの場合には，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ｄ２（n-2），ｄ２（n-1），ｄ２（ｎ），ｄ２（n+1）およびｄ２（n+2）となる。ズーム・レンズの移動速度が遅い場合には，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ｄ３（n-2），ｄ３（n-1），ｄ３（ｎ），ｄ３（n+1）およびｄ３（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，補正量として移動速度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から図10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から図10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。図８，図９および図10は，それぞれ，ズーム・レンズの移動速度が速い場合，中くらいの場合および遅い場合に利用される補正テーブルを示している。
　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ｘ（n-2），ｘ（n-1），ｘ（ｎ），ｘ（n+1）およびｘ（n+2）のときの補正量は，それぞれ，Δ１（n-2），Δ１（n-1），Δ１（ｎ），Δ１（n+1）およびΔ１（n+2）である。位相差ｘ（ｎ）の場合における補正量Δ１（ｎ）は，図７も参照して，Δ１（ｎ）＝｛ｄ１（n-2）＋ｄ１（n-1）＋ｄ１（ｎ）＋ｄ１（n+1）＋ｄ１（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。
　図９を参照して，ズーム・レンズの移動速度が中くらいの場合に利用される補正テーブルにおいて，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，Δ２（n-2），Δ２（n-1），Δ２（ｎ），Δ２（n+1）およびΔ２（n+2）である。位相差ｙ（ｎ）の場合における補正量Δ２（ｎ）は，図７も参照して，Δ２（ｎ）＝｛ｄ２（n-2）＋ｄ２（n-1）＋ｄ２（ｎ）＋ｄ２（n+1）＋ｄ２（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。
　さらに，図10を参照して，ズーム・レンズの移動速度が遅い場合に利用される補正テーブルにおいて，位相差ｚ（n-2），ｚ（n-1），ｚ（ｎ），ｚ（n+1）およびｚ（n+2）のときの補正量は，それぞれ，Δ３（n-2），Δ３（n-1），Δ３（ｎ），Δ３（n+1）およびΔ３（n+2）である。位相差ｚ（ｎ）の場合における補正量Δ３（ｎ）は，図７も参照して，Δ３（ｎ）＝｛ｄ３（n-2）＋ｄ３（n-1）＋ｄ３（ｎ）＋ｄ３（n+1）＋ｄ３（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。
　この実施形態においては，ズーム・レンズの移動速度に応じた補正テーブルがあらかじめ記憶されており，ズーム・レンズの移動速度に応じた補正テーブルを用いて，ズーム・レンズが実際に動かされたときの位相差θが補正され，その補正された位相差θを用いてカウント数，すなわち，ズーム・レンズの位置が検出される。このように，ズーム・レンズの移動速度に対応した補正テーブルを用いるのは，異なる速度でズーム・レンズを移動した場合，演算の遅れなどにより，算出される位相差が異なることがあるからである。
　とくに，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11は，図６の場合と逆に，ズーム・レンズをワイド側か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11においても，図６と同様に，ズーム・レンズをワイド側からテレ側に移動する場合のグラフＧ20，ズーム・レンズをワイド側からテレ側に移動した場合において，移動速度が速い場合，中くらいの場合，および遅い場合のそれぞれのグラフＧ21，Ｇ22およびＧ23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12から図14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12，図13および図14は，それぞれ，移動速度が速い場合，移動速度が中くらいの場合，および移動速度が遅い場合の補正テーブルである。
　図８から図10に示した補正テーブルと同様に，補正テーブルには位相差に対応して補正量が格納されている。これらの補正量も上述のように平均化されたものであるが，そのように平均化されていなくともよい。
　図15は，実際にズーム・レンズの位置を検出するときに位相差とＣ相カウント数との関係を示している。また，図15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。このグラフは，ズーム・レンズの移動方向がテレ側からワイド側のときに補正する場合には，図６に示すグラフＧ10となり，ズーム・レンズの移動方向がワイド側からテレ側のときに補正する場合には，図11に示すグラフＧ20となる。グラフＧ30は，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15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16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16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から図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，第１の所定の速度（上述したようにズーム・レンズの速い移動速度）で，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。得られたデータは誤差一時記憶メモリ73に一時的に記憶される。
　第１の所定速度でズーム・リング９を回転して，誤差を示すデータを得る処理が合計３回行われ，誤差一時記憶メモリ73に記憶される。それらのデータの平均から図８に示すように，テレ側からワイド側にズーム・レンズが，速い速度で移動した場合の補正テーブルが生成される。生成された補正テーブルはスイッチ74を介して第１のメモリ76に入力し，記憶される。
　同様に，第２の所定速度でズーム・リング９が回転され（上述したズーム・レンズが中くらいで移動する速度），同様に，図９に示す補正テーブルが得られる。また，第３の所定速度でズーム・リング９が回転され（上述したズーム・レンズが遅い速度で移動する速度），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第１のメモリ76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速度が変えられて移動させられることにより，上述と同様に，図12に示す補正テーブル，図13に示す補正テーブルおよび図14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77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16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。また，回転速度検出回路75により，ズーム・リング９の回転速度が検出され，ズーム・レンズの移動速度が分る。ズーム・レンズの移動速度が分ると，その移動速度に応じた補正テーブルが第１のメモリ76および第２のメモリ77から読み出される。たとえば，ズーム・レンズの移動速度が速ければ，図８に示す補正テーブルが第１のメモリ76から読み出され，かつ図12に示す補正テーブルが第２のメモリ77から読み出される。さらに，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78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12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78に入力する。
　補正回路78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78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，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述べる。
　図17および図18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19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17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19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とともに，回転速度検出回路75によってズーム・リング９の回転速度が検出される（ステップ85）。検出された回転方向および回転速度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19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）。算出された平均値の位相差の補正量が，決定された補正テーブルから読み出され，読み出された補正量よって補正される（ステップ89）。補正された平均値が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91）。
　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Ｓ90）。
　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。
　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。
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
75　回転速度検出回路
76　第１のメモリ
77　第２のメモリ
78　補正回路
79　現在位置検出回路

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，
    　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，
    　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，
    　異なる速度で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補正する複数の補正テーブルを記憶する補正テーブル・メモリ，
    　上記複数の補正テーブルのうち，上記撮像レンズの移動速度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. 　上記補正テーブル・メモリには，
    　上記異なる速度のそれぞれについて、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に記載の撮像レンズ鏡筒。
  3. 　上記位相差算出手段は，
    　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算出された位相差のｎ個分の平均を算出する，
    　請求項１または２に記載の撮像レンズ鏡筒。
  4. 　上記補正データ・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上記位相差を含むｎ個の位相差についての上記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る，
    　請求項３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，
    　第１の磁気センサが，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の位相信号を検出し，
    　第２の磁気センサが，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の位相信号を検出し，
    　位相差算出手段が，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，異なる速度で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補正する複数の補正テーブルのうち，上記撮像レンズの移動速度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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