WO2021131618A1 - 位置検出機構、レンズ鏡筒及び光学機器 - Google Patents

位置検出機構、レンズ鏡筒及び光学機器 Download PDF

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WO2021131618A1
WO2021131618A1 PCT/JP2020/045277 JP2020045277W WO2021131618A1 WO 2021131618 A1 WO2021131618 A1 WO 2021131618A1 JP 2020045277 W JP2020045277 W JP 2020045277W WO 2021131618 A1 WO2021131618 A1 WO 2021131618A1
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WO
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cylinder
holding frame
detection
lens holding
value
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/045277
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English (en)
French (fr)
Inventor
朝山正輝
上瀧陽一
志村岳
Original Assignee
株式会社ニコン
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/12—Bodies with means for supporting objectives, supplementary lenses, filters, masks, or turrets
    • G03B17/14—Bodies with means for supporting objectives, supplementary lenses, filters, masks, or turrets interchangeably

Definitions

  • a position detection mechanism mounted on a lens barrel or the like is required to detect a position with high accuracy (for example, Patent Document 1).
  • the position detection mechanism is between the first cylinder, the second cylinder arranged on the inner peripheral side or the outer peripheral side of the first cylinder, and the first cylinder and the second cylinder. It is arranged between the first detection unit, the third cylinder, the fourth cylinder arranged on the inner peripheral side or the outer peripheral side of the third cylinder, and the third cylinder and the fourth cylinder.
  • a second detection unit is provided.
  • the lens barrel is provided with the above-mentioned position detection mechanism.
  • the optical device includes the lens barrel.
  • the configuration of the embodiment described later may be appropriately improved, or at least a part thereof may be replaced with another configuration. Further, the configuration requirement without particular limitation on the arrangement is not limited to the arrangement disclosed in the embodiment, and can be arranged at a position where the function can be achieved.
  • FIG. 1 is a diagram showing a camera including a lens barrel and a camera body according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the relationship between the first lens holding frame and the second lens holding frame.
  • FIG. 3 is a top view for explaining the engagement relationship between the first lens holding frame, the second lens holding frame, the internal fixing cylinder, and the cam ring.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional perspective view showing a part of the first lens holding frame, the second lens holding frame, the internal fixing cylinder, and the cam ring.
  • FIG. 5A is a flowchart showing the processing of the control unit at the time of starting the camera
  • FIG. 5B is a diagram showing the table at the time of starting.
  • FIG. 8 (a) is a graph showing changes in the detection values of the potentiometer of FIG. 7 and the detection values of the GMR sensor 60
  • FIG. 8 (b) shows changes in the Z-pos pulse and Z-pos of FIG. It is a graph which shows.
  • FIG. 10 (a) is a graph showing changes in the detection values of the potentiometer of FIG. 9 and the detection values of the GMR sensor 60
  • FIG. 10 (b) shows changes in the Z-pos pulse and Z-pos of FIG. It is a graph which shows. It is a figure for demonstrating the correction about the time delay of the output of a potentiometer.
  • FIG. 1 is a diagram showing a camera 103 including a lens barrel 100 and a camera body 101 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the relationship between the first lens holding frame F1 and the second lens holding frame F2.
  • FIG. 3 is a top view for explaining the engagement relationship between the first lens holding frame F1, the second lens holding frame F2, the internal fixing cylinder 11, and the cam ring 20.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional perspective view showing a part of the first lens holding frame F1, the second lens holding frame F2, the internal fixing cylinder 11, and the cam ring 20.
  • the lens barrel 100 is removable from the camera body 101, but the present invention is not limited to this, and the lens barrel 100 and the camera body 101 may be integrated.
  • the lens barrel 100 includes a first lens group L1 and a second lens group L2 sequentially arranged along a common optical axis OA.
  • the lens barrel 100 may include other lens groups.
  • the first lens group L1 is held by the first lens holding frame F1
  • the second lens group L2 is held by the second lens holding frame F2.
  • the first lens holding frame F1 and the second lens holding frame F2 hold the lens, but the first lens holding frame F1 or the second lens holding frame F2 does not hold the lens.
  • the second lens holding frame F2 is arranged on the outer peripheral side of the first lens holding frame F1, but the second lens holding frame F2 is located on the inner peripheral side of the first lens holding frame F1. It may be arranged.
  • the lens barrel 100 includes a fixed barrel 10.
  • the fixed cylinder 10 has an inner fixing cylinder 11 and an outer fixing cylinder 12.
  • a lens mount 13 that allows the lens barrel 100 to be attached to and detached from the camera body 101 is fixed to the outer fixing cylinder 12.
  • the internal fixation cylinder 11 has a first straight groove 111 and a second straight groove 112.
  • the lens barrel 100 is provided with a cam ring 20 on the inner peripheral side of the outer fixed cylinder 12, and a zoom operation ring 30 on the outer peripheral side of the cam ring 20.
  • the zoom operation ring 30 and the cam ring 20 are rotatable about the optical axis OA.
  • the zoom operation ring 30 and the cam ring 20 are connected via a pin (not shown), whereby the cam ring 20 rotates in conjunction with the rotation of the zoom operation ring 30.
  • the cam ring 20 may be rotationally driven by an actuator such as an ultrasonic motor. In that case, the motor rotates the cam ring 20 based on the amount of rotation of the zoom operation ring 30.
  • the cam ring 20 has a first cam groove 21 and a second cam groove 22.
  • a cam follower 51 projecting in a direction intersecting the optical axis OA direction is provided on the outer peripheral surface of the second lens holding frame F2.
  • the cam follower 51 engages with the second straight groove 112 included in the inner fixing cylinder 11 and the second cam groove 22 included in the cam ring 20.
  • the second lens holding frame F2 moves straight in the optical axis OA direction without rotating around the optical axis OA.
  • the second lens holding frame F2 has a straight groove 52 along the optical axis OA direction.
  • a cam follower 41 projecting in a direction intersecting the optical axis OA direction is provided on the outer peripheral surface of the first lens holding frame F1.
  • the cam follower 41 engages with the straight groove 52 included in the second lens holding frame F2, the first straight groove 111 included in the internal fixation cylinder 11, and the first cam groove 21 included in the cam ring 20.
  • the first lens holding frame F1 moves straight in the optical axis OA direction without rotating around the optical axis OA.
  • the first straight groove 111 of the internal fixing cylinder 11 is an escape groove.
  • the lens barrel 100 further includes a backlash removing spring 80 as shown in FIG.
  • the backlash removing spring 80 is a tension spring, one end of which is fixed to a first engaging portion 42 provided on the outer peripheral surface of the first lens holding frame F1, and the other end of which is provided on the second lens holding frame F2. It is fixed to the joint 53.
  • the engaging portion 53 of the second lens holding frame F2 is provided at a position facing the first engaging portion 42 of the first lens holding frame F1. It should be noted that a plurality (for example, three) of the backlash removing springs 80 are actually provided between the first lens holding frame F1 and the second lens holding frame F2.
  • the backlash removing spring 80 pulls the first lens holding frame F1 toward the second lens holding frame F2 as shown by the arrow A1, and the second lens holding frame F2 is pulled toward the second lens holding frame F2 as shown by the arrow A2. It is pulled toward the lens holding frame F1.
  • the cam follower 41 of the first lens holding frame F1 and the cam follower 51 of the second lens holding frame F2 are pressed against the inner edges of the first cam groove 21 and the second cam groove 22 of the cam ring 20, respectively. Playback when moving along the 1 cam groove 21 and the 2nd cam groove 22 is prevented.
  • the lens barrel 100 includes a relative position detection unit 60 and an absolute position detection unit 70 as position detection mechanisms for the first lens group L1 and the second lens group L2.
  • the relative position detection unit 60 is, for example, a GMR (Giant Magneto Resistive effect) sensor.
  • the GMR sensor loses its position information when the power is turned off.
  • the relative position detection unit 60 will be referred to as a GMR sensor 60.
  • the GMR sensor 60 includes a magnetic tape 61 and a GMR element 62.
  • the magnetic tape 61 is provided on the outer peripheral surface of the cam ring 20 along the circumferential direction.
  • the GMR element 62 is provided on a part of the outer fixing cylinder 12.
  • the GMR element 62 faces the magnetic tape 61, and forms a two-phase pulse train according to the rotation position (position based on the outer fixed cylinder 12) and the amount of rotation of the cam ring 20 around the optical axis OA. Output to a control unit (not shown) included in 100.
  • the movement amount (rotation amount) and the movement direction (rotation direction) of the cam ring 20 with respect to the external fixing cylinder 12 can be detected from the output of the GMR element 62. Since the GMR sensor 60 having high resolution detects the movement amount (rotation amount) and movement direction (rotation direction) of the cam ring 20 close to the zoom operation ring 30, the operation of the zoom operation ring 30 by the user is detected at an early stage. It becomes possible. Further, since the GMR sensor 60 has a high detection speed (there is no delay in detecting), by arranging the GMR sensor 60 on the cam ring 20 close to the zoom operation ring 30, the movement amount (rotation amount) of the cam ring 20 is increased. And the moving direction (rotational direction) can be detected quickly.
  • the absolute position detection unit 70 is, for example, a potentiometer.
  • the potentiometer does not lose its position information even when the power is turned off.
  • the absolute position detection unit 70 will be referred to as a potentiometer 70.
  • the potentiometer 70 is fixed to the second lens holding frame F2 as shown in FIGS. 1 and 4.
  • the potentiometer 70 has a variable resistance, and the resistance value continuously changes according to the position of the protrusion (knob) 71 which is a movable contact.
  • the groove that engages with the knob 71 is installed so as to be along the optical axis OA direction. That is, in the present embodiment, the potentiometer 70 is installed so that the knob 71 moves in the direction of the optical axis OA.
  • the first lens holding frame F1 includes a second engaging portion 43 extending from the first lens holding frame F1 toward the second lens holding frame F2, and the knob 71 of the potentiometer 70 has a knob 71. , Fits into the hole 43a formed in the second engaging portion 43.
  • the knob 71 moves in the optical axis OA direction in conjunction with the movement of the first lens holding frame F1 and the resistance value changes.
  • the control unit of the lens barrel 100 can acquire a resistance value from the potentiometer 70 and use the resistance value to measure the position of the first lens holding frame F1 with respect to the second lens holding frame F2.
  • the position of the first lens holding frame F1 with respect to the second lens holding frame F2 can be detected from the output of the potentiometer 70.
  • the position of the first lens holding frame F1 with respect to the second lens holding frame F2 corresponds to a change in the distance between the first lens group L1 and the second lens group L2. Change. That is, the lens position changes depending on the zoom position of the lens barrel 100.
  • the control unit can obtain the zoom position of the lens barrel 100 from the detected lens position.
  • the control unit rotates the cam ring 20 based on the output of the GMR sensor 60. To detect. Then, when the detection value is output from the potentiometer 70, the control unit detects the zoom position (lens position) based on the detection value of the potentiometer 70 and the detection value of the GMR sensor 60. After that, the lens position is detected using the output pulse (GMR pulse position) of the GMR sensor 60.
  • FIG. 5A shows a flowchart of the processing of the control unit at the time of starting the camera 103 (camera body 101).
  • the control unit included in the camera body 101 may execute the process.
  • the non-volatile memory (not shown) of the control unit has the detection value of the potentiometer 70, the zoom position, the GMR pulse position, and the zoom operation obtained immediately before the power was turned off last time. It is assumed that the rotation direction of the ring 30 is stored. It should be noted that the time of startup includes the time of returning from the sleep state.
  • step S10 the control unit reads out the detected value of the potentiometer 70 before the power is turned off from the non-volatile memory.
  • step S12 the control unit reads out the detected value of the current potentiometer 70.
  • step S14 the control unit determines whether or not the difference between the value before the power is turned off and the current value is equal to or less than a predetermined value. If the determination in step S14 is denied (when the difference is larger than the predetermined value), the process proceeds to step S16.
  • the control unit determines the zoom position and the GMR pulse position from the values of the potentiometer 70.
  • the control unit refers to the startup table shown in FIG. 5 (b).
  • the zoom position (Z-pos) and the GMR pulse position are stored in association with the value of the potentiometer 70.
  • this start-up table it is possible to determine an appropriate value as the initial value of the zoom position and the initial value of the GMR pulse position based on the value of the potentiometer 70 obtained at the time of start-up.
  • step S18 the control unit sets the zoom position, GMR pulse position, and direction before the power is turned off from the non-volatile memory. Read and restore (set as initial value). In this way, in step S18, by taking over the zoom position and the like before the power is turned off, the zoom position changes slightly even though the user does not intend to operate the zoom operation ring 30 between the power off and on. Therefore, it is possible to prevent the user from feeling unnatural.
  • step S16 or S18 After the processing of step S16 or S18 is performed, all the processing of FIG. 5A is completed.
  • step S30 the control unit determines whether or not the GMR pulse (output of the GMR sensor 60) has changed by the threshold value or more since the previous calculation of the zoom position. While the determination in step S30 is denied, the control unit repeatedly executes step S30. On the other hand, if the determination in step S30 is affirmed, the process proceeds to step S32.
  • step S32 the control unit determines whether or not the zoom operation ring 30 is operated (rotated) in the same direction as when the previous zoom position was calculated, based on the output of the GMR sensor 60.
  • step S32 If the determination in step S32 is affirmed, the process proceeds to step S34, and the control unit calculates the zoom position from the output (GMR pulse position) of the GMR sensor 60. After that, the process returns to step S30.
  • step S32 determines whether or not the output value of the potentiometer 70 has changed by the threshold value or more since the previous calculation of the zoom position. If the determination in step S36 is denied, the process returns to step S30, but if the determination is affirmed, the process proceeds to step S38.
  • step S38 the control unit determines the zoom position and the GMR pulse position from the value of the potentiometer 70. That is, the same process as in step S16 described above is performed. After that, the process returns to step S30.
  • the control unit transmits the zoom position information to the control unit (body side control unit) of the camera body 101 via the communication unit. That is, in the present embodiment, the control unit transmits the correction information (zoom position) obtained by correcting the detection value of the GMR sensor 60 with the detection value of the potentiometer 70 to the body side control unit via the communication unit.
  • the body-side control unit executes various controls such as changing the aperture and shutter speed based on the received zoom position.
  • the control unit executes zoom tracking by controlling the motor that drives the focus lens in the lens barrel 100 based on the zoom position. Zoom tracking is an electrical position correction operation of the focus lens so that the focus position is maintained even if the focal length is changed.
  • FIG. 8A shows changes in the detection value of the potentiometer 70 and the detection value (GMR pulse position) of the GMR sensor 60 in FIG. 7.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the detected value.
  • step S38 the control unit determines the zoom position using the value of the potentiometer 70 and the GMR pulse position. Specifically, since the value of the potentiometer 70 is 1 at the time indicated by the arrow B, the value “13” of the GMR pulse position is set to the value corresponding to the value “1” of the potentiometer 70 (for example, “1”. 1 ”) is replaced (corrected). This corrected pulse is called a Z-pos pulse.
  • FIG. 8B shows the Z-pos pulse and the change in Z-pos in FIG. 7.
  • the Z-pos pulse indicates “1” at the time point indicated by the arrow C.
  • the control unit similarly corrects the detected value (GMR pulse position) of the GMR sensor 60 to obtain the Z-pos pulse (step S34). Further, the control unit calculates Z-pos (zoom position) from the obtained Z-pos pulse (step S34).
  • the control unit increases the Z-pos by 1.
  • FIG. 9 shows the detection value of the potentiometer 70, the detection value of the GMR sensor 60, the pulse for Z-pos, and the transition of Z-pos when the user rotates the zoom operation ring 30 in one direction and then inverts it. It is shown. Further, FIG. 10A shows changes in the detected values of the potentiometer 70 and the GMR sensor 60.
  • step S38 the control unit determines the Z-pos pulse at the time of inversion as shown by the double-headed arrow F in FIG. 10B. By doing so, the control unit can appropriately determine the Z-pos pulse even when the zoom operation ring 30 is inverted. Further, the control unit can accurately calculate the zoom position by using the Z-pos pulse even after the inversion.
  • the control unit determines that the zoom position has changed. This prevents the change in the detected value and the change in the zoom position from shifting due to backlash or the like, and enables precise control.
  • the control unit periodically A / D-converts the output of the potentiometer 70 to obtain an AD value, and uses a moving average to average the results of a plurality of times as the detection value of the potentiometer 70. By doing so, the influence of the fluctuation of the AD value is suppressed. Since such processing is performed, the output of the potentiometer 70 has a time delay.
  • the moving average from the AD value obtained 3500 ⁇ s before to the latest AD value is obtained.
  • the center of gravity of is at 1500 ⁇ s to 2000 ⁇ s.
  • the value output as the latest output value means the value before 1750 ⁇ s.
  • the delay can be corrected by adding the number of pulses by the delay corresponding to 1750 ⁇ s.
  • the correction amount does not necessarily have to match the delay time of the theoretical moving average, and a larger number of pulses may be added in consideration of the delay on the drive side. On the contrary, a small number of pulses may be added so that the control is not excessive.
  • the history may be used to determine whether the vehicle is accelerating or decelerating, and the correction amount may be adjusted.
  • the history of 8 times is divided into 4 times from the latest to 3 times before and 4 times from 4 times before to 7 times before, and the GMR pulse speed is calculated respectively, and whether it is accelerating or decelerating. It may be determined whether or not there is, and the correction amount may be obtained.
  • the GMR pulse rate is calculated by dividing the difference between the past value and the current value by the time.
  • how much the past value is used as the past value depends on the speed at which the user rotates the zoom operation ring 30.
  • control unit divides the operation speed of the zoom operation ring 30 into a plurality of (for example, three) speed ranges and calculates the GMR pulse speed.
  • a plurality of GMR pulse velocities may be calculated in the time before and after, the acceleration tendency or the deceleration tendency may be discriminated based on this, and the discrimination result may be reflected in the correction amount.
  • the delay correction may not be performed when the operation speed of the zoom operation ring 30 becomes a certain degree or less.
  • control unit on the lens barrel 100 side obtains the Z-pos pulse, calculates the zoom position based on the pulse, and transmits it to the body side control unit.
  • the present invention is not limited to this, and the control unit on the lens barrel 100 side may obtain a Z-pos pulse and transmit it to the body side control unit.
  • the body-side control unit may calculate the zoom position and transmit it to the lens barrel 100-side control unit.
  • the lens barrel 100 includes a cam ring 20, an outer fixing cylinder 12 arranged on the outer peripheral side of the cam ring 20, and a cam ring 20 and an outer fixing cylinder.
  • the GMR sensor 60 arranged between the 12 and the first lens holding frame F1, the second lens holding frame F2 arranged on the outer peripheral side of the first lens holding frame F1, the first lens holding frame F1 and the first lens holding frame F1.
  • a potentiometer 70 arranged between the lens holding frame F2 and the lens holding frame F2 is provided.
  • the lens position is determined only by the positional relationship between the cam ring 20 and the external fixing cylinder 12.
  • the GMR sensor 60 determines the lens position based on both the positional relationship between the cam ring 20 and the external fixing cylinder 12 and the positional relationship between the first lens holding frame F1 and the second lens holding frame F2. It can be judged and the detection accuracy of the lens position is improved. Further, even if the positional relationship between the cam ring 20 and the external fixing cylinder 12 is displaced due to aged deterioration or the like, the detection result of the potentiometer 70 can be used to supplement the detection value of the GMR sensor 60.
  • the detection result of the GMR sensor 60 is used to supplement the detection value of the potentiometer 70. Can be done.
  • the outer fixing cylinder 12 and the cam ring 20 are arranged on the outer peripheral side of the first lens holding frame F1 and the second lens holding frame F2.
  • the GMR sensor 60 which has a higher resolution than the potentiometer 70, is provided at a position close to the zoom operation ring 30 on the path until the rotation operation of the zoom operation ring 30 is transmitted to the first lens holding frame F1 and the second lens holding frame F2. Therefore, it is possible to detect at an early stage that the user has operated the zoom operation ring 30.
  • the first lens holding frame F1 and the second lens holding frame F2 hold the first lens group L1 and the second lens group L2, respectively. Since the position of the first lens group L1 can be directly detected by the potentiometer 70, the detection accuracy of the lens position can be improved.
  • the first lens holding frame F1 and the second lens holding frame F2 are movable in the optical axis OA direction, and the first lens holding frame F1 is attached to the second lens holding frame F2.
  • the potentiometer 70 can be made smaller because it is sufficient to detect the difference in the amount of movement between the first lens holding frame F1 and the second lens holding frame F2.
  • the backlash removing spring 80 is arranged between the first lens holding frame F1 and the second lens holding frame F2.
  • the backlash removing spring 80 pulls the first lens holding frame F1 toward the second lens holding frame F2 and the second lens holding frame F2 toward the first lens holding frame F1.
  • the cam follower 41 of the first lens holding frame F1 and the cam follower 51 of the second lens holding frame F2 are pressed against the inner edges of the first cam groove 21 and the second cam groove 22 of the cam ring 20, respectively. Playback when moving along the 1 cam groove 21 and the 2nd cam groove 22 is prevented.
  • the control unit acquires the detection value of the potentiometer 70 and the detection value of the GMR sensor 60, and corrects the detection value of the GMR sensor 60 with the detection value of the potentiometer 70 (zoom position). ) Is transmitted to the body side control unit. Thereby, the time delay of the output of the potentiometer 70 can be appropriately corrected.
  • the body-side control unit can accurately execute various controls such as changing the aperture and shutter speed based on the received zoom position.
  • control unit executes zoom tracking by controlling the motor that drives the focus lens in the lens barrel 100 based on the correction information (zoom position), so that zoom tracking is performed. Can be performed accurately.
  • the GMR sensor 60 has been described as an example as the relative position detection unit, but the present invention is not limited to this. Instead of the GMR sensor 60, for example, a sensor such as another magnetic encoder or an optical encoder may be used.
  • the magnetic tape 61 of the GMR sensor 60 is provided on the cam ring 20 and the GMR element 62 is provided on the external fixing cylinder 12 has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the magnetic tape 61 may be provided on the outer fixing cylinder 12, and the GMR element 62 may be provided on the cam ring 20. Further, the GMR element 62 may be provided on a part of the inner fixing cylinder 11, and the magnetic tape 61 may be provided on the inner peripheral surface of the cam ring 20 arranged on the outer peripheral side of the inner fixing cylinder 11. Further, the magnetic tape 61 may be provided on the outer peripheral surface of the inner fixing cylinder 11, and the GMR element 62 may be provided on the cam ring 20.
  • the potentiometer 70 has been described as an example as the absolute position detection unit, but the present invention is not limited to this. Any sensor that does not lose its position information even when the power is turned off may be used, and instead of the potentiometer 70, for example, an encoder using a code plate may be used.
  • the potentiometer 70 is provided in the second lens holding frame F2, but it may be provided in the first lens holding frame F1.
  • the second lens holding frame F2 may have an engaging portion that engages with the knob 71 of the potentiometer 70.
  • the first lens holding frame F1 or the second lens holding frame F2 may be a fixed cylinder.
  • the first lens holding frame F1 or the second lens holding frame F2 which is a fixed cylinder, may be integrated with the inner fixed cylinder 11 or the outer fixed cylinder 12, or may be a separate body.
  • the control unit included in the lens barrel 100 is the zoom position and the GMR pulse from the value of the potentiometer 70 when the camera 103 (camera body 101) is activated and when the operation (rotation) direction of the zoom operation ring 30 is reversed.
  • the process of determining the position was performed. For example, even when the value of the potentiometer 70 and the value of the potentiometer 70 obtained by back calculation from the value of the Z-pos pulse deviate from each other by a predetermined value or more, the potentiometer 70 is performed.
  • the process of determining the zoom position and the GMR pulse position may be performed from the value of.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Abstract

高精度に位置を検出するため、位置検出機構は、第１筒と、前記第１筒の内周側又は外周側に配置される第２筒と、前記第１筒と前記第２筒との間に配置される第１検出部と、第３筒と、前記第３筒の内周側又は外周側に配置される第４筒と、前記第３筒と前記第４筒との間に配置される第２検出部と、を備える。

Description

位置検出機構、レンズ鏡筒及び光学機器
　位置検出機構、レンズ鏡筒及び光学機器に関する。
　例えばレンズ鏡筒等に搭載される位置検出機構において、高精度に位置を検出することが求められている（例えば、特許文献１）。
特開平１０－１７０２１１号公報
　第１の態様によれば、位置検出機構は、第１筒と、前記第１筒の内周側又は外周側に配置される第２筒と、前記第１筒と前記第２筒との間に配置される第１検出部と、第３筒と、前記第３筒の内周側又は外周側に配置される第４筒と、前記第３筒と前記第４筒との間に配置される第２検出部と、を備える。
　第２の態様によれば、レンズ鏡筒は、上記位置検出機構を備える。
　第３の態様によれば、光学機器は、上記レンズ鏡筒を備える。
　なお、後述の実施形態の構成を適宜改良しても良く、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させても良い。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
図１は、第１実施形態に係るレンズ鏡筒と、カメラボディと、を備えるカメラを示す図である。 図２は、第１レンズ保持枠と第２レンズ保持枠との関係を示す断面図である。 図３は、第１レンズ保持枠、第２レンズ保持枠、内固定筒、およびカム環の係合関係を説明するための上面図である。 図４は、第１レンズ保持枠、第２レンズ保持枠、内固定筒、およびカム環の一部を示す部分断面斜視図である。 図５（ａ）は、カメラの起動時における制御部の処理を示すフローチャートであり、図５（ｂ）は、起動時テーブルを示す図である。 通常時の処理を示すフローチャートである。 ズーム操作環を一定速度で回転させた場合における、ポテンショメータの検出値とＧＭＲセンサの検出値と、算出されるＺ－ｐｏｓ（ズームポジション）用パルスとＺ－ｐｏｓ（ズームポジション）を示す図である。 図８（ａ）は、図７のポテンショメータの検出値とＧＭＲセンサ６０の検出値の変化を示すグラフであり、図８（ｂ）は、図７のＺ－ｐｏｓ用パルスとＺ－ｐｏｓの変化を示すグラフである。 ユーザがズーム操作環を一方向に回転させ、その後に反転させたときのポテンショメータの検出値、ＧＭＲセンサの検出値、Ｚ－ｐｏｓ用パルス、Ｚ－ｐｏｓの変遷を示す図である。 図１０（ａ）は、図９のポテンショメータの検出値とＧＭＲセンサ６０の検出値の変化を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、図９のＺ－ｐｏｓパルスとＺ－ｐｏｓの変化を示すグラフである。 ポテンショメータの出力の時間遅れに関する補正について説明するための図である。
　以下、図面を参照して、実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るレンズ鏡筒１００と、カメラボディ１０１と、を備えるカメラ１０３を示す図である。図２は、第１レンズ保持枠Ｆ１と第２レンズ保持枠Ｆ２との関係を示す断面図である。図３は、第１レンズ保持枠Ｆ１、第２レンズ保持枠Ｆ２、内固定筒１１、およびカム環２０の係合関係を説明するための上面図である。図４は、第１レンズ保持枠Ｆ１、第２レンズ保持枠Ｆ２、内固定筒１１、およびカム環２０の一部を示す部分断面斜視図である。
　なお、本実施形態において、レンズ鏡筒１００は、カメラボディ１０１に対して着脱可能であるが、これに限定されず、レンズ鏡筒１００とカメラボディ１０１とは一体であってもよい。
　図１に示すように、本実施形態に係るレンズ鏡筒１００は、共通の光軸ＯＡに沿って順次配列された第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２を備える。なお、レンズ鏡筒１００は、他のレンズ群を備えていてもよい。第１レンズ群Ｌ１は第１レンズ保持枠Ｆ１に保持され、第２レンズ群Ｌ２は第２レンズ保持枠Ｆ２に保持されている。なお、本実施形態において、第１レンズ保持枠Ｆ１及び第２レンズ保持枠Ｆ２はレンズを保持しているが、第１レンズ保持枠Ｆ１又は第２レンズ保持枠Ｆ２はレンズを保持していなくともよい。さらに、本実施形態において、第２レンズ保持枠Ｆ２は、第１レンズ保持枠Ｆ１の外周側に配置されているが、第２レンズ保持枠Ｆ２は、第１レンズ保持枠Ｆ１の内周側に配置されていてもよい。
　レンズ鏡筒１００は、固定筒１０を備える。固定筒１０は、内固定筒１１と、外固定筒１２とを有する。図１に示すように、外固定筒１２には、レンズ鏡筒１００をカメラボディ１０１に着脱可能とするレンズマウント１３が固定されている。図１及び図３に示すように、内固定筒１１は、第１直進溝１１１と、第２直進溝１１２と、を有する。
　また、レンズ鏡筒１００は、外固定筒１２の内周側にカム環２０を備え、カム環２０の外周側にズーム操作環３０を備える。ズーム操作環３０及びカム環２０は、光軸ＯＡを中心に回転可能となっている。ズーム操作環３０とカム環２０とは不図示のピンを介して連結されており、これにより、カム環２０は、ズーム操作環３０の回転に連動して回転する。なお、カム環２０は超音波モータ等のアクチュエーターによって回転駆動されてもよい。その場合は、ズーム操作環３０の回転量に基づいて、モータがカム環２０を回転させる。図１及び図３に示すように、カム環２０は、第１カム溝２１と第２カム溝２２とを有する。
　図１及び図３に示すように、第２レンズ保持枠Ｆ２の外周面には、光軸ＯＡ方向と交差する方向に突出するカムフォロア５１が設けられている。カムフォロア５１は、内固定筒１１が有する第２直進溝１１２と、カム環２０が備える第２カム溝２２とに係合する。これにより、ズーム操作環３０の回転に連動してカム環２０が回転すると、第２レンズ保持枠Ｆ２は、光軸ＯＡ回りに回転することなく、光軸ＯＡ方向に直進移動する。また、図１、図３及び図４に示すように、第２レンズ保持枠Ｆ２は、光軸ＯＡ方向に沿った直進溝５２を有する。
　図１、図３及び図４に示すように、第１レンズ保持枠Ｆ１の外周面には、光軸ＯＡ方向と交差する方向に突出するカムフォロア４１が設けられている。カムフォロア４１は、第２レンズ保持枠Ｆ２が備える直進溝５２と、内固定筒１１が有する第１直進溝１１１と、カム環２０が備える第１カム溝２１とに係合する。これにより、ズーム操作環３０の回転に連動してカム環２０が回転すると、第１レンズ保持枠Ｆ１は、光軸ＯＡ回りに回転することなく、光軸ＯＡ方向に直進移動する。なお、内固定筒１１の第１直進溝１１１は、逃げ溝である。
　レンズ鏡筒１００は、さらに、図２に示すように、ガタ取りバネ８０を備える。ガタ取りバネ８０は、引張ばねであり、一端が第１レンズ保持枠Ｆ１の外周面に設けられた第１係合部４２に固定され、他端が第２レンズ保持枠Ｆ２に設けられた係合部５３に固定される。第２レンズ保持枠Ｆ２の係合部５３は、第１レンズ保持枠Ｆ１の第１係合部４２と対向する位置に設けられる。なお、ガタ取りバネ８０は、実際には、第１レンズ保持枠Ｆ１と第２レンズ保持枠Ｆ２の間に複数（例えば３つ）設けられている。
　ガタ取りバネ８０により、第１レンズ保持枠Ｆ１は、矢印Ａ１で示すように、第２レンズ保持枠Ｆ２の方に引っ張られ、第２レンズ保持枠Ｆ２は、矢印Ａ２で示すように、第１レンズ保持枠Ｆ１の方に引っ張られる。これにより、第１レンズ保持枠Ｆ１のカムフォロア４１と第２レンズ保持枠Ｆ２のカムフォロア５１とは、それぞれ、カム環２０の第１カム溝２１及び第２カム溝２２の内縁に押し付けられるため、第１カム溝２１及び第２カム溝２２に沿って移動するときのガタが防止される。
　本実施形態に係るレンズ鏡筒１００は、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２の位置検出機構として、相対位置検出部６０と、絶対位置検出部７０と、を備える。
　相対位置検出部６０は、例えばＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect：巨大磁気抵抗効果）センサである。ＧＭＲセンサは、電源が切られた場合に、位置情報が失われる。なお、以下においては、相対位置検出部６０をＧＭＲセンサ６０と記載する。
　図１及び図３に示すように、ＧＭＲセンサ６０は、磁気テープ６１と、ＧＭＲ素子６２と、を備える。磁気テープ６１は、カム環２０の外周面に周方向に沿って設けられている。ＧＭＲ素子６２は、外固定筒１２の一部に設けられている。ＧＭＲ素子６２は、磁気テープ６１と対向しており、カム環２０の光軸ＯＡ回りの回転位置（外固定筒１２を基準とする位置）や回転量に応じた２相のパルス列をレンズ鏡筒１００が有する不図示の制御部に対して出力する。これにより、ＧＭＲ素子６２の出力から、外固定筒１２に対するカム環２０の移動量（回転量）及び移動方向（回転方向）を検出することができる。高い分解能を有するＧＭＲセンサ６０によって、ズーム操作環３０に近いカム環２０の移動量（回転量）及び移動方向（回転方向）を検出するため、ユーザのズーム操作環３０の操作を早期に検出することが可能となる。また、ＧＭＲセンサ６０は検出速度が速い（検出するのに遅れがない）ので、ズーム操作環３０に近いカム環２０にＧＭＲセンサ６０を配置することで、カム環２０の移動量（回転量）及び移動方向（回転方向）をすばやく検出することができる。
　絶対位置検出部７０は、例えば、ポテンショメータである。ポテンショメータは、電源が切られた場合でも位置情報が失われない。なお、以下においては、絶対位置検出部７０をポテンショメータ７０と記載する。
　ポテンショメータ７０は、図１及び図４に示すように、第２レンズ保持枠Ｆ２に固定されている。ポテンショメータ７０は、可変抵抗であり、可動接点である突起（ツマミ）７１の位置に応じて抵抗値が連続的に変化する。本実施形態では、ツマミ７１と係合する溝が光軸ＯＡ方向に沿うように設置されている。すなわち、本実施形態では、ポテンショメータ７０は、ツマミ７１が、光軸ＯＡ方向に移動するように設置されている。
　第１レンズ保持枠Ｆ１は、図１に示すように、第１レンズ保持枠Ｆ１から第２レンズ保持枠Ｆ２に向かって延伸する第２係合部４３を備えており、ポテンショメータ７０のツマミ７１は、第２係合部４３に形成されている穴４３ａに嵌合する。これにより、第１レンズ保持枠Ｆ１が光軸ＯＡ方向に直進移動すると、第１レンズ保持枠Ｆ１の移動に連動してツマミ７１が光軸ＯＡ方向に移動し抵抗値が変化する。レンズ鏡筒１００が有する制御部は、ポテンショメータ７０から抵抗値を取得し、当該抵抗値を用いて、第１レンズ保持枠Ｆ１の第２レンズ保持枠Ｆ２に対する位置を計測することができる。
　ここで、ポテンショメータ７０は、第２レンズ保持枠Ｆ２に固定されているため、ポテンショメータ７０の出力から、第１レンズ保持枠Ｆ１の第２レンズ保持枠Ｆ２に対する位置を検出することができる。この第１レンズ保持枠Ｆ１の第２レンズ保持枠Ｆ２に対する位置（以下、単に、レンズ位置と呼ぶ）は、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間の間隔の変化に対応して変化する。すなわち、レンズ位置は、レンズ鏡筒１００のズームポジションによって変化することになる。逆に言えば、制御部は、レンズ鏡筒１００のズームポジションを、検出したレンズ位置から求めることができる。
　以上のように構成されたレンズ鏡筒１００における、ポテンショメータ７０及びＧＭＲセンサ６０を用いたズームポジションの検出方法について説明する。
　本実施形態においては、カメラボディ１０１の電源がＯＮされた後に、ユーザがズーム操作環３０を介してズーム操作を実行すると、制御部が、ＧＭＲセンサ６０の出力に基づいてカム環２０の回転を検出する。そして、ポテンショメータ７０から検出値が出力されると、制御部は、ポテンショメータ７０の検出値とＧＭＲセンサ６０の検出値とに基づいて、ズームポジション（レンズ位置）を検出する。それ以降は、ＧＭＲセンサ６０の出力パルス（ＧＭＲパルス位置）を用いてレンズ位置を検出する。
　以下においては、カメラボディ１０１の電源がＯＮされたとき（起動時）の制御部の処理と、通常時の制御部の処理について、詳細に説明する。
（起動時の処理）
　図５（ａ）には、カメラ１０３（カメラボディ１０１）の起動時における制御部の処理がフローチャートにて示されている。なお、制御部はレンズ鏡筒１００が備えると上述したが、カメラボディ１０１が備える制御部が処理を実行しても良い。図５（ａ）の処理の前提として、制御部が有する不揮発性メモリ（不図示）には、前回電源をＯＦＦした直前に得られたポテンショメータ７０の検出値、ズームポジション、ＧＭＲパルス位置、ズーム操作環３０の回転方向が格納されているものとする。なお、起動時とは、スリープ状態からの復帰時も含まれる。
　図５（ａ）の処理では、まず、ステップＳ１０において、制御部が、不揮発性メモリから電源ＯＦＦ前のポテンショメータ７０の検出値を読み出す。
　次いで、ステップＳ１２では、制御部が、現在のポテンショメータ７０の検出値を読み出す。
　次いで、ステップＳ１４では、制御部が、電源ＯＦＦ前の値と現在の値の差が所定値以下か否かを判断する。このステップＳ１４の判断が否定された場合（差が所定値よりも大きい場合）には、ステップＳ１６に移行する。
　ステップＳ１６に移行すると、制御部は、ポテンショメータ７０の値からズームポジション、ＧＭＲパルス位置を確定する。この際、制御部は、図５（ｂ）に示す起動時テーブルを参照する。図５（ｂ）の起動時テーブルには、ポテンショメータ７０の値に対応付けて、ズームポジション（Z-pos）と、ＧＭＲパルス位置とが格納されている。この起動時テーブルを用いることで、起動時に得られたポテンショメータ７０の値に基づいて、ズームポジションの初期値と、ＧＭＲパルス位置の初期値として適切な値を定めることができる。
　一方、ステップＳ１４の判断が肯定された場合（差が所定値以下の場合）には、ステップＳ１８に移行し、制御部は、電源ＯＦＦ前のズームポジション、ＧＭＲパルス位置、方向を不揮発性メモリから読み出して、復元する（初期値として設定する）。このように、ステップＳ１８において、電源ＯＦＦ前のズームポジション等を引き継ぐことで、電源ＯＦＦからＯＮの間にユーザがズーム操作環３０を操作したつもりが無いのに、ズームポジションが少しだけ変化してしまい、ユーザが不自然に感じてしまうのを防止することができる。
　ステップＳ１６又はＳ１８の処理が行われた後は、図５（ａ）の全処理を終了する。
（通常時の処理）
　次に、通常時の処理について、図６のフローチャートに沿って説明する。
　図６の処理では、まず、ステップＳ３０において、制御部が、前回ズームポジションの演算をしてから、ＧＭＲパルス（ＧＭＲセンサ６０の出力）が閾値以上変化したか否かを判断する。このステップＳ３０の判断が否定されている間は、制御部は、ステップＳ３０を繰り返し実行する。一方、ステップＳ３０の判断が肯定された場合には、ステップＳ３２に移行する。
　ステップＳ３２に移行した場合、制御部は、ＧＭＲセンサ６０の出力に基づいて、ズーム操作環３０が前回ズームポジションの演算をしたときと同じ方向に操作（回転）されているか否かを判断する。
　このステップＳ３２の判断が肯定された場合には、ステップＳ３４に移行し、制御部は、ＧＭＲセンサ６０の出力（ＧＭＲパルス位置）から、ズームポジションを演算する。その後はステップＳ３０に戻る。
　一方、ステップＳ３２の判断が否定された場合、すなわち、ユーザによってズーム操作環３０が前回ズームポジションの演算をしたときの方向と逆方向に操作された場合には、ステップＳ３６に移行し、制御部は、前回ズームポジションの演算をしてから、ポテンショメータ７０の出力値が閾値以上変化したか否かを判断する。このステップＳ３６の判断が否定された場合には、ステップＳ３０に戻るが、肯定された場合には、ステップＳ３８に移行する。
　ステップＳ３８に移行すると、制御部は、ポテンショメータ７０の値からズームポジション、ＧＭＲパルス位置を確定する。すなわち、上述したステップＳ１６と同様の処理を行う。その後はステップＳ３０に戻る。
　なお、制御部は、ステップＳ３０に戻る前に、通信部を介してズームポジションの情報をカメラボディ１０１の制御部（ボディ側制御部）に送信する。すなわち、本実施形態では、制御部は、ＧＭＲセンサ６０の検出値をポテンショメータ７０の検出値で補正した補正情報（ズームポジション）を、通信部を介してボディ側制御部に送信している。ここで、ボディ側制御部は、受信したズームポジションに基づいて、絞りやシャッタスピードを変更するなどの各種制御を実行する。また、制御部は、ズームポジションに基づいて、レンズ鏡筒１００内のフォーカスレンズを駆動するモータを制御することで、ズームトラッキングを実行する。ズームトラッキングとは、焦点距離を変化させても、ピント位置が保たれるようにするための、フォーカスレンズの電気的な位置補正動作である。
　ここで、一例として、カメラ１０３（カメラボディ１０１）を起動した後に、ズーム操作環３０をワイド端からテレ端に一定速度で回転させた場合の処理について説明する。この場合、図７に示すように、ポテンショメータ７０の検出値とＧＭＲセンサ６０の検出値（ＧＭＲパルス位置）が制御部に対して出力されたとする。
　図８（ａ）には、図７のポテンショメータ７０の検出値とＧＭＲセンサ６０の検出値（ＧＭＲパルス位置）の変化が示されている。図８（ａ）においては、横軸が時間を示し、縦軸が検出値を示している。ユーザがズーム操作環３０の回転を開始すると、ＧＭＲセンサ６０の検出値（ＧＭＲパルス位置）が変化し始める（矢印Ａ参照）。このとき、ステップＳ３０（肯定）やステップＳ３２（否定）、ステップＳ３６（否定）が繰り返され、ポテンショメータ７０の値が閾値（例えば「１」）以上変化すると（矢印Ｂ参照）、ステップＳ３６の判断が肯定されて、ステップＳ３８に移行する。そして、ステップＳ３８に移行すると、制御部は、ポテンショメータ７０の値とＧＭＲパルス位置とを用いて、ズームポジションを確定する。具体的には、矢印Ｂで示す時点では、ポテンショメータ７０の値が１になっているため、ＧＭＲパルス位置の値「１３」を、当該ポテンショメータ７０の値「１」に対応する値（例えば、「１」）に置き換える（補正する）。この補正後のパルスをＺ－ｐｏｓ用パルスと呼ぶ。
　図８（ｂ）には、図７のＺ－ｐｏｓ用パルスとＺ－ｐｏｓの変化が示されている。図８（ｂ）に示すように、矢印Ｃで示す時点において、Ｚ－ｐｏｓ用パルスが「１」を示している。そして、これ以降は、制御部は、ＧＭＲセンサ６０の検出値（ＧＭＲパルス位置）を同様に補正して、Ｚ－ｐｏｓ用パルスを求める（ステップＳ３４）。さらに、制御部は、求めたＺ－ｐｏｓ用パルスからＺ－ｐｏｓ（ズームポジション）を演算する（ステップＳ３４）。なお、図８（ｂ）では、Ｚ－ｐｏｓ用パルス＝１～６の場合に、Ｚ－ｐｏｓ＝１とし、Ｚ－ｐｏｓ用パルス＝７～１２の場合に、Ｚ－ｐｏｓ＝２としている。そして、以降、Ｚ－ｐｏｓ用パルスが６パルス増えるたびに、制御部は、Ｚ－ｐｏｓを１増やすようにしている。
　次に、ユーザがズーム操作環３０を反転させた場合の制御部の処理について説明する。図９には、ユーザがズーム操作環３０を一方向に回転させ、その後に反転させたときのポテンショメータ７０の検出値、ＧＭＲセンサ６０の検出値、Ｚ－ｐｏｓ用パルス、Ｚ－ｐｏｓの変遷が示されている。また、図１０（ａ）には、ポテンショメータ７０及びＧＭＲセンサ６０の検出値の変化が示されている。
　ユーザがズーム操作環３０の反転を開始すると、図１０（ａ）において矢印Ｄで示すように、ＧＭＲセンサ６０によって方向の変化が検出される。一方、ポテンショメータ７０においては、反転が遅れて検出される（矢印Ｅ参照）。この場合、矢印Ｅで示すポテンショメータ７０の値の変化が現れた時点で、図６のステップＳ３６の判断が肯定されるため、制御部は、ステップＳ３８に移行する。制御部は、ステップＳ３８において、図１０（ｂ）において両矢印Ｆで示すように、反転時のＺ－ｐｏｓ用パルスを確定する。このようにすることで、制御部は、ズーム操作環３０の反転時においても、適切にＺ－ｐｏｓ用パルスを確定することができる。また、制御部は、反転後においても、Ｚ－ｐｏｓ用パルスを用いてズームポジションを精度よく演算することができる。
　以上のように、ポテンショメータ７０とＧＭＲセンサ６０との検出値が両方とも変化したときに、制御部はズームポジションが変わったと判断する。これにより、ガタ等によって検出値の変化とズームポジションの変化とがずれることを防ぎ、精密な制御が可能となる。
（時間遅れに関する補正）
　制御部は、ポテンショメータ７０の出力を定期的にＡ／Ｄ変換してＡＤ値を求め、移動平均を用いて複数回の結果を平均した値をポテンショメータ７０の検出値とする。このようにすることで、ＡＤ値が有する揺らぎの影響を抑制する。このような処理を行っていることから、ポテンショメータ７０の出力には、時間的に遅れが生じる。
　例えば、５００μｓ毎に得られた過去８回分のＡＤ値を移動平均する場合、図１１に示すように、３５００μｓ前に得られたＡＤ値から最新のＡＤ値までの移動平均を求めるが、この時の重心は１５００μｓ～２０００μｓのところにある。そして、等速で移動している場合１７５０μs分の遅れがある。この場合、最新の出力値として出力される値は、１７５０μｓ前の値を意味している。
　一方、ＧＭＲセンサ６０には遅れが無い。したがって、ポテンショメータ７０のＡＤ値からＧＭＲパルス位置を演算する際、１７５０μｓ相当の遅れ分だけパルス数を加算することにより、遅れを補正することができる。
　なお、補正量は、必ずしも理論上の移動平均分の遅れ時間と一致させる必要は無く、駆動側の遅れを考慮して、さらに多くのパルス数を加算してもよい。また、逆に、制御が過剰とならないように、少なめのパルス数を加算してもよい。
　この場合、履歴を利用して、加速傾向にあるのか、減速傾向にあるのかを判断して、補正量を加減してもよい。例えば、８回の履歴を最新から３回前までの４回分と、４回前から７回前までの４回分とに分けて、ＧＭＲパルス速度をそれぞれ算出し、加速傾向にあるのか減速傾向にあるのかを判断し、補正量を求めてもよい。
　なお、ＧＭＲパルス速度の算出は、過去値と現在の値の差分を時間で割って演算する。ここで、過去値としてどの程度過去の値を用いるかは、ユーザがズーム操作環３０を回転させる速さで変わってくる。
　ユーザが高速でズーム操作環３０を操作すると、大量のパルスが出るので、短期間のパルス数からでも正確なＧＭＲパルス速度を算出することができる。このような高速回転時には、反応性を上げる意味も含め、短期間のパルス数から速度を演算するのが都合が良い。
　一方、ユーザが低速でズーム操作環３０を操作すると、短時間で得られるパルス数は少なく、正確なＧＭＲパルス速度を算出することができない。また、操作が低速であればあるほど、反応性を上げることの重要性は下がる。
　本実施形態においては、制御部は、ズーム操作環３０の操作速度を、複数（例えば３つ）の速度域に分けて、ＧＭＲパルス速度を算出することとしている。
　例えば、
（１）短時間ですぐに速度を演算する「超高速」
（２）超高速と、通常の間の速度域である「高速」
（３）比較的長時間前に得られたＧＭＲパルス速度を利用して、速度を正確に演算する「通常」
の３段階とし、制御部は、それぞれの算出結果の中から、（３）→（２）→（１）の優先順位で、採用するＧＭＲパルス速度を決定する。
　なお、ＧＭＲパルス速度を前後の時間で複数算出し、これに基づいて加速傾向又は減速傾向を判別して、判別結果を補正量に反映してもよい。
　なお、ある程度遅くズーム操作環３０が操作された場合、遅れの補正が重要ではなくなるため、ズーム操作環３０の操作速度がある程度以下となった段階で、遅れ補正を行わないようにしてもよい。
　なお、本実施形態においては、レンズ鏡筒１００側の制御部が、Ｚ－ｐｏｓ用パルスを求め、これに基づいてズームポジションを算出し、ボディ側制御部に送信する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、レンズ鏡筒１００側の制御部は、Ｚ－ｐｏｓ用パルスを求め、ボディ側制御部に送信することとしてもよい。この場合、ボディ側制御部がズームポジションを算出して、レンズ鏡筒１００側の制御部に送信するようにしてもよい。
　以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、レンズ鏡筒１００は、カム環２０と、カム環２０の外周側に配置される外固定筒１２と、カム環２０と外固定筒１２との間に配置されるＧＭＲセンサ６０と、第１レンズ保持枠Ｆ１と、第１レンズ保持枠Ｆ１の外周側に配置される第２レンズ保持枠Ｆ２と、第１レンズ保持枠Ｆ１と第２レンズ保持枠Ｆ２との間に配置されるポテンショメータ７０と、を備える。
　ＧＭＲセンサ６０及びポテンショメータ７０のいずれもがカム環２０と外固定筒１２との間に配置されている場合、カム環２０と外固定筒１２との位置関係によってのみ、レンズ位置を判断することになる。本実施形態では、ＧＭＲセンサ６０は、カム環２０と外固定筒１２との位置関係、および第１レンズ保持枠Ｆ１と第２レンズ保持枠Ｆ２との位置関係の両方に基づいて、レンズ位置を判断でき、レンズ位置の検出精度が向上する。また、経年劣化等によりカム環２０と外固定筒１２との位置関係にずれが生じたとしても、ポテンショメータ７０の検出結果を用いて、ＧＭＲセンサ６０の検出値を補完することができる。反対に、経年劣化等により第１レンズ保持枠Ｆ１と第２レンズ保持枠Ｆ２との位置関係にずれが生じたとしても、ＧＭＲセンサ６０の検出結果を用いてポテンショメータ７０の検出値を補完することができる。
　また、本実施形態によれば、外固定筒１２及びカム環２０は、第１レンズ保持枠Ｆ１と第２レンズ保持枠Ｆ２よりも外周側に配置される。ポテンショメータ７０よりも分解能が高いＧＭＲセンサ６０を、ズーム操作環３０の回転操作が第１レンズ保持枠Ｆ１と第２レンズ保持枠Ｆ２に伝わるまでの経路上において、ズーム操作環３０に近い位置に設けることで、ユーザがズーム操作環３０を操作したことを、早期に検出することができる。
　また、本実施形態によれば、第１レンズ保持枠Ｆ１及び第２レンズ保持枠Ｆ２は、それぞれ第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２を保持する。ポテンショメータ７０により、第１レンズ群Ｌ１の位置を直接検出することができるため、レンズ位置の検出精度を向上させることができる。
　また、本実施形態によれば、第１レンズ保持枠Ｆ１と第２レンズ保持枠Ｆ２とは、光軸ＯＡ方向に移動可能であり、第１レンズ保持枠Ｆ１は、第２レンズ保持枠Ｆ２に対して相対的に移動可能である。当該構成の場合、第１レンズ保持枠Ｆ１と第２レンズ保持枠Ｆ２との移動量の差分を検出すればよいので、ポテンショメータ７０を小型にすることができる。
　また、本実施形態によれば、第１レンズ保持枠Ｆ１及び第２レンズ保持枠Ｆ２との間にガタ取りバネ８０が配置されている。ガタ取りバネ８０により、第１レンズ保持枠Ｆ１は、第２レンズ保持枠Ｆ２側に引っ張られ、第２レンズ保持枠Ｆ２は、第１レンズ保持枠Ｆ１側に引っ張られる。これにより、第１レンズ保持枠Ｆ１のカムフォロア４１と第２レンズ保持枠Ｆ２のカムフォロア５１とが、それぞれ、カム環２０の第１カム溝２１及び第２カム溝２２の内縁に押し付けられるため、第１カム溝２１及び第２カム溝２２に沿って移動するときのガタが防止される。
　また、本実施形態によれば、制御部は、ポテンショメータ７０の検出値及びＧＭＲセンサ６０の検出値を取得して、ＧＭＲセンサ６０の検出値をポテンショメータ７０の検出値で補正した補正情報（ズームポジション）をボディ側制御部に送信する。これにより、ポテンショメータ７０の出力の時間的な遅れを適切に補正することができる。また、ボディ側制御部では、受信したズームポジションに基づいて、絞りやシャッタスピードを変更するなどの各種制御を精度よく実行することができる。
　また、本実施形態によれば、制御部は、補正情報（ズームポジション）に基づいて、レンズ鏡筒１００内のフォーカスレンズを駆動するモータを制御することで、ズームトラッキングを実行するため、ズームトラッキングを精度よく行うことができる。
　なお、上記実施形態では、相対位置検出部としてＧＭＲセンサ６０を例に説明したが、これに限られるものではない。ＧＭＲセンサ６０に代えて、例えば、他の磁気式エンコーダや、光学式エンコーダ等のセンサを用いてもよい。
　また、上記実施形態では、ＧＭＲセンサ６０の磁気テープ６１をカム環２０に設け、ＧＭＲ素子６２を外固定筒１２に設ける場合について説明したが、これに限られるものではない。磁気テープ６１を外固定筒１２に設け、ＧＭＲ素子６２をカム環２０に設けてもよい。また、内固定筒１１の一部にＧＭＲ素子６２を設け、内固定筒１１の外周側に配置されているカム環２０の内周面に磁気テープ６１を設けるようにしてもよい。また、磁気テープ６１を内固定筒１１の外周面に設け、カム環２０にＧＭＲ素子６２を設けてもよい。
　また、上記実施形態では、絶対位置検出部としてポテンショメータ７０を例について説明したが、これに限られるものではない。電源が切られた場合でも位置情報が失われないセンサであればよく、ポテンショメータ７０に代えて、例えば、符号板を用いたエンコーダを用いてもよい。
　また、上記実施形態では、ポテンショメータ７０を第２レンズ保持枠Ｆ２に設けていたが、第１レンズ保持枠Ｆ１に設けてもよい。この場合、第２レンズ保持枠Ｆ２が、ポテンショメータ７０のツマミ７１と係合する係合部を有すればよい。
　また、上記実施形態において、第１レンズ保持枠Ｆ１又は第２レンズ保持枠Ｆ２は、固定筒でもよい。この場合、固定筒である第１レンズ保持枠Ｆ１又は第２レンズ保持枠Ｆ２は、内固定筒１１又は外固定筒１２はと一体であってもよいし、別体であってもよい。
　また上記実施形態において、レンズ鏡筒１００が備える制御部は、カメラ１０３（カメラボディ１０１）の起動時、ズーム操作環３０の操作（回転）方向反転時に、ポテンショメータ７０の値からズームポジション、ＧＭＲパルス位置を確定する処理を行っていたが、例えば、ポテンショメータ７０の値と、Ｚ－ｐｏｓ用パルスの値から逆算して得られるポテンショメータ７０の値とが、所定値以上乖離した場合にも、ポテンショメータ７０の値からズームポジション、ＧＭＲパルス位置を確定する処理を行ってもよい。
　なお、ＧＭＲセンサ６０及びポテンショメータ７０のいずれもがカム環２０と外固定筒１２との間に配置されている場合にも、上記実施形態に係るズームポジションの検出方法を適用することができる。
　上述した実施形態は好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能であり、任意の構成要件を組み合わせてもよい。
１１　内固定筒
１２　外固定筒
２０　カム環
２１　第１カム溝
２２　第２カム溝
３０　ズーム操作環
４１　カムフォロア
５１　カムフォロア
５２　直進溝
６０　ＧＭＲセンサ
６１　磁気テープ
６２　ＧＭＲ素子
７０　ポテンショメータ
Ｌ１　第１レンズ群
Ｌ２　第２レンズ群
Ｆ１　第１レンズ保持枠
Ｆ２　第２レンズ保持枠
１００　レンズ鏡筒
１０１　カメラボディ
１０３　カメラ
１１１　第１直進溝
１１２　第２直進溝
　

Claims (14)

  1. 　第１筒と、
    　前記第１筒の内周側又は外周側に配置される第２筒と、
    　前記第１筒と前記第２筒との間に配置される第１検出部と、
    　第３筒と、
    　前記第３筒の内周側又は外周側に配置される第４筒と、
    　前記第３筒と前記第４筒との間に配置される第２検出部と、
    を備える位置検出機構。 
  2. 　前記第１検出部は、検出素子と被検出部とを有し、前記検出素子は前記第１筒と前記第２筒との一方に配置され、前記被検出部は前記第１筒と前記第２筒との他方に配置される、
    請求項１に記載の位置検出機構。
  3. 　前記第１検出部は、前記一方に対する前記他方の移動量を検出する、
    請求項２に記載の位置検出機構。
  4. 　前記第２検出部は、前記第３筒と前記第４筒との一方に配置され、前記一方に対する他方の位置を検出する、
    請求項１から請求項３の何れか１項に記載の位置検出機構。
  5. 　前記第１筒及び前記第２筒は、前記第３筒及び前記第４筒よりも外周側に配置される、
    請求項１から請求項４の何れか１項に記載の位置検出機構。
  6. 　前記第３筒と前記第４筒との少なくとも一方は、レンズを保持する、
    請求項１から請求項５の何れか１項に記載の位置検出機構。
  7. 　前記第３筒と前記第４筒とは、光軸方向に移動可能であり、
    　前記第３筒は前記第４筒に対して相対的に移動可能である、
    請求項１から請求項６の何れか１項に記載の位置検出機構。
  8. 　前記第４筒は、前記第１筒が有する第１カム溝と、前記第２筒が有する直進溝とに係合する第１カムフォロアを有し、
    　前記第３筒は、前記第１筒が有する第２カム溝と、前記第４筒が有する直進溝とに係合する第２カムフォロアを有する、
    請求項７に記載の位置検出機構。
  9. 　前記第３筒と前記第４筒との間に配置される付勢部を備える、
    請求項１から請求項８の何れか１項に記載の位置検出機構。
  10. 　前記第２検出部は、前記第１検出部が前記第１筒と前記第２筒とが相対的に移動したことを検出した後に、前記第３筒と前記第４筒とが相対的に移動したことを検出する、
    請求項１から請求項９の何れか１項に記載の位置検出機構。
  11. 　前記第１検出部の第１検出値及び前記第２検出部の第２検出値を取得する制御部と、
    　前記第２検出値を前記第１検出値で補正した補正情報をカメラボディに送信する通信部と、を備える
    　請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の位置検出機構。
  12. 　レンズを駆動する駆動部と、
    　前記第１検出部の第１検出値及び前記第２検出部の第２検出値を取得し、前記第２検出値を前記第１検出値で補正した補正情報に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備える
    　請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の位置検出機構。
  13. 　請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の位置検出機構を備えるレンズ鏡筒。
  14. 　請求項１３に記載のレンズ鏡筒を備える光学機器。
    　
    　
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