(57)【要約】【課題】絶対位置検出器を用いずに、可動部材の位置を精度良く検出する。【解決手段】光学機器は、第１の光学素子２を移動させるために操作される操作部材３５と、相対移動するスケール２０と移動量センサ２４とにより構成され、第１の光学素子、操作部材、及び該操作部材の操作に応じて第１の光学素子を駆動する駆動部材３１のうちいずれかである可動部材の移動量を検出する移動量検出手段１０５と、スケール又は移動量センサを保持する保持部材２３と、該保持部材を移動させるアクチュエータ１２０と、保持部材がアクチュエータによって可動部材に対する所定のリセット位置に移動されたことを検出するリセット検出手段２５，２６，１１８とを有する。移動量検出手段により検出されたリセット位置からの移動量を用いて可動部材の位置を検出する。【選択図】図１
2010243876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能な第１の光学素子と、
該第１の光学素子を移動させるために操作される操作部材と、
相対移動するスケールと移動量センサとにより構成され、前記第１の光学素子、前記操作部材、及び該操作部材の操作に応じて前記第１の光学素子を駆動する駆動部材のうちいずれかである可動部材の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記スケール又は前記移動量センサを保持する保持部材と、
該保持部材を移動させるアクチュエータと、
前記保持部材が前記アクチュエータによって前記可動部材に対する所定のリセット位置に移動されたことを検出するリセット検出手段とを有し、
前記移動量検出手段により検出された前記リセット位置からの移動量を用いて前記可動部材の位置を検出することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記可動部材の位置に応じて、第２の光学素子を移動させる制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記リセット検出手段が、前記保持部材の移動方向において２つ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、交換レンズ等の光学機器に関し、特に、移動可能な光学素子又は該光学素子を移動させるために操作される操作部材の位置を検出する検出器を有する光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ等の光学素子と該光学素子を移動させるために操作される操作部材とを有する光学機器には、特許文献１にて開示されたものがある。
この光学機器は、光学素子や操作部材（以下、可動部材という）の絶対位置を検出する絶対位置検出器と、移動量（相対位置）を検出する移動量（相対位置）検出器と、可動部材が所定のリセット位置に移動したことを検出するリセット検出器とを備えている。該光学機器では、可動部材がリセット位置に移動したことがリセット検出器により検出されるまでは、絶対位置検出器を使用して可動部材の位置を検出する。そして、操作部材が操作されて可動部材がリセット位置に移動したことが検出されると、移動量検出器により検出された移動量を用いて可動部材の位置を検出（算出）する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５９５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にて開示された光学機器では、可動部材がリセット位置に移動したことが検出された後は、移動量検出器により検出された移動量から可動部材の位置を精度良く検出することができる。
しかしながら、可動部材のリセット位置への移動が検出されるまで使用される絶対位置検出器は、一般に相対位置検出器に比べて位置検出精度が低い場合が多い。このため、絶対位置検出器により検出された位置を用いて光学素子の位置（移動）を制御すると、あまり高い光学素子の位置制御精度が得られない。
例えば、変倍が可能な光学機器では、変倍操作に伴う像面移動を補正するためにフォーカスレンズをアクチュエータによって移動させる制御が行われるものがある。フォーカスレンズの位置は、被写体距離と変倍レンズの位置に応じて決定される。
しかし、絶対位置検出器を用いて変倍レンズの位置を検出し、該検出された位置に基づいてフォーカスレンズの移動を制御すると、変倍レンズの位置検出精度の低さに起因してピントずれが発生するおそれがある。
本発明は、絶対位置検出器を用いずに、可動部材の位置を精度良く検出することができるようにした光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面としての光学機器は、移動可能な第１の光学素子と、該第１の光学素子を移動させるために操作される操作部材と、相対移動するスケールと移動量センサとにより構成され、第１の光学素子、操作部材、及び該操作部材の操作に応じて第１の光学素子を駆動する駆動部材のうちいずれかである可動部材の移動量を検出する移動量検出手段と、スケール又は移動量センサを保持する保持部材と、該保持部材を移動させるアクチュエータと、保持部材がアクチュエータによって可動部材に対する所定のリセット位置に移動されたことを検出するリセット検出手段とを有する。そして、移動量検出手段により検出されたリセット位置からの移動量を用いて可動部材の位置を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、スケール又は移動量センサを保持する保持部材をアクチュエータによって可動部材に対するリセット位置に移動させることで、移動量検出手段のリセット動作を行う。これにより、リセット位置から移動量検出手段により検出された移動量を用いて、可動部材の位置を検出することができる。したがって、一般に移動量検出手段に比べて検出精度が低い絶対位置検出手段を用いることなく、良好な精度で可動部材の位置を検出することができる。しかも、本発明では、保持部材をリセット位置に移動させるために操作部材を操作する必要がないので、操作部材が手で止められているような場合でも、保持部材をリセット位置に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１である光学機器の側面断面図。
【図２】実施例１の光学機器の正面断面図。
【図３】実施例１の光学機器の電気的構成を示すブロック図。
【図４】実施例１の光学機器における初期位置設定動作を示すフローチャート。
【図５】図４に示したフローチャートの一部における詳細な処理を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施例２である光学機器の側面断面図。
【図７】実施例２の光学機器の正面断面図。
【図８】実施例２の光学機器の電気的構成を示すブロック図。
【図９】実施例２の光学機器における初期位置設定動作を示すフローチャート。
【図１０】図９に示したフローチャートの一部における詳細な処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１には、本発明の実施例１である光学機器としてのビデオカメラのレンズ鏡筒部の側面断面を示している。また、図２には、該レンズ鏡筒部の光軸方向視における断面（正面断面）を示している。
１は固定された第１レンズユニットである。２は変倍のために光軸方向に移動する第２レンズユニット（変倍レンズユニット：第１の光学素子）である。３は固定された第３レンズユニットである。４は変倍に伴う像面変動を補正するため及び焦点調節のために光軸方向に移動する第４レンズユニット（フォーカスレンズユニット：第２の光学素子）である。５は固定された絞りである。第１レンズユニット１〜第４レンズユニット４及び絞り５により、撮像光学系が構成される。
６は不図示のカメラ本体に取り付けられる後部枠である。７は後部枠６に取り付けられた前部枠である。８は第１レンズユニット１を保持し、前部枠７に固定された第１レンズ枠である。９は第３レンズユニット３を保持し、後部枠６に固定された第３レンズ枠である。
１０，１１は光軸方向に延び、その両端が後部枠６と第３レンズ枠９により保持されたガイドバーである。１２は第４レンズユニット４を保持し、ガイドバー１０，１１に光軸方向に移動可能に係合した第４レンズ枠である。第４レンズ枠１２は、ガイドバー１０によって光軸方向にガイドされ、ガイドバー１１によってガイドバー１０回りでの回転が阻止される。
１３は第４レンズ枠１２に固定された第１コイルである。１４は後部枠６に固定された第１ヨークである。１５は第１ヨーク１４の前端に固定された第２ヨークである。１６は第１ヨーク１４に固定された第１磁石である。第１コイル１３と第１及び第２ヨーク１４，１５と第１磁石１６とによりリニア電磁アクチュエータとしての第４レンズアクチュエータが構成される。第４レンズアクチュエータは、第１コイル１３に通電されることで光軸方向に推力を発生し、第４レンズ枠１２を光軸方向に移動させる。
１７，１８は光軸方向に延び、その両端が後部枠６と第１レンズ枠８とにより保持されたガイドバーである。１９は第２レンズユニット２を保持し、ガイドバー１７，１８に光軸方向に移動可能に係合した第２レンズ枠である。第２レンズ枠１９は、ガイドバー１７によって光軸方向にガイドされ、ガイドバー１８によってガイドバー１７回りでの回転が阻止される。第２レンズ枠１９は、第２レンズユニット２とともに可動部材を構成する。
２０は第２レンズ枠１９に固定されたスケールである。２１，２２は光軸方向に延び、その両端が第３レンズ枠９と第１レンズ枠８とにより保持されたガイドバーである。２３はガイドバー２１，２２に光軸方向に移動可能に係合したセンサ枠（保持部材）である。センサ枠２３は、ガイドバー２１により光軸方向にガイドされ、ガイドバー２２によりガイドバー２１回りでの回転が阻止される。
２４はスケール２０に対向するように配置された移動量センサである。移動量センサ２４とスケール２０は互いに相対移動して、これらの相対移動量（相対位置）を検出する移動量検出手段（相対位置検出手段）としての第２レンズエンコーダを構成する。移動量センサ２４は、センサ枠２３によって保持され、センサ枠２３とともに光軸方向に移動する。
スケール２０は、所定ピッチで着磁された磁石により構成され、移動量センサ２４はＭＲセンサにより構成されている。ＭＲセンサは、スケール２０に対する移動に伴う磁気の変化に応じた電気信号を出力する。
ただし、スケール２０に所定ピッチで光を反射する反射パターンを設け、移動量センサ２４を、該反射パターンに光を照射し、反射光に応じた電気信号を出力するフォトリフレクタにより構成してもよい。
２５，２６はセンサ枠２３における光軸方向（センサ枠２３の移動方向）に離れた２箇所にそれぞれ固定されたリセット検出手段としてのフォトインタラプタである。フォトインタラプタ２５は、フォトインタラプタ２６よりも光軸方向の被写体側（前側）に配置されている。
フォトインタラプタ２５，２６はそれぞれ、発光部と受光部とを有する。各フォトインタラプタは、第２レンズ枠１９に形成された遮光部１９ａが発光部と受光部との間に入り込んで発光部から受光部に向かう検出光を遮ることにより、センサ枠２３が第２レンズ枠１９に対する所定のリセット位置に移動したことを検出する。以下、センサ枠２３のリセット位置を、センサ枠リセット位置という。
２７は前部枠７に固定された第３ヨークである。２８は第３ヨークの前端に固定された第４ヨークである。２９は第３ヨーク２７に取り付けられた第２コイルである。３０はセンサ枠２３に取り付けられた第２磁石である。第３及び第４ヨーク２７，２８と第２コイル２９と第２磁石３０とによりリニア電磁アクチュエータとしてのセンサ枠アクチュエータが構成される。センサ枠アクチュエータは、第２コイル２９に通電されることで光軸方向に推力を発生し、センサ枠２３を光軸方向に移動させる。第２磁石３０の後端部が第３ヨーク２７のストッパー部２７ａに当接することで、センサ枠２３の光軸方向後側での移動端が決められる。
３１は前部枠７の外周に、光軸回りで回転可能に配置されたカム環である。該カム環３１は、前部枠７と第１レンズ枠８との間に挟まれて光軸方向への移動が阻止されている。カム環３１には不図示のカム溝部が形成されており、該カム溝部には第２レンズ枠１９に取り付けられた不図示のカムフォロアが係合している。カム環３１が回転すると、カムフォロアがカム溝部のリフトによって光軸方向に移動し、これにより第２レンズ枠１９が光軸方向に移動する。
３３は前部枠７に取り付けられた第１外装枠である。３４は第１レンズ枠８に取り付けられた第２外装枠である。３５は第１外装枠３３の外周に、光軸回りで回転可能に配置されたマニュアル操作環（操作部材）である。該マニュアル操作環３５は、第１外装枠３３と第２外装枠３４との間に挟まれて光軸方向への移動が阻止されている。３６はマニュアル操作環３５の外周に取り付けられた滑り止め用のゴムリングである。マニュアル操作環３５に形成されたキー３５ａは、カム環３１に係合している。このため、マニュアル操作環３５がユーザによって手動操作されて回転すると、カム環３１も回転する。
３７は前部枠７に取り付けられた、モータやギヤ等を含む駆動ユニットである。駆動ユニット３７の出力ギヤ３７ａはマニュアル操作環３５の内周に形成されたギヤ部３５ｂに噛み合っている。これにより、駆動ユニット３７は、マニュアル操作環３５を回転駆動することができる。
図３には、本実施例のビデオカメラにおける電気的構成を示している。なお、図１に示した撮像光学系の構成要素（１〜５）には、図１と同じ符号を付している。
１０１はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子である。１０２は第２レンズユニット２（第２レンズ枠１９）を光軸方向に移動させる第２レンズアクチュエータであり、図１に示した駆動ユニット３７内のモータに相当する。
１０３は図１に示した第１及び第２ヨーク１４，１５と第１磁石１６と第１コイル１３とにより構成される第４レンズアクチュエータである。
１０４は絞り５を駆動する絞りアクチュエータである。１０５は図１に示したスケール２０及び移動量センサ２４により構成される第２レンズエンコーダである。第２レンズエンコーダ１０５は、前述したセンサ枠リセット位置を基準とした第２レンズ枠１９の移動量を検出する。１１８はフォトインタラプタ２５，２６を含むセンサ枠リセットセンサである。
１０６は不図示のスケール及び不図示の移動量センサにより構成され、所定のリセット位置（以下、第４レンズリセット位置という）からの第４レンズ枠１２の移動量を検出する第４レンズエンコーダである。
１１９はフォトインタラプタ等により構成される第４レンズリセットセンサであり、第４レンズ枠１２が第４レンズリセット位置に移動したことを検出する。
１０７は絞りエンコーダであり、例えば、絞りアクチュエータ１０４の内部に設けられたホール素子によって該絞りアクチュエータ１０４のロータとステータの回転位置の関係を検出する方式のものが用いられる。
１１７はビデオカメラの動作の制御を司るコントローラ（制御手段）としてのＣＰＵである。１０８は映像信号処理回路であり、撮像素子１０１からの出力信号に対して増幅やガンマ補正等の処理を行い、映像信号を生成する。映像信号のうちコントラスト成分（輝度成分）は、ＡＥゲート１０９及びＡＦゲート１１０に入力される。ＡＥゲート１０９及びＡＦゲート１１０は、映像画面の全体から露出決定及びオートフォーカス（ＡＦ）のための信号の取り出し範囲を設定し、該範囲内のコントラスト成分を出力する。
１１４はＡＦ信号処理回路であり、ＡＦゲート１１０から出力されたコントラスト成分のうち高周波成分を抽出してＡＦ評価値信号を生成する。１１５は電動ズームを行う際に操作されるズームスイッチである。１１６はズームトラッキングメモリであり、変倍に際して合焦状態を維持する（像面移動を補正する）ために、被写体距離と第２レンズユニット２の位置と第４レンズユニット４の位置の関係を示すズームトラッキング情報を記憶している。
１２０は図１及び図２に示した第３及び第４ヨーク２７，２８と第２コイル２９と第２磁石３０とにより構成されるセンサ枠アクチュエータである。
ユーザによりズームスイッチ１１５が操作されると、ＣＰＵ１１７は、第２レンズユニット２を移動させるために第２レンズアクチュエータ１０２を制御する。また、これとともにＣＰＵ１１７は、ズームトラッキングメモリ１１６内のズームトラッキング情報と第２レンズエンコーダ１０５により検出された第２レンズユニット２の位置とに基づいて第４レンズユニット４の目標移動量を算出する。そして、該目標移動量だけ第４レンズユニット４を移動させるように第４レンズアクチュエータ１０３を制御する。
第４レンズユニット４の移動量が目標移動量に達したか否かは、第４レンズエンコーダ１０６の検出結果により判定される。
【００１０】
また、オートフォーカスにおいては、ＣＰＵ１１７は、ＡＦ信号処理回路１１４で生成されたＡＦ評価値信号の値がピークを示す位置に向けて第４レンズユニット４を移動させるよう第４レンズアクチュエータ１０３を制御する。
さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ１１７は、ＡＥゲート１０９を通過した輝度成分の平均値が所定値となるように、すなわち絞りエンコーダ１０７の出力が該所定値に対応した値となるように絞りアクチュエータ１０４を制御して開口径をコントロールする。
次に、ビデオカメラの電源を投入したとき等に行われる、第２レンズエンコーダ１０５のリセット動作の概要について、図４のフローチャートを用いて説明する。このリセット動作は、ＣＰＵ１１７が、コンピュータプログラムに従って実行する。
ステップ１では、ＣＰＵ１１７は、第２レンズエンコーダ１０５のリセット動作を開始する。ステップ２では、ＣＰＵ１１７は、センサ枠リセットセンサ１１８によってセンサ枠２３がセンサ枠リセット位置に移動したことを検出するまでセンサ枠アクチュエータ１２０を駆動する。
次に、ステップ３では、ＣＰＵ１１７は、第２レンズエンコーダ１０５（移動量センサ２４）による移動量検出を開始する。
次に、ステップ４では、ＣＰＵ１１７は、センサ枠２３（移動量センサ２４）をセンサ枠リセット位置から所定の移動量検出位置に移動させるようにセンサ枠アクチュエータ１２０を駆動する。
次に、ステップ５では、ＣＰＵ１１７は、第２レンズエンコーダ１０５の出力に応じて第２レンズ枠１９（第２レンズユニット２）の初期位置を求める。そして、ステップ６で第２レンズエンコーダ１０５のリセット動作を終了する。
図５を用いて、上述した第２レンズエンコーダ１０５のリセット動作についてさらに詳細に説明する。
ステップ１１では、ＣＰＵ１１７は、第２レンズエンコーダ１０５のリセット動作を開始する。
ステップ１２では、ＣＰＵ１１７は、センサ枠アクチュエータ１２０の第２コイル２９に通電してセンサ枠２３を被写体側に移動させる。ここで、センサ枠２３が被写体側に移動すると、センサ枠リセットセンサ１１８であるフォトインタラプタ２５，２６もセンサ枠２３とともに被写体側に移動する。
次に、ステップ１３では、ＣＰＵ１１７は、フォトインタラプタ２５又は２６によってセンサ枠２３がセンサ枠リセット位置に移動したことが検出されたか否かを判別する。フォトインタラプタ２５，２６が被写体側に移動すると、第２レンズ枠１９の遮光部１９ａがフォトインタラプタ２５又は２６の検出光を遮る。これにより、フォトインタラプタ２５又２６の出力が変化して、センサ枠２３がセンサ枠リセット位置に移動したこと、つまりはセンサ枠２３と第２レンズ枠１９（第２レンズユニット２）とが所定の位置関係になったことを検出することができる。
センサ枠２３がセンサ枠リセット位置に移動したことが検出された場合はステップ１４に進み、検出されない場合はステップ１２に戻って、さらにセンサ枠２３を被写体側に移動させる。
ステップ１４では、ＣＰＵ１１７は、ステップ１３においてセンサ枠２３がセンサ枠リセット位置に移動したことがフォトインタラプタ２５で検出されたかフォトインタラプタ２６で検出されたかを判定する。フォトインタラプタ２５で検出された場合とフォトインタラプタ２６で検出された場合とではセンサ枠２３の位置が異なるので、以後の処理を分ける必要がある。そこで、ＣＰＵ１１７は、フォトインタラプタ２５で検出された場合はステップ１５に進み、フォトインタラプタ２６で検出された場合にはステップ１６に進む。
ステップ１５では、ＣＰＵ１１７は、フォトインタラプタフラグに０をセットし、ステップ１７に進む。ステップ１６では、ＣＰＵ１１７は、フォトインタラプタフラグを１にセットし、ステップ１７に進む。
ステップ１７では、ＣＰＵ１１７は、センサ枠２３と第２レンズ枠１９（第２レンズユニット２）とが所定の位置関係になった状態からのセンサ枠２３の移動量を検出するために、移動量センサ２４を動作させ、移動量センサ２４による移動量検出を開始する。そして、ステップ１８に進む。
ステップ１８では、ＣＰＵ１１７は、センサ枠２３（移動量センサ２４）を所定の移動量検出位置に保持するために第２コイル２９に通電して、センサ枠２３を像面側（後側）に移動させる。センサ枠２３が像面側に移動して第３ヨーク２７のストッパー部２７ａに突き当たると、センサ枠２３はそれ以上移動できなくなる。また、センサ枠２３に取り付けられた第２磁石３０がストッパー部２７ａに吸着することで、センサ枠２３が固定される。センサ枠２３が移動しなくなると、移動量センサ２４の出力も変化しなくなる。
ステップ１９では、ＣＰＵ１１７は、移動量センサ２４の出力が変化しなくなったか否かを判別し、変化しなくなった場合はセンサ枠２３が移動量検出位置に到達した（固定された）ものとして、ステップ２０に進む。ＣＰＵ１１７は、センサ枠リセット位置から移動量検出位置までに移動量センサ２４によって検出された移動量を、初期移動量検出値としてＣＰＵ１１７に設けられた不図示の内部メモリに記憶する。
移動量センサ２４の出力が変化している場合は、センサ枠２３が移動量検出位置に到達していないものとして、ステップ１８に戻り、さらに像面側にセンサ枠２３を移動させる。
ステップ２０では、ＣＰＵ１１７は、フォトインタラプタフラグが０か否かを判別する。ここで、ステップ１３にてセンサ枠２３のセンサ枠リセット位置への移動がフォトインタラプタ２５で検出された場合（フォトインタラプタフラグが０の場合）は、フォトインタラプタ２６で検出された場合よりも第２レンズ枠１９が被写体側に位置する。
このため、フォトインタラプタ２５で検出された場合は、第２レンズ枠１９の初期位置を求める際に、フォトインタラプタ２５とフォトインタラプタ２６との間の位置の差だけ、フォトインタラプタ２６で検出された場合よりも被写体側に位置するものとする。フォトインタラプタ２５とフォトインタラプタ２６との間の位置の差は、ＣＰＵ１１７が内部メモリに予め記憶している。
フォトインタラプタフラグが０である場合はステップ２１に進み、０でない（１である）場合はステップ２２に進む。
ステップ２１では、ＣＰＵ１１７は、第２レンズ枠１９（第２レンズユニット２）の初期位置を、前述した初期移動量検出値とフォトインタラプタ２５，２６間の位置差との和として求める。そして、ステップ２３に進む。一方、ステップ２２では、ＣＰＵ１１７は、第２レンズ枠１９（第２レンズユニット２）の初期位置を初期移動量検出値とする。そして、ステップ２３に進む。
ステップ２３では、ＣＰＵ１１７は、第２レンズエンコーダ１０５のリセット動作（第２レンズユニット２の初期位置検出動作）を終了する。
【００１１】
以上説明したように、本実施例では、センサ枠アクチュエータ１２０によって移動量センサ２４を保持したセンサ枠２３を移動させ、センサ枠２３上のフォトインタラプタ２５，２６によってセンサ枠２３がセンサ枠リセット位置に移動したことを検出する。これにより、第２レンズ枠１９を移動させるためのマニュアル操作環３５を操作しなくても、また、マニュアル操作環３５がユーザの手で止められていても、センサ枠２３をセンサ枠リセット位置に移動させることができる。
このようにセンサ枠２３をセンサ枠リセット位置に移動させることで、その後に第２レンズエンコーダ１０５によって検出される第２レンズ枠１９の移動量を用いた第２レンズ枠１９の精度の高い位置検出が可能となる。そして、高い精度で第２レンズ枠１９（第２レンズユニット２）の位置が検出されることで、該検出位置に基づく第４レンズ枠１２（第４レンズユニット４）の位置制御によって変倍時におけるピントずれを低減することができる。
なお、本実施例では、センサ枠２３がセンサ枠リセット位置に移動したことを２つのフォトインタラプタ（リセット検出手段）２５，２６を用いて検出する場合について説明したが、リセット検出手段は１つでもよい。ただし、２つのリセット検出手段を用いることにより、センサ枠２３のセンサ枠リセット位置への移動量を小さくすることができ、レンズ鏡筒部の小型化が可能となる。
また、リセット検出手段として、フォトインタラプタ以外の検出手段を用いてもよい。例えば、グレイコードパターンが形成された基板と該基板に対して摺動するブラシとを用いてグレイコードパターンが切り替わる位置を検出することで、センサ枠がセンサ枠リセット位置に移動したことを検出してもよい。
また、本実施例では、センサ枠２３（移動量センサ２４）を磁石の吸着力によって移動量検出位置に固定する場合について説明したが、これ以外の方法を用いてもよい。例えば、ばね力によってセンサ枠２３を所定のストッパー部に押し付けて固定する機械的方法や、電気的にセンサ枠２３を固定する方法でもよい。
さらに、本実施例では、第２レンズエンコーダ１０５のリセット動作においてセンサ枠２３とともに移動量センサ２４を移動させる場合について説明したが、スケール２０を移動させてもよい。
また、本実施例で説明した位置検出方法を、第２レンズユニット２以外の光学素子（例えば、第４レンズユニット４や移動可能な絞り）の位置検出に使用してもよい。
【実施例２】
【００１２】
図６には、本発明の実施例２である光学機器としてのビデオカメラのレンズ鏡筒部の側面断面を示している。また、図７には、該レンズ鏡筒部の光軸方向視における断面（正面断面）を示している。
２０１は固定された第１レンズユニットである。２０２は変倍のために光軸方向に移動する第２レンズユニット（変倍レンズユニット：第１の光学素子）である。２０３は固定された第３レンズユニットである。２０４は変倍に伴う像面変動を補正するため及び焦点調節のために光軸方向に移動する第４レンズユニット（フォーカスレンズユニット：第２の光学素子）である。２０５は固定された絞りである。第１レンズユニット１０１〜第４レンズユニット１０４及び絞り１０５により、撮像光学系が構成される。
２０６は不図示のカメラ本体に取り付けられる後部枠である。２０７は後部枠２０６に取り付けられた前部枠である。２０８は第１レンズユニット２０１を保持し、前部枠２０７に固定された第１レンズ枠である。２０９は第３レンズユニット２０３を保持し、後部枠２０６に固定された第３レンズ枠である。
２１０，２１１は光軸方向に延び、その両端が後部枠２０６と第３レンズ枠２０９により保持されたガイドバーである。２１２は第４レンズユニット２０４を保持し、ガイドバー２１０，２１１に光軸方向に移動可能に係合した第４レンズ枠である。第４レンズ枠２１２は、ガイドバー２１０によって光軸方向にガイドされ、ガイドバー２１１によってガイドバー２１０回りでの回転が阻止される。
２１３は第４レンズ枠２１２に固定された第１コイルである。２１４は後部枠２０６に固定された第１ヨークである。２１５は第１ヨーク２１４の前端に固定された第２ヨークである。２１６は第１ヨーク１４に固定された第１磁石である。第１コイル２１３と第１及び第２ヨーク２１４，２１５と第１磁石２１６とによりリニア電磁アクチュエータとしての第４レンズアクチュエータが構成される。第４レンズアクチュエータは、第１コイル２１３に通電されることで光軸方向に推力を発生し、第４レンズ枠２１２を光軸方向に移動させる。
２１７は前部枠２０７の外周に、光軸回りで回転可能に配置された駆動部材（可動部材）としてのカム環である。カム環２１７は、前部枠２０７と第１レンズ枠２０８との間に挟まれて光軸方向への移動が阻止されている。
２１９は第２レンズユニット２０２を保持する第２レンズ枠である。２１８は第２レンズ枠２１９に取り付けられたカムフォロアである。該カムフォロア２１８は、前部枠２０７に光軸方向に延びるように形成された直進溝部２０７ａと、カム環２１７に形成されたカム溝部２１７ａとに係合している。カム環２１７が回転すると、カムフォロア２１８は、直進溝部２０７ａによって光軸回りでの回転が阻止されながらカム溝部２１７ａのリフトによって光軸方向に移動される。これにより、第２レンズ枠２１９が光軸方向に移動する。なお、第２レンズ枠２１９（第２レンズユニット２０２）は、カム環２１７の回転に連動して移動するので、カム環２１７とともに可動部材と言える。
２２０はカム環２１７の外周に固定されたスケールである。スケール２２０は、カム環２１７とともに光軸回りで回転する。
２２１は前部枠２０７に取り付けられた第１外装枠である。２２２は第１レンズ枠２０８に取り付けられた第２外装枠である。２２３は第１外装枠２２１の外周に、光軸回りで回転可能に配置されたマニュアル操作環（操作部材：可動部材）である。該マニュアル操作環２２３は、第１外装枠２２１と第２外装枠２２２との間に挟まれて光軸方向への移動が阻止されている。２２４はマニュアル操作環２２３の外周に取り付けられた滑り止め用のゴムリングである。マニュアル操作環２２３に形成されたキー２２３ａは、カム環２１７に係合している。このため、マニュアル操作環２２３がユーザによって手動操作されて回転すると、カム環２１７も回転する。
２２５は前部枠２０７に取り付けられた、モータやギヤ等を含む駆動ユニットである。駆動ユニット２２５の出力ギヤ２２５ａはマニュアル操作環２２３の内周に形成されたギヤ部２２３ｂに噛み合っている。これにより、駆動ユニット２２５は、マニュアル操作環２２３を回転駆動することができる。
２２６は前部枠２０７に取り付けられたセンサ枠保持環である。２２７はセンサ枠保持環２２６によって、光軸回りで回転可能に保持されたセンサ枠である。２２８はスケール２２０に対向する位置に配置され、センサ枠２２７により保持された回転量センサ（移動量センサ）である。回転量センサ２２８とスケール２２０は互いに相対回転して、これらの相対回転量（相対移動量又は相対位置）を検出する移動量検出手段（相対位置検出手段）としての第２レンズエンコーダを構成する。回転量センサ２２８とスケール２２０は、実施例１で説明した移動量センサ２４とスケール２０と同様に構成されている。回転量センサ２２８は、センサ枠２２７とともに光軸回りで回転する。
２２９はセンサ枠２２７に固定されたリセット検出手段としてのフォトインタラプタである。フォトインタラプタ２２９は発光部と受光部とを有する。フォトインタラプタ２２９の出力は、カム環２１７に形成された遮光部２１７ｂが発光部と受光部との間に入り込んで発光部から受光部に向かう検出光を遮ることにより変化する。これにより、センサ枠２２７がカム環２１７（つまりはカム環２１７によって駆動される第２レンズ枠２１９）に対する所定のリセット位置に回転したことを検出できる。以下、センサ枠２２７のリセット位置を、センサ枠リセット位置という。
２３０は前部枠２０７に固定され、センサ枠２２７が前部枠２０７に対する所定の回転量検出位置（移動量検出位置）に移動したことを検出するためのフォトインタラプタである。フォトインタラプタ２３０は発光部と受光部とを有する。フォトインタラプタ２３０は、センサ枠２２７に形成された遮光部２２７ａが発光部と受光部との間に入り込んで発光部から受光部に向かう検出光を遮ることにより、センサ枠２２７が回転量検出位置に回転したことを検出する。
２３１はセンサ枠２２７を回転移動させるセンサ枠アクチュエータである。センサ枠アクチュエータ２３１によってセンサ枠２２７を回転させることにより、回転量センサ２２８とスケール２２０との相対位置を変えることができる。また、フォトインタラプタ２３０によってセンサ枠２２７が回転量検出位置に回転（移動）したことを検出することに応じてセンサ枠アクチュエータ２３１を停止させることにより、センサ枠２２７を回転量検出位置に保持することができる。
図８には、本実施例のビデオカメラにおける電気的構成を示している。なお、図６及び図７に示した撮像光学系の構成要素（２０１〜２０５）とセンサ枠アクチュエータ２３１には、図６及び図７と同じ符号を付している。
３０１はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子である。３０２は第２レンズユニット２（第２レンズ枠１９）を光軸方向に移動させる第２レンズアクチュエータであり、図６に示した駆動ユニット２２５内のモータに相当する。
３０３は図６に示した第１及び第２ヨーク２１４，２１５と第１磁石２１６と第１コイル２１３とにより構成される第４レンズアクチュエータである。
３０４は絞り２０５を駆動する絞りアクチュエータである。３０５は図６及び図７に示したスケール２２０及び回転量センサ２２８により構成される第２レンズエンコーダである。第２レンズエンコーダ３０５は、前述したセンサ枠リセット位置を基準とした第２レンズ枠２１９の移動量（カム環２１７の回転量）を検出する。３１８はフォトインタラプタ２２９を含むセンサ枠リセットセンサである。
３０６は不図示のスケール及び不図示の移動量センサにより構成され、所定のリセット位置（以下、第４レンズリセット位置という）からの第４レンズ枠２１２の移動量を検出する第４レンズエンコーダである。
３１９はフォトインタラプタ等により構成される第４レンズリセットセンサであり、第４レンズ枠２１２が第４レンズリセット位置に移動したことを検出する。
３０７は絞りエンコーダであり、例えば、絞りアクチュエータ３０４の内部に設けられたホール素子によって該絞りアクチュエータ３０４のロータとステータの回転位置の関係を検出する方式のものが用いられる。
３１７はビデオカメラの動作の制御を司るコントローラ（制御手段）としてのＣＰＵである。３０８は映像信号処理回路であり、３０９，３１０はそれぞれＡＥゲート及びＡＦゲートである。３１４はＡＦ信号処理回路である。これら映像信号処理回路３０８、ＡＥゲート３０９、ＡＦゲート３１０及びＡＦ信号処理回路３１４の役割は、実施例１と同じである。
３１５は電動ズームを行う際に操作されるズームスイッチである。３１６はズームトラッキングメモリである。ズームトラッキングメモリ３１６の役割も、実施例１と同じである。
３２１はフォトインタラプタ２３０を含み、センサ枠２２７が回転量検出位置に回転（移動）したことを検出するエンコーダ回転量検出位置センサである。
【００１３】
以上の構成における、ユーザによりズームスイッチ３１５が操作された場合の動作、オートフォーカスでの動作及び適正露出を得るための動作は、実施例１と同じである。
次に、ビデオカメラの電源を投入したとき等に行われる、第２レンズエンコーダ３０５のリセット動作の概要について、図９のフローチャートを用いて説明する。このリセット動作は、ＣＰＵ３１７が、コンピュータプログラムに従って実行する。
ステップ１０１では、ＣＰＵ３１７は、第２レンズエンコーダ３０５のリセット動作を開始する。ステップ１０２では、ＣＰＵ３１７は、センサ枠リセットセンサ３１８によってセンサ枠２２７がセンサ枠リセット位置に回転したことを検出するまでセンサ枠アクチュエータ２３１を駆動する。
次に、ステップ１０３では、ＣＰＵ３１７は、第２レンズエンコーダ３０５（回転量センサ２２８）による回転量検出を開始する。
次に、ステップ１０４では、ＣＰＵ３１７は、センサ枠２２７（回転量センサ２２８）をセンサ枠リセット位置から回転量検出位置に移動させるようにセンサ枠アクチュエータ２３１を駆動する。
次に、ステップ１０５では、ＣＰＵ３１７は、第２レンズエンコーダ３０５の出力に応じて第２レンズ枠２１９（第２レンズユニット２０２）の初期位置を求める。そして、ステップ１０６で第２レンズエンコーダ３０５のリセット動作を終了する。
図１０を用いて、上述した第２レンズエンコーダ１０５のリセット動作についてさらに詳細に説明する。
ステップ１１１では、ＣＰＵ３１７は、第２レンズエンコーダ３０５のリセット動作を開始する。
ステップ１１２では、ＣＰＵ３１７は、センサ枠アクチュエータ２３１に通電してセンサ枠２２７を図７における時計回り方向に回転させる。ここで、センサ枠２２７が回転すると、センサ枠リセットセンサ３１８であるフォトインタラプタ２２９もセンサ枠２２７とともに回転する。
次に、ステップ１１３では、ＣＰＵ３１７は、フォトインタラプタ２２９によってセンサ枠２２７がセンサ枠リセット位置に回転したことが検出されたか否かを判別する。フォトインタラプタ２２９が図７における時計回り方向に回転すると、カム環２１７の遮光部２１７ｂがフォトインタラプタ２２９の検出光を遮り、フォトインタラプタ２２９の出力が変化する。これにより、センサ枠２２７がセンサ枠リセット位置に回転したこと、つまりはセンサ枠２２７とカム環２１７（つまりは第２レンズ枠２１９に保持された第２レンズユニット２０２）とが所定の位置関係になったことを検出することができる。
フォトインタラプタ２２９の出力が変化してセンサ枠２２７がセンサ枠リセット位置に回転したことが検出できた場合はステップ１１４に進み、検出できなければステップ１１２に戻って、さらにセンサ枠２２７を図７における時計回り方向に回転させる。
ステップ１１４では、ＣＰＵ３１７は、センサ枠２２７とカム環２１７とが所定の位置関係になった状態からのセンサ枠２２７の回転量を検出するために、回転量センサ２２８を動作させ、回転量センサ２２８による回転量検出を開始する。そして、ステップ１１５に進む。
ステップ１１５では、ＣＰＵ３１７は、センサ枠２２７を回転量検出位置に回転させるために、センサ枠アクチュエータ２３１に通電してセンサ枠２２７を図７における反時計回り方向に回転させる。センサ枠２２７が図７における反時計回り方向に回転すると、センサ枠２２７の遮光部２２７ａがフォトインタラプタ２３０（エンコーダ回転量検出位置センサ３２１）の検出光を遮り、その出力が変化する。これにより、センサ枠２２７が回転量検出位置に移動したことが検出できる。
次に、ステップ１１６では、ＣＰＵ３１７は、フォトインタラプタ２３０の出力が変化したか否かを判別する。変化した場合はセンサ枠２２７が回転量検出位置に回転したものとしてステップ１１７に進む。ＣＰＵ１１７は、センサ枠リセット位置から回転量検出位置までに回転量センサ２２８によって検出された回転量を、初期回転量検出値としてＣＰＵ３１７に設けられた不図示の内部メモリに記憶する。
フォトインタラプタ２３０の出力が変化しない場合は、センサ枠２２７が回転量検出位置まで回転していないものとしてステップ１１５に戻り、さらにセンサ枠２２７を図７における反時計回り方向に回転させる。
ステップ１１７では、ＣＰＵ３１７は、センサ枠アクチュエータ２３１を停止させてセンサ枠２２７を回転量検出位置に保持する。そして、ステップ１１８に進む。
ステップ１１８では、ＣＰＵ３１７は、は、第２レンズユニット２０２の初期位置（カム環２１７の初期回転位置）を初期回転量検出値とする。そして、ステップ１１９では、第２レンズエンコーダ３０５のリセット動作（第２レンズユニット２０２の初期回転位置検出動作）を終了する。
以上説明したように、本実施例では、センサ枠アクチュエータ２３１によって回転量センサ２２８を保持したセンサ枠２２７を回転させ、センサ枠２２７上のフォトインタラプタ２２９によってセンサ枠２２７がセンサ枠リセット位置に回転したことを検出する。これにより、第２レンズ枠２１９を移動させるためのマニュアル操作環２２３を操作しなくても、また、マニュアル操作環２２３がユーザの手で止められていても、センサ枠２２７をセンサ枠リセット位置に回転させることができる。
このようにセンサ枠２２７をセンサ枠リセット位置に移動させることで、その後に第２レンズエンコーダ３０５によって検出される第２レンズ枠２１９の移動量を用いた第２レンズ枠２１９の精度の高い位置検出が可能となる。そして、高い精度で第２レンズ枠２１９（第２レンズユニット２０２）の位置が検出されることで、該検出位置に基づく第４レンズ枠２１２（第４レンズユニット２０４）の位置制御によって変倍時におけるピントずれを低減することができる。
また、リセット検出手段として、フォトインタラプタ以外の検出手段を用いてもよい。例えば、グレイコードパターンが形成された基板と該基板に対して摺動するブラシとを用いてグレイコードパターンが切り替わる位置を検出することで、センサ枠がセンサ枠リセット位置に移動したことを検出してもよい。
また、本実施例では、第２レンズエンコーダ３０５によりカム環２１７の回転量を検出する場合について説明したが、カム環２１７と一体回転するマニュアル操作環２２３の回転量を検出してもよい。
さらに、本実施例では、第２レンズエンコーダ３０５のリセット動作においてセンサ枠２２７とともに回転量センサ２２８を回転させる場合について説明したが、スケール２２０を回転させてもよい。
また、本実施例で説明した位置検出方法を、第２レンズユニット２０２以外の光学素子（例えば、第４レンズユニット２０４や移動可能な絞り）の位置検出に使用してもよい。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記各実施例ではビデオカメラについて説明したが、本発明は、デジタルスチルカメラや交換レンズ等の各種光学機器に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
絶対位置検出器を用いずに、可動部材の位置を精度良く検出することができるようにした光学機器を実現できる。
【符号の説明】
【００１５】
１，２０１  第１レンズユニット
２，２０２  第２レンズユニット
３，２０３  第３レンズユニット
４，２０４  第４レンズユニット
５，２０５  絞り
１２，２１２  第４レンズ枠
１９，２１９  第２レンズ枠
２０，２２０  スケール
２３，２２７  センサ枠
２４  移動量センサ
２５，２６，２２９  フォトインタラプタ
３１，２１７  カム環
３５，２２３  マニュアル操作環
１２０，２３１  センサ枠アクチュエータ
２２６  センサ枠保持環
２２８  回転量センサ
２３０  フォトインタラプタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010243876.tif 000008
【図７】
2010243876.tif 000009
【図８】
2010243876.tif 000010
【図９】
2010243876.tif 000011
【図１０】
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