(57)【要約】【課題】移動体の移動量の検出精度を向上できる移動量検出装置を提供する。【解決手段】移動体（２１０）を移動させるアクチュエータ（１１４）が駆動されるのに伴いパルス信号を出力するパルス信号出力部（１３０）と、前記移動体の加速度を検出する加速度検出部（２２０）と、前記加速度検出部により、前記移動体が移動を開始したことを示す加速度が検出されてから、前記パルス信号出力部が出力した前記パルス信号をカウントして前記移動体の移動量を算出する移動量算出部（１１２）と、を備える移動量検出装置（１００）。【選択図】図１
2010217172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体を移動させるアクチュエータが駆動されるのに伴いパルス信号を出力するパルス信号出力部と、
前記移動体の加速度を検出する加速度検出部と、
前記加速度検出部により、前記移動体が移動を開始したことを示す加速度が検出されてから、前記パルス信号出力部が出力した前記パルス信号をカウントして前記移動体の移動量を算出する移動量算出部と、
を備える移動量検出装置。
【請求項２】
前記移動量算出部は、前記加速度検出部により、前記移動体が停止したことを示す加速度が検出されてから、前記パルス信号出力部が出力した前記パルス信号のカウントを停止して、前記移動体の始動してから停止するまでの移動量を算出する請求項１に記載の移動量検出装置。
【請求項３】
前記移動体よりも駆動伝達方向の上流側に配され、前記アクチュエータにより移動される測定子を備え、
前記パルス信号出力部は、前記測定子の移動量をパルス信号として出力する請求項１又は請求項２に記載の移動量検出装置。
【請求項４】
前記測定子は、前記アクチュエータの駆動軸と同軸に配されている請求項３に記載の移動量検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の移動量検出装置と、
撮影光学系と、
前記撮影光学系を光軸方向へ移動させる前記移動体としてのカム環と、
を備えるレンズユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の移動量検出装置と、
前記移動体としての撮影光学系と、
を備えるレンズユニット。
【請求項７】
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の移動量検出装置と、
撮影光学系と、
前記撮影光学系を光軸方向へ移動させる前記移動体としてのカム環と、
前記撮影光学系により結像された像を撮像する撮像部と、
を備える撮像装置。
【請求項８】
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の移動量検出装置と、
前記移動体としての撮影光学系と、
前記撮影光学系により結像された像を撮像する撮像部と、
を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動量検出装置、レンズユニット及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズユニットが備えるカム環の回転量を検出する装置として、モータからカム環に駆動を伝達するギアと同軸に配された回転ディスクの回転量から、カム環の回転量を算出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。当該装置では、ギアのバックラッシュ等のガタの影響により、エンコーダによるパルスの生成開始からカム環の回転開始までの間に時間差が生じる。これにより、回転体の回転量に誤差が生じる。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００６−２５８５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記事情に鑑み、移動体の移動量の検出精度を向上できる移動量検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、移動体（２１０）を移動させるアクチュエータ（１１４）が駆動されるのに伴いパルス信号を出力するパルス信号出力部（１３０）と、前記移動体の加速度を検出する加速度検出部（２２０）と、前記加速度検出部により、前記移動体が移動を開始したことを示す加速度が検出されてから、前記パルス信号出力部が出力した前記パルス信号をカウントして前記移動体の移動量を算出する移動量算出部（１１２）と、を備える移動量検出装置（１００）を提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態に係る移動量検出装置１００を備えるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【図２】カム環２１０、モータ１１４及びエンコーダ１３０を示す斜視図である。
【図３】加速度センサ２２０の回路構成を示すブロック図である。
【図４】加速度センサ２２０のセンサ出力Ｖ０の特性を示すグラフである。
【図５】エンコーダ１３０が出力するパルス数とカム環２１０の回転量との関係を示すグラフである。
【図６】移動量検出装置１００におけるカム環２１０の回転量の検出方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、一実施形態に係る移動量検出装置１００を備えるデジタルカメラの概略構成を示す図である。この図に示すように、当該デジタルカメラは、カメラ本体１１０とレンズユニット２００とを備えている。カメラ本体１１０には、マイクロコンピュータユニット（以下、ＭＣＵ１１２という）と、モータ１１４と、当該モータ１１４を駆動させるモータ駆動回路１１６と、モータ１１４の駆動力を伝達するギア列１１８とが備えられている。なお、ＭＣＵ１１２、モータ１１４、モータ駆動回路１１６及びギア列１１８は、本実施形態では、カメラ本体１１０に配されているが、これらは、レンズユニット２００に配されていてもよい。
【０００９】
レンズユニット２００は、撮影レンズ２０２と、撮影レンズ２０２を保持するレンズ枠２０４と、レンズ枠２０４を撮影レンズ２０２の光軸方向に移動させるカム環２１０と、カム環２１０に配された加速度センサ２２０とを備えている。カム環２１０は、カム溝２１２が形成されたカム部２１４と、カム部２１４を光軸方向へ相対移動可能かつ一体的に光軸周りに回転可能な駆動部２１６とを備えている。カム溝２１２には、レンズ枠２０４に突設されたカムフォロア２１８が挿入されており、カム部２１４が回転することにより、カムフォロア２１８がカム溝２１２から押されてレンズ枠２０４が光軸方向へ移動する。
【００１０】
また、駆動部２１６には、ラック２２２が周方向に沿って形成されている。このラック２２２には、ギア列１１８のギア１１９が噛み合っている。このため、モータ１１４の駆動力は、ギア列１１８を介してラック２２２に伝達され、駆動部２１６及びカム部２１４が光軸周りに回転される。
【００１１】
また、駆動部２１６には、加速度センサ２２０が配されている。加速度センサ２２０は、駆動部２１６が回転した場合に、駆動部２１６の加速度を検出して検出信号をＭＣＵ１１２へ出力する。
【００１２】
また、カメラ本体１１０は、相対型のエンコーダ１３０を備えている。エンコーダ１３０は、ギア列１１８に含まれる一のギアと同軸に配され当該ギアと共に回転する回転ディスク１３２と、光学センサ１３４とを備えている。回転ディスク１３２の外周部には、コード化された不透明なセクタと透明なセクタのパターンとが形成されている。また、光学センサ１３４は、回転ディスク１３２の外周部を介して互いに対向した発光部及び受光部とを備えている。回転ディスク１３２が回転すると、光学センサ１３４の発光部から受光部へ射出された光線が上記パターンの不透明なセクタにより遮られ、また、透明なセクタにより透過され、光学センサ１３４は、受光の有無に応じたパルス信号を出力する。
【００１３】
図２は、カム環２１０、モータ１１４及びエンコーダ１３０を示す斜視図である。この図に示すように、ギア列１１８は、モータ１１４のピニオンギア１２０と大歯車を噛み合わせる二段ギア１２２と、二段ギア１２２の小歯車と噛み合うギア１２４とを含んでいる。ギア１２４の回転軸には、回転ディスク１３２が固定されており、ギア１２４と回転ディスク１３２とは同軸の周りに一体的に回転する。
【００１４】
ここで、エンコーダ１３０のスケールをギア１２４の回転軸に固定された回転ディスク１３２としたことにより、スケールをカム環２１０に直接、配する場合と比較して、スケールを小型化、簡素化できる。従って、移動量検出装置１００のコストを低減できると共に、移動量検出装置１００の構成を単純化できる。
【００１５】
また、加速度センサ２２０は、駆動部２１６の外周部に配されている。なお、加速度センサ２２０は、駆動部２１６の内周部に配してもよく、また、カム部２１４に配してもよい。加速度センサ２０は、駆動部２１６の回転運動の接線方向の加速度を検知する。
【００１６】
図３は、加速度センサ２２０の回路構成を示すブロック図である。この図に示すように、加速度センサ２２０は、センサ出力Ｖ０、及びセンサ出力Ｖ０の基準値を指定するためのセンサ基準電圧Ｖｒｅｆをローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ２２４という）へ出力する。ＬＰＦ２２４は、抵抗２２６、２２８、コンデンサ２３０、２３２、及びオペアンプ２３４を備えている。ＬＰＦ２２４は、加速度センサ２２０に入力される高周波ノイズを除去してセンサ出力Ｖ０を安定化させる。
【００１７】
加算アンプ部２３６は、抵抗２３８、２４０、２４２、オペアンプ２４４、及びコンデンサ２４６を備えている。加算アンプ部２３６は、ＬＰＦ２２４により安定化されたセンサ出力Ｖ０にゲインをかけてＭＣＵ１１２のＡＤコンバータ（以下、ＡＤＣ２４８という）へ出力する。
【００１８】
ＭＣＵ１１２には、ＤＡコンバータ（以下、ＤＡＣ２５０という）が設けられている。このＤＡＣ２５０は、加算アンプ部２３６に電圧を印加してセンサ基準電圧Ｖｒｅｆとなるように、センサ出力Ｖ０の初期調整を実施する。
【００１９】
図４は、加速度センサ２２０のセンサ出力Ｖ０の特性を示すグラフである。このグラフに示すように、加速度センサ２２０は、初期状態において、センサ基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。カム環２１０が一方向（例えば、被写体側から見て時計回り方向）へ回転すると、加速度センサ２２０は、グラフ中に実線で示すように、センサ基準電圧Ｖｒｅｆに対して正の電圧を出力し、加速する。一定速度時はセンサ基準電圧Ｖｒｅｆを出力し、減速時に基準電圧Ｖｒｅｆに対して負の電圧を出力する。
【００２０】
一方、カム環２１０が他方向（例えば、被写体側から見て反時計回り方向）へ回転すると、加速度センサ２２０は、グラフ中に破線で示すように、センサ基準電圧Ｖｒｅｆに対して負の電圧を出力する。すなわち、カム環２１０が上記一方向へ回転した場合と逆の出力プロファイルとなる。センサ出力Ｖ０は、カム環２１０が回転すると、初期状態から増加又は減少して過渡状態を経た後、一定値のＶｒｅｆとなる。また、カム環２１０の回転が停止する場合は、センサ出力Ｖ０は、過渡状態を経た後、減少又は増加してセンサ基準電圧Ｖｒｅｆとなる。
【００２１】
ここで、カム環２１０が始動したこと、及び停止したことを検出するための閾値Ｖ１（≠０）、Ｖ−１（≠０）が予め設定されている。閾値Ｖ１は、センサ基準電圧ＶｒｅｆとＶｃｗとの中間値に設定され、閾値Ｖ−１は、センサ基準電圧ＶｒｅｆとＶｃｃｗとの中間値に設定されている。Ｖｃｗ、Ｖｃｃｗは、本実施形態の移動量検出装置１００において設定されている加速度の上限値、下限値に対応するセンサ出力値である。
【００２２】
図５は、エンコーダ１３０が出力するパルス数Ｎとカム環２１０の回転量Ｍとの関係を示すグラフである。ピニオンギア１２０、ギア列１１８、及びラック２２２の噛み合わせにバックラッシュ等のガタがない場合は、このグラフに実線で示すように、パルスがエンコーダ１３０からカム環２１０の始動と同時に出力される。これに対して、実際には、ピニオンギア１２０、ギア列１１８、及びラック２２２の噛み合わせにバックラッシュ等のガタが存在するので、このグラフに鎖線で示すように、モータ１１４が始動してからカム環２１０が始動するまでの間に、Ｎ０のパルスが出力される。このため、パルス数Ｎ０分の誤差Ｍ０が、カム環２１０の回転量に加算される。即ち、カム環２１０の正確な回転量がＭであるのに対して、カム環２１０の計測される回転量は、Ｍ＋Ｍ０となる。
【００２３】
また、カム環２１０の回転が停止するときは、モータ１１４の駆動が停止した後、カム環２１０が、ギアのガタの分、回転する。このため、ギアのガタの分の誤差が、カム環２１０の正確な回転量に対して不足する。
【００２４】
図６は、移動量検出装置１００におけるカム環２１０の回転量の検出方法を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示すように、本処理ルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、加速度センサ２２０が、センサ基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。次に、ステップＳ１０２において、ＭＣＵ１１２が、加速度センサ２２０のセンサ出力Ｖ０が、閾値Ｖ−１以下、または、Ｖ１以上になったか否かを判定する。判定が否定された場合には、ステップＳ１０２を繰り返して実行する一方、判定が肯定された場合には、ステップＳ１０４へ移行する。
【００２５】
ステップＳ１０４では、ＭＣＵ１１２が、エンコーダ１３０から出力されたパルスのカウントを開始して、ステップＳ１０６へ移行する。ステップＳ１０６では、ＭＣＵ１１２が、加速度センサ２２０のセンサ出力Ｖ０が閾値Ｖ−１以上、または、Ｖ１以下になったか否かを判定する。この場合に、上記ステップＳ１０２で加速度センサ２２０のセンサ出力Ｖ０が閾値Ｖ１以上と判定されていた場合には、図４における実線のプロファイルで加速および減速される。よってその場合に、ステップＳ１０２の後にセンサ出力Ｖ０は閾値Ｖ１以下となる時点、Ｖ−１以下となる時点をこの順に経て、その後に、閾値Ｖ−１以上となる時点を経る。そこで、ステップ１０２で加速度センサ２２０のセンサ出力Ｖ０が閾値Ｖ１以上と判定されていた場合には、ステップS１０６においては、センサ出力Ｖ０が閾値Ｖ１以下となる時点、Ｖ−１以下となる時点を経た後に、閾値Ｖ−１以上になったか否かを判定する。
【００２６】
一方、上記ステップＳ１０２で加速度センサ２２０のセンサ出力Ｖ０が閾値Ｖ−１以下と判定されていた場合には、図４における破線のプロファイルで加速および減速される。よってその場合に、ステップＳ１０２の後にセンサ出力Ｖ０は閾値Ｖ−１以上となる時点、Ｖ１以上となる時点をこの順に経て、その後に、閾値Ｖ１以下となる時点を経る。そこで、ステップ１０２で加速度センサ２２０のセンサ出力Ｖ０が閾値Ｖ−１以下と判定されていた場合には、ステップS１０６においては、センサ出力Ｖ０が閾値Ｖ−１以上となる時点、Ｖ１以上となる時点を経た後に、閾値Ｖ１以下になったか否かを判定する。
【００２７】
これらの判定は例えば、センサ出力Ｖ０が閾値Ｖ１、Ｖ−１のいずれを何回またいだか、を加速度センサ２２０からの出力に基づいてＭＣＵ１１２がカウントしてメモリに記憶することにより実行される。判定が否定された場合には、ステップＳ１０６が繰り返して実行される一方、判定が肯定された場合には、ステップＳ１０８へ移行する。
【００２８】
ステップＳ１０８では、ＭＣＵ１１２が、エンコーダ１３０から出力されたパルスのカウントを停止して、パルス数のカウント値から、カム環２１０の回転量を算出する。以上で本処理ルーチンを終了する。
【００２９】
ここで、本実施形態では、カム環２１０が回転し始めたことを、カム環２１０に配された加速度センサ２２０により検出する。そして、ＭＣＵ１１２は、加速度センサ２２０によりカム環２１０が回転し始めたことが検出されるまでは、モータ１１４の駆動に伴いエンコーダ１３０から出力されているパルスをカウントしない。そして、ＭＣＵ１１２は、加速度センサ２２０によりカム環２１０が回転し始めたことが検出されてから、エンコーダ１３０から出力されているパルスのカウントを開始する。これにより、ＭＣＵ１１２によるカム環２１０の回転量の算出結果から、ギアのガタに起因するパルス数Ｎ０分の誤差Ｍ０が除去される。従って、エンコーダ１３０の測定子としての回転ディスク１３２が、測定対象としてのカム環２１０から離れた位置に配されている構成において、モータ１１４とカム環２１０との間の駆動伝達機構におけるガタに起因するカム環２１０の回転量の測定誤差を抑制できる。
【００３０】
また、本実施形態では、カム環２１０の回転が停止したことを、上記加速度センサ２２０により検出する。そして、ＭＣＵ１１２は、加速度センサ２２０によりカム環２１０が停止したことが検出されるまでは、エンコーダ１３０から出力されているパルスのカウントを継続する。そして、ＭＣＵ１１２は、加速度センサ２２０によりカム環２１０の回転が停止したことが検出されてから、エンコーダ１３０から出力されているパルスのカウントを停止する。これにより、ＭＣＵ１１２によるカム環２１０が停止するまでに回転する量の算出結果から、ギアのガタ分の誤差が除去される。従って、エンコーダ１３０の測定子としての回転ディスク１３２が、測定対象としてのカム環２１０から離れた位置に配されている構成において、モータ１１４とカム環２１０との間の駆動伝達機構におけるガタに起因するカム環２１０が停止するまでに回転する量の測定誤差を抑制できる。
【００３１】
また、本実施形態では、回転ディスク１３２をモータ１１４からカム環２１０へ駆動を伝達するギア列１１８に含まれるギア１２４の回転軸に固定した。また、当該ギア１２４とモータ１１４のピニオンギア１２０との間には、減速ギアとしての二段ギア１２２が配されている。これにより、回転ディスク１３２をモータ１１４の回転軸に固定する場合と比較して、回転ディスク１３２の回転速度を低速化でき、エンコーダ１３０の出力パルスの分解能を向上できる。
【００３２】
なお、回転ディスク１３２をギア列１１８に含まれる一のギアと同軸に配することは必須ではなく、モータ１１４の回転軸と同軸に配してもよい。この場合には、モータ１１４と回転ディスク１３２との間にギアを介さないことから、回転ディスク１３２の回転量の測定精度を向上できる。
【００３３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、上記実施の形態では、移動量検出装置１００の測定対象を回転体としてのカム環としたが、測定対象を、レンズ枠２０４等の直線的に移動する移動体とすることも可能である。また、カム環２１０の回転が停止したことを示す閾値Ｖ１（−Ｖ１）は、カム環２１０の回転が開始したことを示す閾値と同一であることは必須ではなく、異なる値であってもよい。
【００３４】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００３５】
１００  移動量検出装置、１１０  カメラ本体、１１２  ＭＣＵ、１１４  モータ、１１６  モータ駆動回路、１１８  ギア列、１１９  ギア、１２０  ピニオンギア、１２２  二段ギア、１２４  ギア、１３０  エンコーダ、１３２  回転ディスク、１３４  光学センサ、２００  レンズユニット、２０２  撮影レンズ、２０４  レンズ枠、２１０  カム環、２１２  カム溝、２１４  カム部、２１６  駆動部、２１８  カムフォロア、２２０  加速度センサ、２２２  ラック、２２４  ＬＰＦ、２２６、２２８  抵抗、２３０、２３２  コンデンサ、２３４  オペアンプ、２３６  加算アンプ部、２３８、２４０、２４２  抵抗、２４４  オペアンプ、２４６  コンデンサ、２４８  ＡＤＣ、２５０  ＤＡＣ
【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】
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