(57)【要約】【課題】小型化を図るとともに、レンズ位置の検出に要する時間の短縮を図る。【解決手段】レンズ位置検出装置２００は、位置検出用マグネット２０２、磁力検出センサ２０４、位置情報生成手段２０６などを備えている。位置検出用マグネット２０２は、レンズ保持枠１４０８の後面に取着されている。磁力検出センサ２０４は、位置検出用マグネット２０２の磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成するものであり光軸と平行し位置検出用マグネット２０２を通る直線上に配置されている。磁力検出センサ２０４は磁力の強さに対応した（比例した）電圧の検出信号を出力する。位置情報生成手段２０６の増幅回路２０８は、磁力検出センサ２０４からの検出信号Ｓｓを増幅する。【選択図】        図５
2006058512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース上におけるレンズの光軸方向における位置を検出するレンズ位置検出装置であって、
前記レンズおよびベースの一方に設けられた位置検出用マグネットと、
前記レンズおよびベースの他方に設けられ前記位置検出用マグネットの磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成する磁力検出センサと、
前記検出信号の大きさに基づいて前記レンズの前記ベース上における前記光軸方向における位置情報を生成する位置情報生成手段と、
を備えることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項２】
前記レンズはレンズ保持枠により保持され、前記位置検出用マグネットは、前記レンズ保持枠およびベースの一方に設けられ、前記磁力検出センサは、前記レンズ保持枠およびベースの他方に設けられることを特徴とする請求項１記載のレンズ位置検出装置。
【請求項３】
前記ベース上において前記レンズ保持枠を前記光軸方向に移動可能に保持するレンズ案内機構が設けられていることを特徴とする請求項２記載のレンズ位置検出装置。
【請求項４】
前記位置検出用マグネットは前記光軸と平行な方向に着磁されていることを特徴とする請求項１記載のレンズ位置検出装置。
【請求項５】
前記磁力検出センサはホール素子あるいは磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項１記載のレンズ位置検出装置。
【請求項６】
前記磁力検出センサは、前記位置検出用マグネットを通り前記レンズの光軸と平行する直線上に配置されていることを特徴とする請求項１記載のレンズ位置検出装置。
【請求項７】
前記位置検出用マグネットは前記レンズ保持枠に設けられ、前記磁力検出センサは前記ベースに設けられ前記位置検出用マグネットを通り前記レンズの光軸と平行する直線上に配置されていることを特徴とする請求項１記載のレンズ位置検出装置。
【請求項８】
前記位置情報生成手段は、前記磁力検出センサから供給される前記検出信号を増幅して出力信号を生成する増幅回路を有し、前記位置情報生成手段による前記位置情報の生成は前記出力信号に基づいてなされ、前記増幅回路は、前記出力信号の傾きの絶対値に対応して該増幅回路の増幅率が２つあるいは３つ以上の異なる大きさに変更できるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のレンズ位置検出装置。
【請求項９】
前記検出信号のノイズあるいは前記出力信号のノイズを除去するノイズ除去手段を設けたことを特徴とする請求項８記載のレンズ位置検出装置。
【請求項１０】
前記位置検出用マグネットは前記レンズ保持枠に設けられ、前記磁力検出センサは第１の磁力検出センサと第２の磁力検出センサの２つを有して前記ベースに設けられていることを特徴とする請求項２記載のレンズ位置検出装置。
【請求項１１】
前記第１、第２の磁力検出センサは前記位置検出用マグネットを通り前記光軸と平行する直線上で前記位置検出用マグネットを挟む２箇所に配置されていることを特徴とする請求項１０記載のレンズ位置検出装置。
【請求項１２】
前記位置情報生成手段による前記位置情報の生成は、前記第１の磁力検出センサから供給される第１の検出信号と、前記第２の磁力検出センサから出力される第２の検出信号との何れか一方に基づいてなされることを特徴とする請求項１０記載のレンズ位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、オートフォーカス機能や電動ズーム機能を備えたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のレンズ駆動装置には、フォーカシング用の移動レンズやズーミング用の移動レンズの位置を検出するレンズ位置検出装置が設けられている。
この種のレンズ位置検出装置としては、例えばマグネットの磁力変化を電気信号に変換するＭＲセンサなどの磁気抵抗素子が比較的多く用いられている。
例えば、従来技術１として、可動部の移動方向に沿って磁極が交互に異なるように着磁された位置検出用のマグネットと前記位置検出用マグネットが移動する範囲に対向して被固定部材に固定されている磁気の変化に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効素子を有するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
このレンズ位置検出装置は可動部の移動ストロークとほぼ等しい大きさのマグネットを必要とする。また、磁気抵抗素子から得られる位置信号は、振幅が一定の繰り返し波となる。
また、従来技術２として、前記ホール素子をＭＲセンサの代わりに利用したレンズ位置検出装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。
このレンズ位置検出装置では、駆動方向に沿って所定のピッチでＳ極とＮ極を交互に着磁した磁気スケールとこれと所定の一定距離をもって対向するように取り付けられた磁気センサを有しており、この磁気センサにはＭＲ素子、ホール素子等が用いられるとしている。
また、従来技術３として、傾斜マグネットとホール素子を利用し、光軸方向に可動部が移動するのに応じてマグネット傾斜部表面とホール素子の間隔が変化することによりホール素子におよぶ磁束の変化を利用して位置検出を行う方法も提案されている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−１６９０７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１４９０３０号公報
【特許文献３】特許第２８８１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来技術１、２では、可動部の移動に伴って生成されるセンサ出力、すなわち検出信号（位置信号）は振幅が同一である繰り返し波形となるため、可動部がストローク上の任意の位置にある状態で位置検出を開始した場合、可動ストローク端からの相対位置を知るためにストローク端におけるセンサ出力を取得する初期位置設定（初期化）処理が必要となり位置検出開始時には毎回、可動部を端点に移動しセンサ出力を取得するための時間を要してしまう問題があった。
また、駆動方向を検出するためには２相のセンサ出力を得る必要がありセンサスペースの増大、回路、素子等の信頼性の低下などの問題や、２相間の磁気特性上のズレや素子の感度のバラツキにより発生する出力信号のズレを補正して利用する必要があるなどの問題があった。
さらに全可動ストロークにおける位置情報を検出するためには可動ストローク以上の大きさを有する位置検出用マグネットを必要としレンズ鏡筒のスペースを有効に活用できない問題や可動部の質量が増大することにより駆動用アクチュエータに要求される必要発生推力が大きくなり駆動用アクチュエータの大型化、さらには撮像装置の大型化につながってしまう問題があった。
また、従来技術３でも、従来技術１、２と同様に全可動ストロークにおける位置情報を得るためにストロークとほぼ等しい長さを有した位置検出用マグネットを必要とし、傾斜を設けるためには駆動方向と直行する方向にある程度の厚さを必要とするため大きなスペースを必要とするためレンズ駆動装置、撮像装置の大型化につながる問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、その目的は小型化を図るとともに、レンズ位置の検出に要する時間の短縮を図る上で有利なレンズ位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の目的を達成するため本発明は、ベース上におけるレンズの光軸方向における位置を検出するレンズ位置検出装置であって、前記レンズおよびベースの一方に設けられた位置検出用マグネットと、前記レンズおよびベースの他方に設けられ前記位置検出用マグネットの磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成する磁力検出センサと、前記検出信号の大きさに基づいて前記レンズの前記ベース上における前記光軸方向における位置情報を生成する位置情報生成手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
位置検出用マグネットと磁力検出センサとの距離、すなわちレンズの光軸方向の位置に応じた大きさの検出信号が磁力検出センサから出力され、位置情報生成手段はこの検出信号の大きさに基づいてレンズの位置を検出することができる。
したがって、レンズの可動ストローク全長にわたって位置検出用のマグネットを設ける必要がなく、位置検出用マグネットの占有スペースを大幅に削減することができレンズ位置検出装置の小型化を図る上で有利となる。
また、磁力検出センサは位置検出用マグネットの磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成することからこの検出信号はレンズの位置に応じて一義的に決定されるため、レンズ位置を検出することに先立ってレンズをいったん基準位置に位置させるなどの初期化処理を行うことなくレンズ位置を検出でき、レンズ位置の検出に要する時間を短縮化する上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
小型化を図るとともに、レンズ位置の検出に要する時間の短縮を図るという目的を、位置検出用マグネットと、その磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成する磁力検出センサと、その検出信号の大きさに基づいてレンズの位置情報を生成する位置情報生成手段とを設けることによって実現した。
【実施例１】
【０００７】
次に本発明の実施例１について図面を参照して説明する。
以下では本発明のレンズ位置検出装置を撮像装置であるデジタルスチルカメラに適用した場合について説明する。
図１は実施例１のレンズ位置検出装置が適用された撮像装置を前方から見た斜視図、図２は実施例１の撮像装置を後方から見た斜視図、図３は撮像装置の制御系を示すブロック図、図４はレンズ鏡筒の断面図である。
【０００８】
図１に示すように、撮像装置１００はデジタルスチルカメラであって、外装を構成する矩形板状のケース１０２を有している。なお、本明細書において左右は、撮像装置１００を前方から見た状態でいうものとし、また、光学系の光軸方向で被写体側を前方といい、撮像素子側を後方という。
図１に示すように、ケース１０２の前面の右寄り箇所にレンズ窓１０４が設けられ、レンズ窓１０４からケース１０２の前方に臨むようにレンズ鏡筒１０が設けられている。
レンズ窓１０４の上方箇所には、撮影補助光を出射するフラッシュ１０６が設けられている。
ケース１２の上面の左寄り箇所には、シャッターボタン１０８などが設けられている。
ケース１２の後面には静止画および動画などの画像や文字や記号などが表示されるディスプレイ１１０（液晶表示器）、各種操作を行なうための十字スイッチ１１２および複数の操作ボタン１１４などが設けられている。
ケース１２の左側面には、静止画あるいは動画などの画像などを記録するためのメモリカード１１６（記憶媒体）を装脱可能に収容するメモリ収容部１１８が設けられている。
【０００９】
図３に示すように、レンズ鏡筒１０は、被写体像を導く光学系１４と、光学系１４の光軸上に設けられた撮像素子１８とを備え、光学系１４で捉えた被写体像が撮像素子１８に結像されるように構成されている。
撮像素子１８に結像された像は撮像されて撮像信号として画像処理部１２０に出力され、画像処理部１２０ではこの撮像信号に基づいて静止画あるいは動画の画像データが生成され、メモリカード１１６に記録される。また、前記画像データは表示処理部１２２によりディスプレイ１１０に表示される。
さらに、撮像装置１００は、シャッタボタン１１６、十字スイッチ１１２、操作ボタン１１４の操作に応じて、画像処理部１２０、表示処理部１２２、調光制御部１２６を制御するＣＰＵなどを含む制御部１２４を備えている。
また、撮像装置１００は次に述べる第１、第２移動レンズを移動させるために必要な駆動信号を出力するレンズ駆動部１２６を有し、レンズ駆動部１２６は制御部１２４によって制御される。
【００１０】
次にレンズ鏡筒１０について説明する。
図４に示すように、レンズ鏡筒１０はケース１０２の内部に組み込まれる鏡筒本体１００２を有し、鏡筒本体１００２は、例えば円筒状あるいは直方体状を呈している。
鏡筒本体１００２には、光学系１４を構成する第１固定レンズ１４０２、第１移動レンズ１４０４、第２固定レンズ１４０６、第２移動レンズ１４０８が光軸方向の前方から後方に向かってこの順番で配設されている。
本実施例では、光学系１４は、これら４群からなるインナーフォーカスレンズとして構成されている。
第１固定レンズ１４０２は鏡筒本体１００２の前端に、光学系１４の光軸方向に移動不能に固定されている。
第２固定レンズ１４０６は鏡筒本体１００２の前後方向の中間部に、光学系１４の光軸方向に移動不能に固定されている。
第１移動レンズ１４０４は、第１固定レンズ１４０２と第２固定レンズ１４０６との間に設けられ、第２移動レンズ１４０８は、第２固定レンズ１４０６の後方に設けられ、これら第１、第２移動レンズ１４０４、１４０８は後述するレンズ移動機構５０により光学系１４の光軸方向に移動されるように構成されるとともに、レンズ位置検出装置２００により光軸方向の位置が検出されるように構成されている。
第１移動レンズ１４０４は光軸方向に移動されることで光学系１４の焦点距離を調整するズームレンズとして構成され、第２移動レンズ１４０８は光軸方向に移動されることで光学系１４の焦点調節がなされるフォーカスレンズとして構成されている。すなわち、第１移動レンズ１４０４の変位によって焦点距離を可変し、この焦点距離の変化によって生じた合焦位置のずれを第２移動レンズ１４０８の変位によって修正し適切に合焦させるように構成されている。
鏡筒本体１００２の後端には開口１００４が設けられ、撮像素子１８は長方形を呈する撮像面１８０２を開口１００４から前方に臨ませた状態で鏡筒本体１００２の後端に取着されている。また、開口１００４には第２移動レンズ１４０８を通過した光が通過する光学フィルタ１００６が取着されており、光学フィルタ１００６は例えばローパスフィルタ、あるいは、赤外線フィルタで構成されている。
【００１１】
図５は第２の移動レンズに関わるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図、図６はレンズ位置と検出信号の関係を示す図である。
なお、第１移動レンズ１４０４のレンズ位置検出装置も第２移動レンズ１４０８のレンズ位置検出装置と全く同様に構成されているため、以下では第２移動レンズ１４０８のレンズ位置検出装置についてのみ説明する。
図５に示すように、鏡筒本体１００２の内部にはベース１００３が固定されており、ベース１００３上でレンズ案内機構４０によって第２移動レンズ１４０８が光軸方向に移動可能に支持され、レンズ移動機構５０によって第２移動レンズ１４０８が光軸方向に移動され、レンズ位置検出装置２００によって第２移動レンズ１４０８の光軸方向の位置が検出される。
レンズ案内機構４０は、レンズ保持枠１４１０、スリーブ部１４１２、溝部１４１４、不図示の第１、第２のガイド軸で構成されている。
レンズ保持枠１４１０は、環状を呈しその中心部に第２移動レンズ１４０８を保持している。
スリーブ部１４１２と溝部１４１４は、レンズ保持枠１４１０の外周部で第２移動レンズ１４０８の光軸を挟む２箇所に設けられている。
前記第１、第２のガイド軸は、それぞれ光軸と平行に延在するようにベース１００３に取着され、前記第１のガイド軸がスリーブ部１４１２に挿通され、前記第２のガイド軸が溝部１４１４に挿通されることで、第２移動レンズ１４０８およびレンズ保持枠１４１０が回転することなく前記第１のガイド軸に沿って直線往復移動できるように構成されている。
【００１２】
レンズ移動機構５０は、駆動用コイル５００２、対向ヨーク５００４、駆動用マグネット５００６、接地ヨーク５００８などから構成されている。
駆動用コイル５００２は、光軸と平行な軸線回りに巻回されレンズ保持枠１４１０に接着剤等で固定され、駆動用コイル５００２の内周は前後方向に開放されている。
対向ヨーク５００４は、帯板状を呈し、駆動用コイル５００２の内周に遊挿され光軸と平行に延在するように配置されている。
駆動用マグネット５００６は、帯板状を呈し、駆動用コイル５００２の外周で対向ヨーク５００４と平行して延在するように配置されている。
接地ヨーク５００８は、駆動用マグネット５００６とほぼ同形の矩形板状を呈し駆動用マグネット５００６の対向ヨーク５００４と反対側の面に接合されている。
これら対向ヨーク５００４と接地ヨーク５００８はベース１００３に取着され、駆動用マグネット５００６は接地ヨーク５００８上に取着されている。
レンズ移動機構５０は、レンズ駆動部１２６から駆動用コイル５００２に駆動電流が供給されることにより駆動用コイル５００２から発生された磁界と、駆動用マグネット５００６の磁界との磁気相互作用によりレンズ保持枠１４１０を光軸方向の前方あるいは後方に移動させる駆動力が発生するように構成されている。
さらに詳細に説明すると、レンズ駆動部１２６は、制御部１２４から供給されるデジタル信号としての駆動信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器１２６Ａと、Ｄ／Ａ変換器１２６Ａから供給されるアナログ信号としての駆動信号に基づいて前記駆動電流を駆動用コイル５００２に供給するモータドライバ１２６Ｂとを備えている。
【００１３】
レンズ位置検出装置２００は、位置検出用マグネット２０２、磁力検出センサ２０４、位置情報生成手段２０６などを備えている。
位置検出用マグネット２０２は、レンズ保持枠１４０８の後面に取着され、レンズ保持枠１４０８と一体的に光軸方向に移動するように配置されている。
位置検出用マグネット２０２は、前記光軸方向の一方にＮ極およびＳ極の一方の磁極が位置し、光軸方向の他方にＮ極およびＳ極の他方の磁極が位置するようにレンズ保持枠１４０８に取着されている。言い換えると、位置検出用マグネット２０２は光軸方向に着磁されている。
本実施例では位置検出用マグネット２０２とレンズ保持枠１４０８との間に、すなわち、位置検出用マグネット２０２とレンズ保持枠１４０８の後面との間に、位置検出用マグネット２０２から光軸方向に沿って発生する磁束密度を増大させる接地ヨーク（バックヨーク）２０３が介在されている。
磁力検出センサ２０４は、位置検出用マグネット２０２の磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号（位置信号）Ｓｓを生成するものであり、位置検出用マグネット２０２と対向するようにベース１００３に取着され、位置検出用マグネット２０２を通り前記光軸と平行する直線上に配置されている。
本実施例では、磁力検出センサ２０４は例えばホール素子で構成されており、ホール素子は磁束密度に比例した電圧を発生するので、それが受ける磁力の強さ（磁束密度の大きさ）に対応した（比例した）電圧の検出信号Ｓｓを出力するように構成されている。なお、このような磁力検出センサ２０４は磁力の強さを検出して検出信号Ｓｓを生成するものであればよく、ホール素子に限定されるものではなく、例えばＭＲ素子などの磁気抵抗素子などを用いることもできる。
したがって、図６に示すように、第２移動レンズ１４０８が最も後方の位置（最も撮像素子１８に近接した位置）を端点１とし、第２移動レンズ１４０８が最も前方の位置（最も撮像素子１８から離間した位置）を端点２とした場合、第２移動レンズ１４０８が端点１に位置した状態で磁力検出センサ２０４によって検出される位置検出用マグネット２０２の磁力は最大となるため検出信号Ｓｓも最大となり、第２移動レンズ１４０８が端点１から端点２に近づくにつれて磁力検出センサ２０４によって検出される位置検出用マグネット２０２の磁力は減少し検出信号Ｓｓも減少する。
言い換えると、レンズ保持枠１４１０の位置と磁力検出センサ２０４の検出信号の電圧が１対１の関係でありレンズ保持枠１４１０の位置は出力電圧値によって一義的に決定される。
位置情報生成手段２０６は、増幅回路２０８とＡ／Ｄ変換器２１０を備えている。
増幅回路２０８は、磁力検出センサ２０４からの検出信号Ｓｓを増幅する。
Ａ／Ｄ変換器２１０は増幅回路２０８で増幅された検出信号Ｓｓをアナログ信号からデジタル信号に変換し第２移動レンズ１４０８の位置情報として制御部１２４に供給する。
制御部１２４はデジタル信号に変換された検出信号Ｓｓに基づいて第２移動レンズ１４０８の光軸方向の位置を検出し、その検出結果に応じて駆動信号を駆動部１２６に供給することで第２移動レンズ１４０８の光軸方向の位置制御、例えばサーボなどの閉ループ制御を行う。
【００１４】
次に本実施例の作用効果について説明する。
制御部１２４から駆動信号が駆動部１２６に供給されることによりレンズ移動機構５０によってレンズ保持枠１４１０が光軸方向に移動されると、その移動に伴い位置検出用マグネット２０２と磁力検出センサ２０４との距離が変化し磁力検出センサ２０４が受ける磁界の強度が変化する。
したがって、位置検出用マグネット２０２と磁力検出センサ２０４との距離、言い換えると第２移動レンズ１４０８の光軸方向の位置に応じた電圧の検出信号が磁力検出センサ２０４から出力され、増幅回路２０８、Ａ／Ｄ変換器２１０を介して制御部１２４に供給される。
これにより、制御部１２４は、第２移動レンズ１４０８の位置を検出することができる。
本実施例によれば、磁力検出センサ２０４は、位置検出用マグネット２０２の磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号を生成するので、従来と異なって第２移動レンズ１４０８の可動ストローク全長にわたって位置検出用のマグネットを設ける必要がなく、位置検出用マグネットの占有スペースを大幅に削減することができるので、レンズ位置検出装置２００の小型化を図る上で有利となる。したがって、本実施例のレンズ位置検出装置２００を撮像装置１００に適用した場合には、撮像装置１００の小型化を図る上で有利となる。
また、磁力検出センサ２０４の検出信号Ｓｓ（検出出力）は、第２移動レンズ１４０８の位置に応じて一義的に決定されるため、従来と異なって、レンズ位置を検出するに先立って、レンズ保持枠１４１０をストローク端点に移動して磁気検出用素子の出力を取得するような初期化処理は必要なく、位置検出開始と同時にレンズ保持枠１４１０がどこの位置にあってもその位置を検出することができ、レンズ位置の検出に要する時間を短縮化する上で有利となる。したがって、本実施例のレンズ位置検出装置２００を撮像装置１００に適用した場合には、撮像装置１００の起動時間を短縮化する上で有利となる。
【実施例２】
【００１５】
次に実施例２について説明する。
実施例２が実施例１と異なる点は、増幅回路２０８の増幅率の大きさを２段階に切り換えるようにした点である。
図７は実施例２におけるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図、図８は増幅回路２０８の構成を示す説明図、図９は実施例２におけるレンズ位置と検出信号の関係を示す図である。なお、以下の各実施例では実施例１と同様の部分および部材には同一の符号を付して説明する。
【００１６】
図７に示すように、実施例２では、増幅回路２０８は、第１、第２の増幅器２０８Ａ、２０８Ｂと、スイッチ２０８Ｃを備えている。
第１の増幅器２０８Ａは磁力検出センサ２０４の検出信号Ｓｓを入力して第１の増幅率で増幅するように構成されている。
第２の増幅器２０８Ｂは第１の増幅器２０８Ａの出力信号を入力して第２の増幅率で増幅するように構成されている。
スイッチ２０８Ｃは、第１の増幅器２０８Ａの出力端に接続される第１の入力端子と、第２の増幅器２０８Ｂの出力端に接続される第２の入力端子と、第１、第２の入力端子の何れか一方を選択してＡ／Ｄ変換器２１０の入力端に接続する共通出力端子とを有しており、スイッチ２０８Ｃの切り換え動作は制御部１２４によってなされるように構成されている。
実施例２によれば、図８に示すように、第１の増幅器２０８Ａによって増幅された検出信号Ｓｓは出力信号Ａとして出力され、その場合の増幅率は第１の増幅器２０８Ａの増幅率となる。
一方、第２の増幅器２０８Ｂによって増幅された検出信号Ｓｓは出力信号Ｂとして出力され、その増幅率は第１、第２の増幅器２０８Ａ、２０８Ｂの増幅率の積となり、第１の増幅器２０８Ａのみの増幅率よりも大きな増幅率となる。
【００１７】
図９に示すように、第１の増幅器２０８Ａの出力信号Ａは、第２移動レンズ１４０８が撮像素子１８から離間するにしたがって低下する。そして、第２移動レンズ１４０８の位置が端点１と端点２の中間の任意の位置を中間点Ｍとし、端点１から中間点Ｍまでの出力信号Ａの傾きの絶対値をα、中間点Ｍから端点２までの出力信号Ａの傾きの絶対値をβとしたとき、図から明らかなようにα＞βとなる。
傾きの絶対値が大きければ、第２移動レンズ１４０８の移動量に対する出力信号の変化量が大きくなり、傾きの絶対値が小さければ、第２移動レンズ１４０８の移動量に対する出力信号の変化量が小さくなる。
言い換えると、傾きの絶対値が大きいほど第２移動レンズ１４０８の位置の分解能を大きくでき正確な位置検出を行う上で有利となる。
したがって、傾きの絶対値が低下した場合には、検出信号を増幅することで傾きの絶対値を大きくすればよいことになる。
具体的には、図９に示すように、端点１から中間点Ｍまでの範囲では、傾きの絶対値αは十分な分解能を得ることができる値であるため、スイッチ２０８Ｃを第１の増幅器２０８Ａ側に切り換えることで出力信号Ａを用いて位置検出を行う。
一方、中間点Ｍから端点２からまでの範囲では、傾きの絶対値βは十分な分解能を得るためには不足しているので、スイッチ２０８Ｃを第２の増幅器２０８Ｂ側に切り換えることで出力信号Ｂを用いて位置検出を行う。スイッチ２０８Ｃを第２の増幅器２０８Ｂ側に切り換えることで出力信号Ｂの傾きの絶対値β´は前記傾きの絶対値βよりも大きくなり、正確な位置検出を行う上で有利となる。
また、実施例２のように増幅率を上げることにより第２移動レンズ１４０８の位置を検出する上で十分な分解能を確保するために必要な傾きの絶対値を有する出力信号を得ることができれば、位置検出用マグネット２０２と磁力検出センサ２０４の距離が大きく広がった場合でも、第２移動レンズ１４０８の位置を検出することができ、第２移動レンズ１４０８の移動ストローク（移動可能範囲）を確保する上で有利となる。
なお、単に増幅率を高く設定するだけでは、出力信号がＡ／Ｄ変換器２１０の入力レベルを超過してしまうため、出力信号Ｂに対しては図９に示すように負のオフセットを与えることで出力信号がＡ／Ｄ変換器２１０の入力レベルに収まるようにしている（実際には、出力信号Ａについても同様のオフセットをすることで出力信号Ａが入力レベルに収まるようにしている）。
また、実施例２では、図８のように第１の増幅器２０８Ａの出力を第２の増幅器２０８Ｂの入力に接続する構成にした場合について説明したが、図１０に示すように、互いに増幅率の異なる第１の増幅器２０８Ａと第２の増幅器２０８Ｂとの双方に検出信号Ｓｓを共通に入力し、第１の増幅器２０８Ａの出力と第２の増幅器２０８Ｂの出力とをスイッチで切り換えるようにしてもよい。
また、実施例２では、増幅率を２つの異なる大きさに切り換える（変更する）場合について説明したが、増幅率を３つ以上の異なる大きさに切り換えるようにしてもよいことはもちろんである。
また、実施例２のように検出信号Ｓｓを増幅すると、検出信号Ｓｓに含まれるノイズ成分も同時に増幅されるため、最終的に得られる第２移動レンズ１４０８の位置のばらつきが大きくなることが考えられる。
このような不都合を解消するためには、検出信号Ｓｓのノイズあるいは出力信号Ａ、Ｂのノイズを除去するノイズ除去手段を設ければよい。
このようなノイズ除去手段は、例えば、増幅回路２０８の前段あるいは後段に設けたノイズ除去用のローパスフィルタ、あるいは、Ａ／Ｄ変換器２１０の後段に設けたＩＩＲフィルタやＦＩＲフィルタなどのデジタルフィルタなどによって構成することができる。
なお、実施例２においても、実施例１と同様に、レンズ位置検出装置２の小型化を図る上で有利であり、レンズ位置の検出に要する時間を短縮化する上で有利となることはもちろんである。
【実施例３】
【００１８】
次に実施例３について説明する。
実施例３が実施例１と異なる点は、レンズ移動機構の構成である。
図１１は実施例３におけるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図である。
レンズ移動機構５０´は、駆動用コイル５０２２、対向ヨーク５０２４、駆動用マグネット５０２６、接地ヨーク５０２８などから構成されている。
駆動用コイル５０２２は、光軸と直交する軸線回りに巻回されレンズ保持枠１４１０の下部から光軸方向の一方（前方）に突設された取付片１４１１の下面に接着剤等で固定されている。
対向ヨーク５０２４は、レンズ保持枠１４１０における取付片１４１１の上部箇所に設けられた開口に挿通され、光軸と平行に延在するように配置されている。
駆動用マグネット５０２６は、帯板状を呈し、駆動用コイル５０２２の外周で対向ヨーク５０２４と平行して延在するように配置されており、Ｎ極とＳ極の一方に着磁された第１領域５０２６ＡとＮ極とＳ極の他方に着磁された第２領域５０２６Ｂが延在方向に沿って交互に並べて配置されている。
接地ヨーク５０２８は、駆動用マグネット５０２６とほぼ同形の矩形板状を呈し駆動用マグネット５０２６の対向ヨーク５０２４と反対側の面に接合されている。
これら対向ヨーク５０２４と接地ヨーク５０２８はベース１００３に取着され、駆動用マグネット５０２６は接地ヨーク５０２８上に取着されている。
レンズ移動機構５０´は、レンズ駆動部１２６から駆動用コイル５０２２に駆動電流が供給されることにより駆動用コイル５０２２から発生された磁界と、駆動用マグネット５０２６の第１、第２領域５０２６Ａ、５０２６Ｂの磁界との磁気相互作用によりレンズ保持枠１４１０を光軸方向の前方あるいは後方に移動させる駆動力が発生するように構成されている。
このように構成された実施例３においても実施例１と同様に、レンズ位置検出装置２の小型化を図る上で有利であり、レンズ位置の検出に要する時間を短縮化する上で有利となることはもちろんである。
また、実施例３においても実施例２と同様の増幅回路２０８を設けることにより、実施例２と同様の効果を奏することはもちろんである。
【実施例４】
【００１９】
次に実施例４について説明する。
実施例４が実施例３と異なるのは、磁力検出センサを２つ設けることでレンズ位置の検出精度を高めるとともに位置検出が可能な範囲を拡張した点である。
図１２は実施例４におけるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図、図１３は実施例４におけるレンズ位置と検出信号の関係を示す図である。
図１２に示すように、レンズ位置検出装置２００´は、位置検出用マグネット２０２、磁力検出センサ２０４´、位置情報生成手段２０６´などを備えている。
位置検出用マグネット２０２は、実施例３と同様にレンズ保持枠１４０８の後面に取着され、レンズ保持枠１４０８と一体的に光軸方向に移動するように構成され、前記光軸方向の一方にＮ極およびＳ極の一方の磁極が位置し、光軸方向の他方にＮ極およびＳ極の他方の磁極が位置するようにレンズ保持枠１４０８に取着されている。言い換えると、位置検出用マグネット２０２は光軸方向に着磁されている。
なお、実施例４では実施例３の接地ヨーク（バックヨーク）２０３は設けられていない。
磁力検出センサ２０４´は第１、第２の磁力検出センサ２０４Ａ、２０４Ｂを有している。
第１、第２の磁力検出センサ２０４Ａ、２０４Ｂは、位置検出用マグネット２０２の磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号（位置信号）を生成するものであり、位置検出用マグネット２０２を通る前記光軸と平行な直線上において位置検出用マグネット２０２と対向しこの位置検出用マグネット２０４を前記光軸方向で挟む前後２箇所に位置するようにベース１００３に取着されている。本実施例では、第１の磁力検出センサ２０４Ａは後方（撮像素子１８側）に配置され、第２の磁力検出センサ２０４Ｂは前方（被写体側）に配置されている。
第１、第２の磁力検出センサ２０４Ａ、２０４Ｂは、実施例１〜実施例３の磁力検出センサ２０４と同様にホール素子（磁気抵抗素子）で構成されており、それが受ける磁力の強さ（磁束密度の大きさ）に応じて抵抗値が変化する。第１、第２の磁力検出センサ２０４Ａ、２０４Ｂには図示しない手段により一定の電流が供給されており、第１、第２の磁力検出センサ２０４Ａ、２０４Ｂは磁力の強さに比例した電圧の検出信号ＳｓＡ、ＳｓＢを出力するように構成されている。実施例４では、第１、第２の磁力検出センサ２０４Ａ、２０４Ｂは同一の特性を有し、同一の強さの磁力を検出したときに検出信号が同一の電圧となるように構成されている。
第１の磁力検出センサ２０４Ａによって検出される位置検出用マグネット２０２の磁力は、第２移動レンズ１４０８が端点１に位置した状態で最大となり、第２移動レンズ１４０８が端点１から端点２に近づくにつれて減少する。
これに対して、第２の磁力検出センサ２０４Ｂによって検出される位置検出用マグネット２０２の磁力は第２移動レンズ１４０８が端点１に位置した状態で最小となり、第２移動レンズ１４０８が端点１から端点２に近づくにつれて増大する。
【００２０】
位置情報生成手段２０６´は、スイッチ２０７と増幅回路２０８を備えている。
スイッチ２０７は、第１、第２の磁力検出センサ２０４Ａ、２０４Ｂの何れか一方の検出信号ＳｓＡ、ＳｓＢを選択して増幅回路２０８に供給するように構成され、スイッチ２０７の切り換え動作は制御部１２４によってなされるように構成されている。
実施例４によれば、図１３に示すように、スイッチ２０７が第１の磁力検出センサ２０４Ａの検出信号ＳｓＡを選択した場合増幅回路２０８によって増幅された検出信号ＳｓＡは出力信号Ａとして出力される。
一方、スイッチ２０７が第２の磁力検出センサ２０４Ｂの検出信号ＳｓＢを選択した場合増幅回路２０８によって増幅された検出信号ＳｓＢは出力信号Ｂとして出力される。
【００２１】
図１３に示すように、第２移動レンズ１４０８が最も後方の位置（最も撮像素子１８に近接した位置）を端点１とし、第２移動レンズ１４０８が最も前方の位置（最も撮像素子１８から離間した位置）を端点２とする。そして、端点１と端点２の中間点を中間点Ａとする。
この場合、第１の磁力検出センサ２０４Ａ側の出力信号Ａは、第２移動レンズ１４０８が撮像素子１８から離間するにしたがって低下する。端点１から中間点Ｍまでの出力信号Ａの傾きの絶対値をα１、中間点Ｍから端点２までの出力信号Ａの傾きの絶対値をβ１としたとき、図から明らかなようにα１＞β１となる。
同様に、第２の磁力検出センサ２０４Ｂ側の出力信号Ｂは、第２移動レンズ１４０８が撮像素子１８から離間するにしたがって上昇する。端点１から中間点Ｍまでの出力信号Ｂの傾きの絶対値をα２、中間点Ｍから端点２までの出力信号Ｂの傾きの絶対値をβ２としたとき、図から明らかなようにα２＞β２となる。
また、図から明らかなように端点１から中間点Ｍまでの範囲ではα１＞β２であり、中間点Ｍから端点２までの範囲ではα２＞β１である。
したがって、端点１から中間点Ｍまでの範囲ではスイッチ２０７によって第１の磁力検出センサ２０４Ａの検出信号ＳｓＡを選択して増幅回路２０８に供給することで傾きの絶対値がα１となる出力信号Ａを得ることができる。また、中間点Ｍから端点２までの範囲ではスイッチ２０７によって第２の磁力検出センサ２０４Ｂの検出信号ＳｓＢを選択して増幅回路２０８に供給することで傾きの絶対値がα２となる出力信号Ｂを得ることができる。
このように第１、第２の磁力検出センサ２０４Ａ、２０４Ｂの検出信号ＳｓＡ、ＳｓＢをスイッチ２０７で選択して増幅回路２０８に供給することで、端点１〜端点２の範囲、すなわち第２移動レンズ１４０８の移動ストローク（移動可能範囲）の全域にわたって第２移動レンズ１４０８の位置検出の分解能を大きくすることができ十分な位置検出精度を確保することが可能となる。
また、実施例３では、位置情報生成手段２０６において傾きの絶対値が低い部分（傾きの絶対値がβの部分）に対応する検出信号Ｓｓの増幅率を傾きの絶対値が高い部分（傾きの絶対値がαの部分）に対応する検出信号Ｓｓの増幅率よりも大きなものとしていたので、ノイズが検出信号Ｓｓに与える影響を考慮してフィルタを設けるなどの対策が必要であったが、実施例４では、増幅率の切り換えが不要となるため、ノイズが検出信号Ｓｓに与える影響度が低くなることから、例えばノイズの影響を考慮した対策が簡単なもので済み、位置情報生成手段２０６の構成を簡素化する上で有利となる。
また、実施例１〜３のように単一の磁力検出センサ２０４を設ける場合には、位置検出用マグネット２０２と単一の磁力検出センサ２０４とが所定距離以上離間すると、検出信号の電圧がほぼゼロとなり、増幅回路２０８によって検出信号を増幅したとしても十分な分解能を確保するために必要な傾きの絶対値を有する出力信号を得ることができない。したがって、位置検出が可能な第２移動レンズ１４０８の移動ストローク（移動可能範囲）を確保するには限界がある。
しかしながら、実施例４では、位置検出用マグネット２０２を光軸方向で挟むように設けられた第１、第２の磁力検出センサ２０４Ａ、２０４Ｂから２つの検出信号ＳｓＡ、ＳｓＢを得るようにしたので、何れか一方の検出信号ＳｓＡ、ＳｓＢに基づいて十分な分解能を有する出力信号を得ることができ、実施例１〜３に比較して位置検出が可能な第２移動レンズ１４０８の移動ストローク（移動可能範囲）を大きく確保する上で有利となる。
また、このように構成された実施例４においても実施例１と同様に、レンズ位置検出装置２の小型化を図る上で有利であり、レンズ位置の検出に要する時間を短縮化する上で有利となることはもちろんである。
【００２２】
なお、実施例１〜４では、図４に示すようにレンズ鏡筒が４群インナーフォーカスレンズで構成されている場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば沈胴式レンズなど可動部を含む構成からなるレンズ鏡筒など様々なタイプのレンズ鏡筒における可動部の位置検出に適用可能であることはもちろんである。
また、実施例１〜３では、レンズ保持枠１４１０に位置検出用マグネット２０２を設け、ベース１００３に磁力検出センサ２０４を設けた場合について説明したが、レンズ保持枠１４１０に磁力検出センサ２０４を設け、ベース１００３に位置検出用マグネット２０２を設けてもよいことは無論である。
また、実施例１〜４では、本発明が撮像装置に適用された場合について例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば光ディスクの記録および／または再生を行う光ディスク装置に搭載される光ピックアップの対物レンズの位置を検出する構成に適用可能である。
また、本発明はレンズ位置の検出に限定されるものではなく、各種工作機器や測定機器における可動部材の位置を検出する構成にも適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１のレンズ位置検出装置が適用された撮像装置を前方から見た斜視図である。
【図２】実施例１の撮像装置を後方から見た斜視図である。
【図３】撮像装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】レンズ鏡筒の断面図である。
【図５】第２の移動レンズに関わるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図６】レンズ位置と検出信号の関係を示す図である。
【図７】実施例２におけるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図８】増幅回路２０８の構成を示す説明図である。
【図９】実施例２におけるレンズ位置と検出信号の関係を示す図である。
【図１０】増幅回路２０８の他の例の構成を示す説明図である。
【図１１】実施例３におけるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図１２】実施例４におけるレンズ案内機構、レンズ移動機構およびレンズ位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図１３】実施例４におけるレンズ位置と検出信号の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
２００……レンズ位置検出装置、２０２……位置検出用マグネット、２０４……磁力検出センサ、２０６……位置情報生成手段、１００３……ベース、１４０８……第２移動レンズ。
【図１】
2006058512.tif 000003
【図２】
2006058512.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006058512.tif 000006
【図５】
2006058512.tif 000007
【図６】
2006058512.tif 000008
【図７】
2006058512.tif 000009
【図８】
2006058512.tif 000010
【図９】
2006058512.tif 000011
【図１０】
2006058512.tif 000012
【図１１】
2006058512.tif 000013
【図１２】
2006058512.tif 000014
【図１３】
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