(57)【要約】【課題】レンズの駆動力伝達手段の一部に配置された位置検出手段によって、間接的にレンズの位置を検出する光学機器において、プリセット機能におけるレンズの位置再現精度を向上させること【解決手段】光学機器は、往復差よりも小さい所定量を記憶すると共に、位置検出エンコーダ２１４によって出力されたフォーカスレンズ２０８の光軸上の第１の位置を表す情報をプリセット位置として記憶するメモリ２０９ｂと、位置検出エンコーダによってフォーカスレンズの光軸方向の現在の位置である第２の位置を表す情報を取得し、フォーカスレンズをプリセット位置に移動させる信号を受信すると、フォーカス駆動モータ２１２によってフォーカスレンズを、第２の位置から第１の位置の方向に、第２の位置と第１の位置との間の光軸上の距離に所定量を足した距離だけ駆動させる制御部２０９ａと、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の光学像を形成する撮影光学系のレンズを光軸方向に駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動力を前記レンズに伝達する駆動力伝達手段と、
前記駆動力伝達手段の一部に設けられ、前記レンズの光軸上の位置を検出する位置検出手段と、
前記光軸方向に被写体側から光学像側に前記レンズを移動する場合と光学像側から被写体側に前記レンズを移動する場合の位置検出手段の同一の検出結果に対する実際の前記レンズの光軸上の位置ずれ量である往復差よりも小さい所定量を記憶すると共に、前記位置検出手段によって出力された前記レンズの光軸上の第１の位置を表す情報をプリセット位置として記憶する記憶手段と、
前記レンズを前記プリセット位置に移動させる信号を受信すると、前記位置検出手段から前記レンズの光軸上の現在の位置である第２の位置を表す情報を取得し、前記駆動手段によって前記レンズを、前記第２の位置から前記記憶手段に記憶された前記第１の位置の方向に、前記第２の位置と前記第１の位置との間の光軸上の距離に前記所定量を足した距離だけ駆動させる制御手段と、
を有することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記レンズの可動範囲は複数のゾーンに分割され、前記制御手段は各ゾーンに対応する前記所定量を使用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】
前記位置検出手段は、前記レンズを駆動する際に相対的に移動する第１の部材と第２の部材の一方に設けられたスケールと、前記第１の部材と第２の部材の他方に設けられて前記スケールを検出する検出部と、を有するエンコーダであることを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記撮影光学系を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
【請求項５】
レンズの光軸上の位置を検出する位置検出手段によって出力された前記レンズの光軸上の第１の位置を表す情報をプリセット位置として記憶するステップと、
前記レンズを前記プリセット位置に移動させる信号を受信すると、前記位置検出手段から前記レンズの光軸上の現在の位置である第２の位置を表す情報を取得し、駆動手段によって前記レンズを、前記第２の位置から前記記憶するステップにおいて記憶された前記プリセット位置の方向に、前記第２の位置と前記第１の位置との間の光軸上の距離に所定量を足した距離だけ駆動させるステップと、
を有し、
前記所定量は、前記位置検出手段の同一の検出結果に対して光軸方向に被写体側から光学像側に前記レンズを移動する場合と光学像側から被写体側に前記レンズを移動する場合の前記レンズの実際の光軸上の位置ずれ量である往復差よりも小さいことを特徴とするレンズの駆動制御方法。
【請求項６】
前記所定量は前記往復差の半分であることを特徴とする請求項５に記載のレンズの駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器およびレンズの駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、予め設定されたフォーカス位置にデフォーカス位置から復帰するフォーカスプリセット（以下、「ＦＰ」と記す）機能を有する光学機器を開示している。特許文献１では、絶対値エンコーダが、レンズの可動範囲を複数ゾーンに分割してレンズの現在の位置ゾーンを検出し、相対位置エンコーダが、それよりも細かい分解能を有し、レンズの所定移動量ごとに信号を出力する。これら２つのエンコーダからの出力信号に基づいて、レンズマイコンはレンズの駆動前の絶対位置を表す素子位置情報を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０１６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フォーカスレンズと固定部材に配置された位置検出手段によって、フォーカスレンズ位置を直接的に検出する場合には検出誤差は生じない。しかし、フォーカスレンズに駆動手段の駆動力を伝達する駆動力伝達手段の一部に位置検出手段を配置し、間接的にフォーカスレンズの位置を検出する場合がある。例えば、フォーカスレンズと共に相対的に移動する２つの部材の一方に検出部を設け、他方に被検出部を設ける場合である。この場合には、駆動力伝達手段内に設定した機械的な隙間により、位置検出手段の検出結果と実際のフォーカスレンズの位置との間に往復差が生じてしまい、その分ＦＰ機能におけるフォーカスレンズの位置再現精度が低下する。ここで、「往復差」とは、光軸方向に被写体側から光学像側にフォーカスレンズを移動する場合と光学像側から被写体側にフォーカスレンズを移動する場合の位置検出手段の同一の検出結果に対する実際のフォーカスレンズの光軸上の位置ずれ量をいう。
【０００５】
本発明は、レンズの駆動力伝達手段の一部に配置された位置検出手段によって、間接的にレンズの位置を検出する光学機器において、プリセット機能におけるレンズの位置再現精度を向上させることを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光学機器は、被写体の光学像を形成する撮影光学系のレンズを光軸方向に駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動力を前記レンズに伝達する駆動力伝達手段と、前記駆動力伝達手段の一部に設けられ、前記レンズの光軸上の位置を検出する位置検出手段と、前記光軸方向に被写体側から光学像側に前記レンズを移動する場合と光学像側から被写体側に前記レンズを移動する場合の位置検出手段の同一の検出結果に対する実際の前記レンズの光軸上の位置ずれ量である往復差よりも小さい所定量を記憶すると共に、前記位置検出手段によって出力された前記レンズの光軸上の第１の位置を表す情報をプリセット位置として記憶する記憶手段と、前記レンズを前記プリセット位置に移動させる信号を受信すると、前記位置検出手段から前記レンズの光軸上の現在の位置である第２の位置を表す情報を取得し、前記駆動手段によって前記レンズを、前記第２の位置から前記記憶手段に記憶された前記第１の位置の方向に、前記第２の位置と前記第１の位置との間の光軸上の距離に前記所定量を足した距離だけ駆動させる制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、レンズの駆動力伝達手段の一部に配置された位置検出手段によって、間接的にレンズの位置を検出する光学機器において、プリセット機能におけるレンズの位置再現精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態のカメラシステムの要部ブロック図である。
【図２】図１に示すカメラシステムの要部断面図である。
【図３】図１に示す交換レンズの分解斜視図である。
【図４】図３に示す交換レンズのフォーカスレンズユニットの分解斜視図と、カム筒の斜視図である。
【図５】図４に示すフォーカスレンズユニットの斜視図である。
【図６】図３に示すフォーカスユニットの斜視図である。
【図７】図１に示すフォーカス駆動ユニットの斜視図、背面図、分解斜視図である。
【図８】図７（ｂ）に示すフォーカス駆動ユニットのＡ−Ａ断面図である。
【図９】図１に示す位置検出エンコーダの部分斜視図と部分断面図である。
【図１０】図１に示す位置検出エンコーダの光学スケールを説明する図である。
【図１１】第２トラックのセンサ出力例を示す図である。
【図１２】信号同期を説明する図である。
【図１３】機械的な隙間がある場合のＦＰの位置ずれを説明するための概略図である。
【図１４】機械的な隙間がある場合のＦＰの位置ずれを説明するための概略図である。
【図１５】機械的な隙間がある場合のＦＰの位置ずれを説明するための概略図である。
【図１６】機械的な隙間がある場合のＦＰの位置ずれを説明するための概略図である。
【図１７】往復差のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図２は、本実施形態の光学機器を構成しているレンズ交換式デジタル一眼レフカメラシステムの要部断面図である。１はカメラ本体（撮像装置、光学機器）、２は交換レンズ（光学機器）である。交換レンズ２は、カメラ本体１に取り外し可能に装着される。本発明は、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ミラーレスカメラなど他の光学機器にも適用可能である。
【００１０】
１ａはカメラ本体１のマウント部、２ａは交換レンズ２のマウント部であり、両者はバヨネット結合により機械的に着脱可能であり、カメラ本体１と交換レンズ２はマウント部１ａ、２ａを介して電気的な通信を行なう。
【００１１】
３はメインミラー、４はペンタプリズム、５はファインダレンズである。交換レンズ２の撮影光学系により形成される被写体像がメインミラー３で一部が反射され、ペンタプリズム４で正立像となり、ファインダレンズ５により観察可能となる。
【００１２】
６はサブミラー、７は焦点検出ユニットである。交換レンズ２により結像される被写体像はメインミラー３を透過した一部の光束がサブミラー６で反射され、焦点検出ユニット７へ導かれる。焦点検出ユニット７は周知のフィールドレンズ、二次結像レンズ、一対のオートフォーカス（ＡＦ）センサよりなり、いわゆる位相差方式により焦点検出を行なう。
【００１３】
８はＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子であり、撮影光学系によって形成された光学像を光電変換して電気信号として取りだすことが可能な光電変換素子である。撮像素子８のセンサ面と焦点検出ユニット７のＡＦセンサのセンサ面は共役の位置にあり、焦点検出ユニット７により、撮像素子８での合焦状態を予め検出することが可能である。
【００１４】
９はディスプレイパネルであり、撮像素子８から得られた被写体像の確認が可能であり、その他の様々な撮影情報の確認やカメラのモード設定を図示しない操作手段により行なわれる。
【００１５】
交換レンズ２の撮影光学系は、被写体の光学像を形成し、第一レンズ群Ｌ１、第二レンズ群Ｌ２、第三レンズ群Ｌ３、第四レンズ群Ｌ４、第五レンズ群Ｌ５、第六レンズ群Ｌ６を有する。第一レンズ群Ｌ１、第三レンズ群Ｌ３、第五レンズ群Ｌ５、第六レンズ群Ｌ６は光軸方向に固定のレンズ群であり、第二レンズ群Ｌ２および第四レンズ群Ｌ４が光軸方向に移動することで合焦動作（焦点検出）を行なう。光軸の上に表記している第二レンズ群Ｌ２と第四レンズＬ４が無限の被写体に合焦している状態であり、光軸の下に表記してある第二レンズ群Ｌ２ｍと第四レンズＬ４ｍが最至近の被写体に合焦している状態である。１０は絞りであり、撮像素子８に入射する被写体の光量を調整する。
【００１６】
図１は、本実施形態のレンズ交換式デジタル一眼レフカメラシステムの要部ブロック図である。図中の各ブロックを繋ぐ線は、実線は電気的な接続、破線は機械的な接続を表している。
【００１７】
１０３はカメラ本体１に備えられたカメラマイコン、１０４は接点であり、カメラマイコン１０３は、カメラ本体１内の種々の装置の動作を制御すると共に交換レンズ２の装着時には接点１０４を介して交換レンズ２と通信を行なう。カメラマイコン１０３は、ＣＰＵやＭＰＵなどの制御部（制御手段）と制御に必要な情報を記憶するメモリ（記憶手段）を有する。
【００１８】
１０５は外部から操作可能な２段ストローク式のレリーズスイッチ（ＳＷ）であり、その信号はカメラマイコン１０３に入力される。カメラマイコン１０３はレリーズＳＷ１０５より入力された信号に従い、１段目ストロークスイッチ（ＳＷ１）がＯＮであれば、不図示の測光装置による露光量の決定や後述のＡＦ動作等を行ない、撮影準備状態に入る。また、２段目ストロークスイッチ（ＳＷ２）がＯＮまで操作されたことを検知すると撮影手段１０６（図２の撮像素子８を含む）に撮影開始命令を送信して実際の露光動作を行なわせる。
【００１９】
１０７は焦点検出手段（図２の焦点検出ユニット７を含む）である。焦点検出手段１０７は、後述のＡＦモードに設定されている場合には、レリーズＳＷ１０５のＳＷ１がＯＮされることによりカメラマイコン１０３から送信されてくる焦点検出開始命令に従い、焦点検出エリア内に存在する物体を焦点検出する。焦点検出結果として、フォーカスレンズ２０８の移動方向と移動量を決定する。１０８は表示手段（図２のディスプレイパネル９を含む）である。
【００２０】
２０９は交換レンズ２に備えられたレンズマイコンであり、制御手段であるところの制御部２０９ａと記憶手段であるところのメモリ２０９ｂよりなり、交換レンズ２内の種々の装置の制御を行なうと共に接点２１０を介してカメラ本体１と通信を行なう。後述するフォーカスプリセット（ＦＰ）における戻し制御はカメラマイコン１０３が行ってもよいが、本実施形態ではレンズマイコン２０９が行う。同様に、本実施形態ではＦＰに必要な所定量とプリセット量はメモリ２０９ｂが記憶するが、カメラマイコン１０３の制御部が制御を行う場合にはカメラマイコン１０３のメモリがそれらの情報を記憶してもよい。
【００２１】
２１１は外部から操作可能なＡＦ／マニュアルフォーカス（ＭＦ）切換スイッチ（ＳＷ）であり、ＡＦモードとＭＦモードの選択をする。ＡＦモードにおいては、レリーズＳＷ１０５のＳＷ１のＯＮに応じた焦点検出手段１０７による焦点検出結果がカメラマイコン１０３からレンズマイコン２０９に送信される。それにより、レンズマイコン２０９はフォーカス駆動モータ（駆動手段）２１２を起動させる。フォーカス駆動モータ２１２の駆動力はフォーカス駆動機構（駆動力伝達手段）２１３に伝達され、フォーカスレンズ２０８が光軸方向に駆動される。フォーカス駆動機構２１３の詳細構成については後述する。
【００２２】
２１４は位置検出エンコーダ（位置検出手段）であり、フォーカス駆動機構２１３の一部に設けられ、フォーカスレンズ２０８の光軸上の位置に対応した情報を出力する絶対値エンコーダである。位置検出エンコーダ２１４の詳細構成については後述する。
【００２３】
ＡＦモードでは、レンズマイコン２０９は焦点検出手段１０７の焦点検出結果であるフォーカスレンズ２０８の必要移動量に応じてフォーカス駆動モータ２１２を駆動制御する。最終的にフォーカスレンズ２０８の必要移動量と位置検出エンコーダ２１４の検出結果による実際の移動量とが等しくなった時点でフォーカス駆動モータ２１２を停止させ、ＡＦ駆動が終了したことをカメラマイコン１０３に送信する。
【００２４】
ＭＦモードでは、マニュアル操作部材２１６の操作量に応じて焦点調節が行なわれる。マニュアル操作部材２１６はフォーカス駆動機構２１３と連結され、マニュアル操作部材２１６を外部から操作することにより、フォーカスレンズ２０８を光軸方向に移動させることができる。したがって、ＭＦモードではレリーズＳＷ１０５の操作とは関係なく、撮影者がマニュアル操作部材２１６を操作することによってフォーカスレンズ２０８を移動させ、焦点調節を行なう。
【００２５】
２１８はＦＰ記憶スイッチであり、２１９はＦＰ駆動ＳＷである。ＦＰ記憶ＳＷ２１８、ＦＰ駆動ＳＷ２１９は外部から操作可能なスイッチであり、その出力はレンズマイコン２０９に入力される。ＦＰ記憶ＳＷ２１８が操作されると、その時の位置検出エンコーダ２１４の出力がプリセット位置（フォーカスレンズ２０８の光軸上の第１の位置）としてメモリ２０９ｂに保持される。その後、他の被写体距離に対してＡＦあるいはＭＦによりフォーカスレンズ２０８が他の位置に移動される。この状態でＦＰ駆動ＳＷ２１９が操作されると、フォーカスレンズ２０８がフォーカス駆動モータ２１２により上記の所望の位置に速やかに復帰駆動される。ＦＰ機能のより詳細な動作については後述する。
【００２６】
図３は交換レンズ２の分解斜視図である。１１は第一レンズ群Ｌ１を含む第一レンズユニットである。１２は第二レンズ群Ｌ２を含む第二レンズユニットである。１３は第三レンズ群Ｌ３および絞り１０を含む第三レンズユニットである。１４は第四レンズ群Ｌ４を含む第四レンズユニットである。１５は第五レンズ群Ｌ５および第六レンズ群Ｌ６を含む第五レンズユニットである。１６は前側固定リングユニットであり、透明窓部１６ａを有する。１７は後側固定リングユニット、１８はメイン基板（図１のレンズマイコン２０９を含む）、１９はレンズマウントユニットである。２０はフォーカスユニットであり、第二レンズユニット１２、第三レンズユニット１３、第四レンズユニット１４を含み合焦動作を行なう。２０ａはフォーカスユニット２０に設けられたマニュアル操作リング（図１のマニュアル操作部材２１６）であり、撮影者が手動で操作することで焦点調節できる。２０ｂは被写体距離を表示する距離指標であり、前側固定リングユニット１６の透明窓部１６ａを通して被写体距離を確認することができる。
【００２７】
カメラマイコン１０３は被写体の合焦状態を焦点検出ユニット７から検出し、交換レンズ２にレンズ駆動量を通信する。交換レンズ２ではレンズマイコン２０９により合焦動作が行なわれ、その後、メインミラー３およびサブミラー６が光路外に退避され、撮像素子８により撮影画像が得られる。
【００２８】
図４（ａ）はフォーカスレンズユニット２３の分解斜視図である。
【００２９】
第二レンズユニット１２は周辺部に３個のカムフォロワーピン１２ａ、第三レンズユニット１３は周辺部に３個の支持ピン１３ａ、第四レンズユニット１４は周辺部に３個のカムフォロワーピン１４ａを有している。
【００３０】
２１は各レンズユニットの支持および案内をする案内筒である。３本の直進溝２１ａで３個のカムフォロワーピン１２ａを支持することで第二レンズユニット１２を、３本の直進溝２１ａで３個のカムフォロワーピン１２ａを支持することで第二レンズユニット１２を直進案内している。また、３個の穴部２１ｂで３個の支持ピン１３ａを介して第三レンズユニット１３を固定支持している。
【００３１】
２２は案内筒２１の内部に定位置回転可能に支持されているカム筒である。図４（ｂ）はカム筒２２の斜視図である。カム筒２２には第二レンズユニット１２および第四レンズユニット１４の倒れを規制する３本のカム溝２２ａ、２２ｃが設けてある。２２ｄはカム筒２２を案内筒２１に対して回転させる為の連結ピンである。図４に示すように、連結ピン２２ｄは案内筒２１の周方向溝部２１ｄから外周に突出している。第三レンズユニット１３は案内筒２１に固定支持されているので、カム筒２２には３本の支持ピン１３ａの逃がし溝２２ｂが設けられている。
【００３２】
図５はフォーカスレンズユニット２３の斜視図であり、図５（ａ）は図２の光軸上に表記している第二レンズ群Ｌ２と第四レンズＬ４が無限の被写体に合焦している状態であり、図５（ｂ）は図２で光軸の下に表記してある最至近の被写体に合焦している状態である。
【００３３】
図６（ａ）（ｂ）はフォーカスユニット２０の２方向から見た斜視図である。マニュアル操作リング２０ａ、距離指標２０ｂは省略してある。フォーカスユニット２０はフォーカスレンズユニット２３と後述するフォーカス駆動ユニット２４から構成されている。フォーカス駆動ユニット２４でフォーカスレンズユニット２３の連動ピン２２ｄを回転させることで合焦動作が行なわれる。
【００３４】
図７（ａ）はフォーカス駆動ユニット２４の斜視図であり、図６（ｂ）と同一方向視である。図７（ｂ）はフォーカス駆動ユニット２４の背面図である。図８は図７（ｂ）にＡ−Ａで示すフォーカス駆動ユニット２４の要部断面図である。図７（ｃ）はフォーカス駆動ユニット２４の分解斜視図である。図７および図８を参照して、フォーカス駆動ユニット２４の構成について詳細に説明する。
【００３５】
２５は駆動ベース、２６は駆動リング、２７は連結キーであり、駆動リング２６にビス２本で固定されており、図６（ｂ）に示すように、フォーカスレンズユニット２３の連動ピン２２ｄと係合する。２８はマニュアル連動リング、２９は滑りリングである。滑りリング２９は駆動ベース２５に径嵌合しており、マニュアル連動リング２８は滑りリング２９に回転可能に径嵌合している。
【００３６】
３０は超音波（ＵＳＭ）連動リング、３１はＵＳＭロータ、３２は加圧用板バネを含むＵＳＭステータユニット、３３はステータ回転止めリングである。３１〜３３で周知の振動波モータを構成しており、ＵＳＭ連動リング３０とＵＳＭロータ３１は一体で回転する。以上の振動波モータが駆動手段であり、図１のフォーカス駆動モータ２１２である。但し、フォーカス駆動モータはステッピングモータなどでも良く、振動波モータに限定されない。
【００３７】
３４は３個の差動コロであり、駆動リング２６の周囲に放射方向に設けられた３か所の軸部２６ａに回転可能に支持されている。３個の差動コロ３４はＵＳＭステータユニット３２に含まれる加圧用板バネの加圧力でマニュアル連動リング２８とＵＳＭ連動リング３０で挟みこまれて駆動リング２６を光軸方向に支持している。ＵＳＭステータユニット３２によりＵＳＭロータ３１を回転させると止まっているマニュアル連動リング２８と回転するＵＳＭ連動リング３０に挟まれた差動コロ３４はマニュアル連動リング２８の上を転動していき駆動リング２６を回転させる。また、マニュアル連動リング２８を回転させると止まっているＵＳＭ連動リング３０の上を差動コロ３４が転動して駆動リング２６が回転する。
【００３８】
マニュアル連動リング２８は図３のマニュアル操作リング２０ａと回転を伝えるように係合しており、マニュアル操作リング２０ａを手動で回転させることで駆動リング２６を回転させることができる。つまり、駆動リング２６はいつでも電動、手動のどちらからでも回転させることが可能であり、いわゆるフルタイムマニュアルの構成になっている。マニュアル操作リング２０ａは図１のマニュアル操作部材２１６である。
【００３９】
３５は位置検出手段である位置検出エンコーダ２１４を構成するフィルムスケールである。短冊状で可撓性を有する反射式のスケールであり駆動リング２６の内周壁に一体的に固定されている。
【００４０】
３６は位置検出エンコーダ２１４を構成するセンサヘッド（検出部）、３７はセンサヘッド３６を保持するセンサホルダである。センサヘッド３６はセンサホルダ３７を介してフィルムスケール３５に対して精度良く位置決めの上で駆動ベース２５に一体的に固定されている。
【００４１】
３８はガイドコロ、３９はガイドコロ３８の回転軸である。ガイドコロ３８と回転軸３９で回動ガイド手段を成し、駆動リング２６を定位置回転可能に支持している。
【００４２】
なお、位置検出エンコーダ２１４のスケールは駆動ベース（第１の部材）２５と駆動リング（第２の部材）２６の一方に設けられ、センサヘッド３６は駆動ベース２５と駆動リング２６の他方に設けられていれば足りる。
【００４３】
次に、図９〜図１２を参照して、位置検出エンコーダ２１４の構成および検出原理について説明する。位置検出エンコーダ２１４は絶対位置の検出が可能な、いわゆるアブソリュート式である。
【００４４】
図９は光学的にスケールを検出する光学式エンコーダを説明する図であり、図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）は断面図である。また、簡略化するために円周方向を展開した構成で説明する。図中の座標軸はそれぞれ、Ｙ軸は光軸方向、Ｘ軸は円周方向を展開した方向、Ｚ方向は放射方向である。図９（ｂ）はＸ軸方向から見た断面図であり、光軸に垂直な平面での断面に相当する。
【００４５】
フィルムスケール３５とセンサヘッド３６が対向して配置され、フィルムスケール３５が駆動リング２６に一体的に固定され、格子配列方向であるＸ軸方向に移動可能である。３６ａはＬＥＤチップからなる光源、３６ｂ、３６ｃは信号処理回路を内蔵した二つのフォトＩＣチップ、３６ｄ、３６ｅはフォトチップＩＣ３６ｂ、３６ｃ上に実装されたフォトダイオードアレイからなる二つの受光素子である。３６ｆはプリント基板、３６ｇは透明樹脂、３６ｈは保護ガラスであり、光源３６ａとフォトチップＩＣ３６ｂ、３６ｃはプリント基板３６ｆに実装され、透明な樹脂３６ｇと保護ガラス３６ｈで封入されている。
【００４６】
図１０は光学スケールを説明する図であり、図１０（ａ）はフィルムスケール３５の全体構成、図１０（ｂ）はスリットパターンを拡大したものである。スリットパターンは反射膜により形成されている。
【００４７】
フィルムスケール３５は第１トラック３５ａと第２トラック３５ｂよりなり、第１トラック３５ａの反射パターンはピッチＰ１の周期的なパターン３５ｃ、第２トラック３５ｂの反射パターンはＰ１よりも若干大きなピッチＰ２の周期的なパターン３５ｄである。周期パターン３５ｄは幅方向に等間隔で欠落したパターンとなっており、反射部の反射面積は移動方向に幅が変化する構成になっている。
【００４８】
光源３６ａから出射された光はフィルムスケール３５の反射パターンに照射される。反射パターン３５ｃが形成された第１トラック３５ａ、反射パターン３５ｄが形成された第２トラック３５ｂに照射された光はそれぞれの反射パターンで反射され、受光部３６ｄと受光部３６ｅへ入射する。受光部３６ｄへの入射光量に対する総出力に基づいて光源３６ａの発光量が制御され、受光部３６ｄの出力振幅が一定値に保たれる。これにより、光源３６ａの温度下や経時劣化などによる発光効率の変化を受けない構成となる。
【００４９】
図１１は第２トラックのセンサ出力例であり、受光部３６ｅが第２トラック３５ｂの反射パターン３５ｄに対して出力する信号の生波形であり、上述した欠落したパターンに対応した反射面積に応じて振幅が変化している。フォトチップＩＣ３６ｄおよび３６ｅから得られる信号はそれぞれ反射パターン３５ｃの反射パターンのピッチＰ１および反射パターン３５ｄのピッチＰ２に対応した９０度位相のずれた正弦波の組である。
【００５０】
図１２は信号同期を説明する図である。図１２（ｃ）は下位信号であり、フォトチップＩＣ３６ｄから得られたピッチＰ１の９０度位相のずれた二つの正弦波を逆正接変換して得られた−πから＋πの間で繰り返す位相信号である。同様に、フォトチップＩＣ３６ｅからはピッチＰ２の位相信号が得られる。両者を差し引きしたものが図１２（ｂ）の中位信号である。中位信号は位相の差信号なので元信号の誤差が拡大され下位信号よりも精度が劣化している。
【００５１】
図１２（ａ）は上位信号であり、図１１に示す振幅に対応している。絶対位置は上位信号の出力値より中位信号の繰り返し信号の何番目であるかを特定し、更に中位信号の出力値より下位信号が中位信号の繰り返し信号内で何番目であるかを特定することで得られる。第１トラック３５ａおよび第２トラック３５ｂの反射パターン３５ｃおよび３５ｄの精度が何らかの要因で精度が劣化すると中位信号および下位信号は大きく劣化して信号同期が取れなくなるので反射パターンを精度よく保つ必要がある。
【００５２】
第二レンズ群Ｌ２および第四レンズ群Ｌ４がフォーカスレンズ２０８と対応する。また、フォーカスユニット２０からフォーカスレンズおよび振動波モータを除いた構成が、フォーカス駆動機構２１３に対応する。位置検出手段を構成するフィルムスケール３５とセンサヘッド３６は、駆動力伝達手段の一部である駆動リング２６と駆動ベース２５にそれぞれ固定されている。駆動力伝達手段は振動波モータの駆動力をフォーカスレンズ２０８に滑らかに伝達するために、相対的に移動する要素間には機械的な隙間が適切に設定されている。従って、フォーカスレンズ２０８の実際の位置は位置検出手段の検出結果とは完全には一致しておらず、機械的な隙間に対応した往復差を有している。また、マニュアル操作リング２０ａを手動で回転させることで駆動リング２６を回転させることができるので、レンズマイコン２０９が把握できる位置検出手段の出力に対してフォーカスレンズ２０８は往復差の範囲内のどこかの位置にあることになる。
【００５３】
図１３〜図１６は、本実施形態のＦＰ機能の動作説明１〜４である。フォーカスレンズ２０８の一点鎖線はレンズ中心を表している。
【００５４】
図１３および図１４を参照するに、位置検出エンコーダ２１４上の７本の目盛り２１４ｂは位置検出エンコーダ２１４の検出量を模式的に示し、一つの間隔は１０μｍを表すものとする。位置検出エンコーダ２１４の突起部２１４ａとフォーカスレンズ２０８の範囲２０８ａは位置検出エンコーダ２１４とフォーカスレンズ２０８との間のフォーカス駆動機構を表している。
【００５５】
図１３および図１４において、機械的な隙間に対応する往復差に対応する範囲２０８ａが４０μｍである。図１３（ａ）および図１４（ａ）はＦＰ記憶ＳＷ２１８が操作された時にメモリ２０９ｂに保持される位置検出エンコーダ２１４の同一の出力に対するフォーカスレンズ２０８の二つの状態を表している。フォーカスレンズ２０８が範囲２０８ａ内で図１３（ａ）は左側端に図１４（ａ）では右側端に片寄せされている。ＦＰ位置としての位置検出エンコーダ２１４の同一の出力に対してフォーカスレンズ２０８の位置は二点鎖線の矢印で示すＡ＝４０μｍの範囲内となる。
【００５６】
図１３（ｂ）および図１３（ｃ）は図１３（ａ）に対して他のフォーカスレンズ位置からＦＰ駆動ＳＷ２１９が操作され復帰駆動が行なわれる途中の状態を表している。図１３（ｂ）は右（光学像側）方向から、図１３（ｃ）は左（被写体側）方向から位置検出エンコーダ２１４の同一の出力であるＦＰ位置まで駆動された状態である。フォーカスレンズ２０８は図１３（ｃ）では図１３（ａ）と、図１３（ｂ）では図１４（ａ）と同一の位置まで駆動されている。位置検出エンコーダ２１４の同一の出力に対するフォーカスレンズ２０８のＦＰ記憶時の位置は二点鎖線の矢印で示すＡ＝４０μｍの範囲内のどこでもあり得る。従って、ＦＰ位置までの駆動では記憶時と復帰駆動時のフォーカスレンズ２０８の位置は最大でＡ＝４０μｍの誤差を生じることになる。
【００５７】
図１４（ｂ）および図１４（ｃ）はそれぞれ図１３（ｂ）および図１３（ｃ）の状態から、それぞれの駆動方向に更に所定量であるＡ÷２＝２０μｍ駆動した状態を示している。所定量は往復差よりも小さく、ここでは往復差の半分である。往復差Ａ＝４０μｍだけ離れている状態からそれぞれＡ÷２＝２０μｍ駆動したので、図１４（ｂ）および図１４（ｃ）では、フォーカスレンズ２０８の位置は同一となっている。即ち、ＦＰ位置に対してＡ÷２＝２０μｍの行き過ぎ駆動を行なうことで、記憶時と復帰駆動時のフォーカスレンズ２０８の位置の誤差は最大で２０μｍとなり、行き過ぎ駆動を行なわない場合に対して半分に改善される。
【００５８】
この場合、メモリ２０９ｂは、往復差Ａよりも小さい（正の値である）所定量であるＡ／２と、ＦＰ位置（第１の位置）を記憶する。制御部２０９ａは、フォーカスレンズ２０８をＦＰ位置に移動させる信号であるＦＰ駆動ＳＷ２１９の信号を受信すると、位置検出エンコーダ２１４からフォーカスレンズ２０８の光軸上の現在の位置（第２の位置）を表す情報を取得する。そして、制御部２０９ａは、フォーカス駆動モータ２１２によってフォーカスレンズ２０８を、第２の位置から第１の位置の方向に、第２の位置と第１の位置との間の光軸上の距離に所定量を足した距離だけ駆動させる。つまり、制御部２０９ａは、フォーカス駆動モータ２１２によってフォーカスレンズ２０８をプリセット位置から駆動方向に所定量だけ行き過ぎるように駆動させる。本発明は、レンズの駆動制御方法にも適用可能であり、コンピュータに各ステップの機能を実現させるためのプログラムとして具現化可能である。往復差は出荷前に工場で取得されてメモリ２０９ｂにＲＯＭ情報として格納される。所定量も出荷前に工場で取得されてメモリ２０９ｂにＲＯＭ情報として格納される。
【００５９】
図１５および図１６は上述の往復差が３０μｍである範囲２０８ｂに対して図１３および図１４と同様の駆動を行なった場合を示している。図１５において、ＦＰ位置までの駆動では記憶時と復帰駆動時のフォーカスレンズ２０８の位置は最大でＢ＝３０μｍの誤差を生じることになる。図１６において、ＦＰ位置に対して図１４と同じＡ÷２＝２０μｍの行き過ぎ駆動を行なうことで、記憶時と復帰駆動時のフォーカスレンズ２０８の位置の誤差は最大で２０μｍとなり、図１４の場合と同様になる。即ち、往復差が行き過ぎ駆動を行なう量の２倍よりも小さな場合でも、記憶時と復帰駆動時のフォーカスレンズ２０８の位置の誤差は最大で行き過ぎ駆動を行なう量に抑えることができる。また、その位置での実際の往復差より小さな量の行き過ぎ駆動を行なうことで誤差の改善が可能である。
【００６０】
図１７は往復差の量をフォーカス方向についてプロットした往復差のグラフである。横軸が位置検出エンコーダ２１４の出力に対応するフォーカス位置であり、縦軸は位置検出エンコーダ２１４の出力に対するフォーカスレンズ２０８の片方向への駆動位置を基準とした往復差の量を示している。
【００６１】
本実施形態は、フォーカスレンズ２０８の可動範囲を複数のゾーン（ここでは、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３の三つのゾーン）に分割している。それぞれのゾーン内での往復差の最大値は、それぞれＨ１、Ｈ２、Ｈ３である。その半分の値を所定量としてメモリ２０９ｂに保持して、ＦＰ機能の復帰駆動の際に停止するゾーンに応じて行き過ぎ駆動を行なうことで、より適切に記憶時と復帰駆動時のフォーカスレンズ２０８の位置再現の精度を向上させることができる。
【００６２】
本実施形態は、位置検出手段として、細かな位置検出が可能なアブソリュート式の光学式位置検出エンコーダを使用している。しかしながら、ブラシとグレーコードパターンの組合せよりなる絶対的なゾーン検出と細かな位置出力を相対的にパルス等で出力するパルスエンコーダを組み合わせてフォーカスレンズの位置を検出してもよい。この場合には、プリセット位置をメモリに記憶する際に、ゾーンの境界を検知するためにフォーカスレンズを一方向に駆動し、ゾーン境界から逆方向に計数した相対的なパルス数をプリセット位置とする。ＦＰの記憶時にフォーカスレンズを駆動して元の位置に戻すので、停止時に行き過ぎ駆動を適切に行なうことでＦＰ記憶時にもフォーカスレンズの位置再現の精度を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態はＦＰについて説明したが、変倍に関係する可動レンズのプリセット機能であるズームプリセット機能にも本発明を適用可能である。エンコーダは光学式に限定されず、磁気エンコーダなど他の種類であってもよい。
【００６４】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は本実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の光学機器は、ビデオカメラ、スチルカメラ、双眼鏡、プロジェクタなどの光学機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
２０８…フォーカスレンズ、２０９ａ…制御部（制御手段）、２０９ｂ…メモリ（記憶手段）、２１２…フォーカス駆動モータ（駆動手段）、２１３…フォーカス駆動機構（駆動力伝達手段）、２１４…位置検出エンコーダ（位置検出手段）、２０９…レンズＣＰＵ（制御手段）
【図１２】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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