(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のピッチで磁気信号が記録されたマグネットと、
所定の間隔をもって配設され、上記マグネットに記録された磁気信号を検出する第１及び第２の磁気ヘッドと、
上記第１及び第２の磁気ヘッドで検出された第１及び第２の検出信号を第１及び第２のデジタル信号に変換し、該第１及び第２のデジタル信号の交点レベルで該第１及び第２のデジタル信号のうち、出力レベルの変化が大きい方のデジタル信号に切り換えて、該第１及び第２の磁気ヘッドの上記マグネットに対する相対的な位置を算出する位置検出回路と、
上記位置検出回路の制御の下に、上記第１及び第２の磁気ヘッドに電圧を印加する電圧印加回路とを備え、
上記位置検出回路は、電源投入時に、第１の電圧と第２の電圧を上記第１及び第２の磁気ヘッドに印加するように上記電圧印加回路を制御して、上記第１及び第２のデジタル信号の少なくとも１周期分を取り込んで、それらの最大値及び最小値を求め、該最大値及び最小値から、該電圧印加回路が印加する電圧と該第１及び第２の磁気ヘッドの第１及び第２の検出信号との増加率を求め、該増加率に基づいて、該第１及び第２の検出信号に要求される所定の電圧を決定するとともに、その後、該所定の電圧を印加するように、該電圧印加回路を制御する位置検出装置。
【請求項２】
上記第１のデジタル信号と上記第２のデジタル信号の切換は、上記第１及び第２のデジタル信号の内挿で得られた切換レベルで行われる請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
上記マグネットに記録された磁気信号の所定のピッチは、略２００μｍ〜略３２０μｍのであり、上記第１及び第２の磁気ヘッドは、正弦波を発生し、上記正弦波の位相を略９０°ずらす位置関係で配設されている請求項１記載の位置検出装置。
【請求項４】
鏡筒内に配設される固定レンズと撮像素子との間及び／又は固定レンズ間に配設される可動レンズ又は上記鏡筒に取り付けられ、磁気信号が所定のピッチで記録されたマグネットと、
上記鏡筒又は上記可動レンズに所定の間隔をもって取り付けられ、上記マグネットに記録された磁気信号を検出する第１及び第２の磁気ヘッドと、
上記第１及び第２の磁気ヘッドで検出された第１及び第２の検出信号を第１及び第２のデジタル信号に変換し、該第１及び第２のデジタル信号の交点レベルで該第１及び第２のデジタル信号のうち、出力レベルの変化が大きい方のデジタル信号に切り換えて、該第１及び第２の磁気ヘッドの上記マグネットに対する相対的な位置を算出し、上記可動レンズの位置を検出するレンズ位置検出回路と、
上記位置検出回路の制御の下に、上記第１及び第２の磁気ヘッドに電圧を印加する電圧印加回路とを備え、
上記位置検出回路は、電源投入時に、第１の電圧と第２の電圧を上記第１及び第２の磁気ヘッドに印加するように上記電圧印加回路を制御して、上記第１及び第２のデジタル信号の少なくとも１周期分を取り込んで、それらの最大値及び最小値を求め、該最大値及び最小値から、該電圧印加回路が印加する電圧と該第１及び第２の磁気ヘッドの第１及び第２の検出信号との増加率を求め、該増加率に基づいて、該第１及び第２の検出信号に要求される所定の電圧を決定するとともに、その後、該所定の電圧を印加するように、該電圧印加回路を制御するカメラ装置。
【請求項５】
上記マグネットに記録された磁気信号の所定のピッチは、略２００μｍ〜略３２０μｍのであり、上記第１及び第２の磁気ヘッドは、正弦波を発生し、該正弦波の位相を略９０°ずらす位置関係で配設されている請求項４記載のカメラ装置。
【請求項６】
上記レンズ位置検出回路は、上記第１及び第２のデジタル信号の最大値及び最小値を保持し、これらの最大値及び最小値に基づいて、上記第１及び第２のデジタル信号の交点レベルを算出する請求項５記載のカメラ装置。
【請求項７】
上記レンズ位置検出回路は、上記第１及び第２のデジタル信号を最大値及び最小値で正規化し、正規化された上記第１及び第２のデジタル信号に基づいて、上記第１及び第２のデジタル信号の交点レベルを算出することを特徴とする請求項６記載のカメラ装置。
【請求項８】
略２００μｍ〜略３２０μｍの間隔で磁気信号が記録され、可動レンズ又は該可動レンズが配設された鏡筒に取り付けられたマグネットに対して、それぞれの出力の位相差が略９０°となるように該鏡筒又は該可動レンズに取り付けられた第１及び第２の磁気ヘッドを移動して、該第１及び第２の磁気ヘッドで検出された第１及び第２の検出信号を少なくとも１周期分第１及び第２のデジタル信号に変換して取り込む工程と、
上記第１及び第２のデジタル信号の最大値及び最小値を保持する工程と、
上記第１及び第２のデジタル信号の最大値及び最小値に基づいて、上記マグネットに対する上記第１及び第２の磁気ヘッドの相対的な位置を算出し、上記可動レンズの位置を検出する工程とを備え、
更に、電源投入時には、第１の電圧と第２の電圧を上記第１及び第２の磁気ヘッドに印加し、上記第１及び第２のデジタル信号の少なくとも１周期分を取り込んで、それらの最大値及び最小値を求め、該最大値及び最小値から、該第１の電圧と第２の電圧の変化と上記第１及び第２の検出信号の変化の増加率を求め、該増加率に基づいて、該第１及び第２の検出信号に要求される所定の電圧を決定し、その後の実際の使用時において、該所定の電圧を該第１及び第２の磁気ヘッドに印加するレンズ位置検出方法。
【請求項９】
上記第１及び第２のデジタル信号の交点レベルを該第１及び第２のデジタル信号の最大値及び最小値に基づいて算出する工程と、
上記第１及び第２のデジタル信号の交点レベルで該第１及び第２のデジタル信号のうち、出力レベルの変化が大きい方のデジタル信号に切り換える工程とを更に備える請求項８記載のレンズ位置検出方法。
【請求項１０】
上記第１及び第２のデジタル信号の一方が振幅の中心値であるとき、他方のデジタル信号が最大値又は最小値であることを判別することを特徴とする請求項９記載のレンズ位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォーカスレンズ等の可動レンズの位置を検出する位置検出装置及びカメラ装置並びにレンズ位置調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラ装置は、鏡筒内に、対物レンズや撮像素子が配設されるとともに、対物レンズと撮像素子との間にズームレンズやフォーカスレンズ等の可動レンズが配設されている。この可動レンズの位置検出は、固定部となる鏡筒に取り付けられた位置検出素子と可動レンズ側に取り付けられたマグネットとからなる位置検出センサにより行われている。そして、位置検出素子からは、所定周期の正弦波に略近似される検出信号が出力される。この検出信号に基づいて位置検出センサの位置、すなわち可動レンズの位置情報を生成する位置検出回路は、正弦波の最大値及び最小値の近傍を含む全体を用い位置情報を生成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、出力レベルが最大値及び最小値の近傍では、可動レンズの位置変化に対して出力レベルの変化が小さくなる。加えて、最大値や最小値の近傍において、歪み等のばらつきがあると、正確な位置情報を生成することができない。したがって、このような位置検出センサでは、可動レンズの位置制御を正確に行うことができず、可動レンズを正確に移動操作することができなくなる。
【０００４】
ところで、ビデオカメラ装置の中には、携帯可能な大きさまで小型化が図られたものがある。この種のビデオカメラ装置は、撮像部とマイクとが極めて近い位置に配設されている。このため、小型のビデオカメラ装置に上述した可動レンズの位置を検出する位置検出センサを用いた場合には、可動レンズか円滑に移動しないことに基づく音響ノイズがマイクに集音されてしまうことになる。一方で、小型化が図られたビデオカメラ装置では、マイクと撮像部とを離して配設することは困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、第１及び第２の磁気ヘッドの位置を正確に検出することができる位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、カメラ装置に用いられる可動レンズの位置を正確に検出することができるレンズ位置検出回路を備えたカメラ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
更に、カメラ装置に用いられる可動レンズの位置を正確に検出することができるレンズ位置検出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る位置検出装置は、上述のような課題を解決すべく、所定のピッチで磁気信号が記録されたマグネットと、所定の間隔をもって配設され、上記マグネットに記録された磁気信号を検出する第１及び第２の磁気ヘッドと、上記第１及び第２の磁気ヘッドで検出された第１及び第２の検出信号を第１及び第２のデジタル信号に変換し、該第１及び第２のデジタル信号の交点レベルで該第１及び第２のデジタル信号のうち、出力レベルの変化が大きい方のデジタル信号に切り換えて、該第１及び第２の磁気ヘッドの上記マグネットに対する相対的な位置を算出する位置検出回路と、上記位置検出回路の制御の下に、上記第１及び第２の磁気ヘッドに電圧を印加する電圧印加回路とを備え、上記位置検出回路は、電源投入時に、第１の電圧と第２の電圧を上記第１及び第２の磁気ヘッドに印加するように上記電圧印加回路を制御して、上記第１及び第２のデジタル信号の少なくとも１周期分を取り込んで、それらの最大値及び最小値を求め、該最大値及び最小値から、該電圧印加回路が印加する電圧と該第１及び第２の磁気ヘッドの第１及び第２の検出信号との増加率を求め、該増加率に基づいて、該第１及び第２の検出信号に要求される所定の電圧を決定するとともに、その後、該所定の電圧を印加するように、該電圧印加回路を制御する。
【０００９】
また、本発明に係るカメラ装置は、上述のような課題を解決すべく、鏡筒内に配設される固定レンズと撮像素子との間及び／又は固定レンズ間に配設される可動レンズ又は上記鏡筒に取り付けられ、磁気信号が所定のピッチで記録されたマグネットと、上記鏡筒又は上記可動レンズに所定の間隔をもって取り付けられ、上記マグネットに記録された磁気信号を検出する第１及び第２の磁気ヘッドと、上記第１及び第２の磁気ヘッドで検出された第１及び第２の検出信号を第１及び第２のデジタル信号に変換し、該第１及び第２のデジタル信号の交点レベルで該第１及び第２のデジタル信号のうち、出力レベルの変化が大きい方のデジタル信号に切り換えて、該第１及び第２の磁気ヘッドの上記マグネットに対する相対的な位置を算出し、上記可動レンズの位置を検出するレンズ位置検出回路と、上記位置検出回路の制御の下に、上記第１及び第２の磁気ヘッドに電圧を印加する電圧印加回路とを備え、上記位置検出回路は、電源投入時に、第１の電圧と第２の電圧を上記第１及び第２の磁気ヘッドに印加するように上記電圧印加回路を制御して、上記第１及び第２のデジタル信号の少なくとも１周期分を取り込んで、それらの最大値及び最小値を求め、該最大値及び最小値から、該電圧印加回路が印加する電圧と該第１及び第２の磁気ヘッドの第１及び第２の検出信号との増加率を求め、該増加率に基づいて、該第１及び第２の検出信号に要求される所定の電圧を決定するとともに、その後、該所定の電圧を印加するように、該電圧印加回路を制御する。
【００１０】
更に、本発明に係るレンズ位置調整方法は、上述した課題を解決すべく、略２００μｍ〜略３２０μｍの間隔で磁気信号が記録され、可動レンズ又は該可動レンズが配設された鏡筒に取り付けられたマグネットに対して、それぞれの出力の位相差が略９０°となるように該鏡筒又は該可動レンズに取り付けられた第１及び第２の磁気ヘッドを移動して、該第１及び第２の磁気ヘッドで検出された第１及び第２の検出信号を少なくとも１周期分第１及び第２のデジタル信号に変換して取り込む工程と、上記第１及び第２のデジタル信号の最大値及び最小値を保持する工程と、上記第１及び第２のデジタル信号の最大値及び最小値に基づいて、上記マグネットに対する上記第１及び第２の磁気ヘッドの相対的な位置を算出し、上記可動レンズの位置を検出する工程とを備え、更に、電源投入時には、第１の電圧と第２の電圧を上記第１及び第２の磁気ヘッドに印加し、上記第１及び第２のデジタル信号の少なくとも１周期分を取り込んで、それらの最大値及び最小値を求め、該最大値及び最小値から、該第１の電圧と第２の電圧の変化と上記第１及び第２の検出信号の変化の増加率を求め、該増加率に基づいて、該第１及び第２の検出信号に要求される所定の電圧を決定し、その後の実際の使用時において、該所定の電圧を該第１及び第２の磁気ヘッドに印加する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用されたビデオカメラ装置について、図面を参照して説明する。
【００１２】
このビデオカメラ装置は、携帯可能な大きさまで小型化され、全体が略矩形状に形成されている。そして、ビデオカメラ装置の前面部には、被写体を撮像する撮像部１が設けられている。この撮像部１は、図１に示すように、固定部となる鏡筒２内に複数の固定レンズと可動レンズとが光軸を一致させて配設されてなる。具体的に、鏡筒２内には、固定レンズである対物レンズ３と、複数の固定レンズからなる固定レンズ群４とが配設され、対物レンズ３と固定レンズ群４との間に可動レンズであるズームレンズ５が配設され、固定レンズ群４と撮像素子６との間に可動レンズであるフォーカスレンズ７が配設されている。
【００１３】
固定レンズである対物レンズ３は、取付板３ａに取り付けられ、この取付板３ａが鏡筒２に取り付けられることで、鏡筒２より外方に臨んで配設されている。また、固定レンズ群４も取付板４ａに取り付けられ、図示しない取付機構により鏡筒２に取り付けられている。また、撮像素子６は、例えばＣＣＤ（charge coupled device）であり、取付板６ａに固定して取り付けられている。
【００１４】
可動レンズであるズームレンズ５は、取付板５ａに取り付けられている。取付板５ａには、一端に、図示しないガイド孔が形成され、このガイド孔には、鏡筒２内に光軸と略平行に配設されたガイド軸８が挿通されている。また、取付板５ａの他端側には、ガイド部材９が取り付けられ、このガイド部材９には、鏡筒２に光軸と平行に配設されたガイド軸１１が挿通されている。また、可動レンズであるフォーカスレンズ７は、取付板７ａに取り付けられている。取付板７ａには、一端に、図示しないガイド孔が形成され、このガイド孔には、ガイド軸８が挿通されている。また、取付板７ａには、他端側に、ガイド部材１２が取り付けられている。このガイド部材１２には、ガイド軸１１が挿通されている。すなわち、ズームレンズ５及びフォーカスレンズ７は、鏡筒２内に、取付板５ａ，７ａを介して光軸と平行のガイド軸８，１１に支持されることで、鏡筒２内に光軸方向に移動可能に取り付けられている。
【００１５】
これらズームレンズ５とフォーカスレンズ７とは、図１に示すように、駆動機構１３，１４により光軸方向に移動される。ズームレンズ５を移動させる駆動機構１３とフォーカスレンズ７を移動させる駆動機構１４は、ガイド軸１１側に配設され、共にリニアモータよりなる。なお、駆動機構１３と駆動機構１４は、共に同一の構成を有するため、以下同一の符号を付して説明する。
【００１６】
駆動機構１３，１４は、ガイド部材９，１２に取り付けられるボイスコイル１５，１５と、鏡筒２に取り付けられたマグネットとヨークとからなる磁気回路部１６，１６とからなる。駆動機構１３，１４は、ボイスコイル１５，１５に駆動信号が供給されると、光軸方向に駆動力（ローレンツ力）を発生させ、ズームレンズ５とフォーカスレンズ７を光軸方向に移動させる。
【００１７】
ところで、駆動機構１３，１４を構成するボイスコイル１５，１５に流す電流は、ズームレンズ５及びフォーカスレンズ７の位置をそれぞれ検出する位置検出機構２１，２２の出力に基づいて制御される。すなわち、本発明を適用したビデオカメラ装置では、位置検出機構２１，２２の出力に基づいてズームレンズ５及びフォーカスレンズ７の現在の位置、移動速度、加速度等を算出し、これらのデータをフィードバックしながら駆動電流を制御するサーボ制御を行っている。そして、ズームレンズ５及びフォーカスレンズ７をなるべく短時間に所望の位置に精度良く移動することが要求されることから、ズームレンズ５及びフォーカスレンズ７の位置は、非常に重要であり、その検出には高い精度が要求される。
【００１８】
ここで、これらの位置検出機構２１，２２の具体的な構成について説明する。なお、ズームレンズ用の位置検出機構２１とフォーカスレンズ用の位置検出機構２２は、同じ構造を有するので、図２に示すように、単に位置検出機構３０として説明し、また、ズームレンズ５又はフォーカスレンズ７は、単に可動レンズ２５として説明する。
【００１９】
位置検出機構３０は、図２及び図３に示すように、可動レンズ２５に連結されたマグネット３１と、マグネット３１に対向して鏡筒２に設けられたセンサ３２ａ，３２ｂとを備える。そして、可動レンズの移動に伴ってマグネット３１が移動し、これにより、マグネット３１とセンサ３２ａ，３２ｂは相対的に移動する。
【００２０】
マグネット３１は、図３に示すように、それぞれ幅がλ／２の複数の磁極３１ａからなり、隣接する磁極３１ａは、着磁の方向が互いに逆向きになっている。可動レンズ２５に必要とされる微少な調節を考慮すると、λは、２００μｍ〜３２０μｍであり、例えば２００μｍである。また、マグネット３１の全体の長さは、可動レンズ２５、すなわちズームレンズ５又はフォーカスレンズ７の可動範囲に対応している。
【００２１】
センサ３２ａは、図３に示すように、基板２９上に例えば薄膜形成された２つの磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）３２ａ１，３２ａ２からなり、これらは互いに直列に接続され、その一端が電源Ｖｃｃに接続され、他端がアースＧに接続されており、２つのＭＲ素子３２ａ１，３２ａ２の接続点がセンサ３２ａの出力となっている。センサ３２ｂも同様に、直列接続された２つのＭＲ素子３２ｂ１，３２ｂ２からなり、その一端が電源Ｖｃｃに接続され、他端がアースＧに接続され、接続点がセンサ３２ｂの出力となっている。また、図４に示すように、λ／４を１８０度とすると、ＭＲ素子３２ａ１，３２ｂ１とＭＲ素子３２ａ２，３２ｂ２は、それぞれ１８０度の整数倍、すなわちλ／４の整数倍離れて配設されているとともに、ＭＲ素子３２ａ１とＭＲ素子３２ｂ１は、９０度、すなわちλ／８の整数倍離れて配設されている。具体的に、ＭＲ素子３２ａ１とＭＲ素子３２ｂ１との間隔は、ほぼ５０μｍである。
【００２２】
また、位置検出機構３０は、図５に示すように、センサ３２ａ，３２ｂ（以下、単にセンサ３２という。）の出力にオフセット電圧を加える差動増幅器３３と、差動増幅器３３の出力を位置データに変換するアナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という。）３４と、Ａ／Ｄ変換器３４からの位置データに基づいて、駆動機構１３，１４を構成するボイスコイル１５，１５に流れる駆動電流を制御するとともに、センサ３２の電源電圧及びオフセット電圧を制御するための制御データを出力する位置演算回路３５と、位置演算回路３５からの制御データをアナログ電圧に変換するデジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器という。）３６とを備える。
【００２３】
そして、センサ３２ａ，３２ｂに対して、マグネット３１を相対的に移動すると、センサ３２ａ，３２ｂからは、図６に示すように、互いに位相が９０度ずれ、周期がλの正弦波に略近似される信号（以下、Ａ相信号、Ｂ相信号という。）が出力される。これらのＡ相信号、Ｂ相信号は、図５に示すように、差動増幅器３３に供給される。
【００２４】
差動増幅器３３は、Ａ相信号、Ｂ相信号から後述するオフセット電圧を減算し、減算結果をＡ／Ｄ変換器３４に供給する。Ａ／Ｄ変換器３４は、オフセット電圧が加えられたＡ相信号、Ｂ相信号をそれぞれ例えば８ビットのデータに変換して、位置演算回路３５に供給する。
【００２５】
位置演算回路３５は、例えばマイクロプロセッサからなり、Ａ／Ｄ変換器３４からのデータに基づき、２相のデータを、それらの交点で切り換えながら、可動レンズの例えば位置、移動方向、移動速度、加速度を演算し、例えば利用者が操作して設定した画角となるように、ズームレンズ５を移動するためのズーム制御データを生成するとともに、図示しないフォーカスセンサの出力が０とするようにフォーカスレンズ７を移動するためのフォーカス制御データを生成する。すなわち、センサの出力レベルが最大値近傍では、可動レンズの位置の変化に対してセンサの出力レベルの変化が小さくなるが、本発明を適用したこのビデオカメラ装置では、２つのセンサ３２ａ，３２ｂを、出力位相が９０度となるように配設し、各センサ３２ａ，３２ｂの出力をそれらの交点で、位置に対する感度が高い信号が常に得られるように切り換えている。これにより、可動レンズ２５を正確に目的とする位置に移動することができる。
【００２６】
また、位置演算回路３５は、ビデオカメラ装置毎のセンサ３２及び／又はマグネット３１の取付ばらつき、ＭＲ素子３２ａ１，３２ａ２，３２ｂ１，３２ｂ２及び／又はマグネット３１の温度特性や経年変化を考慮して、後述するセンサ３２のゲイン及びオフセット電圧を制御するためのゲイン制御データ及びオフセット制御データを生成する。
【００２７】
Ｄ／Ａ変換器３６は、これらの制御データをアナログ電圧に変換して、センサ３２ａ，３２ｂに印加するとともに、差動増幅器３３に供給する。なお、マイクロプロセッサとしては、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器を内蔵した種類のものを用いてもよく、この場合、外付けのＡ／Ｄ変換器３４及び／又はＤ／Ａ変換器３６は不要である。
【００２８】
以上のような位置演算回路３５の具体的な動作について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
例えば利用者がビデオカメラ装置の電源を投入すると、ステップＳ１において、位置演算回路３５は、センサ３２のゲインが所定のゲインとなるようなゲイン制御データＶｇａｉｎ１と、差動増幅器３３がセンサ３２の出力をそのまま出力するようなオフセット電圧を加えないオフセット制御データＶｏｆｆｓｅｔ０とを生成して、Ｄ／Ａ変換器３６に供給する。Ｄ／Ａ変換器３６は、ゲイン制御データＶｇａｉｎ１、オフセット制御データＶｏｆｆｓｅｔ０をそれぞれアナログの電圧に変換し、ゲイン制御データＶｇａｉｎ１に基づいた電圧を電源電圧としてセンサ３２に供給するとともに、オフセット制御データＶｏｆｆｓｅｔ０に基づいた電圧、すなわち０ボルトを差動増幅器３３の負入力端子に供給する。
【００３０】
ところで、センサ３２の出力は、ＭＲ素子３２ａ１〜３２ｂ２に印加する電圧に比例する。したがって、電源を投入した直後にセンサ３２に印加される電圧は、何れのビデオカメラ装置でも一定となるが、上述したように、センサ３２及び／又はマグネット３１の取付は、ビデオカメラ装置毎に異なっているので、ビデオカメラ装置毎のセンサ３２の出力、すなわち位置演算回路３５に入力されるデータは異なったものとなる。
【００３１】
ステップＳ２において、位置演算回路３５は、可動レンズ２５を例えば基準位置から少なくとも２００μｍ、すなわち少なくとも１周期分のＡ相信号及びＢ相信号が得られるように移動させる制御を行い、このときに得られるセンサ３２の出力の最大値及び最小値をＭＡＸ１、ＭＩＮ１として記憶する。
【００３２】
ステップＳ３において、位置演算回路３５は、ゲイン制御データＶｇａｉｎ２とオフセット制御データＶｏｆｆｓｅｔ０を生成してＤ／Ａ変換器３６に供給する。
【００３３】
ステップＳ４において、位置演算回路３５は、再び可動レンズ２５を少なくとも１周期分のＡ相信号及びＢ相信号が得られるように移動させる制御を行い、このときに得られるセンサ３２の出力の最大値及び最小値をＭＡＸ２、ＭＩＮ２として記憶する。
【００３４】
ステップＳ５において、位置演算回路３５は、下記式１に従ってゲインＶｇａｉｎを算出し、ゲイン制御データとしてＤ／Ａ変換器３６に供給するとともに、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔを下記式２に従って算出し、オフセット制御データとして差動増幅器３３の負入力端子に供給する。
【００３５】
Ｖｇａｉｎ＝｛（Ｖｔｏｐ−Ｖｂｏｔｔｏｍ）−（ＭＡＸ１−ＭＩＮ１）｝
÷｛（ＭＡＸ２−ＭＩＮ２）−（ＭＡＸ１−ＭＩＮ１）｝
×（Ｖｇａｉｎ２−Ｖｇａｉｎ１）＋Ｖｇａｉｎ１
・・・式１
Ｖｏｆｆｓｅｔ＝（Ｖｔｏｐ＋Ｖｂｏｔｔｏｍ）／２−（Ｖｇａｉｎ−Ｖｇａｉｎ１）
÷（Ｖｇａｉｎ１−Ｖｇａｉｎ２）×｛（ＭＡＸ１＋ＭＩＮ１）／２
−（ＭＡＸ２＋ＭＩＮ２）／２｝＋（ＭＡＸ１＋ＭＩＮ１）／２
＋Ｖｏｆｆｓｅｔ０
・・・式２
ここで、Ｖｔｏｐ、Ｖｂｏｔｔｏｍは、センサ３２出力に要求される所定の電圧である。すなわち、位置演算回路３５は、上述した動作により、図８に示すように、ゲイン制御データをＶｇａｉｎ１からＶｇａｉｎ２に変化させたときのセンサ３２の出力振幅の増加率を求め、この増加率に基づいて、センサ３２の出力振幅を（Ｖｔｏｐ−Ｖｂｏｔｔｏｍ）にするゲインＶｇａｉｎとオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔを求める。かくして、製造時におけるセンサ３２及び／又はマグネット３１の取付等にビデオカメラ装置毎のばらつきが存在しても、電源を投入して、上述の処理が行われた後は、全てのビデオカメラ装置において略等しいセンサ出力が得られる。換言すると、製造時に従来必要とされたセンサ３２及びマグネット３１の取付の機械的な調整を不要とすることができる。また、例えば日中と夜間、夏と冬の温度変化、特性の経年変化等に起因するセンサ出力の変動を、使用時に常に較正することができる。
【００３６】
そして、位置演算回路３５は、以上のようにして較正したセンサ３２、すなわちセンサ３２ａ，３２ｂの各出力であるＡ相信号とＢ相信号に基づき、上述したように、可動レンズ２５の位置、移動方向、移動速度、加速度を検出して、可動レンズ２５をなるべく短時間に所望の位置に精度良く移動する制御を行う。具体的には、位置演算回路３５は、Ａ相信号及びＢ相信号の精度が高い部分を用いて、すなわちＡ相信号とＢ相信号の交点で使用する信号を切り換えて傾きが急峻な部分を用いて、可動レンズを目的の位置に正確に移動させる制御を行う。
【００３７】
ところで、位置演算回路３５にＡ相信号とＢ相信号のデータを取り込むために、Ａ／Ｄ変換器３４を用いていることから、取り込まれるデータは離散的なものであり、Ａ／Ｄ変換器３４のサンプリング周波数によっては、Ａ相信号とＢ相信号の交点を正確に検出できないことがある。そこで、本発明を適用したビデオカメラ装置では、位置演算回路３５に保持しておくサンプル数をＡ相信号とＢ相信号の少なくとも１周期以上とし、Ａ相信号とＢ相信号の切換を、上述した図６に示すように、Ａ相の上の切換レベル、Ａ相の下の切換レベル、内挿で得られたＢ相の上の切換レベル、内挿で得られたＢ相の下の切換レベルで行うようにしている。また、本発明を適用したビデオカメラ装置では、例えばマグネット３１がセンサ３２に対して斜めに取り付けられ、センサ３２のマグネット３１に対する相対的な位置の違いにより、Ａ相信号及びＢ相信号の最大値（振幅）が変動するのを無くすために、Ａ相信号及びＢ相信号を、例えば最小値及び最大値を０と２５５に対応付け２５６ビットで常に正規化するようにしている。
【００３８】
ここで、位置演算回路３５におけるＡ相信号及びＢ相信号の正規化及び切換動作の具体例について、図９に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３９】
ステップＳ１１において、位置演算回路３５は、センサ３２からオフセット調整用の差動増幅器３３及びＡ／Ｄ変換器３４を介して入力されるＡ相信号とＢ相信号のデータ（以下、個々のデータをサンプル値という。）を少なくとも１周期以上分順次取り込み、取り込んだ順にＡ相信号とＢ相信号の各サンプル値が前に求めたそれぞれの最大値（以下、Ａ相の前最大値、Ｂ相の前最大値という。）よりも大きいかを判定して、該当するときは、ステップＳ１２に進み、該当しないときは、ステップＳ１３に進む。
【００４０】
ステップＳ１２において、位置演算回路３５は、それぞれＡ相の前最大値、Ｂ相の前最大値よりも大きなＡ相信号及びＢ相信号の各サンプル値を新たな最大値として保持し、ステップＳ１３に進む。
【００４１】
ステップＳ１３において、位置演算回路３５は、Ａ相信号とＢ相信号の各サンプル値が、それぞれＡ相の前最小値、Ｂ相の前最小値よりも小さいかを判定して、該当するときは、ステップＳ１４に進み、該当しないときは、ステップＳ１５に進む。
【００４２】
ステップＳ１４において、位置演算回路３５は、それぞれＡ相の前最小値、Ｂ相の前最小値よりも小さなＡ相信号とＢ相信号の各サンプル値を新たな最小値として保持し、ステップＳ１５に進む。
【００４３】
ステップＳ１５において、位置演算回路３５は、ステップＳ１２及びステップＳ１４で求めた最大値及び最小値により、Ａ相信号とＢ相信号の各サンプル値を正規化して、ステップＳ１６に進む。すなわち、位置演算回路３５は、ステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理により、例えばマグネット３１とセンサ３２が相対的に傾いて取り付けられ、センサ３２のマグネット３１に対する相対的な位置の違いによりセンサ３２の出力振幅が変動する場合でも、最大値及び最小値が常に一定のＡ相信号とＢ相信号を得ることができる。
【００４４】
ところで、ステップＳ１１〜ステップＳ１４に処理において、最大値よりも大きな雑音を誤って保持するおそれがある。そこで、本発明を適用したビデオカメラ装置では、以下の処理を設けている。
【００４５】
すなわち、ステップＳ１６において、位置演算回路３５は、Ａ相信号のサンプル値がＡ相信号の振幅の中心値かを判定し、該当するときは、ステップＳ１７に進み、該当しないときは、ステップＳ１９に進む。
【００４６】
ステップＳ１７において、位置演算回路３５は、振幅の中心値であるＡ相信号のサンプル値に対応したＢ相信号のサンプル値が、Ｂ相信号の振幅の中心値よりも大きいかを判定し、該当するときは、ステップＳ１８に進み、該当しないときは、ステップＳ１９に進む。
【００４７】
ステップＳ１８において、位置演算回路３５は、Ｂ相信号の現在のサンプル値をＢ相信号の最大値として、ステップＳ１９に進む。
【００４８】
ステップＳ１９において、位置演算回路３５は、Ｂ相信号のサンプル値がＢ相信号の振幅の中心値かを判定し、該当するときは、ステップＳ２０に進み、該当しないときは、ステップＳ２２に進む。
【００４９】
ステップＳ２０において、位置演算回路３５は、振幅の中心値であるＢ相信号のサンプル値に対応したＡ相信号のサンプル値が、Ａ相信号の振幅の中心値よりも大きいかを判定し、該当するときはステップＳ２１に進み、該当しないときはステップＳ２２に進む。
【００５０】
ステップＳ２１において、位置演算回路３５は、Ａ相信号の現在のサンプル値をＡ相信号の最大値として、ステップＳ２２に進む。
【００５１】
ステップＳ２２において、ステップＳ１８及びステップ２１に求めた最大値及び最小値により、Ａ相信号とＢ相信号の各サンプル値を正規化して、ステップＳ２３に進む。すなわち、Ａ相信号とＢ相信号は位相が９０度異なることから、いずれか一方が振幅の中心値であるときは、他方は最大値又は最小値である。したがって、位置演算回路３５は、ステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理において誤って雑音をＡ相信号又はＢ相信号の最大値として保持した場合であっても、ステップＳ１６〜ステップＳ２１の処理により、各相信号の正しい最大値を求めることができる。
【００５２】
ところで、上述したように、位置演算回路３５には、Ａ相信号とＢ相信号が離散的なサンプル値として取り込まれ、Ａ相信号とＢ相信号の交点を正確に特定することができない。そこで、本発明を適用したビデオカメラでは、以下の処理により、Ａ相信号とＢ相信号の切換を行っている。
【００５３】
ステップＳ２３において、位置演算回路３５は、図１０に示すように、各サンプル値を順次所定レベルであるＡ相の上の切換レベルｃｒｏｓｓＡ１と比較し、現サンプル値が切換レベルｃｒｏｓｓＡ１を超えたかを判定し、該当するときは、ステップＳ２４に進み、該当しないときは、ステップＳ２７に進む。
【００５４】
ステップＳ２４において、位置演算回路３５は、Ｂ相信号の現サンプル値が、Ｂ相信号の振幅の中心値よりも大きいかを判定し、該当するときは、ステップＳ２５に進み、該当しないときは、ステップＳ２６に進む。
【００５５】
ステップＳ２５において、位置演算回路３５は、前サンプル値と現サンプル値の内挿、例えば下記式３により、Ｂ相の上の切換レベルｃｕｒＢ１を算出して、ステップＳ２７に進む。
【００５６】
ｃｕｒＢ１＝
ｃｕｒＢ−｛（ｃｒｏｓｓＡ−ｃｕｒＡ）（ｃｕｒＢ−ｐｒｅｖＢ）｝
／｛（ｐｒｅｖＡ−ｃｕｒＡ）｝
・・・式３
ここで、ｃｒｏｓｓＡは、Ａ相の切換レベルであり、図６に示すＡ相の上の切換レベルｃｒｏｓｓＡ１又は下の切換レベルｃｒｏｓｓＡ２が代入され、ｐｒｅｖＡ，ｐｒｅｖＢ、ｃｕｒＡ、ｃｕｒＢは、図１０に示すように、Ａ相の前サンプル値、Ｂ相の前サンプル値、Ａ相の現サンプル値、Ｂ相の現サンプル値である。
【００５７】
一方、ステップＳ２６において、位置演算回路３５は、式３により、Ｂ相の下の切換レベルｃｕｒＢ２を算出して、ステップＳ２７に進む。
【００５８】
ステップＳ２７において、位置演算回路３５は、各サンプル値を順次所定レベルであるＡ相の下の切換レベルｃｒｏｓｓＡ２と比較し、現サンプル値が切換レベルｃｒｏｓｓＡ２を下回ったかを判定し、該当するときは、ステップＳ２８に進み、該当しないときは、ステップＳ３１に進む。
【００５９】
ステップＳ２８において、位置演算回路３５は、Ｂ相信号の現サンプル値が、Ｂ相信号の振幅の中心値よりも大きいかを判定し、該当するときはステップＳ２９に進み、該当しないときはステップＳ３０に進む。
【００６０】
ステップＳ２９において、位置演算回路３５は、式３により、Ｂ相の上の切換レベルｃｕｒＢ１を算出して、ステップＳ３１に進む。
【００６１】
一方、ステップＳ３０において、位置演算回路３５は、式３により、Ｂ相の下の切換レベルｃｕｒＢ２を算出して、ステップＳ３１に進む。
【００６２】
ステップＳ３１において、位置演算回路３５は、Ａ相信号とＢ相信号の各サンプル値を、Ａ相及びＢ相の上下の切換レベルで正規化し、位置データとする。
【００６３】
すなわち、本発明を適用したビデオカメラでは、最大値と最小値による正規化と、上下の切換レベルによる正規化との２回の初期化を行い、１回目の規格化後のＡ相とＢ相の値がほぼ同じになった位置でのレベル、すなわち電圧をＡ相の切換レベルとして保持しておき、初期化動作の後の通常動作中ではこのＡ相の切換レベルの更新を行わない。そして、Ｂ相の切換レベルは、通常動作中にＡ相の前回の正規化で得られた前サンプル値と、現サンプル値とを比較して、Ａ相の切換レベルを跨いでいるときのレベルとしている。
【００６４】
ビデオカメラ装置は、Ａ相信号とＢ相信号の切換を上述のように行うことから、可動レンズ２５の位置を正確に検出することができることから、可動レンズ２５を駆動機構１３，１４により円滑に移動することができ、可動レンズ２５の位置精度の悪化に伴う音響ノイズの発生を防止することができる。特に、携帯可能な大きさまで小型化され、駆動機構１３，１４とマイクとの位置が極めて近くに配設されたビデオカメラ装置では、音響ノイズがマイクに集音されることがなくなるので特に有効である。
【００６５】
以上、本発明が適用されたビデオカメラ装置について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、静止画を撮影するいわゆるデジタルカメラ装置にも適用することができる。また、上述した例では、鏡筒２にセンサが取り付けられ、可動レンズにマグネットが取り付けられている場合について説明したが、これとは逆に、センサを可動レンズに取り付け、マグネットを鏡筒に取り付けるようにしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、第１及び第２の磁気ヘッドで検出された第１及び第２の検出信号を第１及び第２のデジタル信号に変換し、第１及び第２のデジタル信号の交点レベルで第１及び第２のデジタル信号のうち、出力レベルの変化が大きい方のデジタル信号に切り換えて第１及び第２の磁気ヘッドの位置を検出することから、位置に対する感度が高い信号を得ることができる。したがって、磁気ヘッドの位置を正確に検出することができ、例えばカメラ装置等の可動レンズの位置を正確に検出することができる。
また、製造時における磁気ヘッド及び／又はマグネットの取付等にカメラ装置毎のばらつきが存在しても、電源を投入して、上述の処理が行われた後は、全てのカメラ装置において略等しいセンサ出力が得られる。換言すると、製造時に従来必要とされた磁気ヘッド及びマグネットの取付の機械的な調整を不要とすることができる。また、例えば日中と夜間、夏と冬の温度変化、特性の経年変化等に起因する磁気ヘッド出力の変動を、使用時に常に較正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用されたビデオカメラ装置の鏡筒の断面図である。
【図２】  可動レンズの駆動機構の要部側面図である。
【図３】  可動レンズの位置を検出する位置検出機構の斜視図である。
【図４】  位置検出機構を構成するセンサとマグネットとの関係を示す側面図である。
【図５】  位置検出機構の制御系を示すブロック図である。
【図６】  ２相センサの出力特性を示す図である。
【図７】  ゲイン・オフセットを調整する手順を示すフローチャートである。
【図８】  センサのゲインとセンサの出力レベルを示す図である。
【図９】  ２相のセンサの切換手順を示すフローチャートである。
【図１０】  Ｂ相の切換電圧の算出例を説明する図である。
【符号の説明】
１ 撮像部、２ 鏡筒、３ 対物レンズ、４ 固定レンズ群、５ ズームレンズ、６ 撮像素子、７ フォーカスレンズ、１３，１４ 駆動機構（リニアモータ）、２１，２２ 位置検出機構、３１ マグネット、３２ａ，３２ｂ ＭＲセンサ、３４ Ａ／Ｄ変換器、３５ 位置演算回路、３６ Ｄ／Ａ変換器
【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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