(57)【要約】【課題】可動光学素子の絶対位置を高精度に検出することができるレンズ装置を提供する。【解決手段】レンズ装置２は、可動光学素子であるフォーカスレンズ２１、ズームレンズ２２、絞り装置２３と、前記可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加するセンサ部４０と、前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少するセンサ部５０と、センサ部４０の出力信号のピーク値とセンサ部５０の出力信号のピーク値とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出するレンズ制御部２０とを備える。【選択図】図３
2013156442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動光学素子と、
前記可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部と、
前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部と、
前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出する絶対位置検出部とを備えるレンズ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレンズ装置であって、
前記可動光学素子の基準位置を検出する基準位置検出部と、
前記第一のセンサ部の出力信号と前記第二のセンサ部の出力信号の比較により、前記可動光学素子の移動方向を判定する移動方向判定部と、
前記第一のセンサ部の出力信号のカウント数又は前記第二のセンサ部の出力信号のカウント数に基づいて、前記基準位置に対する前記可動光学素子の相対位置を検出する相対位置検出部とを備え、
前記基準位置検出部によって前記基準位置が検出されるまでは、前記絶対位置検出部によって前記可動光学素子の絶対位置を検出し、前記基準位置が検出された後は、前記絶対位置の検出を停止して、前記相対位置検出部による前記相対位置の検出を開始するレンズ装置。
【請求項３】
請求項２記載のレンズ装置であって、
前記絶対位置検出部は、前記基準位置が検出されるまでは、前記移動方向判定部によって判定された前記可動光学素子の移動方向に応じて、前記演算の対象とする２つの出力信号を選択するレンズ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のレンズ装置であって、
前記絶対位置検出部が行う前記演算は、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値との差分を求める演算、又は、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値との比を求める演算であるレンズ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載のレンズ装置であって、
前記演算の結果を、前記可動光学素子が移動する複数の位置毎に予め記憶してある記憶部を備え、
前記絶対位置検出部は、前記記憶部に記憶された情報と前記演算の結果とを用いて、前記可動光学素子の絶対位置を検出するレンズ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置によって集光された光学像を撮像する撮像装置本体とを備える撮像装置。
【請求項７】
可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部の出力信号と、前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部の出力信号とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出する可動光学素子の絶対位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ装置、撮像装置、絶対位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビやモニタなどの大画面化及び高解像度化が進み、映し出される映像に対する高画質化の要求が高まっている。この高画質化の要求に応えるべく、放送用ズームレンズでは高精度な位置検出が可能であるエンコーダを搭載し、レンズ制御の高性能化が図られている。
【０００３】
エンコーダは、インクリメンタル型エンコーダとアブソリュート型エンコーダとに大別される。インクリメンタル型エンコーダの検出信号は、Ａ相信号、Ｂ相信号、及びＺ相信号からなる。Ａ相信号とＢ相信号には波形位相に所定の差が設けられており、出力波形の位相関係を検出することでズームレンズの移動方向を検知することができる。Ｚ相信号はズームレンズの基準位置を示す信号である。
【０００４】
インクリメンタル型エンコーダは、上記基準位置からカウントされたＡ相又はＢ相のパルス数で、ズームレンズ位置を検出するものである。インクリメンタル型エンコーダは、構造が比較的簡単で安価ではあるが、レンズ装置の電源が投入されてからエンコーダが基準位置を検出するまでの間は、正確なレンズ位置を知ることができない。特に、手動でズーム操作を行う場合等には、基準位置を検出するまでに時間がかかることもあり、その間、防振やカメラによる光学補正が正しく行われなくなってしまう。
【０００５】
特許文献１，２には、基準位置を検出することなく可動部の絶対位置を得る方法が開示されている。
【０００６】
特許文献１は、検出信号のピーク値がレンズの移動量に応じて増加又は減少するセンサ部と、当該検出信号のピーク値とレンズの位置とを対応付けたデータとを用い、装置の起動後、最初にセンサ部で検出されるピーク値と上記データとから、レンズの絶対位置を検出する撮像装置を開示している。
【０００７】
特許文献２は、検出信号のピーク値が可動部の移動量に応じて連続的に変化するセンサ部と、当該検出信号のピーク値と可動部の位置とを対応付けたデータとを用い、センサ部で検出されるピーク値と上記データとから、可動部の絶対位置を検出する装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１６９２０２号公報
【特許文献２】特開２００４−２０５２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１，２に記載の絶対位置検出方法では、センサ部の出力が経時劣化により変化してしまうと、検出される絶対位置にずれが生じてしまい、絶対位置の検出精度が低下する。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、可動光学素子の絶対位置を高精度に検出することができるレンズ装置、このレンズ装置を備える撮像装置、及び絶対位置検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のレンズ装置は、可動光学素子と、前記可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部と、前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部と、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出する絶対位置検出部とを備えるものである。
【００１２】
本発明の撮像装置は、前記レンズ装置と、前記レンズ装置によって集光された光学像を撮像する撮像装置本体とを備えるものである。
【００１３】
本発明の絶対位置検出方法は、可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部の出力信号と、前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部の出力信号とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、可動光学素子の絶対位置を高精度に検出することができるレンズ装置、このレンズ装置を備える撮像装置、及び絶対位置検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るレンズ装置を装着した撮像装置の外観図
【図２】図１に示すレンズ装置２の内部構成を示すブロック図
【図３】図２に示すズーム位置検出部２５の構成を示す図
【図４】図３に示すスリット部の構成を示す図
【図５】図３に示すセンサ部４０，５０から出力される信号波形を示す図
【図６】図３に示すコンパレータから出力される信号波形を示す図
【図７】図３に示すＡ／Ｄ変換器８０から出力されるＡ相信号のピーク値と図３に示すＡ／Ｄ変換器８１から出力されるＢ相信号のピーク値の変化を示した図
【図８】図７において、同一開口Ｎｏに対応するＡ相信号のピーク値からＢ相信号のピーク値を減算した結果を示す図
【図９】レンズ装置２の動作を説明するための図
【図１０】レンズ装置２の動作を説明するための図
【図１１】図３に示すセンサ部４０，５０の変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るレンズ装置２を装着した撮像装置の外観図である。撮像装置本体１の前部にはレンズ装置２が装着されている。
【００１８】
レンズ装置２は円筒形状等の筒状の筐体１０を備える。この筐体１０内には、ズームレンズやフォーカスレンズ等の撮影レンズと、開口量を調整できる絞り装置が内蔵されている。レンズ装置２の筐体１０の基部にはマウント部３が設けられている。このマウント部３の接続部を、撮像装置本体１の前部に設けられているレンズ装着部に着脱自在に装着することで、レンズ装置２が撮像装置本体１に固定される。
【００１９】
撮像装置本体１には、レンズ装置２が装着された状態で、レンズ装置２の光軸上に撮像素子が配置される。そして、この撮像素子により、レンズ装置２によって集光された光学像を撮像する。撮像素子の出力信号は、撮像装置本体１に内蔵される画像処理部によって処理されて、各種画像データが生成される。
【００２０】
撮影者５は、この撮像装置本体１を右肩に担いで例えば右眼でファインダ装置６を覗く。そして、撮影者５は、右手７でレンズ装置２の把持部を把持して撮像装置を固定しながら、被写体を撮影することになる。
【００２１】
レンズ装置２の先端側（被写体側）には、フォーカスレンズの焦点位置を調整するフォーカスリング８が、レンズ装置２の外周囲を回動可能に設けられている。このフォーカスリング８を撮影者５が手で任意角度回転させることで、フォーカス位置の調整を行うことができる。
【００２２】
レンズ装置２の中間部分には、ズームレンズのズーム位置を調整するズームリング９がレンズ装置２の外周囲を回動可能に設けられている。このズームリング９を撮影者５が手で任意角度回転させることで、ズーム倍率の調整を行うことができる。
【００２３】
レンズ装置２には、ズームリング９の更に撮像装置本体１側に、絞り装置の開口量を調整するためのアイリスリング１１が設けられている。アイリスリング１１は、レンズ装置２の外周囲を回動可能に設けられている。
【００２４】
図２は、図１に示すレンズ装置２の内部構成を示すブロック図である。
【００２５】
レンズ装置２は、光軸Ｋに沿って移動可能なズームレンズ２１と、光軸Ｋに沿って移動可能なフォーカスレンズ２２と、絞り装置２３とを含む撮影光学系を有する。
【００２６】
レンズ装置２は、更に、フォーカスレンズ２１を駆動するフォーカス駆動部２７と、ズームレンズ２２を駆動するズーム駆動部２８と、絞り装置２３を駆動する絞り駆動部２９と、フォーカス駆動部２７、ズーム駆動部２８、及び絞り駆動部２９をそれぞれ制御するレンズ制御部２０とを備える。フォーカス駆動部２７、ズーム駆動部２８、及び絞り駆動部２９は、それぞれ、レンズ制御部２０からの指令に基づいて、フォーカスレンズ２１の位置、ズームレンズ２２の位置、絞り装置２３の開口量を制御する。
【００２７】
更に、レンズ装置２は、レンズ制御部２０と共にフォーカスレンズ２１の位置を検出するフォーカス位置検出部２４と、レンズ制御部２０と共にズームレンズ２２の位置を検出するズーム位置検出部２５と、レンズ制御部２０と共に絞り装置２３の絞りばねの位置（開口量）を検出する絞り位置検出部２６とを備える。
【００２８】
図３は、図２に示すズーム位置検出部２５及びレンズ制御部２０の構成を示す図である。
【００２９】
ズーム位置検出部２５及びレンズ制御部２０は、Ａ／Ｄ変換器８０，８１を除いた部分はインクリメンタル型のエンコーダと同じ構成である。
【００３０】
ズーム位置検出部２５は、Ｚ相の信号を出力するセンサ部３０と、Ａ相の信号を出力するセンサ部４０と、Ｂ相の信号を出力するセンサ部５０と、コンパレータ６０，６１，６２と、カウンタ７０と、Ａ／Ｄ変換器８０，８１とを備える。
【００３１】
センサ部３０は、発光素子である発光ダイオード３１と、受光素子であるフォトダイオード３３と、発光ダイオード３１とフォトダイオード３３との間に配置されるスリット部３２とを備える。
【００３２】
センサ部４０は、発光素子である発光ダイオード４１と、受光素子であるフォトダイオード４３と、発光ダイオード４１とフォトダイオード４３との間に配置されるスリット部４２とを備える。
【００３３】
センサ部５０は、発光素子である発光ダイオード５１と、受光素子であるフォトダイオード５３と、発光ダイオード５１とフォトダイオード５３との間に配置されるスリット部５２とを備える。
【００３４】
スリット部３２，４２，５２は、それぞれ図４に示すような形状であり、光を通さない、水平方向に長手の遮光板Ｉに開口Ｋが形成された構成である。
【００３５】
スリット部３２は、遮光板Ｉの左端部に開口Ｋが１つだけ設けられている。
【００３６】
スリット部４２は、遮光板Ｉに開口Ｋが複数（図の例では１３個）個水平方向に等間隔で並べて形成されている。スリット部４２に形成された複数の開口Ｋは、水平方向の幅（横幅）は同じであるが、垂直方向の幅（縦幅）が左端部から右端部に向かうにしたがって大きくなっている。
【００３７】
スリット部５２は、スリット部４２を水平方向で左右反転させ、更に、開口Ｋの位置を、各開口Ｋの横幅の１／２分、スリット部４２の各開口Ｋに対して水平方向右側にずらしたものである。スリット部５２において左端部からｎ番目（ｎは１〜１３）にある開口Ｋは、スリット部４２において左端部からｎ番目にある開口Ｋとペアを構成する。
【００３８】
センサ部３０，４０，５０において、発光素子及び受光素子とスリット部とは、ズームレンズ２２の移動に応じて相対移動可能となっている。発光素子及び受光素子をレンズ装置２の筐体１０に固定して、ズームレンズ２２の移動に応じてスリット部が移動するようにしてもよいし、スリット部をレンズ装置２の筐体１０に固定して、ズームレンズ２２の移動に応じて発光素子及び受光素子が移動するようにしてもよい。
【００３９】
図４において、ズームレンズ２２が可動範囲における端部（例えばワイド端）にあるときは、図中の破線で示した位置に各センサ部の発光素子及び受光素子がスリット部を挟んで紙面に垂直な方向に並べて配置される。ズームレンズ２２がワイド端からテレ端側に移動するにしたがって、各センサ部の発光素子及び受光素子のスリット部に対する位置は右にずれていく。そして、ズームレンズ２２がテレ端にあるときに、図４の一点鎖線で示す位置に各センサ部の発光素子及び受光素子が配置される。
【００４０】
このように、ズームレンズ２２が移動すると、各センサ部の発光素子及び受光素子のスリット部に対する位置も変わるため、スリット部４２，５２の各々における開口Ｋの位置とズームレンズ２２の位置とは１対１に対応している。
【００４１】
図５は、センサ部４０から出力されるＡ相信号波形とセンサ部５０から出力されるＢ相信号波形を示している。
【００４２】
図５の上段に示すように、センサ部４０からは、ズームレンズ２２の可動範囲における一端から他端への移動に応じてピーク値（振幅値）が増加するＡ相信号波形が出力される。図５の下段に示すように、センサ部５０からは、ズームレンズ２２の可動範囲における一端から他端への移動に応じてピーク値（振幅値）が減少するＢ相信号波形が出力される。更に、Ｂ相信号波形は、Ａ相信号に対して位相が９０度ずれたものとなる。
【００４３】
コンパレータ６０は、フォトダイオード３３の出力信号を基準電圧と比較し、フォトダイオード３３の出力信号が基準電圧よりも大きいときにハイレベルとなり、フォトダイオード３３の出力信号が基準電圧よりも小さいときにローレベルとなる矩形パルスを出力する。図６の上段に、ズームレンズ２２が一端から他端に向かって移動していったときに、コンパレータ６０から出力される信号波形を示す。コンパレータ６０の出力がハイレベルになったときに、レンズ制御部２０は、ズームレンズ２２が基準位置にあることを検出する。
【００４４】
コンパレータ６１は、フォトダイオード４３の出力信号を基準電圧と比較し、フォトダイオード４３の出力信号が基準電圧よりも大きいときにハイレベルとなり、フォトダイオード４３の出力信号が基準電圧よりも小さいときにローレベルとなる矩形パルスを出力する。図６の中段に、ズームレンズ２２が一端から他端に向かって移動していったときに、コンパレータ６１から出力される信号波形を示す。
【００４５】
コンパレータ６２は、フォトダイオード５３の出力信号を基準電圧と比較し、フォトダイオード５３の出力信号が基準電圧よりも大きいときにハイレベルとなり、フォトダイオード５３の出力信号が基準電圧よりも小さいときにローレベルとなる矩形パルスを出力する。図６の下段に、ズームレンズ２２が一端から他端に向かって移動していったときに、コンパレータ６２から出力される信号波形を示す。
【００４６】
なお、図６における横軸は、ズームレンズ２２の一端からの移動量に対応する。また、図６では、ズームレンズ２２が基準位置にあるときの移動量を０として示している。
【００４７】
カウンタ７０は、コンパレータ６１，６２からそれぞれ出力されるパルスの立ち上がりエッジ及び立下りエッジを検出して、パルス数をカウントする。また、カウンタ７０は、Ａ相信号とＢ相信号を比較して、ズームレンズ２２の移動方向も判定する。例えば、ズームレンズ２２が一端から他端に移動しているときには、図６の中段に示すＡ相信号のパルス立ち上がりタイミングにおいて、Ｂ相信号がローレベルになっている。一方、ズームレンズ２２が他端から一端に移動しているときには、図６の中段に示すＡ相信号のパルス立ち上がりタイミングにおいて、Ｂ相信号がハイレベルになっている。このことから、カウンタ７０は、Ａ相信号とＢ相信号の比較により、ズームレンズ２２の移動方向を判定することができる。
【００４８】
Ａ／Ｄ変換器８０は、フォトダイオード４３の出力信号がピーク値に達したときに、そのピーク値（出力信号の振幅値）を保持し、保持した振幅値をデジタル信号に変換してレンズ制御部２０に出力する。ズームレンズ２２が一端から他端に移動していくときには、図５の上段の波形の各山部分の頂点における出力値（ピーク値）がＡ／Ｄ変換器８０にて順次保持され、レンズ制御部２０に出力される。
【００４９】
Ａ／Ｄ変換器８１は、フォトダイオード５３の出力信号がピーク値に達したときに、そのピーク値（出力信号の振幅値）を保持し、保持した振幅値をデジタル信号に変換してレンズ制御部２０に出力する。ズームレンズ２２が一端から他端に移動していくときには、図５の下段の波形の各山部分の頂点における出力値（ピーク値）がＡ／Ｄ変換器８１にて順次保持され、レンズ制御部２０に出力される。
【００５０】
以上のように構成されたズーム位置検出部２５及びレンズ制御部２０は、Ａ／Ｄ変換器８０，８１を除いた部分については、一般的なインクリメンタル型エンコーダと同じ構成である。
【００５１】
即ち、レンズ制御部２０は、コンパレータ６０の出力信号を監視し、この出力信号がハイレベルになったときに、ズームレンズ２２が基準位置にあることを検出する。そして、レンズ制御部２０は、基準位置を検出した時点でカウンタ７０のカウント値をリセットし、その後にカウンタ７０から出力されるカウント値（Ａ相信号のパルス数又はＢ相信号のパルス数）に基づいて、基準位置に対するズームレンズ２２の位置（相対位置）を検出する。
【００５２】
ただし、レンズ制御部２０が上記基準位置を検出するまでは、基準位置に対するズームレンズ２２の位置は検出することができない。
【００５３】
そこで、レンズ装置２では、基準位置が検出されるまでの間は、レンズ制御部２０が、Ａ／Ｄ変換器８０，８１から出力されるＡ相信号のピーク値とＢ相信号のピーク値とを用いた演算結果に基づいて、ズームレンズ２２の絶対位置を検出するようにしている。
【００５４】
図７は、図３に示すＡ／Ｄ変換器８０から出力されるＡ相信号のピーク値と図３に示すＡ／Ｄ変換器８１から出力されるＢ相信号のピーク値の変化を示した図である。図７の縦軸は、Ａ相信号波形又はＢ相信号波形のピーク値（振幅値）を示す。図７の横軸は、Ａ相信号波形又はＢ相信号波形のピーク値が得られるときに発光素子及び受光素子間に配置されるスリット部の開口Ｎｏを示す。開口Ｎｏとは、スリット部４２，５２において、左端部から数えて何番目にあるものかを示す番号である。図７において、実線で示した階段状のグラフがＡ相信号のピーク値の変化を示し、破線で示した階段状のグラフがＢ相信号のピーク値の変化を示している。
【００５５】
図８は、図７において、同一開口ＮｏにおけるＡ相信号のピーク値からＢ相信号のピーク値を減算した結果を示す図である。
【００５６】
センサ部４０に含まれる発光素子及び受光素子と、センサ部５０に含まれる発光素子及び受光素子とは設計上同じものを用いる。そのため、経年劣化による発光素子の発光量変動や受光素子の感度変動も、センサ部４０とセンサ部５０とではほぼ同じになる。したがって、図８に示す結果は、センサ部４０とセンサ部５０が経年劣化して、フォトダイオード４３，５３から出力される信号が製品出荷当初から変化してしまった場合でも一定の値になる。
【００５７】
本実施形態のレンズ装置２では、製造出荷時に、ズームレンズ２２をワイド端からテレ端まで移動させて図７に示すデータを取得し、取得したデータから図８に示すデータを生成し、このデータをレンズ制御部２０に内蔵されるＲＯＭに記憶しておく。また、このＲＯＭには、図８に示すデータにおける各開口Ｎｏとズームレンズ２２の位置（絶対位置）とを対応付けた開口Ｎｏ−ズーム位置データを記憶しておく。
【００５８】
図８に示すデータにおける各開口Ｎｏは、ペアを構成する２つの開口Ｋで共通の番号となる。そのため、開口Ｎｏ−ズーム位置データにおける、開口Ｎｏと対応するズームレンズ２２の位置は、その開口Ｎｏとなる２つの開口Ｋのいずれかの位置に対応するズームレンズ２２の位置としたり、その開口Ｎｏとなる２つの開口Ｋの各々の位置の中間位置に対応するズームレンズ２２の位置としたりしておく。
【００５９】
レンズ装置２のレンズ制御部２０は、レンズ装置２の電源が投入されると、まず、ズームレンズ２２を所定量移動させて、Ａ／Ｄ変換器８０，８１からピーク値を取得する。
【００６０】
例えば、レンズ装置２の電源投入時に、スリット部と発光素子及び受光素子との相対位置が図９の破線で示すようになっている場合を例にする。この場合、レンズ制御部２０は、例えば、スリット部と発光素子及び受光素子との相対位置が図中の一点鎖線で示す位置になるまで、ズームレンズ２２をテレ端側に移動させる。
【００６１】
この移動過程で、スリット部４２の開口Ｎｏ６の開口Ｋと、センサ部４０の受光素子及び発光素子とが重なり、センサ部４０の受光素子からは図５のＡ相信号波形における６個目の山の頂点の値が出力される。更に、ズームレンズ２２が移動すると、Ａ／Ｄ変換器８０において、図５のＡ相信号波形における６個目の山の頂点の値がピーク値（振幅値）として保持され、このピーク値がデジタル変換されてレンズ制御部２０に送信される。
【００６２】
更にズームレンズ２２が移動すると、スリット部５２の開口Ｎｏ６の開口Ｋと、センサ部５０の受光素子及び発光素子とが重なり、センサ部５０の受光素子からは図５のＢ相信号波形における６個目の山の頂点の値が出力される。更に、ズームレンズ２２が移動すると、Ａ／Ｄ変換器８１において、図５のＢ相信号波形における６個目の山の頂点の値がピーク値（振幅値）として保持され、このピーク値がデジタル変換されてレンズ制御部２０に送信される。
【００６３】
レンズ制御部２０は、Ａ／Ｄ変換器８０，８１の各々からピーク値を受信した時点でズームレンズ２２の移動を停止させる。そして、レンズ制御部２０は、受信したＡ相信号波形のピーク値からＢ相信号波形のピーク値を減算する演算を行う。
【００６４】
次に、レンズ制御部２０は、この演算の結果と、内蔵ＲＯＭに記憶されている図８に示すデータとを比較し、この演算の結果と一致する開口Ｎｏを決定する。次に、レンズ制御部２０は、決定した開口Ｎｏと、開口Ｎｏ−ズーム位置データとを比較し、この開口Ｎｏに対応するズームレンズ２２の位置を、ズームレンズ２２の絶対位置として検出する。
【００６５】
なお、レンズ制御部２０は、電源投入後、ズームレンズ２２をワイド端側に移動させてもよい。
【００６６】
次に、レンズ装置２の電源投入時に、スリット部と発光素子及び受光素子との相対位置が図１０の破線で示すようになっている場合を例にする。この場合、レンズ制御部２０が、図９の例と同様に、スリット部と発光素子及び受光素子との相対位置が図１０中の一点鎖線で示す位置になるまで、ズームレンズ２２をテレ端側に移動させるとする。この移動過程で、まず、レンズ制御部２０は、スリット部５２の開口Ｎｏ８の開口Ｋに対応する振幅値をＡ／Ｄ変換器８１から受信する。その後に、レンズ制御部２０は、スリット部４２の開口Ｎｏ９の開口Ｋに対応する振幅値をＡ／Ｄ変換器８０から受信する。
【００６７】
レンズ制御部２０が、図９の例と同様に、｛（電源投入後にＡ／Ｄ変換器８０から最初に受信した振幅値）−（電源投入後にＡ／Ｄ変換器８１から最初に受信した振幅値）｝の演算を行い、この演算結果とＲＯＭのデータに基づいてズームレンズ２２の絶対位置を検出してしまうと、ペアを構成しない開口Ｋに対応する振幅値同士の差分を求めることになり、ズームレンズ２２の位置を誤検出することになる。
【００６８】
そこで、レンズ制御部２０は、電源投入後、ズームレンズ２２を移動させると共に、カウンタ７０からズームレンズ２２の移動方向の情報を取得する。そして、レンズ制御部２０は、移動方向がワイド端からテレ端であった場合は、Ａ／Ｄ変換器８０から振幅値が出力され、その後に、Ａ／Ｄ変換器８１から振幅値が出力された時点で、直前にＡ／Ｄ変換器８０から受信した振幅値から、当該時点でＡ／Ｄ変換器８１から受信した振幅値を減算する演算を行い、この演算結果とＲＯＭのデータに基づいてズームレンズ２２の絶対位置を検出する。
【００６９】
一方、ズームレンズ２２の移動方向がテレ端からワイド端であった場合は、レンズ制御部２０は、Ａ／Ｄ変換器８１から振幅値が出力され、その後に、Ａ／Ｄ変換器８０から振幅値が出力された時点で、当該時点でＡ／Ｄ変換器８０から受信した振幅値から、当該時点の直前にＡ／Ｄ変換器８１から受信した振幅値を減算する演算を行い、この演算結果とＲＯＭのデータに基づいてズームレンズ２２の絶対位置を検出する。
【００７０】
このように、ズームレンズ２２の移動方向に応じて、演算対象とする２つの振幅値を選択することで、電源投入直後にズームレンズ２２がどの位置にあっても、ズームレンズ２２の絶対位置を精度良く検出することができる。
【００７１】
なお、以上の説明では、電源投入後のみの動作を説明したが、電源投入後に最初の絶対位置が検出されてからは、例えばユーザによってズームレンズ２２が動かされてＡ／Ｄ変換器８０，８１から出力される信号が更新されたときに、絶対位置の検出が行われる。ユーザによってズームレンズ２２が動かされている間に、レンズ制御部２０がコンパレータ６０からハイレベルの信号を受信してズームレンズ２２の基準位置を検出すると、レンズ制御部２０及びズーム位置検出部２５は、Ａ／Ｄ変換器８０，８１を停止し、その後は、一般的なインクリメンタル型エンコーダとして動作する。
【００７２】
ここまでは、ズーム位置検出部２５について説明してきたが、フォーカス位置検出部２４と絞り位置検出部２６の構成もズーム位置検出部２５と同様であり、レンズ制御部２０と組み合わせることで、電源投入直後であっても、フォーカス位置及び絞り開口の絶対位置を検出することができる。
【００７３】
以上のように、レンズ装置２によれば、ズームレンズ２２の基準位置が検出されていなくても、Ａ／Ｄ変換器８０，８１の各々の出力値を用いた演算により、ズームレンズ２２の絶対位置を検出することができる。また、Ａ／Ｄ変換器８０，８１の各々から出力される２つの振幅値の差分により、ズームレンズ２２の絶対位置を検出するため、センサ部４０，５０が経年劣化した場合でも、絶対位置の検出精度の低下を防ぐことができる。また、レンズ装置２によれば、インクリメンタル型エンコーダの構成に、Ａ／Ｄ変換器８０，８１を追加し、更にレンズ制御部２０の実行するプログラムに変更を加えるのみで上述した効果を得られるため、製造コストを抑えることができる。
【００７４】
以下に、本実施形態の変形例を説明する。
【００７５】
図８に示すデータの代わりに、図７において、各開口ＮｏにおけるＢ相信号のピーク値からＡ相信号のピーク値を減算した結果を用いてもよい。
【００７６】
図８に示すデータの代わりに、図７において、各開口ＮｏにおけるＡ相信号のピーク値とＢ相信号のピーク値との比を求めた結果を用いてもよい。この比は、センサ部４０とセンサ部５０が経年劣化して、フォトダイオード４３，５３から出力される信号が製品出荷当初から変化してしまった場合でも一定の値になる。このため、レンズ制御部２０が、電源投入後に、この比を取得し、取得した比とＲＯＭのデータとを比較することで、経年劣化の影響を受けずに、可動光学素子の絶対位置を精度良く検出することが可能になる。
【００７７】
基準位置の検出は、センサ部３０とコンパレータ６０の組み合わせに限らず、他の良く知られている構成を採用してもよい。
【００７８】
図８に示すデータは、スリット部において複数の開口Ｎｏ（例えば両端部にある開口の開口Ｎｏ）に対応するデータのみを記憶しておき、レンズ制御部２０が、このデータから開口Ｎｏを変数とする関数を生成し、この関数と振幅値の差又は比から、当該差又は比に対応する開口Ｎｏを求めてもよい。また、図８に示すデータの代わりに、前記関数を記憶しておいてもよい。
【００７９】
センサ部４０としては、ズームレンズ２２の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加するものであればよく、発光素子、スリット部、及び受光素子からなる構成に限らない。同様に、センサ部５０としては、ズームレンズ２２の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少するものであればよく、発光素子、スリット部、及び受光素子からなる構成に限らない。
【００８０】
例えば、図１１に示すように、センサ部５０を、磁気センサ１１０とマグネットスケール１１２とにより構成し、センサ部４０を、磁気センサ１１１とマグネットスケール１１２とにより構成してもよい。磁気センサ１１０，１１１と、マグネットスケール１１２，１１３とは、可動光学素子の移動に応じて図１１中の左右方向に相対移動するように構成される。マグネットスケール１１２は、相対移動方向に向かって相対移動方向に直交する方向の幅が減少する台形状となっている。マグネットスケール１１３は、マグネットスケール１１２を相対移動方向に左右反転させ、更に、上下反転させた形状となっている。また、マグネットスケール１１３は、マグネットスケール１１２に対して位相がずれるよう、Ｓ極とＮ極が配置される。
【００８１】
図１１に示すようなセンサ部の構成では、ズームレンズ２２の移動に応じて、磁気センサ１１０，１１１の位置が右方向にずれていく。磁気センサ１１０と重なるマグネットスケール１１２は、ズームレンズ２２の移動開始当初は幅が広く、ズームレンズ２２が移動していくにしがって幅が狭くなっていく。そのため、磁気センサ１１０から出力される信号波形は、図５の下段に示したものとなる。一方、磁気センサ１１１と重なるマグネットスケール１１３は、ズームレンズ２２の移動開始当初は幅が狭く、ズームレンズ２２が移動していくにしたがって幅が広くなっていく。そのため、磁気センサ１１１から出力される信号波形は、図５の上段に示したものとなる。
【００８２】
以上の説明では、レンズ交換式の撮像装置について説明したが、レンズ装置２が撮像装置本体に固定された撮像装置であってもよい。また、本発明は、放送用のレンズ装置に限らず、レンズ交換型のコンパクトデジタルカメラ等にも適用することができる。
【００８３】
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【００８４】
開示されたレンズ装置は、可動光学素子と、前記可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部と、前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部と、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出する絶対位置検出部とを備えるものである。
【００８５】
開示されたレンズ装置は、前記可動光学素子の基準位置を検出する基準位置検出部と、前記第一のセンサ部の出力信号と前記第二のセンサ部の出力信号の比較により、前記可動光学素子の移動方向を判定する移動方向判定部と、前記第一のセンサ部の出力信号のカウント数又は前記第二のセンサ部の出力信号のカウント数に基づいて、前記基準位置に対する前記可動光学素子の相対位置を検出する相対位置検出部とを備え、前記基準位置検出部によって前記基準位置が検出されるまでは、前記絶対位置検出部によって前記可動光学素子の絶対位置を検出し、前記基準位置が検出された後は、前記絶対位置の検出を停止して、前記相対位置検出部による前記相対位置の検出を開始するものである。
【００８６】
開示されたレンズ装置は、前記絶対位置検出部は、前記基準位置が検出されるまでは、前記移動方向判定部によって判定された前記可動光学素子の移動方向に応じて、前記演算の対象とする２つの出力信号を選択するものである。
【００８７】
開示されたレンズ装置は、前記絶対位置検出部が行う前記演算は、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値との差分を求める演算、又は、前記第一のセンサ部の出力信号のピーク値と前記第二のセンサ部の出力信号のピーク値との比を求める演算であるものを含む。
【００８８】
開示されたレンズ装置は、前記演算の結果を、前記可動光学素子が移動する複数の位置毎に予め記憶してある記憶部を備え、前記絶対位置検出部は、前記記憶部に記憶された情報と前記演算の結果とを用いて、前記可動光学素子の絶対位置を検出するものである。
【００８９】
開示された撮像装置は、前記レンズ装置と、前記レンズ装置によって集光された光学像を撮像する撮像装置本体とを備えるものである。
【００９０】
開示された可動光学素子の絶対位置検出方法は、可動光学素子の一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が増加する第一のセンサ部の出力信号と、前記可動光学素子の前記一方向への移動に応じて出力信号のピーク値が減少する第二のセンサ部の出力信号とを用いた演算の結果に基づいて、前記可動光学素子の絶対位置を検出するものである。
【符号の説明】
【００９１】
２    レンズ装置
２１  フォーカスレンズ
２２  ズームレンズ
２３  絞り装置
２０  レンズ制御部
３０，４０，５０  センサ部
【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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