JP2016018104A

JP2016018104A - 駆動装置及びレンズ装置

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Publication number: JP2016018104A
Application number: JP2014141314A
Authority: JP
Inventors: 洋輔鈴木; Yosuke Suzuki
Original assignee: Ricoh Imaging Co Ltd
Current assignee: Ricoh Imaging Co Ltd
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2016-02-01
Anticipated expiration: 2034-07-09
Also published as: JP6425060B2

Abstract

【課題】既存の位置検出装置を駆動装置に組み込むと、駆動装置の小型化設計が難しい。
【解決手段】駆動装置を、所定のパターンが周期的に形成された被検出手段と、被検出手段に形成されたパターンを被検出手段との距離に応じた強さで検出する検出手段と、被検出手段と検出手段とを相対的に動作させることが可能な動作手段と、被検出手段に対する検出手段の位置に応じて被検出手段と検出手段との距離を規定する距離規定手段と、検出手段により検出されるパターン数に基づいて被検出手段に対する検出手段の移動量を演算すると共に検出されるパターンの強さに応じて被検出手段に対する検出手段の位置を演算する演算手段と、から構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、位置検出機能を備えた駆動装置及び該駆動装置を備えたレンズ装置に関する。

デジタルスチルカメラ等の電気機器に搭載される駆動装置において、磁気パターンを持つ磁気コード板の磁界変化を磁気センサで検出し、検出された磁気変化に基づいて磁気コード板と磁気センサとの相対的な移動量を検出するものが知られている。この種の駆動装置では、一般に、磁気コード板が設けられた部材（例えば可動部材）と磁気センサが設けられた部材（例えば固定部材）との相対的な移動量が検出されるだけである。可動範囲内における可動部材の位置を検出するためには、位置検出装置が別途必要である。この種の位置検出装置の具体的構成は、例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の位置検出装置は、ズーム環を備えている。ズーム環の回転に伴いズーム環内のレンズ群が光軸方向に移動することにより、ズーミングが行われる。ズーム環の外周面には、複数の導電パターンが形成されたコード板が貼り付けられている。コード板には、位置検出ブラシが摺動可能に接触している。ズーム環の回転に応じて位置検出ブラシと接触する導電パターンが変わる。演算装置は、位置検出ブラシと接触する導電パターンを検出し、その検出結果に基づいて可動範囲内におけるズーム環内のレンズ群の位置を演算する。

特開平９−６１６９５号公報

このように、可動範囲内における可動部材の位置を検出するためには、可動部材の移動量を検出する構成とは別に特許文献１に例示される位置検出装置が必要である。しかし、特許文献１に記載の位置検出装置を駆動装置に組み込む場合、位置検出用の導電パターンをコード板に多数形成する必要上、コード板の面積が大きくなるため、小型な駆動装置の設計に不利であるとの問題が指摘される。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、位置検出機能を備えつつ小型化設計に有利な駆動装置及び該駆動装置を備えるレンズ装置を提供することである。

本実施形態の駆動装置は、所定のパターンが周期的に形成された被検出手段と、被検出手段に形成されたパターンを被検出手段との距離に応じた強さで検出する検出手段と、被検出手段と検出手段とを相対的に動作させることが可能な動作手段と、被検出手段に対する検出手段の位置に応じて被検出手段と検出手段との距離を規定する距離規定手段と、検出手段により検出されるパターン数に基づいて被検出手段に対する検出手段の移動量を演算すると共に検出されるパターンの強さに応じて被検出手段に対する検出手段の位置を演算する演算手段とを備える。

本実施形態によれば、移動量を検出するための検出手段及び被検出手段を利用して検出手段の位置を演算することが可能となっている。すなわち、移動量を検出するための手段が位置を検出するための手段を兼ねているため、小型化設計に有利な駆動装置が提供される。

また、本実施形態の駆動装置は、被検出手段を保持する第一の保持手段と、検出手段を保持する第二の保持手段とを備える構成としてもよい。この場合、動作手段は、第一の保持手段と第二の保持手段とを相対的に動作させることにより、第一の保持手段上に保持された被検出手段に対して検出手段を移動させる。また、距離規定手段は、検出手段を第一の保持手段上に保持された被検出手段側に付勢する付勢手段と、被検出手段に対する検出手段の移動方向に沿って第一の保持手段上に形成された少なくとも一つの段差を含む突起部であって、付勢手段によって被検出手段側に付勢された検出手段を受けることにより、被検出手段と検出手段との距離を段差の高さに応じた間隔に規定するものとを含む。

突起部は、例えば、被検出手段に対する検出手段の移動範囲の一部で検出手段の移動方向に沿って第一の保持手段上に形成されている。この場合、検出手段は、その移動範囲の中で突起部が形成されていない領域では突起部を介することなく付勢手段によって被検出手段上に付勢される。

第一の保持手段は、例えば、所定の移動対象物を収容し保持する円筒状部材である。この場合、被検出手段は、円筒状部材の外周面上に周方向に沿って貼り付けられており、所定のピッチで着磁されている磁気コード板としてもよい。また、検出手段は、磁気コード板の磁界変化を検出する磁気センサとしてもよい。また、突起部は、円筒状部材の外周面上に磁気コード板に沿って立設されたリブ形状であり、付勢手段によって付勢される磁気センサを受けることにより、磁気コード板と磁気センサとの距離をその高さに応じた間隔に規定する構成としてもよい。

また、被検出手段は、円筒状部材の外周面上に周方向に沿って貼り付けられており、反射部と非反射部とが周期的に並ぶパターンが形成された反射シートとしてもよい。また、検出手段は、反射シートに形成されたパターンを検出するフォトリフレクタとしてもよい。また、突起部は、円筒状部材の外周面上に反射シートに沿って立設されたリブ形状であり、付勢手段によって付勢されるフォトリフレクタを受けることにより、反射シートとフォトリフレクタとの距離をその高さに応じた間隔に規定する構成としてもよい。

演算手段は、検出手段により検出される被検出手段のパターンの強さに応じて異なる波形を出力する波形出力手段と、波形出力手段により出力される波形に基づいて被検出手段に対する検出手段の位置を演算する位置演算手段とを含む構成としてもよい。

波形出力手段は、検出手段により検出される被検出手段のパターンのアナログ波形を二値化波形に変換する二値化回路を含む構成としてもよい。

二値化回路は、距離規定手段により規定される被検出手段と検出手段との距離毎に異なる二値化波形が出力されるように、アナログ波形の強さに対する閾値が設定された構成としてもよい。この場合、位置演算手段は、二値化回路より出力される二値化波形に基づいて被検出手段に対する検出手段の位置を演算する。

二値化回路は、アナログ波形を距離規定手段により規定される被検出手段と検出手段との距離に拘わらず常に同じ二値化波形に変換する第一のコンパレータと、アナログ波形を距離毎に異なる二値化波形に変換する第二のコンパレータとを含む構成としてもよい。この場合、演算手段は、第一のコンパレータにより出力される第一の二値化波形に基づいて被検出手段に対する検出手段の移動量を演算する移動量演算手段を含む。また、位置演算手段は、第二のコンパレータにより出力される第二の二値化波形に基づいて被検出手段に対する検出手段の位置を演算する。

二値化回路は、アナログ波形を距離規定手段により規定される被検出手段と検出手段との距離に拘わらず常に同じ二値化波形に変換する第三のコンパレータを含む構成としてもよい。この場合、検出手段は、互いに位相が直交するＡ相、Ｂ相を検出する一対の検出センサを含む。そして、第二のコンパレータは、Ａ相のアナログ波形を第二の二値化波形に変換する。また、第三のコンパレータは、Ｂ相のアナログ波形を第三の二値化波形に変換する。位置演算手段は、第三の二値化波形の立ち上がり時、立ち下がり時における第二の二値化波形のＨｉｇｈ／Ｌｏｗにより、被検出手段に対する検出手段の位置を特定する。

位置演算手段は、被検出手段に対する検出手段の位置が検出手段の移動範囲の端点近傍か否かを判定する構成としてもよい。この場合、動作手段は、被検出手段に対する検出手段の位置が移動範囲の端点近傍と判定された場合、被検出手段と検出手段との相対的な動作を制限する。

また、本実施形態の駆動装置は、第一の保持部材に保持された検出ブラシと、第二の保持部材に保持されており、所定の接点パターンが形成されているコード板とを備える構成としてもよい。この場合、位置演算手段は、被検出手段に対する検出手段の位置が移動範囲の端点近傍と判定したときに、検出ブラシより検出されるコード板の接点パターンに基づいて検出手段が一方の端点付近又は他方の端点付近に位置するかを特定する。動作手段は、被検出手段に対する検出手段の位置が一方の端点付近と判定された場合、一方の端点への検出手段の移動を制限し、被検出手段に対する検出手段の位置が他方の端点付近と判定された場合、他方の端点への検出手段の移動を制限する。

また、本実施形態のレンズ装置は、上記の駆動装置と、光軸方向に対して不動な固定レンズ群、及び動作手段による被検出手段と検出手段との相対動作に伴って光軸方向に移動する可動レンズ群を含むレンズ群とを備える。

本実施形態によれば、位置検出機能を備えつつ小型化設計に有利な駆動装置及び該駆動装置を備えるレンズ装置が提供される。

本発明の実施形態の交換レンズの構成を示す断面図である。本発明の実施形態のズームレンズのフォーカシングを行うフォーカス駆動部を含む交換レンズの一部の構成を抜粋して示す断面図である。本発明の実施形態のフォーカスレンズ群の移動量及び位置を検出するための検出機構の構成を抜粋して示す斜視図である。本発明の実施形態の交換レンズの回路構成を示すブロック図である。本発明の実施形態のフォーカスギア筒の回転範囲（フォーカスレンズ群の可動範囲）と検出機構との関係を説明する図である。本発明の実施形態のＧＭＲセンサのアナログ出力波形の振幅と、ＧＭＲセンサと磁気コード板とのギャップ量との関係を示すグラフである。本発明の実施形態のＧＭＲセンサのアナログ出力波形を示す図である。本発明の実施形態のコンパレータで処理されたデジタル出力波形を示す図である。本発明の実施形態のコンパレータで処理されたデジタル出力波形を示す図である。本発明の実施形態において制御ＩＣが実行する位置演算フローを示す図である。本発明の実施形態における、磁気コード板とセンサ部とリブとの関係を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態の駆動装置について図面を参照しながら説明する。以下においては、駆動装置の一実施形態として、デジタル一眼レフカメラ用の交換レンズを説明する。

図１は、本実施形態の交換レンズ１の構成を示す断面図である。図１に示されるように、交換レンズ１は、第１〜６群レンズＬ１〜Ｌ６より構成されるズームレンズを備えており、カメラボディ（不図示）に対して着脱可能に構成されている。ズームレンズは、光軸ＡＸ方向（スラスト方向）について第１〜６群レンズＬ１〜Ｌ６の相対位置関係が変わることにより、焦点距離が変化する。また、第２群レンズＬ２は、フォーカスレンズ群である。第２群レンズＬ２が光軸ＡＸ方向に移動することにより、ズームレンズの合焦位置が変化する。

第１群レンズＬ１は、第１群保持枠１０２に保持されている。第１群保持枠１０２は、移動筒１０４に保持されている。移動筒１０４は、直進筒１０６に固定されている。直進筒１０６には、直進カムフォロワが形成されている。直進カムフォロワには、案内筒１０８に形成された光軸ＡＸ方向に長い直進溝及びカム環１１０に形成されたカム溝が係合されている。直進筒１０６は、ズームリング１１２の回転操作に連動してカム環１１０が回転すると、案内筒１０８の直進溝により光軸ＡＸ方向に案内（移動）される。直進筒１０６が光軸ＡＸ方向に移動されることにより、第１群保持枠１０２に保持された第１群レンズＬ１が直進筒１０６の移動量（ズームリング１１２の回転操作量）に応じてＷＩＤＥ端とＴＥＬＥ端との間で光軸ＡＸ方向に移動する。これにより、第１〜６群レンズＬ１〜Ｌ６より構成されるズームレンズの焦点距離が変化する。

図２は、ズームレンズのフォーカシングを行うフォーカス駆動部を含む交換レンズ１の一部の構成を抜粋して示す断面図である。図２に示されるように、交換レンズ１には、内筒１１４が備えられている。交換レンズ１は、内筒１１４をカメラボディに設けられたマウント筒２に取り付けることにより、カメラボディに支持される。内筒１１４には、直進筒１０６、外筒１１６及びフォーカス受筒１１８が取り付けられている。

外筒１１６には、フォーカス板金１２０が取り付けられている。フォーカス板金１２０には、ギアードモータ１２２が取り付けられている。ギアードモータ１２２の出力ギア１２２ａは、フォーカスギア筒１２４のギア部と噛み合わせられている。

フォーカスギア筒１２４は、フォーカス受筒１１８により摺動部材１２６を介して回転可能に保持されている。フォーカスギア筒１２４には、フォーカス継筒１２８及び第一フォーカスレバー１３０が取り付けられている。フォーカスギア筒１２４がフォーカス受筒１１８に対して回転すると、フォーカス継筒１２８及び第一フォーカスレバー１３０も一体となって回転する。

第一フォーカスレバー１３０の先端にはガイド孔が形成されている。第一フォーカスレバー１３０のガイド孔には、第二フォーカスレバー１３２の先端が、第一フォーカスレバー１３０に対してスラスト方向に移動可能に挿入されている。第二フォーカスレバー１３２の基端は、フォーカスカム筒１３４に取り付けられている。

第２群レンズＬ２は、第２群保持枠１３６に保持されている。第２群保持枠１３６の外周面には、３つのローラ部材が周方向に等ピッチで設置されてネジ止めされている。ローラ部材には、フォーカス直進筒１３８に形成された光軸ＡＸ方向に長い直進溝及びフォーカスカム筒１３４に形成されたカム溝が係合されている。フォーカスカム筒１３４は、フォーカス直進筒１３８に対して回転可能に保持されている。

回路部１４０は、カメラボディ側のＣＰＵ（Central Processing Unit）からＡＦ（Auto Focus）制御情報を受信すると、受信されたＡＦ制御情報に基づいてギアードモータ１２２を駆動して出力ギア１２２ａを回転させる。出力ギア１２２ａの回転動作は、フォーカスギア筒１２４に伝達され、フォーカスギア筒１２４に取り付けられたフォーカス継筒１２８及び第一フォーカスレバー１３０をフォーカスギア筒１２４と一体に回転させる。第一フォーカスレバー１３０の回転動作は、第二フォーカスレバー１３２に伝達され、第二フォーカスレバー１３２の基端に取り付けられたフォーカスカム筒１３４を第二フォーカスレバー１３２と一体に回転させる。第２群保持枠１３６は、フォーカスカム筒１３４の回転動作に伴い、外周面に形成されたローラ部材がフォーカスカム筒１３４のカム溝内を移動する。但し、ローラ部材（第２群保持枠１３６）の移動は、フォーカス直進筒１３８の直進溝により光軸ＡＸ方向に規制されている。そのため、第２群保持枠１３６に保持された第２群レンズＬ２は、フォーカスカム筒１３４の回転（ギアードモータ１２２の駆動）に応じて光軸ＡＸ方向に移動する。第２群レンズＬ２が他のレンズに対して光軸ＡＸ方向に移動することにより、ズームレンズの合焦位置が変化する。

フォーカスギア筒１２４及びその周囲には、光軸ＡＸ方向における第２群レンズＬ２の移動量及び位置を検出するための検出機構が設けられている。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、この検出機構の構成を抜粋して示す斜視図である。図３（ａ）に示されるように、フォーカスギア筒１２４の外周面には、フォーカスギア筒１２４の周方向に沿って帯状の貼付領域１２４ａが形成されている。貼付領域１２４ａには、所定のピッチで着磁された磁気コード板１４２が貼り付けられている。外筒１１６（図３（ａ）では不図示）には、板金部１４４の基端が取り付けられている。

板金部１４４の先端には、一対のＧＭＲ（Giant Magneto Resistance）センサ１４６Ａ、１４６Ｂが設けられている。ＧＭＲセンサ１４６Ａ、１４６Ｂは、磁気コード板１４２との相対位置が変化することによって抵抗が変化し、変化された抵抗をブリッジ回路によって微小電位差として出力する。なお、磁気コード板１４２の着磁ピッチは、仕様上要求される許容錯乱円径を達成するため、フォーカス駆動の分解能を下回ることが望ましい。以下、説明の便宜上、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂが設けられた板金部１４４の先端を「センサ部１４４ｓ」と記す。センサ部１４４ｓは、磁気コード板１４２と対向する位置に配置されており、板バネ状に形成された板金部１４４によって磁気コード板１４２に当て付けられている。

フォーカスギア筒１２４の外周面にはリブ１２４ｒが立設されている。リブ１２４ｒは、貼付領域１２４ａの各端部において、貼付領域１２４ａの各長辺に隣接した位置に形成されており、貼付領域１２４ａの長辺に沿って周方向に長い形状となっている。リブ１２４ｒは、リブ本体部１２４ｒａ及びリブ傾斜部１２４ｒｂを有している。リブ本体部１２４ｒａは、フォーカスギア筒１２４の外周面（貼付領域１２４ａ）から一定の高さを有しており且つ上面が貼付領域１２４ａと同心の円弧面となっている。リブ傾斜部１２４ｒｂは、リブ本体部１２４ｒａの円弧面と貼付領域１２４ａとを繋ぐ斜面形状を有している。

フォーカスギア筒１２４が出力ギア１２２ａの回転動作に従い外筒１１６に対して回転すると、センサ部１４４ｓは、磁気コード板１４２上をフォーカスギア筒１２４の周方向に沿って移動する。このとき、センサ部１４４ｓは、図３（ａ）に示されるように、磁気コード板１４２に当て付けられた状態を維持するため、磁気コード板１４２との距離が変化しない。そのため、実質的に、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂより検出される磁界の強さが変わらず、その出力波形の振幅も変わらない。

但し、センサ部１４４ｓは、フォーカスギア筒１２４が回転範囲の端点に向けて回転（第２群レンズＬ２が可動端に向けて移動）されたときに、図３（ｂ）に示されるように、端点付近でリブ傾斜部１２４ｒｂの上面（斜面）に乗り上げて磁気コード板１４２からラジアル方向（光軸ＡＸと直交する方向）に徐々に離れていき、次いで、リブ本体部１２４ｒａの円弧面に到達して円弧面上を移動する。センサ部１４４ｓは、板バネ状に形成された板金部１４４によって円弧面に当て付けられているため、磁気コード板１４２とのラジアル方向の距離が一定に保たれる。ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂの出力波形の振幅は、センサ部１４４ｓがリブ傾斜部１２４ｒｂの斜面に乗り上げて磁気コード板１４２との距離が離れるほど小さくなる。また、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂの出力波形の振幅は、センサ部１４４ｓが円弧面上に位置する限りは磁気コード板１４２との距離が一定であるため実質的に変わらない。

図４は、主に、交換レンズ１の回路構成を示すブロック図である。図４に示されるブロック構成において、交換レンズ１は、固定側の部材として、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂ並びにギアードモータ１２２以外にコード板１４８（図３中、不可視）を備えている。また、交換レンズ１は、可動側の部材として、磁気コード板１４２以外に検出ブラシ１５０（図３中、不可視）を備えている。また、回路部１４０は、増幅器１４０Ａａ、１４０Ｂａ、コンパレータ１４０Ａｃ１、１４０Ａｃ２、１４０Ｂｃ１、モータドライバＩＣ（Integrated Circuit）１４０ｄ及び制御ＩＣ１４０ＩＣを備えている。

ＧＭＲセンサ１４６Ａ、１４６Ｂのアナログ出力波形（正弦波）はそれぞれ、増幅器１４０Ａａ、１４０Ｂａにより増幅される。増幅器１４０Ａａにて増幅されたアナログ出力波形は、コンパレータ１４０Ａｃ１及び１４０Ａｃ２に入力され、増幅器１４０Ｂａにて増幅されたアナログ出力波形は、コンパレータ１４０Ｂｃ１に入力される。各コンパレータに入力されたアナログ出力波形は、各コンパレータにてＨｉｇｈ／Ｌｏｗのデジタル出力波形（矩形波）に変換されて、制御ＩＣ１４０ＩＣに入力される。制御ＩＣ１４０ＩＣは、各コンパレータより入力されたデジタル出力波形に基づいてフォーカスギア筒１２４の回転量（第２群レンズＬ２の移動量）及びフォーカスギア筒１２４の回転範囲内における位置（第２群レンズＬ２の可動範囲内における位置）を演算する。

ここで、コード板１４８は、接点パターンが露出されたフレキシブルプリント基板であり、フォーカスギア筒１２４の外周面に貼り付けられている。コード板１４８には、フォーカスギア筒１２４の回転範囲（第２群レンズＬ２の可動範囲）を４つの区間に分離して検出するため、３本のパターン（２本の接点パターン及び１本のＧＮＤ）が形成されている。また、検出ブラシ１５０は、フォーカス受筒１１８に取り付けられている。検出ブラシ１５０は、コード板１４８に当て付けられており、フォーカスギア筒１２４が回転すると、コード板１４８上を摺動する。フォーカスギア筒１２４の回転に応じて、検出ブラシ１５０と短絡する接点パターンの組み合わせが変わる。制御ＩＣ１４０ＩＣは、検出ブラシ１５０にて検出される接点パターンの組み合わせに基づいて、フォーカスギア筒１２４の回転範囲内における位置（第２群レンズＬ２の可動範囲内における位置）を演算する。

制御ＩＣ１４０ＩＣは、カメラボディ側のＣＰＵより受信されるＡＦ制御情報、各コンパレータより入力されるデジタル出力波形に基づく演算結果及び検出ブラシ１５０の検出信号に基づく演算結果を基に、モータドライバＩＣ１４０ｄを制御してギアードモータ１２２を駆動させることにより、ズームレンズのフォーカシングを行う。

図５は、フォーカスギア筒１２４の回転範囲（第２群レンズＬ２の可動範囲）と検出機構との関係を説明する図である。図５（ａ）は、フォーカスギア筒１２４（第２群レンズＬ２）の可動範囲を示す。フォーカスギア筒１２４（第２群レンズＬ２）は、図５（ａ）に示されるように、ギアードモータ１２２が正転方向に駆動されると無限側の可動端に移動し、ギアードモータ１２２が逆転方向に駆動されると至近側の可動端に移動する。図５（ｂ）は、フォーカスギア筒１２４の回転範囲（第２群レンズＬ２の可動範囲）に合わせて直線状に展開された磁気コード板１４２を示す。図５（ｂ）中、「磁気コード中央範囲」は、磁気コード板１４２とセンサ部１４４ｓとが接触する範囲を示す。各可動端付近の「磁気コード端点範囲」は、リブ１２４ｒにより磁気コード板１４２とセンサ部１４４ｓとが離間（センサ部１４４ｓがリブ本体部１２４ｒａの円弧面上に位置）する範囲を示す。なお、センサ部１４４ｓがリブ傾斜部１２４ｒｂの斜面上に位置する範囲は極僅かであり考慮せずとも実質的に差し支えないことから、図５（ｂ）においてその図示を省略している。図５（ｃ）は、フォーカスギア筒１２４の回転範囲（第２群レンズＬ２の可動範囲）に合わせて直線状に展開されたコード板１４８の各区間を示す。図５（ｃ）に示されるように、コード板１４８は、検出ブラシ１５０にて検出される信号パターンの組み合わせに従い、「至近側端点範囲」、「第一中央範囲」、「第二中央範囲」、「無限側端点範囲」に区分される。

図６は、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂのアナログ出力波形の振幅と、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂと磁気コード板１４２とのギャップ量との関係を示すグラフ（正規化のため単位無し）である。図６中、縦軸は振幅を示し、横軸はギャップ量を示す。図６のグラフから、ギャップ量が大きいほど振幅が小さくなることが判る。

本実施形態の交換レンズ１は、センサ部１４４ｓの移動量及び位置（磁気コード中央範囲又は磁気コード端点範囲に位置するか）の誤検知を防ぐため、次の条件を満たすように設計されている。
Ａ１_ｍｉｎ＞Ａ２_ｍａｘ＋Ｃ
Ａ２_ｍｉｎ＞Ｃ
ここで、符号Ａ１_ｍｉｎは、センサ部１４４ｓが磁気コード板１４２の磁気コード中央範囲に位置するときのＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂのアナログ出力波形が取り得る最小振幅を示す値であり、誤差要因として、ＧＭＲセンサ１４６Ａ、１４６Ｂ及び磁気コード板１４２の部品個体差並びに温湿度特性による環境変化等が考慮されている。また、符号Ａ２_ｍａｘ、Ａ２_ｍｉｎはそれぞれ、センサ部１４４ｓが磁気コード板１４２の磁気コード端点範囲に位置するときのＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂのアナログ出力波形が取り得る最大振幅、最小振幅を示す値であり、誤差要因として、ＧＭＲセンサ１４６Ａ、１４６Ｂ及び磁気コード板１４２の部品個体差（磁気コード板１４２の厚み寸法を含む。）、温湿度特性による環境変化及びフォーカスギア筒１２４に形成されたリブ１２４ｒの高さ寸法の誤差等が考慮されている。また、符号Ｃは、各コンパレータの基準電圧（閾値）のばらつき及びヒステリシス等の誤差量のパラメータを最小振幅Ａ１_ｍｉｎ等に合わせて換算した値である。

図７は、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂのアナログ出力波形（正弦波）を示す図（正規化のため単位無し）である。図７中、縦軸は出力波形の振幅を示し、横軸は磁気コード板１４２に対するセンサ１４４ｓの移動量を示す。図７中、左側から右側が正転方向であり、右側から左側が逆転方向である。また、符号Ｖ２は、正弦波の中心電圧を示す。中心電圧Ｖ２は、コンパレータ１４０Ａｃ１及び１４０Ｂｃ１の基準電圧でもある。符号Ｖ１及びＶ３は、コンパレータ１４０Ａｃ２の基準電圧を示し、例えば中心電圧Ｖ２をゼロとした場合、符号が反転した同一レベルの値となる。

ＧＭＲセンサ１４６Ａと１４６Ｂは、磁気コード板１４２の着磁ピッチに対して１/４ピッチ分ずらして配置されている。そのため、ＧＭＲセンサ１４６Ａ、１４６Ｂはそれぞれ、互いに位相が直交するＡ相（図７中、実線）、Ｂ相（図７中、破線）の２種類の正弦波を出力する。センサ１４４ｓが「磁気コード中央範囲」に位置するとき、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂと磁気コード板１４２とのギャップ量が実質的に無いことから、図７に示されるように、出力波形の振幅が大きい。具体的には、出力波形の振幅は、コンパレータ１４０Ａｃ２の基準電圧Ｖ１及びＶ３よりも大きい。センサ１４４ｓの位置が「磁気コード中央範囲」から「磁気コード端点範囲」に切り替わるときには、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂと磁気コード板１４２とのギャップ量が広がるにつれて、出力波形の振幅が小さくなる。「磁気コード端点範囲」への移動が完了すると、出力波形の振幅は、図７に示されるように、コンパレータ１４０Ａｃ２の基準電圧Ｖ１及びＶ３よりも小さくなる。

図８は、コンパレータ１４０Ａｃ１、１４０Ｂｃ１の各コンパレータで処理されたデジタル出力波形を示す図（正規化のため単位無し）である。図８中、縦軸はデジタル出力波形の振幅を示し、横軸は磁気コード板１４２に対するセンサ１４４ｓの移動量を示す。図８中、左側から右側が正転方向であり、右側から左側が逆転方向である。また、実線は、コンパレータ１４０Ａｃ１のデジタル出力波形（Ａ相）を示し、破線は、コンパレータ１４０Ｂｃ１のデジタル出力波形（Ｂ相）を示す。

コンパレータ１４０Ａｃ１、１４０Ｂｃ１はそれぞれ、図７に示されるＡ相、Ｂ相のアナログ出力波形を、図８に示されるように、中心電圧Ｖ２を基準電圧としてＨｉｇｈ／Ｌｏｗのデジタル出力波形に変換して出力する。正弦波の中心電圧Ｖ２が基準電圧であることから、矩形波の形状は、センサ部１４４ｓの位置が磁気コード中央範囲であるか磁気コード端点範囲であるかに拘わらず常時一定である。

制御ＩＣ１４０ＩＣは、コンパレータ１４０Ａｃ１及び／又はコンパレータ１４０Ｂｃ１のデジタル出力波形の立ち上がり及び立ち下がりをカウントすることにより、磁気コード板１４２に対するセンサ部１４４ｓの移動量を求める。

図９は、図８の出力波形図にコンパレータ１４０Ａｃ２のデジタル出力波形を重ねて示す図である。図９中、一点鎖線は、コンパレータ１４０Ａｃ２のデジタル出力波形（Ａ相）を示す。なお、図９においては、説明の便宜上、その尺度を図８に対して変えている。

コンパレータ１４０Ａｃ２は、入力電圧Ｖが基準電圧Ｖ１より大きい場合又は基準電圧Ｖ３より小さい場合に”Ｈｉｇｈ”を出力し、それ以外の場合に”Ｌｏｗ”を出力する。具体的には、ＧＭＲセンサ１４６Ａのアナログ出力波形は、センサ部１４４ｓが磁気コード中央範囲に位置する間、図７に示されるように、基準電圧Ｖ１及びＶ３を周期的に跨いで変化する。そのため、コンパレータ１４０Ａｃ２は、センサ部１４４ｓが磁気コード中央範囲に位置する間、アナログ出力波形をＨｉｇｈ／Ｌｏｗのデジタル出力波形に変換して出力する。このとき、コンパレータ１４０Ａｃ２のデジタル出力波形（Ａ相）は、図９に示されるように、コンパレータ１４０Ｂｃ１のデジタル出力波形（Ｂ相）の立ち上がり時及び立ち下がり時に常時”Ｈｉｇｈ”となる。一方、ＧＭＲセンサ１４６Ａのアナログ出力波形（Ａ相）は、センサ部１４４ｓが磁気コード端点範囲に位置する間、図７に示されるように、基準電圧Ｖ１と基準電圧Ｖ３との間に収まる。そのため、コンパレータ１４０Ａｃ２は、センサ部１４４ｓが磁気コード端点範囲に位置する間、アナログ出力波形を一定レベル（Ｌｏｗ）のデジタル出力波形に変換して出力する。

このように、本実施形態では、フォーカスギア筒１２４の外周面形状に沿って磁気コード板１４２とセンサ部１４４ｓとの物理的な距離を各範囲に応じて変える構成を採用することにより、磁気コード板１４２に対するセンサ部１４４ｓの位置が検出可能となっている。

表１は、各コンパレータのデジタル出力波形と制御ＩＣ１４０ＩＣによる演算結果との関係を示す。制御ＩＣ１４０ＩＣは、コンパレータ１４０Ｂｃ１のデジタル出力波形（Ｂ相）の立ち上がり、立ち下がりをトリガとして、コンパレータ１４０Ａｃ１及び１４０Ａｃ２のデジタル出力波形（Ａ相）のＨｉｇｈ／Ｌｏｗを検出し、磁気コード板１４２に対するセンサ部１４４ｓの移動方向及び位置を演算する。

（表１）

表１に示されるように、制御ＩＣ１４０ＩＣは、コンパレータ１４０Ｂｃ１のデジタル出力波形（Ｂ相）の立ち上がり時に、コンパレータ１４０Ａｃ１のデジタル出力波形（Ａ相）が”Ｈｉｇｈ”であれば、センサ部１４４ｓが磁気コード板１４２に対して逆転方向（至近側の可動端）へ移動していると判定し、コンパレータ１４０Ａｃ１のデジタル出力波形（Ａ相）が”Ｌｏｗ”であれば、センサ部１４４ｓが磁気コード板１４２に対して正転方向（無限側の可動端）へ移動していると判定する。

また、制御ＩＣ１４０ＩＣは、コンパレータ１４０Ｂｃ１のデジタル出力波形（Ｂ相）の立ち下がり時に、コンパレータ１４０Ａｃ１のデジタル出力波形（Ａ相）が”Ｈｉｇｈ”であれば、センサ部１４４ｓが磁気コード板１４２に対して正転方向（無限側の可動端）へ移動していると判定し、コンパレータ１４０Ａｃ１のデジタル出力波形（Ａ相）が”Ｌｏｗ”であれば、センサ部１４４ｓが磁気コード板１４２に対して逆転方向（至近側の可動端）へ移動していると判定する。

制御ＩＣ１４０ＩＣは、更に、コンパレータ１４０Ｂｃ１のデジタル出力波形（Ｂ相）の立ち下がり時、立ち下がり時に、コンパレータ１４０Ａｃ２のデジタル出力波形（Ａ相）が”Ｈｉｇｈ”であれば、センサ１４４ｓが磁気コード中央範囲に位置していると判定し、コンパレータ１４０Ａｃ２のデジタル出力波形（Ａ相）が”Ｌｏｗ”であれば、センサ１４４ｓが磁気コード端点範囲に位置していると判定する。

ここで、本実施形態の磁気コード板１４２に代えて、位置検出用のパターンが形成されたコード板（フレキシブルプリント基板）をフォーカスギア筒１２４に貼り付ける構成を考える。この構成では、フォーカスギア筒１２４に対するコード板の貼付誤差やパターンのプリントずれ等（例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）が発生する。この種の誤差は、位置検出に必要な分解能（例えば数μｍ〜数十μｍ）に対して遥かに大きい。従って、精確な位置検出を行うためには、コード板より検出される検出信号について補正処理が必要となる。

これに対し、本実施形態では、磁気コード板１４２に対するセンサ部１４４ｓの位置（磁気コード中央範囲又は磁気コード端点範囲）は、フォーカスギア筒１２４の外周面形状（リブ１２４ｒを含む。）そのものを利用として検出する構成となっている。そのため、本実施形態では、磁気コード板１４２上の位置を検出するうえでコード板の貼付誤差やパターンのプリントずれ等を考慮する必要が無く、精確な位置検出が容易に達成される。

なお、制御ＩＣ１４０ＩＣは、コンパレータ１４０Ｂｃ１が無い場合であっても、コンパレータ１４０Ａｃ２のデジタル出力波形を常時モニタすることにより、センサ１４４ｓが磁気コード中央範囲に位置するか磁気コード端点範囲に位置するかを検出することができる。すなわち、制御ＩＣ１４０ＩＣは、交換レンズ１がＧＭＲセンサを１つ（ＧＭＲセンサ１４６Ａ）しか備えない構成であっても、磁気コード板１４２に対するセンサ部１４４ｓの移動方向及び位置を演算することができる。

このように、本実施形態では、磁気コード板１４２、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂによる移動量検出機構によってセンサ部１４４ｓの位置を検出することができる。位置検出機能を移動量検出機構に付与することにより、位置検出機構を構成するコード板１４８の接点パターンの数を減らすことができ、交換レンズ１の小型化設計に有利である。

制御ＩＣ１４０ＩＣは、磁気コード板１４２に対するセンサ部１４４ｓの移動量の演算と並行して、磁気コード板１４２に対するセンサ部１４４ｓの位置を演算する。図１０は、制御ＩＣ１４０ＩＣによる位置演算フローを示す。図１０に示される位置演算フローは、カメラボディ側のＣＰＵより受信されるＡＦ制御情報に基づいてフォーカシングが行われる際に実行される。

図１０に示されるように、制御ＩＣ１４０ＩＣは、各コンパレータより入力されるデジタル出力波形に基づいてセンサ部１４４ｓが磁気コード端点範囲に位置するか否かを判定する（Ｓ１１）。制御ＩＣ１４０ＩＣは、センサ部１４４ｓが磁気コード端点範囲に位置すると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、検出ブラシ１５０にて検出される信号パターンの組み合わせに基づいてフォーカスギア筒１２４の回転位置（第２群レンズＬ２の位置）を判定する（Ｓ１２）。制御ＩＣ１４０ＩＣは、処理ステップＳ１２において至近側端点範囲に位置すると判定した場合（Ｓ１２：至近側）、可動端に対する各可動部材の衝突を避けるため、ギアードモータ１２２の逆転方向への駆動を制限する（Ｓ１３）。制御ＩＣ１４０ＩＣは、処理ステップＳ１２において無限側端点範囲に位置すると判定した場合（Ｓ１２：無限側）、可動端に対する各可動部材の衝突を避けるため、ギアードモータ１２２の正転方向への駆動を制限する（Ｓ１４）。

磁気コード板１４２の磁気コード端点範囲は、各可動部材の可動が制限されるため、合焦制御に利用し難い領域となっている。合焦制御に用いる領域を広く確保するため、磁気コード中央範囲と磁気コード端点範囲との境界は、可動端に近いほど好ましい。本実施形態では、上記境界と可動端とがフォーカスギア筒１２４の形状によって規定されるため、上記境界を可動端の近くに高い精度で配置することができる。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

図１１（ａ）は、本実施形態における、磁気コード板１４２とセンサ部１４４ｓとリブ１２４ｒとの関係を模式的に示す図である。また、図１１（ｂ）は、別の実施形態における、磁気コード板１４２とセンサ部１４４ｓとリブ１２４ｒとの関係を模式的に示す図である。図１１（ａ）、図１１（ｂ）の各図においては、便宜上、フォーカスギア筒１２４の外周面形状及び磁気コード板１４２を直線状に展開して示す。

本実施形態では、リブ１２４ｒは、図１１（ａ）に示されるように、両方の可動端付近（磁気コード端点範囲）にだけ形成されている。これに対し、別の実施形態では、リブ１２４ｒは、図１１（ｂ）に示されるように、至近側の可動端付近（図１１（ｂ）中、左側の磁気コード端点範囲）には形成されておらず、磁気コード中央範囲の全体に亘って形成されており、無限側の可動端付近（図１１（ｂ）中、右側の磁気コード端点範囲）には磁気コード中央範囲よりも高い高さで形成されている。このようなリブ形状を採用することにより、磁気コード端点範囲（至近側）、磁気コード中央範囲、磁気コード端点範囲（無限側）の各範囲において、磁気コード１４２とセンサ部１４４ｓとがそれぞれ異なる距離に置かれる。そのため、制御ＩＣ１４０ＩＣは、検出ブラシ１５０にて検出される信号パターンが無くても、センサ部１４４ｓが至近側、無限側の何れの磁気コード端点範囲に位置するかを求めることができる。更に別の実施形態では、リブ１２４ｒをより多段に形成することにより、制御ＩＣ１４０ＩＣは、検出ブラシ１５０にて検出される信号パターンが無くても、磁気コード板１４２に対するセンサ部１４４ｓの位置をより細かく演算することができる。

また、本実施形態では、磁気コード板１４２、ＧＭＲセンサ１４６Ａ及び１４６Ｂを用いてフォーカスギア筒１２４の回転量（第２群レンズＬ２の移動量）を検出しているが、別の実施形態では、製造コストを重視して、フォトリフレクタと反射シート（反射部と非反射部とが周期的に並ぶパターンが形成されたもの）とを用いてフォーカスギア筒１２４の回転量（第２群レンズＬ２の移動量）を検出してもよい。

この場合、例えば、リブ１２４ｒによってフォトリフレクタと反射シートとが離れるほど、フォトリフレクタにより検出されるパターンの強度（反射部にて反射される光の強度）が低下する。コンパレータ１４０Ａｃ２は、図９の例示と同じく、コンパレータ１４０Ｂｃ１のデジタル出力波形（Ｂ相）の立ち上がり時、立ち下がり時において、フォトリフレクタが反射シートに当て付けられているときには”Ｈｉｇｈ”を出力し、フォトリフレクタがリブ本体部１２４ｒａの円弧面上に当て付けられているときには”Ｌｏｗ”を出力する。

１交換レンズ
２マウント筒
１０２第１群保持枠
１０４移動筒
１０６直進筒
１０８案内筒
１１０カム環
１１２ズームリング
１１４内筒
１１６外筒
１１８フォーカス受筒
１２０フォーカス板金
１２２ギアードモータ
１２２ｇ出力ギア
１２４フォーカスギア筒
１２４ａ貼付領域
１２４ｒリブ
１２４ｒａリブ本体部
１２４ｒｂリブ傾斜部
１２６摺動部材
１２８フォーカス継筒
１３０第一フォーカスレバー
１３２第二フォーカスレバー
１３４フォーカスカム筒
１３６第２保持枠
１３８フォーカス直進筒
１４０回路部
１４０Ａａ、１４０Ｂａ増幅器
１４０Ａｃ１、１４０Ａｃ２、１４０Ｂｃ１コンパレータ
１４０ｄモータドライバＩＣ
１４０ＩＣ制御ＩＣ
１４２磁気コード板
１４４板金部
１４４ｓセンサ部
１４６Ａ、１４６ＢＧＭＲセンサ
１４８コード板
１５０検出ブラシ
Ｌ１〜Ｌ６第１〜６群レンズ

Claims

所定のパターンが周期的に形成された被検出手段と、
前記パターンを前記被検出手段との距離に応じた強さで検出する検出手段と、
前記被検出手段と前記検出手段とを相対的に動作させることが可能な動作手段と、
前記被検出手段に対する前記検出手段の位置に応じて該被検出手段と該検出手段との距離を規定する距離規定手段と、
前記検出手段により検出されるパターン数に基づいて前記被検出手段に対する該検出手段の移動量を演算すると共に該検出されるパターンの強さに応じて該被検出手段に対する該検出手段の位置を演算する演算手段と、
を備える、
駆動装置。
前記被検出手段を保持する第一の保持手段と、
前記検出手段を保持する第二の保持手段と、
を備え、
前記動作手段は、
前記第一の保持手段と前記第二の保持手段とを相対的に動作させることにより、該第一の保持手段上に保持された被検出手段に対して前記検出手段を移動させ、
前記距離規定手段は、
前記検出手段を前記第一の保持手段上に保持された被検出手段側に付勢する付勢手段と、
前記被検出手段に対する前記検出手段の移動方向に沿って前記第一の保持手段上に形成された少なくとも一つの段差を含む突起部であって、前記付勢手段によって該被検出手段側に付勢された検出手段を受けることにより、該被検出手段と該検出手段との距離を該段差の高さに応じた間隔に規定するものと、
を含む、
請求項１に記載の駆動装置。
前記突起部は、
前記被検出手段に対する前記検出手段の移動範囲の一部で前記移動方向に沿って前記第一の保持手段上に形成されており、
前記検出手段は、
前記移動範囲の中で前記突起部が形成されていない領域では該突起部を介することなく前記付勢手段によって前記被検出手段上に付勢される、
請求項２に記載の駆動装置。
前記第一の保持手段は、
所定の移動対象物を収容し保持する円筒状部材であり、
前記被検出手段は、
前記円筒状部材の外周面上に周方向に沿って貼り付けられており、所定のピッチで着磁されている磁気コード板であり、
前記検出手段は、
前記磁気コード板の磁界変化を検出する磁気センサであり、
前記突起部は、
前記円筒状部材の外周面上に前記磁気コード板に沿って立設されたリブ形状であり、前記付勢手段によって付勢される磁気センサを受けることにより、該磁気コード板と該磁気センサとの距離をその高さに応じた間隔に規定する、
請求項２又は請求項３に記載の駆動装置。
前記第一の保持手段は、
所定の移動対象物を収容し保持する円筒状部材であり、
前記被検出手段は、
前記円筒状部材の外周面上に周方向に沿って貼り付けられており、反射部と非反射部とが周期的に並ぶパターンが形成された反射シートであり、
前記検出手段は、
前記反射シートに形成されたパターンを検出するフォトリフレクタであり、
前記突起部は、
前記円筒状部材の外周面上に前記反射シートに沿って立設されたリブ形状であり、前記付勢手段によって付勢されるフォトリフレクタを受けることにより、該反射シートと該フォトリフレクタとの距離をその高さに応じた間隔に規定する、
請求項２又は請求項３に記載の駆動装置。
前記演算手段は、
前記検出手段により検出されるパターンの強さに応じて異なる波形を出力する波形出力手段と、
前記波形出力手段により出力される波形に基づいて前記被検出手段に対する前記検出手段の位置を演算する位置演算手段と、
を含む、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の駆動装置。
前記波形出力手段は、
前記検出手段により検出されるパターンのアナログ波形を二値化波形に変換する二値化回路
を含む、
請求項６に記載の駆動装置。
前記二値化回路は、
前記距離規定手段により規定される前記被検出手段と前記検出手段との距離毎に異なる二値化波形が出力されるように、前記アナログ波形の強さに対する閾値が設定されており、
前記位置演算手段は、
前記二値化回路より出力される二値化波形に基づいて前記被検出手段に対する前記検出手段の位置を演算する、
請求項７に記載の駆動装置。
前記二値化回路は、
前記アナログ波形を前記距離規定手段により規定される前記被検出手段と前記検出手段との距離に拘わらず常に同じ二値化波形に変換する第一のコンパレータと、
前記アナログ波形を前記距離毎に異なる二値化波形に変換する第二のコンパレータと、
を含み、
前記演算手段は、
前記第一のコンパレータにより出力される第一の二値化波形に基づいて前記被検出手段に対する前記検出手段の移動量を演算する移動量演算手段
を含み、
前記位置演算手段は、
前記第二のコンパレータにより出力される第二の二値化波形に基づいて前記被検出手段に対する前記検出手段の位置を演算する、
請求項７又は請求項８に記載の駆動装置。
前記二値化回路は、
前記アナログ波形を前記距離規定手段により規定される前記被検出手段と前記検出手段との距離に拘わらず常に同じ二値化波形に変換する第三のコンパレータ
を含み、
前記検出手段は、
互いに位相が直交するＡ相、Ｂ相を検出する一対の検出センサ
を含み、
前記第二のコンパレータは、
前記Ａ相のアナログ波形を前記第二の二値化波形に変換し、
前記第三のコンパレータは、
前記Ｂ相のアナログ波形を第三の二値化波形に変換し、
前記位置演算手段は、
前記第三の二値化波形の立ち上がり時、立ち下がり時における前記第二の二値化波形のＨｉｇｈ／Ｌｏｗにより、前記被検出手段に対する前記検出手段の位置を特定する、
請求項９に記載の駆動装置。
前記位置演算手段は、
前記被検出手段に対する前記検出手段の位置が該検出手段の移動範囲の端点近傍か否かを判定し、
前記動作手段は、
前記被検出手段に対する前記検出手段の位置が前記移動範囲の端点近傍と判定された場合、該被検出手段と該検出手段との相対的な動作を制限する、
請求項６から請求項１０の何れか一項に記載の駆動装置。
前記第一の保持部材に保持された検出ブラシと、
前記第二の保持部材に保持されており、所定の接点パターンが形成されているコード板と、
を備え、
前記位置演算手段は、
前記被検出手段に対する前記検出手段の位置が前記移動範囲の端点近傍と判定したときに、前記検出ブラシより検出されるコード板の接点パターンに基づいて該検出手段が一方の端点付近又は他方の端点付近に位置するかを特定し、
前記動作手段は、
前記被検出手段に対する前記検出手段の位置が前記一方の端点付近と判定された場合、該一方の端点への該検出手段の移動を制限し、
前記被検出手段に対する前記検出手段の位置が前記他方の端点付近と判定された場合、該他方の端点への該検出手段の移動を制限する、
請求項１１に記載の駆動装置。
請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の駆動装置と、
光軸方向に対して不動な固定レンズ群、及び前記動作手段による前記被検出手段と前記検出手段との相対動作に伴って該光軸方向に移動する可動レンズ群を含むレンズ群と、
を備える、
レンズ装置。