レンズ位置検出装置及びレンズ装置
【課題】コンパクトな構成でレンズの絶対位置を高精度に検出することができ、比較的大きな移動量にも対応した広い検出範囲を実現することができるレンズ位置検出装置及びこれを適用したレンズ装置を提供する。
【解決手段】レンズ枠(142)又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けた第１のシートコイル(171)と、これに対面する第２のシートコイル(172)のいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、レンズ枠(142)の移動に伴い第１のシートコイル(202)が第２のシートコイル(172)との対面距離を保って移動することにより、当該移動位置に応じて検出コイルから出力される電気信号に基づきレンズの位置を検出する。また、第１のシートコイル(171)と接続された第１の信号伝達用コイル(180)と、これに対面する固定部(112)に設けた第２の信号伝達用コイル(190)の磁気結合により、非接触で信号を伝える。
【解決手段】レンズ枠(142)又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けた第１のシートコイル(171)と、これに対面する第２のシートコイル(172)のいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、レンズ枠(142)の移動に伴い第１のシートコイル(202)が第２のシートコイル(172)との対面距離を保って移動することにより、当該移動位置に応じて検出コイルから出力される電気信号に基づきレンズの位置を検出する。また、第１のシートコイル(171)と接続された第１の信号伝達用コイル(180)と、これに対面する固定部(112)に設けた第２の信号伝達用コイル(190)の磁気結合により、非接触で信号を伝える。
【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及びレンズ装置に係り、特に焦点調節または変倍機構を有するレンズ装置における可動レンズの位置検出に好適な位置検出技術及びこれを適用したレンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ位置を検出する手段として、レンズ駆動用モータの出力軸または動力伝達ギアの回転数を検出する方式が知られている（特許文献１）。この方式は、回転部に取り付けた円盤状のスリット板とフォトインタラプタによりパルス信号を発生させ、このパル数をカウントすることによりレンズ位置を検出する構成である。
【０００３】
しかし、当該方式は、移動対象であるレンズの位置を直接検出するものではなく、駆動機構の回転量から間接的にレンズの位置を把握するものであり、動力伝達系に多数のギアが存在するためバックラッシ等の機構的要因により高精度の検出が難しい。
【０００４】
また、他の検出手段として、レンズ鏡胴の固定枠部に発光素子と受光素子を配置する一方、移動枠部に回折格子を配置してパルス信号を発生させ、このパルス数をカウントする構成も提案されている（特許文献２）。
【０００５】
しかし、同文献２に記載の方式は、光学式であるため塵埃等の影響を受けやすく信頼性に欠けるとともに、回折格子の加工精度が検出精度に大きく影響し、高精度の検出を実現するための回折格子の製造が困難である。
【０００６】
更に、特許文献１、２に記載の方式はいずれも、パルス数のカウントによる相対的な位置検出であるため、絶対位置を検出するためには、一度、原点復帰を行う必要がある。或いはまた、絶対位置を検出するために、別途、絶対位置を検出するための機構が必要であり、小型化、低コスト化に不利である。
【０００７】
かかる課題に対し、平面インダクタ部材と導電部材との対面距離を変化させる構成により平面インダクタ部材から得られる電気信号の変化からレンズ位置を検出する方式が提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平１−２１７４０８号公報
【特許文献２】特開平２−７７７０８号公報
【特許文献３】特許第４１２９４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３に記載の方式は、平面インダクタ部材と導電部材との対面距離が大きくなるにつれて急激に信号が小さくなるため（同文献３の段落［００１７］及び図５参照）、レンズ位置を検出できる範囲が狭く、位置が遠くなると検出精度が悪くなるという問題がある。かかる欠点に対して、特許文献３では、複数の平面インダクタ部材を用いることで検出範囲を拡張する構成が開示されているものの、平面インダクタ部材の個数が増えて検出部の構成が複雑になる上、拡張できる範囲も２〜３倍程度であり、例えば、テレビカメラ用のレンズ装置などレンズ移動量が数十ミリというオーダーの移動量に対して検出範囲を確保することは実際に困難である。
【０００９】
また、特許文献３に記載の技術以外にレンズの位置を非接触で検出する手段として、磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）を用いる態様も知られている。しかしながら、ＭＲセンサはマグネットとセンサ間のギャップが短く、両者を近接して配置（概ね１００μｍ程度の距離内に配置）する必要があるため、配置する場所が限定される。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コンパクトな構成でレンズの絶対位置を高精度に検出することができ、比較的大きな移動量にも対応した広い検出範囲を実現することができるレンズ位置検出装置及びこれを適用したレンズ装置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】
本発明は前記目的を達成するために、固定枠に対し移動可能なレンズの位置を検出するレンズ位置検出装置であって、前記レンズを保持するレンズ枠又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けられた第１のシートコイルと、前記第１のシートコイルに対向し、所定の対面距離を隔てて配置される第２のシートコイルと、前記第１のシートコイルに接続され、前記第１のシートコイルとともに前記レンズ枠又は前記可動部に設けられた第１の信号伝達用コイルと、前記第１の信号伝達用コイルに対面する固定部に設けられ、前記第１の信号伝達用コイルと磁気結合される第２の信号伝達用コイルと、前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、前記励磁コイルに励磁信号を与える励磁回路と、前記レンズ枠の移動に伴い前記第１のシートコイルが前記第２のシートコイルとの対面距離を保って前記第２のシートコイルに平行な面内で移動することにより、当該移動位置に応じて前記検出コイルから出力される電気信号により前記レンズの位置を検出する信号処理回路と、を備え、前記第１の信号伝達用コイル及び第２の信号伝達用コイルを介して前記励磁信号又は前記電気信号の伝達が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、平面状のコイル（シートコイル）を用い、コイル面間の距離を変えずに、レゾルバの原理によってレンズ位置を検出するため、検出部の薄型化、小型化が可能であり、レンズの絶対位置を高精度に検出することができる。また、コイルの長さの設計によって広い検出範囲にも対応することができる。更に、本発明によれば、可動部に設けられる第１のシートコイルと非接触の磁気結合によって信号伝達がなされるため、信号線の引き回しや、摺動接点などが不要であり、信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
＜検出装置の原理＞
図１は、本発明の実施形態に係るレンズ位置検出装置における検出部の構成例を示す図である。ここでは、平面状のシートコイル１０、２０を利用したリニアタイプのレゾルバ３０を例に説明する。図示のレゾルバ３０は、一次側の励磁コイル３２と、二次側の検出コイル３６の対から構成される。一次側の励磁コイル３２は、第１の励磁信号（sin波）を入力する第１励磁コイルパターン３２Ａと、第２の励磁信号（cos波）を入力する第２励磁コイルパターン３２Ｂとを有し、両者は互いに絶縁されている。
【００１５】
第１励磁コイルパターン３２Ａと第２励磁コイルパターン３２Ｂは、それぞれ図１のように、矩形のつづら折り（メアンダ）状導体パターンからなり、両者のコイルパターンにおける折り返しピッチは等しく、両者は互いに電気角で９０°位相を異ならせた空間的な位置関係で配置されている。
【００１６】
この励磁コイル３２に対向して配置される二次側の検出コイル３６は、一次側の第１励磁コイルパターン３２Ａ（又は第２励磁コイルパターン３２Ｂ）と同様に、矩形のつづら折り（メアンダ）状導体パターンからなり、折り返しピッチも励磁コイルパターン３２Ａ、３２Ｂと同等である。
【００１７】
励磁コイル３２に励磁信号を与えることにより、コイル面の垂直方向に折り返しピッチを反映した正負の磁界が発生し、検出コイル３６と鎖交する磁束の変化に応じて検出コイル３６から出力信号が得られる。
【００１８】
検出コイル３６と励磁コイル３２は、一定の対面距離ｄを隔てて対向配置され、この対面距離ｄを保ったまま、両者が面方向（図１の矢印Ｈで示す直進方向）に相対移動することにより、その位置関係に対応した変位量（図中のθ）に応じて、二次側の検出信号の位相が変化する。
【００１９】
第１励磁コイルパターン３２Ａに励磁波Ｖ１＝Ａ・sin(ωｔ)を入力し、第２励磁コイルパターン３２Ｂに励磁波Ｖ２＝Ａ・cos（ωｔ）を入力すると、検出コイル３６に誘起される二次側信号Ｅは、変位量θに相当する回転角に応じてＥ＝ａ・sin（ωｔ±θ）の信号が得られる。
【００２０】
本例では、励磁信号（Ｖ１）により高周波信号を振幅変調し、かつ当該高周波信号の極性を励磁信号の極性反転位置で反転させた変調信号（Ｖ１を包絡線とする高周波励磁信号）Ｖ１’＝Ａsin(ωｔ)×sin（ｎ・ωｔ）を第１励磁コイルパターン３２Ａに入力させる。また、第２励磁コイルパターン３２Ｂには、励磁信号（Ｖ２）により高周波信号を振幅変調し、かつ当該高周波信号の極性を励磁信号の極性反転位置で反転させた変調信号（Ｖ２を包絡線とする高周波励磁信号）高周波励磁信号Ｖ２’＝Ａcos(ωｔ)×sin（ｎ・ωｔ）を入力させる。
【００２１】
検出コイル３６に誘起される電圧信号を復調することにより、励磁コイル３２に対する検出コイル３６の変位量θに相当する位相差を求めることができる。
【００２２】
このように変調した高周波励磁を利用する２相励磁１相検出方式の原理及び回路構成については、特許第３０４７２３１号の明細書に記載されている。
【００２３】
なお、レゾルバの原理から１相励磁２相検出方式も可能であり（例えば、特開平８−２９２０６６号公報参照）、本発明の実施に際しては、対向して配置されるコイルの役割について入れ替えが可能である。
【００２４】
＜レンズ装置の構成例＞
図２は、レンズ装置１１０の構成例を示す一例を示す構成図である。図２において、レンズ鏡胴１１２内には、前方にフォーカスレンズ１１４が配置され、フォーカスレンズ１１４の後方には、変倍レンズ１１６と補正レンズ１１８、及びリレーレンズ１２０が順に配置されている。なお、各レンズは複数枚のレンズを組み合わせたレンズ群によって構成されてもよい。
【００２５】
フォーカスレンズ１１４は枠体（「レンズ枠」に相当）１２２に保持され、この枠体１２２は撮影光軸１２４と平行に配設された不図示のガイド棒にスライド移動自在に支持される。また、枠体１２２にはピン１２８が突設され、このピン１２８はレンズ鏡胴１１２に形成された長孔１３０を介して移動駒１３２に固着されている。移動駒１３２は、撮影光軸１２４と平行に敷設されたリードスクリュウ１３４に螺合されており、また、このリードスクリュウ１３４はギア１３６、１３８を介してモータ１４０に連結されている。従って、モータ１４０の回転駆動力をギア１３８、１３６を介してリードスクリュウ１３４に伝達すると、移動駒１３２がリードスクリュウ１３４に沿って前後移動するので、フォーカスレンズ１１４を光軸１２４に沿って前後移動させることができる。これにより、フォーカスレンズ１１４による焦点調節が行われる。
【００２６】
変倍レンズ１１６と補正レンズ１１８とは、レンズ鏡胴１１２の小径部１１２Ａ内にそれぞれ配置される。変倍レンズ１１６は枠体１４２に保持され、この枠体１４２の外周面には、３本のガイドピン１４４（図３において２本は図示せず）が円周方向に対して１２０°の間隔で突設されている。これらのガイドピン４４は、小径部１１２Ａの内周面１１２Ｂに撮影光軸１２４と平行に形成された直進溝１４６Ａにスライド移動自在に支持されている。これにより、変倍レンズ１１６は、光軸１２４方向に前後移動することができる。また、変倍レンズ１１６の枠体１４２にはカムピン１４８が突設される。このカムピン１４８は、レンズ鏡胴１１２の小径部１１２Ａに形成された長孔１５０を介して、レンズ鏡胴１１２と並設されたカム筒１５２の変倍用カム溝１５４に係合されている。
【００２７】
同様に、補正レンズ１１８は枠体１６２に保持される。この枠体１６２の外周面には、３本のガイドピン（不図示）が１２０°の間隔（変倍レンズ１１６と異なる位相）で突設され、これらのガイドピンは、レンズ鏡胴１１２の小径部１１２Ａの内周面１１２Ｂに撮影光軸１２４と平行に形成された直進溝（不図示）にスライド移動自在に支持されている。これにより、補正レンズ１１８は、光軸１２４方向に前後移動することができる。また、補正レンズ１１８の枠体１６２にはカムピン１６８が突設され、このカムピン１６８は、レンズ鏡胴１１２の小径部１１２Ａの長孔１５０を介してカム筒１５２の補正用カム溝１７０に係合されている。
【００２８】
カム筒１５２は、ギア１５６、１５８を介してモータ１６０に連結され、モータ１６０からの駆動力で回転することができる。カム筒１５２をモータ１６０で回転させると、変倍レンズ１１６は変倍用カム溝１５４に沿って前後移動し、補正レンズ１１８は補正用カム溝１７０に沿って前後移動する。この前後移動によって、焦点距離が変倍レンズ１１６によって変えられ、そして、変倍レンズ１１６の移動によって発生するピントのズレが補正レンズ１１８によって補正される。
【００２９】
上記のようなレンズ装置１１０における移動レンズ（フォーカスレンズ１１４、変倍レンズ１１６、補正レンズ１１８の少なくとも１つ）について、レンズ位置を検出する手段として、図１で説明したレゾルバ３０を適用する。
【００３０】
＜取付例＞
図３は、レゾルバ３０の取り付け例を示す要部構成図である。図３において、符号１１２は、固定枠に相当するレンズ鏡胴の本体（以下、必要に応じて「固定鏡胴」という。）、符号１４２は変倍レンズ１１６の枠体（「移動枠」に相当）である。ここでは、変倍レンズ１１６の位置を検出する手段を例に説明するが、図２で説明した他の移動レンズ（フォーカスレンズ１１４、補正レンズ１１８）についても同様の構成を採用し得る。
【００３１】
図３のように、枠体１４２の外周面に、リニア（直動）タイプのレゾルバ３０を構成する第１シートコイル１７１（例えば、図１の符号１０に相当）を取り付け、これと対向する固定鏡胴１１２の内周面１１２Ｂに第２シートコイル１７２（図１の符号２０に相当）を取り付ける。なお、どちらのシートコイルを励磁側（一次側）、検出側（二次側）とする構成も可能であるが、図１の例において、励磁側は２相の励磁巻線となるため配線の関係上、移動する枠体１４２に検出側（二次側）のシートコイルを取り付ける態様が好ましい。
【００３２】
図３では、枠体１４２に取り付けた第１シートコイル１７１から検出信号を取り出す手段として、枠体１４２の側面部に信号送り出しコイル１８０が設けられ、固定鏡胴側に信号取り出しコイル１９０が設けられている。信号送り出しコイル１８０は、レゾルバ３０を構成する第１シートコイル１７１と接続されており、第１シートコイル１７１に誘起される電圧により信号送り出しコイル１８０に電流が流れる。
【００３３】
図中の符号１８２、１８４は、第１シートコイル１７１と信号送り出しコイル１８０とを電気接続する配線部材である。配線部材１８２、１８４は、枠体１４２の周面にパターニングされた導体パターンとする構成が好ましいが、ケーブルを用いてもよい。
【００３４】
信号送り出しコイル１８０は、枠体１４２が移動する方向（レンズの光軸方向）に長く延在し、第１シートコイル１７１に流れる電流によって信号送り出しコイル１８０にはコイル面に垂直な方向（枠体１４２の外周面に対して垂直な方向）の磁束が発生する。また、第１シートコイル１７１に流れる電流変化により信号送り出しコイル１８０の垂直方向の磁束が変化する。
【００３５】
一方、信号送り出しコイル１８０から所定の対面距離を隔てて固定鏡胴１１２に取り付けられた信号取り出しコイル１９０は、信号送り出しコイル１８０とオーバーラップして対向する位置に設けられており、信号取り出しコイル１９０を貫く磁束（鎖交磁束数）の変化によって信号取り出しコイル１９０に電圧が誘起され、電流が流れる。
【００３６】
信号送り出しコイル１８０のコイル面上に発生する磁束のコイル面に垂直な方向の成分は、当該信号送り出しコイル１８０の長手方向（延在方向）位置によらず略一定（一様な磁束密度）であり（図４参照）、信号送り出しコイル１８０は、このような略均一の磁束を発生させるコイルパターン形状を有する。
【００３７】
一方、信号取り出しコイル１９０の面積は一定であり、枠体１４２の移動に伴い信号送り出しコイル１８０が移動する際、信号取り出しコイル１９０とのオーバーラップ面積が常に一定に保たれるように、枠体１４２のストロークに対応して、信号送り出しコイル１８０の長さ及び取り付け位置並びに信号取り出しコイル１９０の取り付け位置が設計される。
【００３８】
かかる構成により、信号取り出しコイル１９０を貫く磁束（鎖交磁束数）の変化が枠体１４２の位置（信号送り出しコイル１８０に対する信号取り出しコイル１９０の軸方向の相対位置）に依存しないものとなっている。
【００３９】
レゾルバ３０を構成する第１シートコイル１７１に流れる電流変化により信号送り出しコイル１８０の垂直方向の磁束が変化するが、信号送り出しコイル１８０（枠体１４２）が移動しても、信号取り出しコイル１９０を貫く磁束は両者の相対位置によらず一定であり、第１シートコイル１７１に流れた信号を非接触で信号取り出しコイル１９０から取り出すことができる。
【００４０】
本実施形態によれば、可動部である枠体１４２の第１シートコイル１７１からの配線の引き回しが不要となる。また、磁気結合による非接触の信号伝達形態であるため、電気接点の接触不良などの問題が発生せず、信頼性に優れる。
【００４１】
本実施形態の構成により、レンズの位置を直接的に検出することにより、バックラッシ等の要因を排除した高精度の位置検出が可能である。
【００４２】
なお、信号送り出しコイル１８０及び信号取り出しコイル１９０の取り付け位置は様々な設計が可能であるが、レゾルバ３０の励磁コイル３２のコイル面と、信号取り出しコイル１９０のコイル面とが互いに直交する位置関係で配置される態様が好ましい。かかる配置形態によれば、励磁コイル３２が発生する磁束によるノイズ成分を大幅に低減することができる。
【００４３】
＜レンズ装置のブロック図＞
図５は、レンズ装置１１０の回路構成の例を示すブロック図である。同図における二相の励磁コイル２０２、２０４は、図１で説明した符号３２Ａ、３２Ｂに相当する。また、図５における検出コイル２０６は、図１で説明した符号３６に相当する。検出コイル２０６は、信号送り出しコイル１８０と接続されており、この検出コイル２０６及び信号送り出しコイル１８０は、図２で説明したフォーカスレンズ１４や変倍レンズ１１６などの移動レンズの枠体１２２、１４４その他の可動部２０８に取り付けられる(図５参照)。
【００４４】
図５に示したように、二相の励磁コイル２０２、２０４は、それぞれ励磁回路２１２、２１４から励磁信号が入力される。励磁回路２１２、２１４の詳細な構成は図示しないが、例えば、特許第３０４７２３１号に開示されているように、発振回路、カウンタパルス回路、高周波信号生成回路、励磁信号生成回路、極性反転回路、変調回路等を含んで構成される。
【００４５】
励磁回路２１２、２１４が搭載される検出回路部２２０には、検出コイル２０６から出力される電気信号を処理する信号処理回路２３０が含まれている。本例では、検出コイル２０６の信号を信号送り出しコイル１８０と信号取り出しコイル１９０の磁気結合によって取り出し、信号処理回路２３０に入力する構成となっている。信号処理回路２３０の詳細な構成は図示しないが、信号処理回路２３０は変調信号を復調して検出信号を得る復調回路と、復調された検出信号から、検出コイル２０６と励磁コイル２０２、２０４の相対位置（変位量、回転角度）を検出してレンズの位置情報を出力する位置演算回路を含む。
【００４６】
信号処理回路２３０で得られた位置情報はレンズ位置制御回路２４０に通知され、レンズ位置制御回路２４０はこの位置情報からレンズの現在位置（絶対位置）を把握する。
【００４７】
レンズ位置制御回路２４０は、駆動回路２４２を制御し、モータ２４４の駆動によって移動レンズ（例えば、図２で説明したフォーカスレンズ１４や変倍レンズ１１６など）を移動させる。
【００４８】
レンズ位置制御回路２４０は、信号処理回路２３０から取得する位置情報に基づいて、モータ２４４を自動制御することができ、オートフォーカス制御やオートズーム制御が可能である。また、レンズ位置制御回路２４０は、不図示の表示部にレンズ位置の情報を表示させることができる。
【００４９】
＜本実施形態の他の利点について＞
上述した実施形態によれば、以下のような利点がある。
【００５０】
［１］従来のポテンショメータやフォトインタラプタなどの位置検出器が不要となり、省スペース化を図ることができる。
【００５１】
［２］レンズの絶対位置を検出することができる。
【００５２】
［３］磁気を利用した検出のため、光学式に比べて、ゴミ等の影響によるノイズが少なく、信頼性が高い。
【００５３】
［４］コイル間の対面距離が不変であるため検出信号が安定しており、高精度の検出が可能である。
【００５４】
［５］直進方向の位置（変位）検出、回転方向の位置（角度）検出のいずれの形態も設計可能であり、コイル長の設計により検出範囲の拡張も容易である。
【００５５】
［６］コイルのプリントパターン化により、微細化が可能であり、小型化、高分解能化、低コスト化が可能である。
【００５６】
［７］励磁コイル及び検出コイルに変調信号による高周波電流が流れるため、平面状のシートコイル（巻数の少ないコイル）でも十分な検出信号が得られる。
【００５７】
［８］温度の変化に対して検出信号の変動が少なく、安定した検出が可能である。
【００５８】
［９］検出回路のＩＣ化により、回路の小型化が可能である。
【００５９】
＜他の変形例１＞
図２では、固定鏡胴１１２の外部にカム筒１５２を配置する構成を説明したが、本発明の実施に際して、レンズ装置の構造は図２の例に限定されない。例えば、固定鏡胴の内側にカム筒が回動自在に設けられ、該カム筒の内側に変倍レンズ等の移動レンズが配置される構造のレンズ装置についても適用可能である。
【００６０】
この場合、移動レンズを保持するレンズ枠（以下「移動枠」という。）に突設されたカムピンがカム筒のカム溝に係合し、カム筒の回転によってレンズ枠を光軸方向に移動させる構造となる。かかる構造において、移動枠にレゾルバ３０の第1シートコイルを設け、固定鏡胴に第２シートコイルを設ける態様が可能である。第1シートコイルと第２シートコイルの間にカム筒が介在する場合でも、励磁コイルによって発生する磁束は検出コイルと鎖交するため、検出信号が得られる。
【００６１】
＜他の変形例２＞
図３では、固定鏡胴（レンズ鏡胴の本体）に対して移動枠が光軸周りに回転せずに直進移動する構造を例示したため、信号送り出しコイル１８０を光軸方向と平行に直線的に延在させる形態で配置したが、本発明の実施に際して、信号送り出しコイルは必ずしも軸方向に平行でなくてもよい。例えば、移動枠が回転しながら直進移動する構造の場合、信号送り出しコイルは、移動枠の周面において、光軸方向に対して斜めに形成されていてもよい。
【００６２】
＜他の変形例３＞
上述の実施形態では、移動枠の位置を直接的に検出する構成を説明したが、移動枠の動きに連動する可動部にレゾルバ３０と同様の構成を適用し、レンズ位置を間接的に把握する態様も可能である。例えば、移動枠を移動させる駆動機構としてのカム筒、カム筒に動力を伝達するベルト、ギアその他の動力伝達機構などの可動部にレゾルバ３０と同様の構成を適用し、図３で説明した信号送り出しコイル１８０と信号取り出しコイル１９０と類似の構成によって、磁気結合を利用してレゾルバ３０から信号を取り出すことができる。
【００６３】
＜他の変形例４＞
上述の実施形態では、検出コイルからの電気信号を非接触で取り出す例を説明したが、同様の原理により、励磁コイルに対して励磁信号を非接触で伝達することが可能である。
【００６４】
＜他の変形例５＞
平面状のコイルパターンの形態は、メアンダ形状に限らず、スパイラル形状でもよい。
【００６５】
＜付記＞
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
【００６６】
（発明１）： 固定枠に対し移動可能なレンズの位置を検出するレンズ位置検出装置であって、前記レンズを保持するレンズ枠又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けられた第１のシートコイルと、前記第１のシートコイルに対向し、所定の対面距離を隔てて配置される第２のシートコイルと、前記第１のシートコイルに接続され、前記第１のシートコイルとともに前記レンズ枠又は前記可動部に設けられた第１の信号伝達用コイルと、前記第１の信号伝達用コイルに対面する固定部に設けられ、前記第１の信号伝達用コイルと磁気結合される第２の信号伝達用コイルと、前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、前記励磁コイルに励磁信号を与える励磁回路と、前記レンズ枠の移動に伴い前記第１のシートコイルが前記第２のシートコイルとの対面距離を保って前記第２のシートコイルに平行な面内で移動することにより、当該移動位置に応じて前記検出コイルから出力される電気信号により前記レンズの位置を検出する信号処理回路と、を備え、前記第１の信号伝達用コイル及び第２の信号伝達用コイルを介して前記励磁信号又は前記電気信号が伝達されることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【００６７】
（発明２）：発明１に記載のレンズ位置検出装置において、前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方は、電気角で９０°位相を異ならせた空間位置に形成された第１のコイルパターンと第２のコイルパターンとを有する二相のコイルであり、他方のシートコイルは、第３のコイルパターンが形成された一相のコイルであることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【００６８】
二相励磁一相検出方式を採用することも可能であるし、一相励磁二相検出方式を採用することも可能である。
【００６９】
（発明３）：発明２に記載のレンズ位置検出装置において、前記二相のコイルを前記励磁コイルとして用い、前記一相のコイルを前記検出コイルとして用いることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【００７０】
（発明４）：発明２又は３に記載のレンズ位置検出装置において、前記第１のシートコイルが前記一相のコイルであり、前記第２のシートコイルが前記二相のコイルであることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【００７１】
電気的接続を得るための配線数などを考慮すると、固定部に二相のコイルを配置し、可動部に一相のコイルを配置する形態が好ましい。
【００７２】
（発明５）：発明１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ位置検出装置において、前記第２の信号伝達用コイルと前記励磁コイルとは、互いのコイル面が直交する位置関係で配置されることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【００７３】
かかる態様によれ、励磁コイルに起因するノイズを低減できる。
【００７４】
（発明６）：レンズを保持するレンズ枠と、前記レンズ枠を移動自在に支持する固定枠と、前記レンズ枠を移動させる駆動機構と、前記レンズ枠又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けられた第１のシートコイルと、前記第１のシートコイルに対向し、所定の対面距離を隔てて配置される第２のシートコイルと、前記第１のシートコイルに接続され、前記第１のシートコイルとともに前記レンズ枠又は前記可動部に設けられた第１の信号伝達用コイルと、前記第１の信号伝達用コイルに対面する固定部に設けられ、前記第１の信号伝達用コイルと磁気結合される第２の信号伝達用コイルと、前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、前記励磁コイルに励磁信号を与える励磁回路と、前記レンズ枠の移動に伴い前記第１のシートコイルが前記第２のシートコイルとの対面距離を保って前記第２のシートコイルに平行な面内で移動することにより、当該移動位置に応じて前記検出コイルから出力される電気信号により前記レンズの位置を検出する信号処理回路と、を備え、前記第１の信号伝達用コイル及び第２の信号伝達用コイルを介して前記励磁信号又は前記電気信号が伝達されること特徴とするレンズ装置。
【００７５】
本発明によれば、コンパクトな構成でレンズの絶対位置を高精度に検出することができる信頼性の高いレンズ装置を実現できる。なお、本発明はテレビカメラ用のレンズ装置、ビデオカメラ用のレンズ装置、写真カメラ用のレンズ装置など、様々なレンズ装置に適用可能である。
【００７６】
（発明７）：発明６に記載のレンズ装置において、前記レンズ枠は光軸方向に移動可能であり、前記第１のシートコイルは、前記レンズ枠の側面部に設けられ、前記第２のシートコイルは、前記固定枠に設けられることを特徴とするレンズ装置。
【００７７】
レンズ枠の位置を直接的に検出することにより、バックラッシ等の要因を排除した高精度の位置検出が可能である。
【００７８】
（発明８）：発明７に記載のレンズ装置において、前記固定枠に前記第２の信号伝達用コイルが配設されていることを特徴とするレンズ装置。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態に係るレンズ位置検出装置における検出部の構成例を示す斜視図
【図２】レンズ装置の構成例を示す構成図
【図３】図２に示したレンズ装置に対するレゾルバの取付方法の例を示す要部構成図
【図４】信号送り出しコイルと信号取り出しコイルの磁気結合の様子を示す説明図
【図５】二相励磁一相検出方式のレンズ位置検出装置を適用したレンズ装置の回路構成の例を示すブロック図
【符号の説明】
【００８０】
１０…シートコイル、２０…シートコイル、３０…レゾルバ、３２…励磁コイル、３２Ａ…第１励磁コイルパターン、３２Ｂ…第２励磁コイルパターン、３６…検出コイル、１１０…レンズ装置、１１２…レンズ鏡胴（固定鏡胴）、１１４…フォーカスレンズ、１１６…変倍レンズ、１１８…補正レンズ、１２０…リレーレンズ、１２２…枠体、１２４…光軸方向、１４２…枠体、１６２…枠体、１５２…カム筒、１７１…第１シートコイル、１７２…第２シートコイル、１８０…信号送り出しコイル、１９０…信号取り出しコイル、２１２，２１４…励磁回路、２２０…検出回路、２３０…信号処理回路、２４０…レンズ位置制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ位置検出装置及びレンズ装置に係り、特に焦点調節または変倍機構を有するレンズ装置における可動レンズの位置検出に好適な位置検出技術及びこれを適用したレンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ位置を検出する手段として、レンズ駆動用モータの出力軸または動力伝達ギアの回転数を検出する方式が知られている（特許文献１）。この方式は、回転部に取り付けた円盤状のスリット板とフォトインタラプタによりパルス信号を発生させ、このパル数をカウントすることによりレンズ位置を検出する構成である。
【０００３】
しかし、当該方式は、移動対象であるレンズの位置を直接検出するものではなく、駆動機構の回転量から間接的にレンズの位置を把握するものであり、動力伝達系に多数のギアが存在するためバックラッシ等の機構的要因により高精度の検出が難しい。
【０００４】
また、他の検出手段として、レンズ鏡胴の固定枠部に発光素子と受光素子を配置する一方、移動枠部に回折格子を配置してパルス信号を発生させ、このパルス数をカウントする構成も提案されている（特許文献２）。
【０００５】
しかし、同文献２に記載の方式は、光学式であるため塵埃等の影響を受けやすく信頼性に欠けるとともに、回折格子の加工精度が検出精度に大きく影響し、高精度の検出を実現するための回折格子の製造が困難である。
【０００６】
更に、特許文献１、２に記載の方式はいずれも、パルス数のカウントによる相対的な位置検出であるため、絶対位置を検出するためには、一度、原点復帰を行う必要がある。或いはまた、絶対位置を検出するために、別途、絶対位置を検出するための機構が必要であり、小型化、低コスト化に不利である。
【０００７】
かかる課題に対し、平面インダクタ部材と導電部材との対面距離を変化させる構成により平面インダクタ部材から得られる電気信号の変化からレンズ位置を検出する方式が提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平１−２１７４０８号公報
【特許文献２】特開平２−７７７０８号公報
【特許文献３】特許第４１２９４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３に記載の方式は、平面インダクタ部材と導電部材との対面距離が大きくなるにつれて急激に信号が小さくなるため（同文献３の段落［００１７］及び図５参照）、レンズ位置を検出できる範囲が狭く、位置が遠くなると検出精度が悪くなるという問題がある。かかる欠点に対して、特許文献３では、複数の平面インダクタ部材を用いることで検出範囲を拡張する構成が開示されているものの、平面インダクタ部材の個数が増えて検出部の構成が複雑になる上、拡張できる範囲も２〜３倍程度であり、例えば、テレビカメラ用のレンズ装置などレンズ移動量が数十ミリというオーダーの移動量に対して検出範囲を確保することは実際に困難である。
【０００９】
また、特許文献３に記載の技術以外にレンズの位置を非接触で検出する手段として、磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）を用いる態様も知られている。しかしながら、ＭＲセンサはマグネットとセンサ間のギャップが短く、両者を近接して配置（概ね１００μｍ程度の距離内に配置）する必要があるため、配置する場所が限定される。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コンパクトな構成でレンズの絶対位置を高精度に検出することができ、比較的大きな移動量にも対応した広い検出範囲を実現することができるレンズ位置検出装置及びこれを適用したレンズ装置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】
本発明は前記目的を達成するために、固定枠に対し移動可能なレンズの位置を検出するレンズ位置検出装置であって、前記レンズを保持するレンズ枠又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けられた第１のシートコイルと、前記第１のシートコイルに対向し、所定の対面距離を隔てて配置される第２のシートコイルと、前記第１のシートコイルに接続され、前記第１のシートコイルとともに前記レンズ枠又は前記可動部に設けられた第１の信号伝達用コイルと、前記第１の信号伝達用コイルに対面する固定部に設けられ、前記第１の信号伝達用コイルと磁気結合される第２の信号伝達用コイルと、前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、前記励磁コイルに励磁信号を与える励磁回路と、前記レンズ枠の移動に伴い前記第１のシートコイルが前記第２のシートコイルとの対面距離を保って前記第２のシートコイルに平行な面内で移動することにより、当該移動位置に応じて前記検出コイルから出力される電気信号により前記レンズの位置を検出する信号処理回路と、を備え、前記第１の信号伝達用コイル及び第２の信号伝達用コイルを介して前記励磁信号又は前記電気信号の伝達が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、平面状のコイル（シートコイル）を用い、コイル面間の距離を変えずに、レゾルバの原理によってレンズ位置を検出するため、検出部の薄型化、小型化が可能であり、レンズの絶対位置を高精度に検出することができる。また、コイルの長さの設計によって広い検出範囲にも対応することができる。更に、本発明によれば、可動部に設けられる第１のシートコイルと非接触の磁気結合によって信号伝達がなされるため、信号線の引き回しや、摺動接点などが不要であり、信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
＜検出装置の原理＞
図１は、本発明の実施形態に係るレンズ位置検出装置における検出部の構成例を示す図である。ここでは、平面状のシートコイル１０、２０を利用したリニアタイプのレゾルバ３０を例に説明する。図示のレゾルバ３０は、一次側の励磁コイル３２と、二次側の検出コイル３６の対から構成される。一次側の励磁コイル３２は、第１の励磁信号（sin波）を入力する第１励磁コイルパターン３２Ａと、第２の励磁信号（cos波）を入力する第２励磁コイルパターン３２Ｂとを有し、両者は互いに絶縁されている。
【００１５】
第１励磁コイルパターン３２Ａと第２励磁コイルパターン３２Ｂは、それぞれ図１のように、矩形のつづら折り（メアンダ）状導体パターンからなり、両者のコイルパターンにおける折り返しピッチは等しく、両者は互いに電気角で９０°位相を異ならせた空間的な位置関係で配置されている。
【００１６】
この励磁コイル３２に対向して配置される二次側の検出コイル３６は、一次側の第１励磁コイルパターン３２Ａ（又は第２励磁コイルパターン３２Ｂ）と同様に、矩形のつづら折り（メアンダ）状導体パターンからなり、折り返しピッチも励磁コイルパターン３２Ａ、３２Ｂと同等である。
【００１７】
励磁コイル３２に励磁信号を与えることにより、コイル面の垂直方向に折り返しピッチを反映した正負の磁界が発生し、検出コイル３６と鎖交する磁束の変化に応じて検出コイル３６から出力信号が得られる。
【００１８】
検出コイル３６と励磁コイル３２は、一定の対面距離ｄを隔てて対向配置され、この対面距離ｄを保ったまま、両者が面方向（図１の矢印Ｈで示す直進方向）に相対移動することにより、その位置関係に対応した変位量（図中のθ）に応じて、二次側の検出信号の位相が変化する。
【００１９】
第１励磁コイルパターン３２Ａに励磁波Ｖ１＝Ａ・sin(ωｔ)を入力し、第２励磁コイルパターン３２Ｂに励磁波Ｖ２＝Ａ・cos（ωｔ）を入力すると、検出コイル３６に誘起される二次側信号Ｅは、変位量θに相当する回転角に応じてＥ＝ａ・sin（ωｔ±θ）の信号が得られる。
【００２０】
本例では、励磁信号（Ｖ１）により高周波信号を振幅変調し、かつ当該高周波信号の極性を励磁信号の極性反転位置で反転させた変調信号（Ｖ１を包絡線とする高周波励磁信号）Ｖ１’＝Ａsin(ωｔ)×sin（ｎ・ωｔ）を第１励磁コイルパターン３２Ａに入力させる。また、第２励磁コイルパターン３２Ｂには、励磁信号（Ｖ２）により高周波信号を振幅変調し、かつ当該高周波信号の極性を励磁信号の極性反転位置で反転させた変調信号（Ｖ２を包絡線とする高周波励磁信号）高周波励磁信号Ｖ２’＝Ａcos(ωｔ)×sin（ｎ・ωｔ）を入力させる。
【００２１】
検出コイル３６に誘起される電圧信号を復調することにより、励磁コイル３２に対する検出コイル３６の変位量θに相当する位相差を求めることができる。
【００２２】
このように変調した高周波励磁を利用する２相励磁１相検出方式の原理及び回路構成については、特許第３０４７２３１号の明細書に記載されている。
【００２３】
なお、レゾルバの原理から１相励磁２相検出方式も可能であり（例えば、特開平８−２９２０６６号公報参照）、本発明の実施に際しては、対向して配置されるコイルの役割について入れ替えが可能である。
【００２４】
＜レンズ装置の構成例＞
図２は、レンズ装置１１０の構成例を示す一例を示す構成図である。図２において、レンズ鏡胴１１２内には、前方にフォーカスレンズ１１４が配置され、フォーカスレンズ１１４の後方には、変倍レンズ１１６と補正レンズ１１８、及びリレーレンズ１２０が順に配置されている。なお、各レンズは複数枚のレンズを組み合わせたレンズ群によって構成されてもよい。
【００２５】
フォーカスレンズ１１４は枠体（「レンズ枠」に相当）１２２に保持され、この枠体１２２は撮影光軸１２４と平行に配設された不図示のガイド棒にスライド移動自在に支持される。また、枠体１２２にはピン１２８が突設され、このピン１２８はレンズ鏡胴１１２に形成された長孔１３０を介して移動駒１３２に固着されている。移動駒１３２は、撮影光軸１２４と平行に敷設されたリードスクリュウ１３４に螺合されており、また、このリードスクリュウ１３４はギア１３６、１３８を介してモータ１４０に連結されている。従って、モータ１４０の回転駆動力をギア１３８、１３６を介してリードスクリュウ１３４に伝達すると、移動駒１３２がリードスクリュウ１３４に沿って前後移動するので、フォーカスレンズ１１４を光軸１２４に沿って前後移動させることができる。これにより、フォーカスレンズ１１４による焦点調節が行われる。
【００２６】
変倍レンズ１１６と補正レンズ１１８とは、レンズ鏡胴１１２の小径部１１２Ａ内にそれぞれ配置される。変倍レンズ１１６は枠体１４２に保持され、この枠体１４２の外周面には、３本のガイドピン１４４（図３において２本は図示せず）が円周方向に対して１２０°の間隔で突設されている。これらのガイドピン４４は、小径部１１２Ａの内周面１１２Ｂに撮影光軸１２４と平行に形成された直進溝１４６Ａにスライド移動自在に支持されている。これにより、変倍レンズ１１６は、光軸１２４方向に前後移動することができる。また、変倍レンズ１１６の枠体１４２にはカムピン１４８が突設される。このカムピン１４８は、レンズ鏡胴１１２の小径部１１２Ａに形成された長孔１５０を介して、レンズ鏡胴１１２と並設されたカム筒１５２の変倍用カム溝１５４に係合されている。
【００２７】
同様に、補正レンズ１１８は枠体１６２に保持される。この枠体１６２の外周面には、３本のガイドピン（不図示）が１２０°の間隔（変倍レンズ１１６と異なる位相）で突設され、これらのガイドピンは、レンズ鏡胴１１２の小径部１１２Ａの内周面１１２Ｂに撮影光軸１２４と平行に形成された直進溝（不図示）にスライド移動自在に支持されている。これにより、補正レンズ１１８は、光軸１２４方向に前後移動することができる。また、補正レンズ１１８の枠体１６２にはカムピン１６８が突設され、このカムピン１６８は、レンズ鏡胴１１２の小径部１１２Ａの長孔１５０を介してカム筒１５２の補正用カム溝１７０に係合されている。
【００２８】
カム筒１５２は、ギア１５６、１５８を介してモータ１６０に連結され、モータ１６０からの駆動力で回転することができる。カム筒１５２をモータ１６０で回転させると、変倍レンズ１１６は変倍用カム溝１５４に沿って前後移動し、補正レンズ１１８は補正用カム溝１７０に沿って前後移動する。この前後移動によって、焦点距離が変倍レンズ１１６によって変えられ、そして、変倍レンズ１１６の移動によって発生するピントのズレが補正レンズ１１８によって補正される。
【００２９】
上記のようなレンズ装置１１０における移動レンズ（フォーカスレンズ１１４、変倍レンズ１１６、補正レンズ１１８の少なくとも１つ）について、レンズ位置を検出する手段として、図１で説明したレゾルバ３０を適用する。
【００３０】
＜取付例＞
図３は、レゾルバ３０の取り付け例を示す要部構成図である。図３において、符号１１２は、固定枠に相当するレンズ鏡胴の本体（以下、必要に応じて「固定鏡胴」という。）、符号１４２は変倍レンズ１１６の枠体（「移動枠」に相当）である。ここでは、変倍レンズ１１６の位置を検出する手段を例に説明するが、図２で説明した他の移動レンズ（フォーカスレンズ１１４、補正レンズ１１８）についても同様の構成を採用し得る。
【００３１】
図３のように、枠体１４２の外周面に、リニア（直動）タイプのレゾルバ３０を構成する第１シートコイル１７１（例えば、図１の符号１０に相当）を取り付け、これと対向する固定鏡胴１１２の内周面１１２Ｂに第２シートコイル１７２（図１の符号２０に相当）を取り付ける。なお、どちらのシートコイルを励磁側（一次側）、検出側（二次側）とする構成も可能であるが、図１の例において、励磁側は２相の励磁巻線となるため配線の関係上、移動する枠体１４２に検出側（二次側）のシートコイルを取り付ける態様が好ましい。
【００３２】
図３では、枠体１４２に取り付けた第１シートコイル１７１から検出信号を取り出す手段として、枠体１４２の側面部に信号送り出しコイル１８０が設けられ、固定鏡胴側に信号取り出しコイル１９０が設けられている。信号送り出しコイル１８０は、レゾルバ３０を構成する第１シートコイル１７１と接続されており、第１シートコイル１７１に誘起される電圧により信号送り出しコイル１８０に電流が流れる。
【００３３】
図中の符号１８２、１８４は、第１シートコイル１７１と信号送り出しコイル１８０とを電気接続する配線部材である。配線部材１８２、１８４は、枠体１４２の周面にパターニングされた導体パターンとする構成が好ましいが、ケーブルを用いてもよい。
【００３４】
信号送り出しコイル１８０は、枠体１４２が移動する方向（レンズの光軸方向）に長く延在し、第１シートコイル１７１に流れる電流によって信号送り出しコイル１８０にはコイル面に垂直な方向（枠体１４２の外周面に対して垂直な方向）の磁束が発生する。また、第１シートコイル１７１に流れる電流変化により信号送り出しコイル１８０の垂直方向の磁束が変化する。
【００３５】
一方、信号送り出しコイル１８０から所定の対面距離を隔てて固定鏡胴１１２に取り付けられた信号取り出しコイル１９０は、信号送り出しコイル１８０とオーバーラップして対向する位置に設けられており、信号取り出しコイル１９０を貫く磁束（鎖交磁束数）の変化によって信号取り出しコイル１９０に電圧が誘起され、電流が流れる。
【００３６】
信号送り出しコイル１８０のコイル面上に発生する磁束のコイル面に垂直な方向の成分は、当該信号送り出しコイル１８０の長手方向（延在方向）位置によらず略一定（一様な磁束密度）であり（図４参照）、信号送り出しコイル１８０は、このような略均一の磁束を発生させるコイルパターン形状を有する。
【００３７】
一方、信号取り出しコイル１９０の面積は一定であり、枠体１４２の移動に伴い信号送り出しコイル１８０が移動する際、信号取り出しコイル１９０とのオーバーラップ面積が常に一定に保たれるように、枠体１４２のストロークに対応して、信号送り出しコイル１８０の長さ及び取り付け位置並びに信号取り出しコイル１９０の取り付け位置が設計される。
【００３８】
かかる構成により、信号取り出しコイル１９０を貫く磁束（鎖交磁束数）の変化が枠体１４２の位置（信号送り出しコイル１８０に対する信号取り出しコイル１９０の軸方向の相対位置）に依存しないものとなっている。
【００３９】
レゾルバ３０を構成する第１シートコイル１７１に流れる電流変化により信号送り出しコイル１８０の垂直方向の磁束が変化するが、信号送り出しコイル１８０（枠体１４２）が移動しても、信号取り出しコイル１９０を貫く磁束は両者の相対位置によらず一定であり、第１シートコイル１７１に流れた信号を非接触で信号取り出しコイル１９０から取り出すことができる。
【００４０】
本実施形態によれば、可動部である枠体１４２の第１シートコイル１７１からの配線の引き回しが不要となる。また、磁気結合による非接触の信号伝達形態であるため、電気接点の接触不良などの問題が発生せず、信頼性に優れる。
【００４１】
本実施形態の構成により、レンズの位置を直接的に検出することにより、バックラッシ等の要因を排除した高精度の位置検出が可能である。
【００４２】
なお、信号送り出しコイル１８０及び信号取り出しコイル１９０の取り付け位置は様々な設計が可能であるが、レゾルバ３０の励磁コイル３２のコイル面と、信号取り出しコイル１９０のコイル面とが互いに直交する位置関係で配置される態様が好ましい。かかる配置形態によれば、励磁コイル３２が発生する磁束によるノイズ成分を大幅に低減することができる。
【００４３】
＜レンズ装置のブロック図＞
図５は、レンズ装置１１０の回路構成の例を示すブロック図である。同図における二相の励磁コイル２０２、２０４は、図１で説明した符号３２Ａ、３２Ｂに相当する。また、図５における検出コイル２０６は、図１で説明した符号３６に相当する。検出コイル２０６は、信号送り出しコイル１８０と接続されており、この検出コイル２０６及び信号送り出しコイル１８０は、図２で説明したフォーカスレンズ１４や変倍レンズ１１６などの移動レンズの枠体１２２、１４４その他の可動部２０８に取り付けられる(図５参照)。
【００４４】
図５に示したように、二相の励磁コイル２０２、２０４は、それぞれ励磁回路２１２、２１４から励磁信号が入力される。励磁回路２１２、２１４の詳細な構成は図示しないが、例えば、特許第３０４７２３１号に開示されているように、発振回路、カウンタパルス回路、高周波信号生成回路、励磁信号生成回路、極性反転回路、変調回路等を含んで構成される。
【００４５】
励磁回路２１２、２１４が搭載される検出回路部２２０には、検出コイル２０６から出力される電気信号を処理する信号処理回路２３０が含まれている。本例では、検出コイル２０６の信号を信号送り出しコイル１８０と信号取り出しコイル１９０の磁気結合によって取り出し、信号処理回路２３０に入力する構成となっている。信号処理回路２３０の詳細な構成は図示しないが、信号処理回路２３０は変調信号を復調して検出信号を得る復調回路と、復調された検出信号から、検出コイル２０６と励磁コイル２０２、２０４の相対位置（変位量、回転角度）を検出してレンズの位置情報を出力する位置演算回路を含む。
【００４６】
信号処理回路２３０で得られた位置情報はレンズ位置制御回路２４０に通知され、レンズ位置制御回路２４０はこの位置情報からレンズの現在位置（絶対位置）を把握する。
【００４７】
レンズ位置制御回路２４０は、駆動回路２４２を制御し、モータ２４４の駆動によって移動レンズ（例えば、図２で説明したフォーカスレンズ１４や変倍レンズ１１６など）を移動させる。
【００４８】
レンズ位置制御回路２４０は、信号処理回路２３０から取得する位置情報に基づいて、モータ２４４を自動制御することができ、オートフォーカス制御やオートズーム制御が可能である。また、レンズ位置制御回路２４０は、不図示の表示部にレンズ位置の情報を表示させることができる。
【００４９】
＜本実施形態の他の利点について＞
上述した実施形態によれば、以下のような利点がある。
【００５０】
［１］従来のポテンショメータやフォトインタラプタなどの位置検出器が不要となり、省スペース化を図ることができる。
【００５１】
［２］レンズの絶対位置を検出することができる。
【００５２】
［３］磁気を利用した検出のため、光学式に比べて、ゴミ等の影響によるノイズが少なく、信頼性が高い。
【００５３】
［４］コイル間の対面距離が不変であるため検出信号が安定しており、高精度の検出が可能である。
【００５４】
［５］直進方向の位置（変位）検出、回転方向の位置（角度）検出のいずれの形態も設計可能であり、コイル長の設計により検出範囲の拡張も容易である。
【００５５】
［６］コイルのプリントパターン化により、微細化が可能であり、小型化、高分解能化、低コスト化が可能である。
【００５６】
［７］励磁コイル及び検出コイルに変調信号による高周波電流が流れるため、平面状のシートコイル（巻数の少ないコイル）でも十分な検出信号が得られる。
【００５７】
［８］温度の変化に対して検出信号の変動が少なく、安定した検出が可能である。
【００５８】
［９］検出回路のＩＣ化により、回路の小型化が可能である。
【００５９】
＜他の変形例１＞
図２では、固定鏡胴１１２の外部にカム筒１５２を配置する構成を説明したが、本発明の実施に際して、レンズ装置の構造は図２の例に限定されない。例えば、固定鏡胴の内側にカム筒が回動自在に設けられ、該カム筒の内側に変倍レンズ等の移動レンズが配置される構造のレンズ装置についても適用可能である。
【００６０】
この場合、移動レンズを保持するレンズ枠（以下「移動枠」という。）に突設されたカムピンがカム筒のカム溝に係合し、カム筒の回転によってレンズ枠を光軸方向に移動させる構造となる。かかる構造において、移動枠にレゾルバ３０の第1シートコイルを設け、固定鏡胴に第２シートコイルを設ける態様が可能である。第1シートコイルと第２シートコイルの間にカム筒が介在する場合でも、励磁コイルによって発生する磁束は検出コイルと鎖交するため、検出信号が得られる。
【００６１】
＜他の変形例２＞
図３では、固定鏡胴（レンズ鏡胴の本体）に対して移動枠が光軸周りに回転せずに直進移動する構造を例示したため、信号送り出しコイル１８０を光軸方向と平行に直線的に延在させる形態で配置したが、本発明の実施に際して、信号送り出しコイルは必ずしも軸方向に平行でなくてもよい。例えば、移動枠が回転しながら直進移動する構造の場合、信号送り出しコイルは、移動枠の周面において、光軸方向に対して斜めに形成されていてもよい。
【００６２】
＜他の変形例３＞
上述の実施形態では、移動枠の位置を直接的に検出する構成を説明したが、移動枠の動きに連動する可動部にレゾルバ３０と同様の構成を適用し、レンズ位置を間接的に把握する態様も可能である。例えば、移動枠を移動させる駆動機構としてのカム筒、カム筒に動力を伝達するベルト、ギアその他の動力伝達機構などの可動部にレゾルバ３０と同様の構成を適用し、図３で説明した信号送り出しコイル１８０と信号取り出しコイル１９０と類似の構成によって、磁気結合を利用してレゾルバ３０から信号を取り出すことができる。
【００６３】
＜他の変形例４＞
上述の実施形態では、検出コイルからの電気信号を非接触で取り出す例を説明したが、同様の原理により、励磁コイルに対して励磁信号を非接触で伝達することが可能である。
【００６４】
＜他の変形例５＞
平面状のコイルパターンの形態は、メアンダ形状に限らず、スパイラル形状でもよい。
【００６５】
＜付記＞
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
【００６６】
（発明１）： 固定枠に対し移動可能なレンズの位置を検出するレンズ位置検出装置であって、前記レンズを保持するレンズ枠又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けられた第１のシートコイルと、前記第１のシートコイルに対向し、所定の対面距離を隔てて配置される第２のシートコイルと、前記第１のシートコイルに接続され、前記第１のシートコイルとともに前記レンズ枠又は前記可動部に設けられた第１の信号伝達用コイルと、前記第１の信号伝達用コイルに対面する固定部に設けられ、前記第１の信号伝達用コイルと磁気結合される第２の信号伝達用コイルと、前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、前記励磁コイルに励磁信号を与える励磁回路と、前記レンズ枠の移動に伴い前記第１のシートコイルが前記第２のシートコイルとの対面距離を保って前記第２のシートコイルに平行な面内で移動することにより、当該移動位置に応じて前記検出コイルから出力される電気信号により前記レンズの位置を検出する信号処理回路と、を備え、前記第１の信号伝達用コイル及び第２の信号伝達用コイルを介して前記励磁信号又は前記電気信号が伝達されることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【００６７】
（発明２）：発明１に記載のレンズ位置検出装置において、前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方は、電気角で９０°位相を異ならせた空間位置に形成された第１のコイルパターンと第２のコイルパターンとを有する二相のコイルであり、他方のシートコイルは、第３のコイルパターンが形成された一相のコイルであることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【００６８】
二相励磁一相検出方式を採用することも可能であるし、一相励磁二相検出方式を採用することも可能である。
【００６９】
（発明３）：発明２に記載のレンズ位置検出装置において、前記二相のコイルを前記励磁コイルとして用い、前記一相のコイルを前記検出コイルとして用いることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【００７０】
（発明４）：発明２又は３に記載のレンズ位置検出装置において、前記第１のシートコイルが前記一相のコイルであり、前記第２のシートコイルが前記二相のコイルであることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【００７１】
電気的接続を得るための配線数などを考慮すると、固定部に二相のコイルを配置し、可動部に一相のコイルを配置する形態が好ましい。
【００７２】
（発明５）：発明１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ位置検出装置において、前記第２の信号伝達用コイルと前記励磁コイルとは、互いのコイル面が直交する位置関係で配置されることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【００７３】
かかる態様によれ、励磁コイルに起因するノイズを低減できる。
【００７４】
（発明６）：レンズを保持するレンズ枠と、前記レンズ枠を移動自在に支持する固定枠と、前記レンズ枠を移動させる駆動機構と、前記レンズ枠又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けられた第１のシートコイルと、前記第１のシートコイルに対向し、所定の対面距離を隔てて配置される第２のシートコイルと、前記第１のシートコイルに接続され、前記第１のシートコイルとともに前記レンズ枠又は前記可動部に設けられた第１の信号伝達用コイルと、前記第１の信号伝達用コイルに対面する固定部に設けられ、前記第１の信号伝達用コイルと磁気結合される第２の信号伝達用コイルと、前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、前記励磁コイルに励磁信号を与える励磁回路と、前記レンズ枠の移動に伴い前記第１のシートコイルが前記第２のシートコイルとの対面距離を保って前記第２のシートコイルに平行な面内で移動することにより、当該移動位置に応じて前記検出コイルから出力される電気信号により前記レンズの位置を検出する信号処理回路と、を備え、前記第１の信号伝達用コイル及び第２の信号伝達用コイルを介して前記励磁信号又は前記電気信号が伝達されること特徴とするレンズ装置。
【００７５】
本発明によれば、コンパクトな構成でレンズの絶対位置を高精度に検出することができる信頼性の高いレンズ装置を実現できる。なお、本発明はテレビカメラ用のレンズ装置、ビデオカメラ用のレンズ装置、写真カメラ用のレンズ装置など、様々なレンズ装置に適用可能である。
【００７６】
（発明７）：発明６に記載のレンズ装置において、前記レンズ枠は光軸方向に移動可能であり、前記第１のシートコイルは、前記レンズ枠の側面部に設けられ、前記第２のシートコイルは、前記固定枠に設けられることを特徴とするレンズ装置。
【００７７】
レンズ枠の位置を直接的に検出することにより、バックラッシ等の要因を排除した高精度の位置検出が可能である。
【００７８】
（発明８）：発明７に記載のレンズ装置において、前記固定枠に前記第２の信号伝達用コイルが配設されていることを特徴とするレンズ装置。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態に係るレンズ位置検出装置における検出部の構成例を示す斜視図
【図２】レンズ装置の構成例を示す構成図
【図３】図２に示したレンズ装置に対するレゾルバの取付方法の例を示す要部構成図
【図４】信号送り出しコイルと信号取り出しコイルの磁気結合の様子を示す説明図
【図５】二相励磁一相検出方式のレンズ位置検出装置を適用したレンズ装置の回路構成の例を示すブロック図
【符号の説明】
【００８０】
１０…シートコイル、２０…シートコイル、３０…レゾルバ、３２…励磁コイル、３２Ａ…第１励磁コイルパターン、３２Ｂ…第２励磁コイルパターン、３６…検出コイル、１１０…レンズ装置、１１２…レンズ鏡胴（固定鏡胴）、１１４…フォーカスレンズ、１１６…変倍レンズ、１１８…補正レンズ、１２０…リレーレンズ、１２２…枠体、１２４…光軸方向、１４２…枠体、１６２…枠体、１５２…カム筒、１７１…第１シートコイル、１７２…第２シートコイル、１８０…信号送り出しコイル、１９０…信号取り出しコイル、２１２，２１４…励磁回路、２２０…検出回路、２３０…信号処理回路、２４０…レンズ位置制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定枠に対し移動可能なレンズの位置を検出するレンズ位置検出装置であって、
前記レンズを保持するレンズ枠又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けられた第１のシートコイルと、
前記第１のシートコイルに対向し、所定の対面距離を隔てて配置される第２のシートコイルと、
前記第１のシートコイルに接続され、前記第１のシートコイルとともに前記レンズ枠又は前記可動部に設けられた第１の信号伝達用コイルと、
前記第１の信号伝達用コイルに対面する固定部に設けられ、前記第１の信号伝達用コイルと磁気結合される第２の信号伝達用コイルと、
前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、前記励磁コイルに励磁信号を与える励磁回路と、
前記レンズ枠の移動に伴い前記第１のシートコイルが前記第２のシートコイルとの対面距離を保って前記第２のシートコイルに平行な面内で移動することにより、当該移動位置に応じて前記検出コイルから出力される電気信号により前記レンズの位置を検出する信号処理回路と、
を備え、前記第１の信号伝達用コイル及び第２の信号伝達用コイルを介して前記励磁信号又は前記電気信号が伝達されることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ位置検出装置において、
前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方は、電気角で９０°位相を異ならせた空間位置に形成された第１のコイルパターンと第２のコイルパターンとを有する二相のコイルであり、
他方のシートコイルは、第３のコイルパターンが形成された一相のコイルであることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレンズ位置検出装置において、
前記二相のコイルを前記励磁コイルとして用い、前記一相のコイルを前記検出コイルとして用いることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のレンズ位置検出装置において、
前記第１のシートコイルが前記一相のコイルであり、
前記第２のシートコイルが前記二相のコイルであることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ位置検出装置において、
前記第２の信号伝達用コイルと前記励磁コイルとは、互いのコイル面が直交する位置関係で配置されることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項６】
レンズを保持するレンズ枠と、
前記レンズ枠を移動自在に支持する固定枠と、
前記レンズ枠を移動させる駆動機構と、
前記レンズ枠又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けられた第１のシートコイルと、
前記第１のシートコイルに対向し、所定の対面距離を隔てて配置される第２のシートコイルと、
前記第１のシートコイルに接続され、前記第１のシートコイルとともに前記レンズ枠又は前記可動部に設けられた第１の信号伝達用コイルと、
前記第１の信号伝達用コイルに対面する固定部に設けられ、前記第１の信号伝達用コイルと磁気結合される第２の信号伝達用コイルと、
前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、前記励磁コイルに励磁信号を与える励磁回路と、
前記レンズ枠の移動に伴い前記第１のシートコイルが前記第２のシートコイルとの対面距離を保って前記第２のシートコイルに平行な面内で移動することにより、当該移動位置に応じて前記検出コイルから出力される電気信号により前記レンズの位置を検出する信号処理回路と、
を備え、前記第１の信号伝達用コイル及び第２の信号伝達用コイルを介して前記励磁信号又は前記電気信号が伝達されることを特徴とするレンズ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレンズ装置において、
前記レンズ枠は光軸方向に移動可能であり、
前記第１のシートコイルは、前記レンズ枠の側面部に設けられ、
前記第２のシートコイルは、前記固定枠に設けられることを特徴とするレンズ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のレンズ装置において、
前記固定枠に前記第２の信号伝達用コイルが配設されていることを特徴とするレンズ装置。
【請求項１】
固定枠に対し移動可能なレンズの位置を検出するレンズ位置検出装置であって、
前記レンズを保持するレンズ枠又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けられた第１のシートコイルと、
前記第１のシートコイルに対向し、所定の対面距離を隔てて配置される第２のシートコイルと、
前記第１のシートコイルに接続され、前記第１のシートコイルとともに前記レンズ枠又は前記可動部に設けられた第１の信号伝達用コイルと、
前記第１の信号伝達用コイルに対面する固定部に設けられ、前記第１の信号伝達用コイルと磁気結合される第２の信号伝達用コイルと、
前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、前記励磁コイルに励磁信号を与える励磁回路と、
前記レンズ枠の移動に伴い前記第１のシートコイルが前記第２のシートコイルとの対面距離を保って前記第２のシートコイルに平行な面内で移動することにより、当該移動位置に応じて前記検出コイルから出力される電気信号により前記レンズの位置を検出する信号処理回路と、
を備え、前記第１の信号伝達用コイル及び第２の信号伝達用コイルを介して前記励磁信号又は前記電気信号が伝達されることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ位置検出装置において、
前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方は、電気角で９０°位相を異ならせた空間位置に形成された第１のコイルパターンと第２のコイルパターンとを有する二相のコイルであり、
他方のシートコイルは、第３のコイルパターンが形成された一相のコイルであることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレンズ位置検出装置において、
前記二相のコイルを前記励磁コイルとして用い、前記一相のコイルを前記検出コイルとして用いることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のレンズ位置検出装置において、
前記第１のシートコイルが前記一相のコイルであり、
前記第２のシートコイルが前記二相のコイルであることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ位置検出装置において、
前記第２の信号伝達用コイルと前記励磁コイルとは、互いのコイル面が直交する位置関係で配置されることを特徴とするレンズ位置検出装置。
【請求項６】
レンズを保持するレンズ枠と、
前記レンズ枠を移動自在に支持する固定枠と、
前記レンズ枠を移動させる駆動機構と、
前記レンズ枠又は該レンズ枠の移動に連動する可動部に設けられた第１のシートコイルと、
前記第１のシートコイルに対向し、所定の対面距離を隔てて配置される第２のシートコイルと、
前記第１のシートコイルに接続され、前記第１のシートコイルとともに前記レンズ枠又は前記可動部に設けられた第１の信号伝達用コイルと、
前記第１の信号伝達用コイルに対面する固定部に設けられ、前記第１の信号伝達用コイルと磁気結合される第２の信号伝達用コイルと、
前記第１のシートコイル及び前記第２のシートコイルのいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、前記励磁コイルに励磁信号を与える励磁回路と、
前記レンズ枠の移動に伴い前記第１のシートコイルが前記第２のシートコイルとの対面距離を保って前記第２のシートコイルに平行な面内で移動することにより、当該移動位置に応じて前記検出コイルから出力される電気信号により前記レンズの位置を検出する信号処理回路と、
を備え、前記第１の信号伝達用コイル及び第２の信号伝達用コイルを介して前記励磁信号又は前記電気信号が伝達されることを特徴とするレンズ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレンズ装置において、
前記レンズ枠は光軸方向に移動可能であり、
前記第１のシートコイルは、前記レンズ枠の側面部に設けられ、
前記第２のシートコイルは、前記固定枠に設けられることを特徴とするレンズ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のレンズ装置において、
前記固定枠に前記第２の信号伝達用コイルが配設されていることを特徴とするレンズ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１０７７４１（Ｐ２０１０−１０７７４１Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７９７６６（Ｐ２００８−２７９７６６）
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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