レンズ装置
【課題】コンパクトな構成で、絞り（アイリス）、マクロレンズ、エクステンダーレンズ、光学フィルター等の可動光学系要素の絶対位置を高精度に検出することができ検出装置を適用したレンズ装置を提供する。
【解決手段】モータ(36)の動力を光学系要素（例えば、絞り）に伝達する動力伝達手段(220、222)と、光学系要素又は該光学系要素の移動に連動する可動部（222）に設けられた第１のシートコイル(211)と、第１のシートコイル(211)に対面する固定部(230)に設けられた第２のシートコイル(212)のいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、光学系要素の動きに伴い第１のシートコイル(211)が第２のシートコイル(212)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光学系要素の位置を検出する。
【解決手段】モータ(36)の動力を光学系要素（例えば、絞り）に伝達する動力伝達手段(220、222)と、光学系要素又は該光学系要素の移動に連動する可動部（222）に設けられた第１のシートコイル(211)と、第１のシートコイル(211)に対面する固定部(230)に設けられた第２のシートコイル(212)のいずれか一方を励磁コイル、他方を検出コイルとし、光学系要素の動きに伴い第１のシートコイル(211)が第２のシートコイル(212)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光学系要素の位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ装置に係り、特に放送用テレビカメラ、監視カメラ等に用いられるレンズ装置内の絞り、移動レンズ、フィルターその他の可動部の位置を検出する技術に関する。
【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又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、このパルス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可動部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、光軸に沿って前後に移動可能な移動レンズ、開口径の変更が可能な絞り、及び光軸に対して挿脱可能な光学部材のうち少なくとも１つの光学系要素と、前記光学系要素を駆動するモータと、前記モータの動力を前記光学系要素に伝達する動力伝達手段と、前記光学系要素又は該光学系要素の動き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面する固定部に設けられた第２のシートコイルと、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、前記光学系要素の動きに伴い前記第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光学系要素の位置を検出する信号処理回路と、を備えたことを特徴とする。
【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可動部材の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、モータによって駆動される光学系要素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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係るレンズ装置の構成図である。このレンズ装置１０には、フォーカスレンズ１２、ズームレンズ１４、絞り１６、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａ、２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂ及びマスターレンズ２０等の光学部材と、各レンズや絞り１６をそれぞれ駆動するための駆動回路２２〜３０及び駆動モータ３２〜４０と、各レンズや絞り１６の位置を検出する検出器４２〜５０と、各光学部材を制御する制御回路５４とが設けられている。なお、符号６２は撮像素子、６４は信号処理回路であり、これらは当該レンズ装置１０が取り付けられるカメラ本体（例えば、テレビカメラ）６０側に設けられている。
【００１５】
ズームレンズ１４を構成する変倍レンズ１４Ａは、焦点距離を変化させ、補正レンズ１４Ｂは焦点位置が変動しないように補正するもので、変倍レンズ１４Ａ及び補正レンズ１４Ｂはカム筒（図示せず）を回転させることによってそれぞれ光軸上を一定の関係をもって移動できるように構成されている。
【００１６】
また、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａと２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂとはそれぞれターレット板（図示せず）に配設され、ターレット板を回転させることによって何れか一方のエクステンダーレンズが選択的に光軸上に配置される。このエクステンダーレンズの切り換えによって撮影倍率が切り換えられる。
【００１７】
マスターレンズ２０は光軸上に沿って移動自在に配設されており、このマスターレンズ２０を光軸上に沿って移動させることにより、焦点の補正が行われる。また、マスターレンズ２０は、レンズ結像位置の微調整（トラッキング調整、或いは、フランジバック調整ともいう。）や、マクロ撮影時にも移動制御される。
【００１８】
各レンズ（１２、１４Ａ、１４Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、２０）は、１枚のレンズ又は複数枚のレンズ群によって構成される。本例では、マスターレンズ２０を構成する一部のレンズ群をマクロ撮影時に移動させる「マクロレンズ」として用いる。また、各レンズ（１２、１４Ａ、１４Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、２０）はそれぞれ図示せぬ枠体（レンズ枠）に保持されており、図示せぬ固定鏡胴（固定枠）に移動自在に支持されている。
【００１９】
制御回路５４には、図示しないフォーカスデマンド（フォーカスリング）、ズームリング、絞りツマミ、エクステンダー切り換えスイッチ、フランジバック調整ツマミ、マクロ撮影スイッチ等の操作手段から指令信号が加えられるようになっており、制御回路５４は入力する指令信号に基づいて各レンズを制御する。
【００２０】
撮像素子６２はレンズ装置１０の各光学部材を介して受光面上に結像した被写体像を電気信号に変換し、これを信号処理回路６４に出力し、信号処理回路６４は撮像素子６２から入力する信号をサンプリング処理し、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の信号処理を施して映像信号（ビデオ信号）を生成する。この映像信号は、ビューファインダーＶＦに出力されて再生されるとともに出力端子に出力される。
【００２１】
＜検出装置の原理＞
図２は、本実施形態に用いられる位置検出装置（検出器４２〜５０）の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１１０、１２０を利用したリニアタイプのレゾルバ１３０を例に説明する。図示のレゾルバ１３０は、一次側の励磁コイル１３２と、二次側の検出コイル１３６の対から構成される。一次側の励磁コイル１３２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１３２Ａ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１３２Ｂとを有し、両者は互いに絶縁されている。
【００２２】
第１励磁コイルパターン１３２Ａと第２励磁コイルパターン１３２Ｂは、それぞれ図２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。
【００２３】
この励磁コイル１３２に対向して配置される二次側の検出コイル１３６は、一次側の第１励磁コイルパターン１３２Ａ（又は第２励磁コイルパターン１３２Ｂ）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１３２Ａ、１３２Ｂと同等である。
【００２４】
励磁コイル１３２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１３６と鎖交する磁束の変化に応じて検出コイル１３６から出力信号が得られる。
【００２５】
検出コイル１３６と励磁コイル１３２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２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。
【００２６】
第１励磁コイルパターン１３２Ａに励磁波Ｖ１＝Ａ・sin(ωｔ)を入力し、第２励磁コイルパターン１３２Ｂに励磁波Ｖ２＝Ａ・cos（ωｔ）を入力すると、検出コイル１３６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。
【００２７】
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１３２Ａに入力させる。また、第２励磁コイルパターン１３２Ｂ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。
【００２８】
検出コイル１３６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１３２に対する検出コイル１３６の変位量θに相当する位相差を求めることができる。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図１で説明したレンズ装置１０における移動レンズ（フォーカスレンズ１２、変倍レンズ１４Ａ、補正レンズ１４Ｂ、エクステンダーレンズ１８Ａ、１８Ｂ、マスターレンズ２０）、絞り１６等の可動部の位置検出手段（検出器４２〜５０）として、図２で説明した原理のレゾルバ１３０を適用する。
【００３２】
例えば、移動レンズ（フォーカスレンズ１２、変倍レンズ１４Ａ、補正レンズ１４Ｂ）、を支持する枠体（移動枠）にレゾルバ１３０を構成する第１シートコイル（例えば、図２の符号１１０に相当）を取り付け、これと対向する固定部に第２シートコイル（図２の符号１２０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２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、移動枠側に検出側（二次側）のシートコイルを取り付ける態様が好ましい。
【００３３】
また、図２で説明したリニア（直動）タイプのレゾルバ１３０に代えて、コイルパターンを平面内で円弧状に形成したロータリー（回転）タイプのレゾルバを適用することも可能である。
【００３４】
＜検出器の取付例１＞
図３は、アイリス（絞り）の位置検出にレゾルバを応用した第１例の構成図である。ここでは、アイリス位置検出手段として、ロータリータイプのレゾルバ２１０が用いられている。図３に示すように、アイリス駆動用のモータ３６の動力がギア２２０、２２２を介してアイリス機構部２１６に伝達される。アイリス機構部２１６の駆動軸２１８は、図１で説明した絞り１６に連結されており、図３のギア２２０、２２２の回転により、絞り１６（図１参照）の開口径が拡縮駆動される。
【００３５】
アイリス機構部２１６の駆動軸２１８に連結されたギア２２２の片側面には、レゾルバ２１０を構成する第１シートコイル２１１が取り付けられている。また、この第１シートコイル２１１が貼付されたギア２２２の面に対向して、一定の対面距離を隔ててコイル支持板２３０（「固定部」に相当）が配置されており、該コイル支持板２３０上に第２シートコイル２１２が取り付けられている。
【００３６】
本例では、第１シートコイル２１１を検出コイル（二次側のコイル）、第２シートコイル２１２を励磁コイル（一次側のコイル）とする。
【００３７】
図４は、図３のアイリス駆動部に適用されたロータリータイプのレゾルバ２１０の構成例を示す斜視図である。図３で説明したアイリス駆動用のギア２２２に検出コイル（二次側のコイル）としての第１シートコイル２１１が設けられ、これに対向するコイル支持板２３０に励磁コイル（一次側のコイル）としての第２シートコイル２１２が設けられている。なお、コイルパターンの形態は、図２で説明したメアンダ形に限らず、特開平８−２９２０６６号公報に開示されているような渦巻きコイルであってもよい。
【００３８】
また、図３及び図４では、ギア２２２やコイル支持板２３０にそれぞれシートコイルを接着した例を示したが、本発明の実施に際しては、かかる態様に限定されず、例えば、ギア２２２やコイル支持板２３０を板樹脂などの絶縁材料によって形成し、その表面にコイルパターンを、印刷、めっき等の手法を用いて作り込む態様も可能である。このようにギア２２２やコイル支持板２３０とコイルパターンの一体型構造により、低コスト化を実現できるとともに、一層の薄型化が可能であり、スペースの有効活用が可能である。
【００３９】
＜検出器の取付例２＞
図５は、アイリスの位置検出にレゾルバを応用した第２例の構成図である。ここでは、図２で説明したリニアタイプのレゾルバ１３０を用いて回転検出を行う態様を説明する。なお、図５において、図４で説明した構成と同一又は類似の要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４０】
図５の例では、ギア２２２を軸方向に厚く形成し、歯２２２Ａの無い円柱側面部２２２Ｂの円周に沿って第２シートコイル２６２（励磁コイル）を貼着したものとなっている。
【００４１】
このギア２２２の外側には、ギア２２２の回転軸（駆動軸２１８）を中心とする円弧状のコイル支持部材２７０が配置されており、該コイル支持部材２７０の内側（第２シートコイル２６２が貼付された円柱側面部２２２Ｂと対面する側）に検出コイルとしての第１シートコイル２６１が配設される（図６参照）。
【００４２】
図７に図６の矢印Ｂ方向から見た図（Ｂ矢視図）を示す。ギア２２２の回転により、第１シートコイル２６１と第２シートコイル２６２は対面距離を一定に保って、円周方向に相対移動する。なお、図６及び図７では、円柱側面部２２２Ｂの全周（３６０°範囲）に第２シートコイル２６２を貼付し、第１シートコイル２６１を略半周（１８０°範囲）の長さとしているが、第１シートコイル２６１及び第２シートコイル２６２の長さは、ギア２２２の回転角度範囲に対応して適宜設計される。
【００４３】
また、第１シートコイル２６１の配置場所は、ギア２２２の外側で適宜の位置に設置することが可能であるが、モータ３６（図５参照）からのノイズの影響を低減する観点から、図５〜７で示したように、ギア２２２を挟んでモータ３６の反対側、すなわち、モータ３６から最も遠い位置に配置する態様が好ましい。
【００４４】
図６及び図７に示した例では、第２シートコイル２６２と電気的接続を得るための配線用のケーブル２６４をギア２２２の回転軸２６６の中空部２６８を通して外部に取り出している。かかる構成によれば、ギア２２２の回転によりケーブル２６４の捻れは生じるものの、この配線が邪魔にならない。
【００４５】
一方、コイル支持部材２７０に取り付けた第１シートコイル２６１は、所定の位置に固定されているため、この第１シートコイル２６１と電気的接続を得るための配線用のケーブル（不図示）については適宜の位置にケーブルを配置することができる。
【００４６】
なお、回転するギア２２２に取り付けられた第２シートコイル２６２との電気的接続を得る手段として、上記のワイヤ接続に代えて、摺動接点方式を採用してもよい。例えば、ギア２２２の回転軸に導体部材を用い、この導体軸の周面に摺接する導電性ワイヤ（例えば、エナメル線など）を設けるなどの構成を採用することが可能である。
【００４７】
＜検出器の取付例３＞
図８は、マクロレンズの位置検出にレゾルバを応用した構成図である。図９は図８の矢印Ｃ方向から見た図（Ｃ矢視図）である。マクロレンズ３００が収容されたカム筒３０２の外周面にはギア３０４が形成されており、このギア３０４にモータ４０のギア３０８が噛合している。図示は省略するが、マクロレンズ３００を保持するレンズ枠に突設されたピン３１０がカム筒３０２の溝３１２に係合しており、モータ４０の駆動によってギア３０８が回転すると、カム筒３０２が回転し、ピン３１０で係合するレンズ枠（すなわちマクロレンズ３００）が光軸に沿って前後に移動する。なお、図８、図９において、符号３１４はレンズ装置１０の固定フレームに固定される支持プレートである。
【００４８】
本例では、このマクロレンズ３００の位置を検出する手段として、カム筒３０２の外周面に、円周に沿って第２シートコイル３２２（図２で説明した符号１２０に相当する励磁コイル）を配設し、その外側にカム筒３０２の回転中心を中心とする円弧状のコイル取付板３３０（「固定部」に相当）が配置されており、該コイル取付板３３０の内側（第２シートコイル３２２が貼付されたカム筒３０２側面と対面する側）に第１シートコイル３２１（図２で説明した符号１１０に相当する検出コイル）が配設される（図９参照）。
【００４９】
かかる構成により、カム筒３０２の回転角に応じた検出信号を得ることができる。なお、図５〜図７で説明した例と同様に、第１シートコイル３２１及び第２シートコイル３２２の長さは、カム筒３０２の回転角度範囲に対応して適宜設計される。また、第１シートコイル３２１の配置場所は、カム筒３０２の外側で適宜の位置に設置することが可能であるが、ノイズ源となるモータ４０からなるべく遠い位置、例えば、図８及び図９で示したように、カム筒３０２を挟んでモータ４０と反対側に第１シートコイル３２１を配置する態様が好ましい。
【００５０】
＜変形例１＞
図８及び図９では、カム筒３０２の外部に検出コイル（第１シートコイル３２１）を配置したが、本発明の実施に際しては、検出コイルをカム筒３０２の内側に配置する構成も可能である。
【００５１】
＜変形例２＞
図２で説明したエクステンダーレンズ１８Ａ、１８Ｂの位置を検出する手段として、上述と同様のレゾルバを適用できる。また、赤外線（ＩＲ）フィルター、ＵＶフィルター、ＮＤフィルター、クロスフィルター、偏光フィルターなどの光学フィルターをモータ駆動によって、必要に応じて光軸上に挿入し、又は光軸上から退避させることができるレンズ装置において、フィルターの位置を検出する手段として、上述と同様のレゾルバを適用できる。
【００５２】
＜レンズ装置のブロック図＞
図１０は、レンズ装置１０の回路構成の例を示すブロック図である。図１０における二相の励磁コイル４０２、４０４は、図２で説明した符号１３２Ａ、１３２Ｂに相当する。また、図１０における検出コイル４０６は、図２で説明した符号１３６に相当する。検出コイル４０６は、図２で説明したフォーカスレンズ１２や変倍レンズ１４Ａなどの移動レンズの枠体や、これに連動するカム筒、ギア、その他の可動部４０８に取り付けることができる。もちろん、図１０における励磁コイル４０２、４０４を可動部４０８に取り付け、検出コイル４０６を固定部に取り付ける態様（例えば、図５〜図９）も可能である。
【００５３】
図１０に示したように、二相の励磁コイル４０２、４０４は、それぞれ励磁回路４１２、４１４から励磁信号が入力される。励磁回路４１２、４１４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。
【００５４】
励磁回路４１２、４１４が搭載される検出回路４２０には、検出コイル４０６から出力される電気信号を処理する信号処理回路４３０が含まれている。信号処理回路４３０の詳細な構成は図示しないが、信号処理回路４３０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４０６と励磁コイル４０２、４０４の相対位置（変位量、回転角度）を検出して位置情報を出力する位置演算回路を含む。
【００５５】
信号処理回路４３０で得られた位置情報は制御回路４４０に通知され、制御回路４４０はこの位置情報から光学系要素（アイリス、マクロレンズ、エクステンダーレンズ、フィルターなど）の現在位置（絶対位置）を把握する。
【００５６】
制御回路４４０は、駆動回路４４２を制御し、モータ４４４の駆動によって移動レンズその他の光学系要素を移動させる。制御回路４４０は、信号処理回路４３０から取得する位置情報に基づいて、モータ４４４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、制御回路４４０は、不図示の表示部に光学系要素（アイリス、マクロレンズ、エクステンダーレンズ、フィルターなど）の位置情報を表示させることができる。
【００５７】
なお、図１０における検出回路４２０と制御回路４４０の組合せが図１における制御回路５４に相当しており、図１０における駆動回路４４２及びモータ４４４は、それぞれ図１における駆動回路２２〜３０及びモータ３２〜４０に対応している。
【００５８】
＜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。
【００５９】
［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。
【００６０】
［２］レンズその他の対象物の絶対位置を検出することができる。
【００６１】
［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。
【００６２】
［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。
【００６３】
［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。
【００６４】
［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。
【００６５】
［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。
【００６６】
［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。
【００６７】
［９］検出回路のＩＣ化により、回路の小型化が可能である。
【００６８】
＜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。
【００６９】
（発明１）：光軸に沿って前後に移動可能な移動レンズ、開口径の変更が可能な絞り、及び光軸に対して挿脱可能な光学部材のうち少なくとも１つの光学系要素と、前記光学系要素を駆動するモータと、前記モータの動力を前記光学系要素に伝達する動力伝達手段と、前記光学系要素又該光学系要素の動き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面する固定部に設けられた第２のシートコイルと、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、前記光学系要素の動きに伴い前記第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光学系要素の位置を検出する信号処理回路と、を備えたことを特徴とするレンズ装置。
【００７０】
本発明によれば、コンパクトな構成で光学系要素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。
【００７１】
本発明の実施に際して、移動レンズ、絞り、及び光学部材について、それぞれ第1及び第２のシートコイルにより検出手段を具備する態様が可能であるが、必ずしも全ての可動光学系要素について、同様の検出手段を備えることは要求されない。また、レンズ装置の構成によっては、エクステンダーレンズや光学フィルターなどの光学部材を具備しない形態も可能である。
【００７２】
（発明２）：発明１に記載のレンズ装置において、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装置。
【００７３】
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。
【００７４】
（発明３）：発明２に記載のレンズ装置において、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装置。
【００７５】
（発明４）：発明２又は３に記載のレンズ装置において、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。
【００７６】
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。
【００７７】
（発明５）：発明１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置において、前記光学系要素は、前記移動レンズとしてのマクロレンズであることを特徴とするレンズ装置。
【００７８】
かかる態様によれば、レンズ装置におけるマクロレンズの絶対位置の検出を高精度に行うことができ、検出部の構成もコンパクトにすることができる。
【００７９】
（発明６）：発明１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置において、前記光学系要素は、前記光学部材としてのエクステンダーレンズであることを特徴とするレンズ装置。
【００８０】
かかる態様によれば、レンズ装置におけるエクステンダーレンズの絶対位置の検出を高精度に行うことができ、検出部の構成もコンパクトにすることができる。
【００８１】
（発明７）：発明１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置において、前記光学系要素は、前記光学部材としてのフィルターであることを特徴とするレンズ装置。
【００８２】
かかる態様によれば、レンズ装置におけるフィルターの絶対位置の検出を高精度に行うことができ、検出部の構成もコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係るレンズ装置の構成例を示す構成図
【図２】本実施形態に用いられる位置検出装置の検出部の構成例を示す図
【図３】アイリス（絞り）の位置検出にレゾルバを応用した第１例の構成図
【図４】ロータリータイプのレゾルバの構成例を示す斜視図
【図５】アイリスの位置検出にレゾルバを応用した第２例の構成図
【図６】図５の要部斜視図
【図７】図６の矢印Ｂ方向から見た図
【図８】マクロレンズの位置検出にレゾルバを応用した構成図
【図９】図８の矢印Ｃ方向から見た図
【図１０】二相励磁一相検出方式の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】
【００８４】
１１０…シートコイル、１２０…シートコイル、１３０…レゾルバ、１３２…励磁コイル、１３２Ａ…第１励磁コイルパターン、１３２Ｂ…第２励磁コイルパターン、１３６…検出コイル、１０…レンズ装置、１２…フォーカスレンズ、１４Ａ…変倍レンズ、１４Ｂ…補正レンズ、１６…絞り、１８Ａ，１８Ｂ…エクステンダーレンズ、２０…リレーレンズ、３２，３４，３６，３８，４０…モータ、４２，４４，４５，４６，４８，５０…検出器、５４…制御回路、２１０…レゾルバ、２１１…第１シートコイル、２１２…第２シートコイル、２１６…アイリス機構部、２２０，２２２…ギア、２３０…コイル支持板、２６１…第１シートコイル、２６２…第２シートコイル、２７０…コイル支持部材、３００…マクロレンズ、３２１…第１シートコイル、３２２…第２シートコイル、３３０…コイル取付板、４１２，４１４…励磁回路、４２０…検出回路、４３０…信号処理回路、４４０…制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ装置に係り、特に放送用テレビカメラ、監視カメラ等に用いられるレンズ装置内の絞り、移動レンズ、フィルターその他の可動部の位置を検出する技術に関する。
【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又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、このパルス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可動部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、光軸に沿って前後に移動可能な移動レンズ、開口径の変更が可能な絞り、及び光軸に対して挿脱可能な光学部材のうち少なくとも１つの光学系要素と、前記光学系要素を駆動するモータと、前記モータの動力を前記光学系要素に伝達する動力伝達手段と、前記光学系要素又は該光学系要素の動き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面する固定部に設けられた第２のシートコイルと、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、前記光学系要素の動きに伴い前記第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光学系要素の位置を検出する信号処理回路と、を備えたことを特徴とする。
【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可動部材の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、モータによって駆動される光学系要素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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係るレンズ装置の構成図である。このレンズ装置１０には、フォーカスレンズ１２、ズームレンズ１４、絞り１６、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａ、２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂ及びマスターレンズ２０等の光学部材と、各レンズや絞り１６をそれぞれ駆動するための駆動回路２２〜３０及び駆動モータ３２〜４０と、各レンズや絞り１６の位置を検出する検出器４２〜５０と、各光学部材を制御する制御回路５４とが設けられている。なお、符号６２は撮像素子、６４は信号処理回路であり、これらは当該レンズ装置１０が取り付けられるカメラ本体（例えば、テレビカメラ）６０側に設けられている。
【００１５】
ズームレンズ１４を構成する変倍レンズ１４Ａは、焦点距離を変化させ、補正レンズ１４Ｂは焦点位置が変動しないように補正するもので、変倍レンズ１４Ａ及び補正レンズ１４Ｂはカム筒（図示せず）を回転させることによってそれぞれ光軸上を一定の関係をもって移動できるように構成されている。
【００１６】
また、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａと２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂとはそれぞれターレット板（図示せず）に配設され、ターレット板を回転させることによって何れか一方のエクステンダーレンズが選択的に光軸上に配置される。このエクステンダーレンズの切り換えによって撮影倍率が切り換えられる。
【００１７】
マスターレンズ２０は光軸上に沿って移動自在に配設されており、このマスターレンズ２０を光軸上に沿って移動させることにより、焦点の補正が行われる。また、マスターレンズ２０は、レンズ結像位置の微調整（トラッキング調整、或いは、フランジバック調整ともいう。）や、マクロ撮影時にも移動制御される。
【００１８】
各レンズ（１２、１４Ａ、１４Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、２０）は、１枚のレンズ又は複数枚のレンズ群によって構成される。本例では、マスターレンズ２０を構成する一部のレンズ群をマクロ撮影時に移動させる「マクロレンズ」として用いる。また、各レンズ（１２、１４Ａ、１４Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、２０）はそれぞれ図示せぬ枠体（レンズ枠）に保持されており、図示せぬ固定鏡胴（固定枠）に移動自在に支持されている。
【００１９】
制御回路５４には、図示しないフォーカスデマンド（フォーカスリング）、ズームリング、絞りツマミ、エクステンダー切り換えスイッチ、フランジバック調整ツマミ、マクロ撮影スイッチ等の操作手段から指令信号が加えられるようになっており、制御回路５４は入力する指令信号に基づいて各レンズを制御する。
【００２０】
撮像素子６２はレンズ装置１０の各光学部材を介して受光面上に結像した被写体像を電気信号に変換し、これを信号処理回路６４に出力し、信号処理回路６４は撮像素子６２から入力する信号をサンプリング処理し、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の信号処理を施して映像信号（ビデオ信号）を生成する。この映像信号は、ビューファインダーＶＦに出力されて再生されるとともに出力端子に出力される。
【００２１】
＜検出装置の原理＞
図２は、本実施形態に用いられる位置検出装置（検出器４２〜５０）の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１１０、１２０を利用したリニアタイプのレゾルバ１３０を例に説明する。図示のレゾルバ１３０は、一次側の励磁コイル１３２と、二次側の検出コイル１３６の対から構成される。一次側の励磁コイル１３２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１３２Ａ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１３２Ｂとを有し、両者は互いに絶縁されている。
【００２２】
第１励磁コイルパターン１３２Ａと第２励磁コイルパターン１３２Ｂは、それぞれ図２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。
【００２３】
この励磁コイル１３２に対向して配置される二次側の検出コイル１３６は、一次側の第１励磁コイルパターン１３２Ａ（又は第２励磁コイルパターン１３２Ｂ）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１３２Ａ、１３２Ｂと同等である。
【００２４】
励磁コイル１３２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１３６と鎖交する磁束の変化に応じて検出コイル１３６から出力信号が得られる。
【００２５】
検出コイル１３６と励磁コイル１３２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２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。
【００２６】
第１励磁コイルパターン１３２Ａに励磁波Ｖ１＝Ａ・sin(ωｔ)を入力し、第２励磁コイルパターン１３２Ｂに励磁波Ｖ２＝Ａ・cos（ωｔ）を入力すると、検出コイル１３６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。
【００２７】
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１３２Ａに入力させる。また、第２励磁コイルパターン１３２Ｂ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。
【００２８】
検出コイル１３６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１３２に対する検出コイル１３６の変位量θに相当する位相差を求めることができる。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図１で説明したレンズ装置１０における移動レンズ（フォーカスレンズ１２、変倍レンズ１４Ａ、補正レンズ１４Ｂ、エクステンダーレンズ１８Ａ、１８Ｂ、マスターレンズ２０）、絞り１６等の可動部の位置検出手段（検出器４２〜５０）として、図２で説明した原理のレゾルバ１３０を適用する。
【００３２】
例えば、移動レンズ（フォーカスレンズ１２、変倍レンズ１４Ａ、補正レンズ１４Ｂ）、を支持する枠体（移動枠）にレゾルバ１３０を構成する第１シートコイル（例えば、図２の符号１１０に相当）を取り付け、これと対向する固定部に第２シートコイル（図２の符号１２０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２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、移動枠側に検出側（二次側）のシートコイルを取り付ける態様が好ましい。
【００３３】
また、図２で説明したリニア（直動）タイプのレゾルバ１３０に代えて、コイルパターンを平面内で円弧状に形成したロータリー（回転）タイプのレゾルバを適用することも可能である。
【００３４】
＜検出器の取付例１＞
図３は、アイリス（絞り）の位置検出にレゾルバを応用した第１例の構成図である。ここでは、アイリス位置検出手段として、ロータリータイプのレゾルバ２１０が用いられている。図３に示すように、アイリス駆動用のモータ３６の動力がギア２２０、２２２を介してアイリス機構部２１６に伝達される。アイリス機構部２１６の駆動軸２１８は、図１で説明した絞り１６に連結されており、図３のギア２２０、２２２の回転により、絞り１６（図１参照）の開口径が拡縮駆動される。
【００３５】
アイリス機構部２１６の駆動軸２１８に連結されたギア２２２の片側面には、レゾルバ２１０を構成する第１シートコイル２１１が取り付けられている。また、この第１シートコイル２１１が貼付されたギア２２２の面に対向して、一定の対面距離を隔ててコイル支持板２３０（「固定部」に相当）が配置されており、該コイル支持板２３０上に第２シートコイル２１２が取り付けられている。
【００３６】
本例では、第１シートコイル２１１を検出コイル（二次側のコイル）、第２シートコイル２１２を励磁コイル（一次側のコイル）とする。
【００３７】
図４は、図３のアイリス駆動部に適用されたロータリータイプのレゾルバ２１０の構成例を示す斜視図である。図３で説明したアイリス駆動用のギア２２２に検出コイル（二次側のコイル）としての第１シートコイル２１１が設けられ、これに対向するコイル支持板２３０に励磁コイル（一次側のコイル）としての第２シートコイル２１２が設けられている。なお、コイルパターンの形態は、図２で説明したメアンダ形に限らず、特開平８−２９２０６６号公報に開示されているような渦巻きコイルであってもよい。
【００３８】
また、図３及び図４では、ギア２２２やコイル支持板２３０にそれぞれシートコイルを接着した例を示したが、本発明の実施に際しては、かかる態様に限定されず、例えば、ギア２２２やコイル支持板２３０を板樹脂などの絶縁材料によって形成し、その表面にコイルパターンを、印刷、めっき等の手法を用いて作り込む態様も可能である。このようにギア２２２やコイル支持板２３０とコイルパターンの一体型構造により、低コスト化を実現できるとともに、一層の薄型化が可能であり、スペースの有効活用が可能である。
【００３９】
＜検出器の取付例２＞
図５は、アイリスの位置検出にレゾルバを応用した第２例の構成図である。ここでは、図２で説明したリニアタイプのレゾルバ１３０を用いて回転検出を行う態様を説明する。なお、図５において、図４で説明した構成と同一又は類似の要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４０】
図５の例では、ギア２２２を軸方向に厚く形成し、歯２２２Ａの無い円柱側面部２２２Ｂの円周に沿って第２シートコイル２６２（励磁コイル）を貼着したものとなっている。
【００４１】
このギア２２２の外側には、ギア２２２の回転軸（駆動軸２１８）を中心とする円弧状のコイル支持部材２７０が配置されており、該コイル支持部材２７０の内側（第２シートコイル２６２が貼付された円柱側面部２２２Ｂと対面する側）に検出コイルとしての第１シートコイル２６１が配設される（図６参照）。
【００４２】
図７に図６の矢印Ｂ方向から見た図（Ｂ矢視図）を示す。ギア２２２の回転により、第１シートコイル２６１と第２シートコイル２６２は対面距離を一定に保って、円周方向に相対移動する。なお、図６及び図７では、円柱側面部２２２Ｂの全周（３６０°範囲）に第２シートコイル２６２を貼付し、第１シートコイル２６１を略半周（１８０°範囲）の長さとしているが、第１シートコイル２６１及び第２シートコイル２６２の長さは、ギア２２２の回転角度範囲に対応して適宜設計される。
【００４３】
また、第１シートコイル２６１の配置場所は、ギア２２２の外側で適宜の位置に設置することが可能であるが、モータ３６（図５参照）からのノイズの影響を低減する観点から、図５〜７で示したように、ギア２２２を挟んでモータ３６の反対側、すなわち、モータ３６から最も遠い位置に配置する態様が好ましい。
【００４４】
図６及び図７に示した例では、第２シートコイル２６２と電気的接続を得るための配線用のケーブル２６４をギア２２２の回転軸２６６の中空部２６８を通して外部に取り出している。かかる構成によれば、ギア２２２の回転によりケーブル２６４の捻れは生じるものの、この配線が邪魔にならない。
【００４５】
一方、コイル支持部材２７０に取り付けた第１シートコイル２６１は、所定の位置に固定されているため、この第１シートコイル２６１と電気的接続を得るための配線用のケーブル（不図示）については適宜の位置にケーブルを配置することができる。
【００４６】
なお、回転するギア２２２に取り付けられた第２シートコイル２６２との電気的接続を得る手段として、上記のワイヤ接続に代えて、摺動接点方式を採用してもよい。例えば、ギア２２２の回転軸に導体部材を用い、この導体軸の周面に摺接する導電性ワイヤ（例えば、エナメル線など）を設けるなどの構成を採用することが可能である。
【００４７】
＜検出器の取付例３＞
図８は、マクロレンズの位置検出にレゾルバを応用した構成図である。図９は図８の矢印Ｃ方向から見た図（Ｃ矢視図）である。マクロレンズ３００が収容されたカム筒３０２の外周面にはギア３０４が形成されており、このギア３０４にモータ４０のギア３０８が噛合している。図示は省略するが、マクロレンズ３００を保持するレンズ枠に突設されたピン３１０がカム筒３０２の溝３１２に係合しており、モータ４０の駆動によってギア３０８が回転すると、カム筒３０２が回転し、ピン３１０で係合するレンズ枠（すなわちマクロレンズ３００）が光軸に沿って前後に移動する。なお、図８、図９において、符号３１４はレンズ装置１０の固定フレームに固定される支持プレートである。
【００４８】
本例では、このマクロレンズ３００の位置を検出する手段として、カム筒３０２の外周面に、円周に沿って第２シートコイル３２２（図２で説明した符号１２０に相当する励磁コイル）を配設し、その外側にカム筒３０２の回転中心を中心とする円弧状のコイル取付板３３０（「固定部」に相当）が配置されており、該コイル取付板３３０の内側（第２シートコイル３２２が貼付されたカム筒３０２側面と対面する側）に第１シートコイル３２１（図２で説明した符号１１０に相当する検出コイル）が配設される（図９参照）。
【００４９】
かかる構成により、カム筒３０２の回転角に応じた検出信号を得ることができる。なお、図５〜図７で説明した例と同様に、第１シートコイル３２１及び第２シートコイル３２２の長さは、カム筒３０２の回転角度範囲に対応して適宜設計される。また、第１シートコイル３２１の配置場所は、カム筒３０２の外側で適宜の位置に設置することが可能であるが、ノイズ源となるモータ４０からなるべく遠い位置、例えば、図８及び図９で示したように、カム筒３０２を挟んでモータ４０と反対側に第１シートコイル３２１を配置する態様が好ましい。
【００５０】
＜変形例１＞
図８及び図９では、カム筒３０２の外部に検出コイル（第１シートコイル３２１）を配置したが、本発明の実施に際しては、検出コイルをカム筒３０２の内側に配置する構成も可能である。
【００５１】
＜変形例２＞
図２で説明したエクステンダーレンズ１８Ａ、１８Ｂの位置を検出する手段として、上述と同様のレゾルバを適用できる。また、赤外線（ＩＲ）フィルター、ＵＶフィルター、ＮＤフィルター、クロスフィルター、偏光フィルターなどの光学フィルターをモータ駆動によって、必要に応じて光軸上に挿入し、又は光軸上から退避させることができるレンズ装置において、フィルターの位置を検出する手段として、上述と同様のレゾルバを適用できる。
【００５２】
＜レンズ装置のブロック図＞
図１０は、レンズ装置１０の回路構成の例を示すブロック図である。図１０における二相の励磁コイル４０２、４０４は、図２で説明した符号１３２Ａ、１３２Ｂに相当する。また、図１０における検出コイル４０６は、図２で説明した符号１３６に相当する。検出コイル４０６は、図２で説明したフォーカスレンズ１２や変倍レンズ１４Ａなどの移動レンズの枠体や、これに連動するカム筒、ギア、その他の可動部４０８に取り付けることができる。もちろん、図１０における励磁コイル４０２、４０４を可動部４０８に取り付け、検出コイル４０６を固定部に取り付ける態様（例えば、図５〜図９）も可能である。
【００５３】
図１０に示したように、二相の励磁コイル４０２、４０４は、それぞれ励磁回路４１２、４１４から励磁信号が入力される。励磁回路４１２、４１４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。
【００５４】
励磁回路４１２、４１４が搭載される検出回路４２０には、検出コイル４０６から出力される電気信号を処理する信号処理回路４３０が含まれている。信号処理回路４３０の詳細な構成は図示しないが、信号処理回路４３０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４０６と励磁コイル４０２、４０４の相対位置（変位量、回転角度）を検出して位置情報を出力する位置演算回路を含む。
【００５５】
信号処理回路４３０で得られた位置情報は制御回路４４０に通知され、制御回路４４０はこの位置情報から光学系要素（アイリス、マクロレンズ、エクステンダーレンズ、フィルターなど）の現在位置（絶対位置）を把握する。
【００５６】
制御回路４４０は、駆動回路４４２を制御し、モータ４４４の駆動によって移動レンズその他の光学系要素を移動させる。制御回路４４０は、信号処理回路４３０から取得する位置情報に基づいて、モータ４４４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、制御回路４４０は、不図示の表示部に光学系要素（アイリス、マクロレンズ、エクステンダーレンズ、フィルターなど）の位置情報を表示させることができる。
【００５７】
なお、図１０における検出回路４２０と制御回路４４０の組合せが図１における制御回路５４に相当しており、図１０における駆動回路４４２及びモータ４４４は、それぞれ図１における駆動回路２２〜３０及びモータ３２〜４０に対応している。
【００５８】
＜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。
【００５９】
［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。
【００６０】
［２］レンズその他の対象物の絶対位置を検出することができる。
【００６１】
［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。
【００６２】
［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。
【００６３】
［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。
【００６４】
［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。
【００６５】
［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。
【００６６】
［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。
【００６７】
［９］検出回路のＩＣ化により、回路の小型化が可能である。
【００６８】
＜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。
【００６９】
（発明１）：光軸に沿って前後に移動可能な移動レンズ、開口径の変更が可能な絞り、及び光軸に対して挿脱可能な光学部材のうち少なくとも１つの光学系要素と、前記光学系要素を駆動するモータと、前記モータの動力を前記光学系要素に伝達する動力伝達手段と、前記光学系要素又該光学系要素の動き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面する固定部に設けられた第２のシートコイルと、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、前記光学系要素の動きに伴い前記第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光学系要素の位置を検出する信号処理回路と、を備えたことを特徴とするレンズ装置。
【００７０】
本発明によれば、コンパクトな構成で光学系要素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。
【００７１】
本発明の実施に際して、移動レンズ、絞り、及び光学部材について、それぞれ第1及び第２のシートコイルにより検出手段を具備する態様が可能であるが、必ずしも全ての可動光学系要素について、同様の検出手段を備えることは要求されない。また、レンズ装置の構成によっては、エクステンダーレンズや光学フィルターなどの光学部材を具備しない形態も可能である。
【００７２】
（発明２）：発明１に記載のレンズ装置において、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装置。
【００７３】
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。
【００７４】
（発明３）：発明２に記載のレンズ装置において、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装置。
【００７５】
（発明４）：発明２又は３に記載のレンズ装置において、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。
【００７６】
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。
【００７７】
（発明５）：発明１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置において、前記光学系要素は、前記移動レンズとしてのマクロレンズであることを特徴とするレンズ装置。
【００７８】
かかる態様によれば、レンズ装置におけるマクロレンズの絶対位置の検出を高精度に行うことができ、検出部の構成もコンパクトにすることができる。
【００７９】
（発明６）：発明１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置において、前記光学系要素は、前記光学部材としてのエクステンダーレンズであることを特徴とするレンズ装置。
【００８０】
かかる態様によれば、レンズ装置におけるエクステンダーレンズの絶対位置の検出を高精度に行うことができ、検出部の構成もコンパクトにすることができる。
【００８１】
（発明７）：発明１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置において、前記光学系要素は、前記光学部材としてのフィルターであることを特徴とするレンズ装置。
【００８２】
かかる態様によれば、レンズ装置におけるフィルターの絶対位置の検出を高精度に行うことができ、検出部の構成もコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係るレンズ装置の構成例を示す構成図
【図２】本実施形態に用いられる位置検出装置の検出部の構成例を示す図
【図３】アイリス（絞り）の位置検出にレゾルバを応用した第１例の構成図
【図４】ロータリータイプのレゾルバの構成例を示す斜視図
【図５】アイリスの位置検出にレゾルバを応用した第２例の構成図
【図６】図５の要部斜視図
【図７】図６の矢印Ｂ方向から見た図
【図８】マクロレンズの位置検出にレゾルバを応用した構成図
【図９】図８の矢印Ｃ方向から見た図
【図１０】二相励磁一相検出方式の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】
【００８４】
１１０…シートコイル、１２０…シートコイル、１３０…レゾルバ、１３２…励磁コイル、１３２Ａ…第１励磁コイルパターン、１３２Ｂ…第２励磁コイルパターン、１３６…検出コイル、１０…レンズ装置、１２…フォーカスレンズ、１４Ａ…変倍レンズ、１４Ｂ…補正レンズ、１６…絞り、１８Ａ，１８Ｂ…エクステンダーレンズ、２０…リレーレンズ、３２，３４，３６，３８，４０…モータ、４２，４４，４５，４６，４８，５０…検出器、５４…制御回路、２１０…レゾルバ、２１１…第１シートコイル、２１２…第２シートコイル、２１６…アイリス機構部、２２０，２２２…ギア、２３０…コイル支持板、２６１…第１シートコイル、２６２…第２シートコイル、２７０…コイル支持部材、３００…マクロレンズ、３２１…第１シートコイル、３２２…第２シートコイル、３３０…コイル取付板、４１２，４１４…励磁回路、４２０…検出回路、４３０…信号処理回路、４４０…制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に沿って前後に移動可能な移動レンズ、開口径の変更が可能な絞り、及び光軸に対して挿脱可能な光学部材のうち少なくとも１つの光学系要素と、
前記光学系要素を駆動するモータと、
前記モータの動力を前記光学系要素に伝達する動力伝達手段と、
前記光学系要素又は該光学系要素の動き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面する固定部に設けられた第２のシートコイルと、
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、
前記光学系要素の動きに伴い前記第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光学系要素の位置を検出する信号処理回路と、
を備えたことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ装置において、
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装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレンズ装置において、
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装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のレンズ装置において、
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項に記載のレンズ装置において、
前記光学系要素は、前記移動レンズとしてのマクロレンズであることを特徴とするレンズ装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置において、
前記光学系要素は、前記光学部材としてのエクステンダーレンズであることを特徴とするレンズ装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置において、
前記光学系要素は、前記光学部材としてのフィルターであることを特徴とするレンズ装置。
【請求項１】
光軸に沿って前後に移動可能な移動レンズ、開口径の変更が可能な絞り、及び光軸に対して挿脱可能な光学部材のうち少なくとも１つの光学系要素と、
前記光学系要素を駆動するモータと、
前記モータの動力を前記光学系要素に伝達する動力伝達手段と、
前記光学系要素又は該光学系要素の動き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面する固定部に設けられた第２のシートコイルと、
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、
前記光学系要素の動きに伴い前記第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光学系要素の位置を検出する信号処理回路と、
を備えたことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ装置において、
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装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレンズ装置において、
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装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のレンズ装置において、
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項に記載のレンズ装置において、
前記光学系要素は、前記移動レンズとしてのマクロレンズであることを特徴とするレンズ装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置において、
前記光学系要素は、前記光学部材としてのエクステンダーレンズであることを特徴とするレンズ装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置において、
前記光学系要素は、前記光学部材としてのフィルターであ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６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１５１９８７（Ｐ２０１０−１５１９８７Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２８３９４（Ｐ２００８−３２８３９４）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【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７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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