JP2004078012A - 光学機器のレンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送りネジのネジ部と送り台のネジ穴とが食い付いてレンズが移動しなくなるのを自動的に解除する。
【解決手段】移動筒１３は、合焦時に送りネジ２５の回転より移動するレンズ保持部材２２を内蔵しており、変倍時に変倍移動機構１６の駆動により収納位置から変倍位置に移動する。カメラボディには当接部材５４が固定されている。当接部材５４は、移動筒１３が収納位置に移動したときに送りネジ２５の端５３に当接し、食い付き現象を解除する。移動筒１３を収納位置に戻す動作は、合焦時に検出器６１でレンズ２１が原点位置を通過することができない場合に行う。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送りネジ（リードスクリュー）を用いてレンズを移動する光学機器のレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送りネジを用いてレンズを移動するレンズ駆動装置には、送り台とレンズ保持部材とを備えている。送り台には、送りネジのネジ部に噛合するネジ穴が形成されている。レンズ保持部材は、送り台と一緒に移動する。モータの駆動は送りネジに伝達される。送りネジが回転すると、ネジ部のリードに従って送り台とともにレンズ保持部材が移動する。
【０００３】
モータの駆動は、送り台がネジ部のうちの所定の範囲内で移動するように、カメラのマイコン（制御部）によって制御されている。しかし、マイコンの暴走によりモータの駆動を制御することができない場合がある。このような不都合が生じたときには、送り台が送りネジの端まで移動して送りネジを支持する支持部材に当接する。送り台が支持部材に当接すると、それ以上送りが行えないため、ネジ部のネジ山がネジ穴のネジ溝に食い付いてしまい、その後、送りネジを逆方向に回転しても送り台を移動することができない状態となる。
【０００４】
そこで、特開平６−２１４２８２号公報に記載の発明では、送り台が所定の範囲を超えて移動したときに、送り台に設けた凸部を支持部材に設けた凸部に当接して前述した食い付きを解除するようにしている。
【０００５】
【発明が解決するための課題】
しかしながら、前述した食い付き現象は、送り台が所定の範囲を超えたときだけでなく、例えばカメラを落としたときなどの強い衝撃がレンズ保持枠にかかった場合など、送り台が所定の範囲内に位置しているときにも生じるおそれがある。送り台が所定の範囲内に位置しているときに食い付き現象が生じた場合、送り台が所定の範囲を超えて移動しないため、上記公報記載の発明でもその食い付きを自動的に解除することができない欠点があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を考慮してなされたもので、送り台が所定の範囲内に位置しているときに生じる食い付き現象を自動的に解除することができるレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のカメラのレンズ駆動装置では、レンズの光軸と平行に配される送りネジと、前記送りネジに噛合するネジ穴が設けられており、前記送りネジが回転することで送りネジのリードに従って前記レンズを光軸方向に移動する送り台と、前記送りネジ、送り台、及びレンズとを一緒に光軸方向に移動する移動筒と、前記移動筒を移動可能範囲のうちの端位置に移動したときに、その移動方向に沿った前記送りネジの端に当接する当接部材とを具備したものである。
【０００８】
レンズを、例えばカメラの撮影レンズの一部として用いる場合には、フォーカス時又は変倍時さらに両方のときに移動するレンズとする。移動筒としては、変倍時に移動する筒とする。端位置としては、移動筒の移動可能範囲のうちの何れか一方向の端の位置にすればよく、また、移動筒をカメラボディに収納する収納位置を端位置とするのが撮影に使用しない位置であるから望ましい。
【０００９】
送りネジを回転する機構としては、モータの軸を送りネジとする機構と、ギヤ列やベルトなどの駆動伝達機構を介してモータの駆動を送りネジに伝達する機構とがある。いずれの機構でも、軸方向に遊びを持たせて送りネジを支持し、付勢手段の付勢でその遊びをなくすように付勢しておく。そして、当接したときに付勢手段の付勢に抗する方向に沿って送りネジを遊びの範囲内で押すように当接部材を配置すればよい。
【００１０】
レンズ駆動装置には、レンズの移動を検知する検知手段を備えている。レンズ駆動装置を電子カメラやビデオカメラ等に用いる場合、検知手段としては、接触又は非接触でメカ的にレンズの位置を検知する位置検知手段と、ＣＣＤ等の撮像素子でレンズを通した被写体画像を撮像し、レンズ（フォーカスレンズ）を前後に駆動させ、ＣＣＤ各セルの相互間の起電力の差の最大点をジャストフォーカスとするコントラスト検出方式のオートフォーカス手段とがある。どちらを利用してもレンズの移動を検知することができる。このような検知手段を利用してレンズが移動しているか否かを判断する判断手段と、レンズの駆動が行われていないことを前記判断手段が判断したときに、移動筒を端位置に移動するリセット手段とを備えるのが好適である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３に示すように、電子カメラ１０は、撮影レンズ１１の結像面に配したＣＣＤ撮像素子（以下、ＣＣＤ）１２で被写体画像を撮像する。撮影レンズ１１は移動筒１３に組み込まれており、移動筒１３は固定筒１４に撮影光軸１１ａの方向に移動自在に取り付けられている。固定筒１４はベース部材１５に固定され、ベース部材１５はカメラボディに固定されている。そのベース部材１５には、ＣＣＤ１２が固定されている。移動筒１３の移動は、変倍移動手段１６によって行われる。変倍移動手段１６は、変倍用モータ１７と、その駆動を利用して移動筒１３を移動するラック１８とピニオン１９とからなる。
【００１２】
移動筒１３は、カメラ１０の不使用状態のときに、図１に示すように、固定筒１４の内部に収納される収納位置に移動し、またカメラ１０の使用状態のときには、固定筒１４から被写体側に向けて繰り出した撮影位置に移動する。この移動筒１３は、撮影位置とこれから被写体側に向けて移動したテレ位置（図２に示した位置）との間で変倍移動する。なお、撮影位置はワイド位置となっている。
【００１３】
撮影レンズ１１は、被写体側から順に前レンズ２０と後レンズ２１との２枚構成となっている。後レンズ２１はレンズ保持部材２２に保持されており、また前レンズ２０は移動筒１３に固定されている。変倍時には、移動筒１３の移動により前・後レンズ２０，２１が一緒に撮影光軸１１ａの方向に移動する。
【００１４】
レンズ保持部材２２は、レンズ駆動手段２３の駆動を利用して前レンズ２０との間の間隔が変わるように撮影光軸１１ａの方向に移動する。この移動により被写体距離に応じて撮影レンズ１１のピント調節が行える。レンズ駆動手段２３は、ガイド手段、送りネジ２５、送り台２６、及びフォーカス用のモータ２７などで構成されており、これらは移動筒１３に組み込まれている。
【００１５】
ガイド手段は、一対のガイド棒２８，２９、スライド軸受け３０、及び回転止め部材３１とから構成されている。一対のガイド棒２８，２９は、撮影光軸１１ａと平行に固定されている。スライド軸受け３０は、レンズ保持部材２２に一体に設けられており、一方のガイド棒２８にスライド自在に係合している。回転止め部材３１もレンズ保持部材２２に一体に設けられている。この回転止め部材は、他方のガイド棒２９を両側から挟み込むフォーク形状となっており、レンズ保持部材２２がガイド棒２８を軸として回転するのを阻止する。
【００１６】
レンズ保持部材２２には、送り台２６に係合する係合部３４が一体に形成されている。係合部３４は、送り台２６を撮影光軸１１ａの方向の前後で挟む一対のフォーク部３５，３６を有しており、送りネジ２５を軸とする周方向に遊びをもった状態で撮影光軸１１ａの前後方向でのみ送り台２６に係合する。なお、係合部３４は、フォーク部３５，３６の底面が送り台２６の底面に当接して、送りネジ２５の回転と一緒に送り台２６が回転するのを阻止している。
【００１７】
送り台２６には、送りネジ２５のネジ部３７に係合するネジ穴３８が形成されている。送りネジ２５は、一端部３９がモータ２７に支持され、他端部４０が移動筒１３に設けた支持部材４１に支持されている。ネジ部３７はモータ２７と支持部材４１との間に形成され、送り台２６はそのネジ部３７の範囲のうちの一部の範囲でフォーカス時に移動する。モータ２７は、周知のステッピングモータとなっており、移動筒１３の内部に固定され、移動筒１３と一緒に移動する。
【００１８】
カメラの制御部４２は、ドライバ４３を介してパルス信号を送ることで、回転方向、回転速度、及び回転角からなるモータ２７の駆動を制御する。ここで、モータ２７を正転したときのレンズ保持部材２２の移動方向を順方向、また逆転したときの移動方向を逆方向とする。順方向はレンズ保持部材２２が被写体側に向けて移動する方向である。
【００１９】
モータ２７の内部には、詳しくは図４に示すように、複数のマグネットを送りネジ２５の一端部３９に歯列状に固定するロータコア４５が組み込まれている。ロータコア４５は、その周りのステータコア４６に巻いた２個のコイルに流す電流を順番に切り替えることで生じる回転磁界によって送りネジ２５をステップ状に回転する。ロータコア４５の軸方向の前後には、所定の隙間を空けて軸受け部材４７，４８がそれぞれ配されている。軸受け部材４７，４８は、送りネジ２５を回転自在に支持するとともに、送りネジ２５を前記隙間の分だけ軸方向に遊びをもって支持している。
【００２０】
モータ２７の外部には、送りネジ２５の一端部３９のうちの最端面５０が露呈している。この最端面５０には、モータ１７の外部に設けた板バネ５１が当接している。板バネ５１は、送りネジ２５を逆方向に向けて付勢する。その板バネ５１の付勢によりロータコア４５の一側面４５ａが一方の軸受け部材４７の端面４７ａに当接し、送りネジ２５が遊びの無い状態となる。なお、板バネ５１の代わりにバネを用いても良いし、ゴムなどの弾性部材を押し当てるようにしてもよい。
【００２１】
送りネジ２５の他端部４０のうちの最端面５３は、支持部材４１から露呈している。その最端面５３に対向するベース部材１５の壁には、当接部材５４が固定されている。当接部材５４は、移動筒１３が収納位置に移動したときに送りネジ２５の最端面５３に当接し、送りネジ２５を板バネ５１の付勢に抗して順方向に向けて押す。これにより、送り台２６のネジ穴３８と送りネジ２５のネジ部３７との食い付きを解除する。
【００２２】
移動筒１３には、レンズ保持部材２２の原点位置を検知する検知手段が設けられている。検知手段は、遮蔽板６０と馬蹄形の透過型フォトセンサ６１とで構成されている。遮蔽板６０はレンズ保持部材２２に設けられており、またフォトセンサ６１は遮蔽板６０の移動路のうちの結像面寄りに配されている。
【００２３】
制御部４２は、カメラ１０を統括的に制御する。制御部４２にはメモリ６５が接続されている。メモリ６５には各種プログラムが記憶されている。プログラムは、図５に示すように、初期動作、ＡＦ・ＡＥ動作、フォーカス異常動作、リセット動作、及び撮影動作などで構成されている。初期動作は、カメラ１０の電源ＯＮに応答して移動筒１３を収納位置から撮影位置に移動させる。
【００２４】
ＡＥ動作は、測光機構６６から得られる被写体輝度に応じて露出を制御する。ＡＦ動作は、後レンズ２１を原点位置に移動する原点出し動作を行った後に、測距機構６７から得られる被写体距離に応じて後レンズ２１を原点位置から順方向に向けて移動してピント調節を行う。撮影動作は、シャッタレリーズに応答してＣＣＤ１２で撮像した画像信号をＡ／Ｄ変換器６８、及び画像処理回路６９を通して画像データとして取り込み、記録部７０に送って画像データを記録部７０にセットされる例えばメモリーカードなどの記録媒体に記録する。
【００２５】
原点出し動作は、モータ２７を逆転してレンズ保持部材２２を逆方向に移動し、フォトセンサ６１が遮蔽板６０を検知するのを監視する。そして、遮蔽板６０の検知を確認してから遮蔽板６０の検知がＯＦＦするまでモータ２７の逆転駆動を継続し、遮蔽板６０の検知がＯＦＦした時点から一定時間経過後にモータ２７の逆転駆動を停止する。次にモータ２７を正転駆動してレンズ保持部材２２を順方向に移動し、再びフォトセンサ６１が遮蔽板６０を検知するのを監視する。そして、遮蔽板６０の検知を確認してから遮蔽板６０の検知がＯＦＦした時点でモータ２７の正転駆動を停止する。これにより、レンズ保持部材２２の原点位置は、遮蔽板６０がフォトセンサ６１から順方向に向けて僅かに抜け出た位置となる。
【００２６】
フォーカス異常動作は、ＡＦ動作中の原点出し動作を行っている間に、フォトセンサ６１が遮蔽板６０を検知するのを監視し、予め決められた一定の時間内に遮蔽板６０の検知が得られない場合にフォーカス異常と判断し、リセット動作を行う。ネジ部３７とネジ穴３８との食い付き現象は、このフォーカス異常動作によって判断される。
【００２７】
リセット動作は、沈胴動作、Ｆモータ駆動動作、原点出し動作の順に実行される。沈胴動作は、ネジ部３７とネジ穴３８との食い付きを解除するために、移動筒１３を収納位置に移動する。Ｆモータ駆動動作は、一定時間だけモータ２７を正・逆回転する。この動作は、単に移動筒１３を収納位置に移動しても食い付きが解除されない場合を考慮して行っている。このようなリセット動作は、ＡＦ動作時にフォーカス異常と判断されるごとに行われる。
【００２８】
次に、上記構成の作用を説明する。カメラ１０の電源をＯＮすると、移動筒１３を収納位置から撮影位置に移動する。ズームスイッチ８０を操作すると、これに応答してドライバ８１を介して変倍用のモータ１７を駆動する。これにより移動筒１３が撮影光軸１１ａの方向に移動する。なお、レンズ保持部材２２は、遮蔽板６０がフォトセンサ６１から順方向側に抜け出た原点位置に位置している。
【００２９】
ズーミング後に構図を決めてシャッタボタン８２を半押し操作する。これにより、ＡＥ・ＡＦ動作が行われる。ＡＥ動作が実行されると、測光機構６６から得られる被写体輝度に応じて露出が制御され、また、ＡＦ動作が実行されると、後レンズ２１を原点位置に移動する原点出し動作を行った後に、測距機構６７から得られる被写体距離に応じた分だけモータ２７を駆動する。モータ２７が被写体距離に応じた分だけ駆動することで、レンズ保持部材２２が原点位置から順方向に向けて繰り出されてピント調節が行われる。なお、被写体距離に応じたモータ２７の駆動量は変倍位置ごとで異なっており、これらは予めメモリ６５にテーブルとして記憶されている。
【００３０】
ＡＦ動作を詳しく説明すると、遮蔽板６０がフォトセンサ６１を通過するまでいったんモータ２７を逆転し、フォトセンサ６１を遮蔽板６０が通過してから一定時間経過後にモータ２７の逆転駆動を停止する。次にモータ２７を正転駆動して再び遮蔽板６０がフォトセンサ６１を通過するのを確認し、遮蔽板６０がフォトセンサ６１を通過した時点から被写体距離に応じたパルス信号を送ってモータ２７を正転駆動してレンズ保持部材２２を被写体距離に応じた分だけ繰り出す。
【００３１】
その後、シャッタボタン８２の全押し操作が行われると、撮影動作が実行され、ＣＣＤ１２を駆動して得られた画像信号をＡ／Ｄ変換器６８、及び画像処理回路６９を通して画像データとして記録部７０に取り込み、その画像データを記録部７０にセットした例えばメモリーカードなどの記録媒体に記録する。記録後には、再び原点出し動作が行われ、レンズ保持部材２２を原点位置に戻す。
【００３２】
ここで、例えばカメラ１０を落としたり、カメラ１０に強い衝撃を加えたりすると、このときに加わる衝撃や振動によって送り台２６のネジ穴３８が送りネジ２５のネジ部３７に食い付く現象が生じる。この場合、原点出し動作やピント調節時に移動する所定の範囲内に位置していても食い付き現象が生じ、その後のＡＦ動作でレンズ保持部材２２が移動しなくなる。
【００３３】
このような食い付き現象が生じているか否かは、シャッタボタン８２の半押し操作により実行されるＡＦ動作中に制御部４２が判断する。ＡＦ動作でははじめに原点出し動作を行うため、モータ２７が逆回転・正回転の順で駆動する。制御部４２は、これら各駆動を行う毎にフォトセンサ６１から得られる信号を監視し、予め決められた時間内に遮蔽板６０を検知した信号がこない場合にフォーカス異常と判断する。フォーカス異常と判断した場合には直ちにモータ２７の駆動を停止し、その後にリセット動作を行う。
【００３４】
リセット動作が実行されると、移動筒１３が収納位置に移動される。移動筒１３が収納位置に移動すると、送りネジ２５の他端部４０の最端面５３が当接部材５４に当接する。このときの送りネジ２５に加わる衝撃や振動により食い付きが解除される。なお、送りネジ２５は、当接部材５４に押された分だけ遊びの範囲内で板バネ５１の付勢に抗して移動し、モータ２７に加わる衝撃を吸収する。
【００３５】
沈胴動作を実行した後にはＦモータ駆動動作が実行される。この動作は、一定時間だけモータ２７を正・逆転駆動する動作であり、この動作により、送りネジ２５が回動され、食い付き解除が確実なものとなる。その後、原点出し動作を実行してから再びシャッタボタン８２の半押し操作に応じた信号を待つ撮影準備の状態に戻る。
【００３６】
このように、ＡＦ動作時の原点だし動作中に食い付き現象が生じているか否かを判断し、生じている場合には沈胴動作と送りネジの一定回転とを行うようにして再びＡＦ動作を行うようにしたから、ピント調節が狂ったまま撮影を行う失敗撮影を未然に防ぐことができる。
【００３７】
上記実施形態では、２群ズームレンズとしているが、２群ズームレンズに限らず、３群以上のズームレンズとし、このうち隣り合う２つのレンズ群を移動筒に内蔵する構成としてもよし、１つのレンズ群を移動筒に内蔵する構成としてもよい。また、本発明のレンズ駆動装置は、撮影レンズ以外に、ファインダ光学系にも採用することができ、さらにデジタルビデオカメラ、写真用カメラなどのカメラや、顕微鏡、双眼鏡、及び天体望遠鏡などあらゆる光学機器にも採用することができる。
【００３８】
また、上記実施形態では、送りネジ２５の最端面５３を当接部材５４に当接する位置を収納位置としているが、これに限らず、例えば移動筒１３を変倍位置から収納位置に向けて移動してさらに収納位置を超えた位置に移動したときに当接する構成としてもよい。
【００３９】
さらに、上記実施形態では、送りネジ２５に遊びを持たせてモータ２７に与える衝撃を和らげているが、これの代わりに、送りネジ２５の遊び無くし、かつ弾性変形を有する材料で当接部材５４を形成しても、モータ２７に伝わる衝撃を当接部材５４で吸収して和らげることができる。さらに送りネジ２５を軸方向に遊びをもって支持しているが、送りネジ２５を遊び無く支持して板バネ５１を省略して当接時の衝撃や振動だけで食い付きを解除する構成としてもよい。
【００４０】
上記実施形態では、検出手段を、遮蔽板とフォトセンサなどで構成しているが、これらの代わりに、レンズ保持部材２２に設けた摺動子と、その摺動子が摺動することで出力抵抗値が可変する抵抗板とを用いてレンズの位置を検出する構成を採用してもよい。また、モータ２７の軸にロータリエンコーダを取り付け、そのエンコーダから得られるパルスに応じてレンズの位置を検知する構成を採用してもよい。
【００４１】
また、検知手段として、ＣＣＤ等の撮像素子でレンズを通した被写体画像を撮像し、フォーカス時にレンズ（フォーカスレンズ）を前後に駆動させ、ＣＣＤ各セルの相互間の起電力の差の最大点をジャストフォーカスとするコントラスト検出方式のオートフォーカス手段を用いてもよい。この場合には、判断手段が、レンズを前後に駆動させたときに、ＣＣＤ各セルの相互間の起電力の差がない又は予め決めた値より少ない場合にレンズが移動していないことを判断するように構成する。
【００４２】
さらにまた、上記実施形態では、フォーカス異常を判断する原点出し動作をＡＦ動作の中で行うようにしているが、これに限らず、カメラの撮影準備中に一定のサイクルで自動的に行うようにしてもよい。フォーカス異常の判断をＡＦ動作中に行うようにするとフォーカス異常を判断したときに撮影が行えないが、撮影準備中に自動的に行うようにすれば、シャッタレリーズのときに必ず撮影を行うことができる。また、外部にリセットボタンを設け、リセットボタンの操作に応答してリセット動作を行うように構成してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明のレンズ駆動装置では、レンズ及び送りネジをもった移動筒を移動可能範囲のうちの端位置に移動したときに、その移動方向に沿った送りネジの端に当接部材を当接するようにしたから、レンズが移動範囲のうちのどこにいても食い付き現象を確実に解除することができる。また、送りネジに遊びを持たせた発明では、例えば送りネジをモータの軸として用いる場合、当接時に生じる衝撃や振動を付勢部材によって吸収することができるため、モータが損傷するなどの不都合を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】移動筒を収納位置に移動した状態のカメラの鏡筒を示す断面図である。
【図２】移動筒をテレ位置に移動した状態のカメラの鏡筒を示す断面図である。
【図３】本発明のレンズ移動装置の概略を示す説明図である。
【図４】フォーカス用のモータの内部の構造を説明した説明図である。
【図５】カメラの制御部の動作を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１０　電子カメラ
１４　固定筒
１３　移動筒
２２　レンズ保持部材
２５　送りネジ
２６　送り台
２７　モータ
５４　当接部材
５１　板バネ

Claims (3)

1. レンズの光軸と平行に配される送りネジと、前記送りネジに噛合するネジ穴が設けられており、前記送りネジが回転することで送りネジのリードに従って前記レンズを光軸方向に移動する送り台と、前記送りネジ、送り台、及びレンズとを一緒に光軸方向に移動する移動筒と、前記移動筒を移動可能範囲のうちの端位置に移動したときに、その移動方向に沿った前記送りネジの端に当接する当接部材とを具備したことを特徴とする光学機器のレンズ駆動装置。
2. 前記送りネジを軸方向に遊びをもって支持し、また前記送りネジを軸方向のうちの一方に向けて付勢する付勢手段を設け、前記当接部材が前記付勢手段の付勢に抗する方向に沿って前記送りネジを前記遊びの範囲内で押すようにしたことを特徴とする請求項１記載の光学機器のレンズ駆動装置。
3. 前記レンズの移動を検知する検知手段と、前記検知手段を用いてレンズが移動しているか否かを判断する判断手段と、前記レンズが移動していないことを前記判断手段が判断した場合に、前記移動筒を端位置に移動するリセット手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の光学機器のレンズ駆動装置。

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