JP2006162674A - レンズ駆動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】２個のレンズ移動枠を１個の投受光センサで初期化動作をして、初期化に要する時間を大幅に短縮する。
【解決手段】第１のレンズ１を備えた前移動枠２と、第２のレンズ３を備えた後移動枠４と、前移動枠２を移動する第１のステップモータ７と、後移動枠４を移動する第２のステップモータ１０と、前移動枠２と後移動枠４のそれぞれの基準位置への移動を検出する投受光センサ１５と、この投受光センサ１５の検出信号を基に第１、第２のステップモータ７、１０を制御する制御装置１６とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数個のレンズ移動枠を移動するためのレンズ駆動機構に関し、更にレンズ駆動機構を備えたレンズ鏡筒や、スチールカメラ・ビデオカメラ等の光学機器に関するものである。

従来から、スチールカメラ用ズームレンズ鏡筒やビデオカメラ用ズームレンズ鏡筒として、各レンズ鏡筒内のズーム群、フォーカスレンズ群をそれぞれステップモータで駆動する形式のものが知られている。

一般に、移動枠をステップモータで駆動する場合に、各移動枠の駆動及び制御に特許文献１に示すようにオープンループ制御が採用される場合が多い。このオープンループ制御のための各移動枠の制御装置として、ステップモータに供給するパルス数を計数し、移動量を制御する方式が知られている。各パルスの計数値と現実の各移動枠の位置を対応させるための初期化装置として、特許文献２に示すように各移動枠ごとの位置検出器を必要としている。

特開平４−１８４３０９号公報 特開平６−１６０６９２号公報

しかしながら、この従来の駆動初期化装置では、２個の移動枠ごとに位置検出器を必要とし、更に位置検出器ごとの検出回路を要し、コストの面で問題がある。また、２個の位置検出器を鏡筒内に配置する必要があるため、鏡筒を小形化をする場合の障害となる。

更に、位置検出器を共通の１個にした場合でも、２個の移動枠を個々に初期化する場合に、初期化を行おうとする各移動枠が位置検出器に到達するまで、他方の移動枠が待機する必要があり、各移動枠の初期化動作が終了してから他方の移動枠が初期化動作をする。結果として、初期化が完了するまでに、２個の移動枠が個々に移動した移動量相当の長い時間を要してしまうことになる。

本発明の目的は、前述の課題を解決し、２個のレンズ移動枠を１個の基準位置検出手段で初期化動作をし、コストアップや鏡筒の大型化をすることなく、２個のレンズ移動枠を個別に初期化した場合に比べて、初期化に要する時間を大幅に短縮できるレンズ駆動機構を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るレンズ駆動機構の技術的特徴は、第１のレンズを保持する前移動枠と、第２のレンズを保持する後移動枠と、前記前移動枠を移動させる第１のステップモータと、前記後移動枠を移動させる第２のステップモータと、前記前移動枠及び前記後移動枠がそれぞれの基準位置へ移動することを検出する基準位置検出手段と、該基準位置検出手段の検出信号を基に前記第１及び第２のステップモータを制御する制御手段とを有することにある。

本発明に係るレンズ駆動機構によれば、基準位置検出手段を２個の移動枠の中間に設置し、それぞれの移動枠専用の基準位置検出手段を設ける必要がなく、製造コストの上昇を抑え小型化を可能とする。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例のレンズ駆動機構の構成図である。倍率変化レンズ１を保持した前移動枠２の後方に、同芯に焦点調整レンズ３を保持した後移動枠４が配置され、それぞれ２本ずつのガイドバー５、ガイドバー６により前後動自在に保持されている。なお、ａは前移動枠２の実移動範囲、ｂはその固定移動範囲、ｃは後移動枠４の実移動範囲、ｄはその固定移動範囲を示し、図示では前移動枠２は実移動範囲ａの物体側端、後移動枠４は実移動範囲ｃの撮像側端に位置している。

図示しないフレームにステップモータ７が固定され、ステップモータ７の出力軸は送りねじ８として、前移動枠２に付設された受ねじ部９に螺合されている。また、ステップモータ１０がフレームに固定され、その出力軸は送りねじ１１として、後移動枠４に付設された受ねじ部１２に螺合されている。

更に、前移動枠２、後移動枠４からそれぞれ側方に位置検出用の遮光板１３、１４が突出され、遮光板１３は前移動枠２の後方側に、遮光板１４は後移動枠４の前方側に設けられている。また、前移動枠２と後移動枠４が近接した際に、遮光板１３、１４同士は接触することなく重なり合うように、その上下位置が設定されている。また、前移動枠２、後移動枠４の中間には、これらの遮光板１３、１４の通過を検知する投受光センサ１５が設けられている。

そして、ステップモータ７、１０、投受光センサ１５は制御装置１６と接続されており、以降に説明する動作はこの制御装置１６の指令によってなされる。

後移動枠４の移動量は前移動枠２の移動量よりも少なく、後移動枠４に付設した遮光板１４は前移動枠２の遮光板１３よりも移動方向に幅狭とされ、後移動枠４の移動量には遮光しない側の想定移動量に、遮光板１４が投受光センサ１５を遮光してから遮光しなくなるまでの移動量が加算されている。

図２は本構成における移動枠２、４の動作位置の関係図を示し、紙面左側が物体側、右側が撮像側、２点破線の上側が前移動枠２の移動範囲、下側が後移動枠４の移動範囲、単一検出位置Ｐは遮光板１３、１４による投受光センサ１５の受光、遮光の切換位置を示している。投受光センサ１５の出力は遮光板１３、１４がない受光状態でＨｉ、遮光状態でＬｏとする。

図２において、ａ、ｂ、ｃ、ｄは図１における前移動枠２の実移動範囲、前移動枠２の固定移動範囲、後移動枠４の実移動範囲、後移動枠４の固定移動範囲と同一であり、各移動枠１、２の固定移動範囲に斜線で移動想定端の内壁位置を示している。また、後移動枠４の検出位置と実移動範囲ｃの前端との差をｅ、前移動枠２及び後移動枠４の実移動範囲ａ、ｃは固定移動範囲ｂ、ｄの中間に設定している。

各移動枠１、２の物体側、撮像側の固定移動範囲ｂ、ｄと実移動範囲ａ、ｃの差は、それぞれ（ｂ−ａ）／２、（ｄ−ｃ）／２と表される。投受光センサ１５が遮光から受光するまでの遮光板１４の最大移動量は、後移動枠４の物体側の固定移動範囲ｄと実移動範囲ｃの差に、後移動枠４の検出位置と実移動範囲ｃの前端との差ｅを加算した範囲（ｄ−ｃ）／２＋ｅとなる。

更に図２において、前移動枠２の初期化動作及び初期化動作範囲の最大移動範囲を物体側から単一検出位置Ｐへの動作をＧ、その距離をｇ、撮像側から単一検出位置Ｐへの動作をＦ、その距離をｆとして示すと、ａ＝ｇ＋ｆである。同様に、後移動枠４の初期化動作及び初期化動作の最大移動範囲を物体側から単一検出位置Ｐへの動作をＩ、距離をｅ、撮像側から単一検出位置Ｐへの動作をＨ、距離をｈとして示すと、ｃ＝ｅ＋ｈである。

初期通電開始状態で、前移動枠２のステップモータ７及び後移動枠４のステップモータ１０へのパルス供給計数をリセットする。以降の動作方向、移動量はステップモータ７、１０に与えるパルス数により管理する。

図３は初期化動作のフローチャート図であり、電源をオンし、ステップＳ１で投受光センサ１５の状態を判定して受光状態か遮光状態かを確認する。投受光センサ１５の出力がＨｉの場合には、前移動枠２は単一検出位置Ｐよりも物体側、後移動枠４は単一検出位置Ｐよりも撮像側に位置しているので、ステップＳ２で単一検出位置Ｐで基準位置検出のためのＧ動作を行い、前移動枠２を撮像側に最大移動量ｇ移動する。

ステップＳ３で前移動枠２が単一検出位置Ｐから退避すると同時に、後移動枠４を物体側に最大移動量ｈ移動し、単一検出位置Ｐで基準位置検出のためのＨ動作を行い、初期化設定を終了する。

ステップＳ１で投受光センサ１５の出力がＬｏの場合には、前移動枠２は単一検出位置Ｐよりも撮像側、又は後移動枠４は単一検出位置Ｐよりも物体側に位置していることになるが、この時点で投受光センサ１５を遮光しているのは遮光板１３であるか遮光板１４であるかの判定はできない。従って、ステップＳ４で動作Ｉを行い、後移動枠４を撮像側に移動量（ｄ−ｃ）／２＋ｅ移動する。

後移動枠４は位置が不明のまま、動作Ｉを行い撮像側に移動量（ｄ−ｃ）／２＋ｅ移動されることになるが、動作開始は必ず後移動枠４の実移動範囲ｃ内にあり、動作開始位置が後移動枠４の実移動範囲ｃの撮像側端であっても、移動限界端は（ｄ−ｃ）／２＋ｅだけ離れた位置となるため、後移動枠４が移動限界端への衝突したり、パルス計数と実際移動量のずれが発生することはない。

動作Ｉの後に、ステップＳ５で再度投受光センサ１５の出力を判定する。投受光センサ１５の出力がＨｉの場合には、後移動枠４の遮光板１４が投受光センサ１５を遮光していることを判別できるので、ステップＳ６で後移動枠４を物体側に最大移動量（ｄ−ｃ）／２＋ｅ移動し、単一検出位置Ｐで基準位置検出のためのＪ動作を行う。次に、ステップＳ７で後移動枠４を単一検出位置Ｐから退避すると同時に、前移動枠２を撮像側に最大移動量ｇ移動し、ステップＳ２と同じＧ動作を行い、初期化設定を終了する。

ステップＳ５において、投受光センサ１５の出力がＬｏであれば、投受光センサ１５は前移動枠２の遮光板１３により遮光されていたと判定される。そこで、ステップＳ８で前移動枠２を物体側に最大移動量ｆ移動し、単一検出位置Ｐで基準位置検出のためのＦ動作を行い、前移動枠２を単一検出位置Ｐから退避すると同時に、ステップＳ９で後移動枠４を物体側に最大移動量ｈ移動し、ステップ３と同様のＨ動作を行い、初期化設定を終了する。

なお本実施例では、ステップモータ７、１０により光軸方向に移動枠２、４が移動するとしたが、ステップモータにより回転されるリングを介して動作させることもできる。

更に本実施例では、レンズを駆動する装置及びレンズ鏡筒について例を挙げたが、本発明はレンズ以外の初期化を要する光学素子を駆動する装置やカメラその他の光学機器にも適用することができる。

レンズ駆動装置の構成図である。 移動枠の作動位置の関係図である。 初期化動作のフローチャート図である。

符号の説明

２ 前移動枠
４ 後移動枠
７、１０ ステップモータ
１３ 前移動枠遮光板
１４ 後移動枠遮光板
１５ 投受光センサ
１６ 制御装置

Claims (8)

1. 第１のレンズを保持する前移動枠と、第２のレンズを保持する後移動枠と、前記前移動枠を移動させる第１のステップモータと、前記後移動枠を移動させる第２のステップモータと、前記前移動枠及び前記後移動枠がそれぞれの基準位置へ移動することを検出する基準位置検出手段と、該基準位置検出手段の検出信号を基に前記第１及び第２のステップモータを制御する制御手段とを有することを特徴とするレンズ駆動機構。
2. 前記第１のレンズは倍率変化レンズ、第２のレンズは焦点調整レンズとした請求項１に記載のレンズ駆動機構。
3. 前記２つの移動枠の少なくとも一方は前記基準位置検出手段の検出範囲よりも広い領域を移動可能としたことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動機構。
4. 前記基準位置検出手段は前記第１、第２のステップモータにパルスを供給するパルス供給手段と、前記供給されるパルス数を計数する計数手段とを備え、該計数手段によるパルス計数値を現実のレンズ位置に対応させるための初期化動作を実行することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動機構。
5. 前記基準位置検出手段の初期の基準状態に応じて、前記２つの移動枠の前記基準位置の検出をすることを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動機構。
6. 前記基準位置検出手段は投受光センサとしたことを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動機構。
7. 請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載のレンズ駆動機構を備えたレンズ鏡筒。
8. 請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載のレンズ駆動機構を備えた光学機器。

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