JP2008040246A

JP2008040246A - 鏡筒駆動機構

Info

Publication number: JP2008040246A
Application number: JP2006215927A
Authority: JP
Inventors: Kohei Kaneko; 晃平金子
Original assignee: Nitto Optical Co Ltd
Current assignee: Nitto Optical Co Ltd
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】固定筒に対するカム筒の位置を１つのフォトリフレクタで検出する。
【解決手段】固定筒１０には、カム筒２０に対向する面にフォトリフレクタ１４が設けられ、カム筒２０は、レンズ枠４０，５０を収納位置と広角位置との間で駆動するときに固定筒１０に対して光軸方向に移動しながら周方向に回転するとともに、広角位置と望遠位置との間で駆動するときに光軸方向に移動せずに周方向に回転し、カム筒２０の固定筒１０に対向する面には、レンズ枠４０，５０を収納位置から広角位置に向けて駆動するときにフォトリフレクタ１４と対向する部分に第一反射部２８が設けられるとともに、レンズ枠４０，５０を望遠位置に配置するときにフォトリフレクタ１４と対向する部分に第二反射部２９が設けられているので、固定筒１０に対するカム筒２０の位置を１つのフォトリフレクタ１４で検出することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、カメラのズームレンズ等の鏡筒駆動機構に関する。

カメラのズームレンズ等の鏡筒駆動機構としては、第一レンズ群枠及び第二レンズ群枠を光軸方向に移動自在とするとともに、径方向への回転を規制するキー環と、第一レンズ群枠、第二レンズ群枠が係合するカム溝がそれぞれ設けられたカム筒と、カム筒を回転可能に保持する固定筒とを備えたものが知られている。

カム筒をキー環に対し径方向に回転させると、第一レンズ群枠及び第二レンズ群枠はカム溝に沿って、かつ光軸方向に移動する。これにより、第一レンズ群枠及び第二レンズ群枠は、広角撮影の状態から望遠撮影の状態まで移動する。このカム筒の固定筒に対する位置を検出することで、ズーム倍率を制御することができる。

カム筒の固定筒に対する位置を求めるには、カム筒を回転させるモーターにエンコーダーを設け、モーターの回転数をカウントすることにより基準位置からの位置を求める方法がある。

あるいは、カム筒の外周部に光を反射する反射部材を設けるとともに、固定筒の内周面に２つのフォトリフレクタを設ける方法もある。この方法では、２つのフォトリフレクタにより反射部材を検出することで、２つのフォトリフレクタの反射部材に対する相対位置を求め、カム筒の固定筒に対する位置を検出することができる（特許文献１参照）。

また、カム筒の周方向に設ける反射部材の貼り方に工夫をすることで、１つのフォトリフレクタによりカム筒の固定筒に対する位置を検出することも本出願人により提案されている。
特開平１１−２６４９２６号公報

ところで、現在では小型化を図るとともに、レンズの移動量を増大させて高倍率化を進めるために、カム筒をも固定筒に対して光軸方向に移動させるものが検討されている。
しかし、カム筒を固定筒に対して光軸方向に移動させる場合には、固定筒に設けたフォトリフレクタに対してカム筒に設けた反射部材も光軸方向に移動するため、反射部材を周方向に設けるのみでは、カム筒の光軸方向への移動を１つのフォトリフレクタで検出することは困難となる。

本発明の課題は、カム筒を固定筒に対して光軸方向に移動させる鏡筒駆動機構において、固定筒に対するカム筒の位置を１つのフォトリフレクタで検出することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、レンズ枠が係合するカム筒と、カム筒を周方向に回転可能に保持する固定筒とからなり、カム筒を周方向に回転させることによりレンズ枠を収納位置、広角位置、望遠位置に駆動する鏡筒駆動機構であって、固定筒には、カム筒に対向する面にフォトリフレクタが設けられ、前記カム筒は、レンズ枠を収納位置と広角位置との間で駆動するときに固定筒に対して光軸方向に移動しながら周方向に回転するとともに、広角位置と望遠位置との間で駆動するときに光軸方向に移動せずに周方向に回転し、カム筒の固定筒に対向する面には、レンズ枠を収納位置から広角位置に向けて駆動するときにフォトリフレクタと対向する部分に第一反射部が設けられるとともに、レンズ枠を望遠位置に配置するときにフォトリフレクタと対向する部分に第二反射部が設けられたことを特徴とする鏡筒駆動機構である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鏡筒駆動機構であって、前記第一反射部は、広角位置において前記カム筒のフォトリフレクタと対向する部分よりも光軸方向前側の部分に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、固定筒に対するカム筒の位置を１つのフォトリフレクタで検出することができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１〜図３は、本発明のズームレンズ機構（鏡筒駆動機構）を示す断面図であり、図１は収納位置（以下、Ｐ位置）、図２は広角位置（以下、Ｗ位置）、図３は望遠位置（以下、Ｔ位置）を示す。

ズームレンズ機構は、図１〜図３に示すように、固定筒１０と、カム筒２０と、直進筒３０と、第一レンズ群枠４０と、第二レンズ群枠５０と、第三レンズ群枠６０と、等を備える。

固定筒１０は、カメラ等の装置本体と一体に設けられ、図１に示すように、Ｐ位置においてカム筒２０、直進筒３０、第一レンズ群枠４０、第二レンズ群枠５０、第三レンズ群枠６０等を内部に収納する。
固定筒１０の後端にはＣＣＤ等の撮像素子１１が設けられている。撮像素子１１の前方には、第三レンズ群枠６０が設けられている。第三レンズ群枠６０は第三レンズ群６１を保持し、図示しない駆動機構により、カム筒２０等と連動して光軸方向に前後動する。

固定筒１０の内周面には雌ヘリコイド１２と、直進溝１３と、案内溝（図示せず）とが設けられている。雌ヘリコイド１２は後述するギアヘリコイド環２１のヘリコイド溝２３と螺合する。直進溝１３は光軸に平行であり、後述する直進筒３０の突起３３を光軸方向に案内する。
なお、固定筒１０の前端部には雌ヘリコイド１２がない。このため、固定筒１０の前端部では、後述するギアヘリコイド環２１の周方向への回転が許容される。
案内溝は雌ヘリコイド１２と平行に設けられるとともに、固定筒１０の前端部において周方向に延在する。案内溝は後述するカム筒２０の突起を、雌ヘリコイド１２と平行に案内するとともに、固定筒１０の前端部において周方向に案内する。

また、固定筒１０の前端部の内周面にはフォトリフレクタ１４が設けられている。フォトリフレクタ１４は発光素子と受光素子とからなり、発光素子から出射された光の反射光を受光素子により検出し、受光素子による反射光の有無を制御部に出力する。

さらに、固定筒１０には、後述するカム筒２０のギアヘリコイド環２１と噛み合う図示しない駆動ピニオンが設けられている。駆動ピニオンは装置本体に設けられた図示しないモーターにより駆動され、モーターは装置本体に設けられた図示しない制御部により制御される。
なお、モーターには図示しないエンコーダーが設けられており、エンコーダーからはモーターの回転数に応じた数のパルス波が出力される。

カム筒２０は固定筒１０の内側に設けられ、後端外周部にギアヘリコイド環２１が設けられている（図４〜図６参照）。ギアヘリコイド環２１は、平歯車２２と、平歯車２２に設けられたヘリコイド溝２３とからなる。
平歯車２２は駆動ピニオンと噛み合い、駆動ピニオンの回転によりカム筒２０を回転させる。
ヘリコイド溝２３は固定筒１０の雌ヘリコイド１２と螺合し、カム筒２０が回転することにより雌ヘリコイド１２に沿って光軸方向に移動する。
また、ギアヘリコイド環２１の前方には、案内溝に係合する突起２４が設けられている。

制御部がモーターを制御して駆動ピニオンを駆動すると、カム筒２０は回転しながら雌ヘリコイド１２及び案内溝に沿って前進する。そして、ギアヘリコイド環２１が雌ヘリコイド１２よりも前方に配置されると、雌ヘリコイド１２とヘリコイド溝２３との螺合が解除され、カム筒２０は案内溝に沿って周方向に回転する。この雌ヘリコイド１２とヘリコイド溝２３との螺合が解除されてから所定のエッジ数まで繰り出された位置がＷ位置であり、さらにカム筒２０を周方向に回転させるとＴ位置になる。

カム筒２０の外周面には、ギアヘリコイド環２１よりも光軸方向前側の全面に、例えば銀色塗装等の光を反射する塗装が施され、第一反射部２８が形成されている。
また、ギアヘリコイド環２１の平歯車２２には、例えば黒色塗装により光を吸収する塗装が施され、吸光部が形成されている。
さらに、ギアヘリコイド環２１の一部には、例えば銀色塗装等の光を反射する塗装が施され、第二反射部２９が形成されている。第二反射部２９が形成される位置は、後述するように、Ｔ位置においてフォトリフレクタ１４と対向する位置である（図６参照）。

本発明の鏡筒駆動機構では、固定筒１０の内周面に設けられたフォトリフレクタ１４により、カム筒２０の外周面の反射率の変化を検出した位置を基準としてＷ位置、Ｔ位置の検出を行う。
図４〜図６は、フォトリフレクタ１４とカム筒２０との位置関係を示す斜視図であり、図４はＰ位置、図５はＷ位置、図６はＴ位置を示す。なお、第一カム溝２６及び第二カム溝２７は省略している。

制御部はパルス波の数（エッジ数）を記憶するＲＡＭと、カム筒２０の位置（Ｐ位置、Ｗ位置、Ｔ位置）及び、後述するようにフォトリフレクタ１４がカム筒２０の外周面の反射率の変化を検出する位置（第一反射部２８と吸光部との境界、及び吸光部と第二反射部２９との境界）に対応する番地（エッジ数）を格納するＲＯＭとを備える。

例えばＰ位置に対応するエッジ数をＥ_-1、第一反射部２８と吸光部との境界に対応するエッジ数をＥ₀、Ｗ位置に対応するエッジ数をＥ₁、吸光部と第二反射部２９との境界に対応するエッジ数をＥ₂、Ｗ位置に対応するエッジ数をＥ₃（Ｅ_-1＜Ｅ₀＜Ｅ₁＜Ｅ₂＜Ｅ₃）とすることができる。
カム筒２０に対するフォトリフレクタ１４の位置と、エッジ数Ｅ_-1，Ｅ₀，Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃との関係は、図７に示すようになる。なお、図７〜図９は固定筒１０とカム筒２０との位置関係を示す展開図であり、図７はＰ位置（エッジ数Ｅ_-1）、図８はＷ位置（エッジ数Ｅ₁）、図９はＴ位置（エッジ数Ｅ₃）を示す。

制御部はＲＡＭに記憶されたエッジ数と、ＲＯＭに格納された番地とを比較することにより、カム筒２０の位置を認識することができる。
なお、制御部は後述するように、フォトリフレクタ１４の入力が変化する位置（エッジ数Ｅ₀，Ｅ₂）においてＲＡＭに記憶されたエッジ数を書き換える。

カム筒２０の内周面には、第一カム溝２６と、第二カム溝２７とが設けられている。なお、図４〜図６では、第一カム溝２６及び第二カム溝２７を省略している。第一カム溝２６には第一レンズ群枠４０の後述する第一コマ４２が係合し、第二カム溝２７には第二レンズ群枠５０の後述する第二コマ５２が係合する。
また、カム筒２０の後端内周面には、直進筒３０の後述する爪３４が係合する環状溝２５が形成されている。

直進筒３０は第一レンズ群枠４０よりも内側に配置され、第一レンズ群枠４０の突起と係合する第一直進溝（図示せず）と、第二レンズ群枠５０の後述する第二コマ５２が挿通される第二直進溝３２とを備える。また、直進筒３０の後端には、固定筒１０の直進溝１３と係合する突起３３と、カム筒２０の環状溝２５と係合する爪３４とが設けられている。このため、直進筒３０はカム溝とともに、直進溝１３に沿って前進する。なお、突起３３が直進溝１３と係合しているため、直進筒３０は周方向に回転することがない。

第一レンズ群枠４０は、カム筒２０と直進筒３０との間に設けられ、前端部に第一レンズ群４１を備える。第一レンズ群枠４０の後端部には、外周部に第一カム溝２６と係合する第一コマ４２が設けられ、内周部に直進筒３０の後述する第一直進溝と係合する突起（図示せず）が設けられている。

第一レンズ群４１は第一カム溝２６及び第一直進溝により案内される。Ｐ位置（図１）からＷ位置（図２）までは、第一カム溝２６がヘリコイド状に設けられているため、第一レンズ群枠４０はカム筒２０の回転に従って前進する。一方、W位置からＴ位置（図３）までは、第一カム溝２６が周方向に設けられているため、カム筒２０が回転しても第一レンズ群枠４０は前進しない。

第二レンズ群枠５０は、直進筒３０よりも内側に設けられ、内部にシャッター部と、第二レンズ群５１をスライドさせるスライド機構（図示せず）を備えている。第二レンズ群枠５０の外周部には第二直進溝３２に挿通され第二カム溝２７と係合する第二コマ５２が設けられている。第二レンズ群枠５０は第二カム溝２７及び第二直進溝３２により案内される。Ｐ位置（図１）からＷ位置（図２）までは第二カム溝２７が周方向に設けられているため、第二レンズ群枠５０はカム筒２０とともに前進する。一方、W位置からＴ位置（図３）までは、第二カム溝２７がヘリコイド状に設けられているため、第二レンズ群枠５０はカム筒２０に対してさらに前進する。

第二レンズ群５１はＰ位置では撮像素子１１及び第三レンズ群枠６０と隣接して固定筒１０の後部に収納されている（図１）が、カム筒２０の前進と連動してスライド機構により第一レンズ群４１及び第三レンズ群６１の光軸上に配置される（図２）。その後、第二レンズ群５１は第二レンズ群枠５０とともにW位置からＴ位置（図３）まで前進する。

次に、本発明のズームレンズの制御方法について説明する。
まず、Ｐ位置において制御部がモーターを制御して駆動ピニオンを順方向に回転させると、カム筒２０が回転し、Ｗ位置に向かって前進する。
Ｐ位置からW位置に達するまでの間は、図４及び図７に示すように、カム筒２０の第一反射部２８がフォトリフレクタ１４と対向配置される。この間は、フォトリフレクタ１４の発光素子から出射された光は第一反射部２８により反射され、受光素子で反射光が検出される。

カム筒２０が前進し、図５及び図８に示すように、ギアヘリコイド環２１の吸光部がフォトリフレクタ１４と対向配置される。ここで制御部はＲＡＭ内のエッジ数をクリアしてＥ₀とする。その後、制御部はモーターを制御してエッジ数がＥ₁となるまでカム筒２０を繰り出し、W位置まで移動させる。

このようにＰ位置とＷ位置との間でエッジ数をリセットすることで、Ｐ位置とＷ位置との間で移動させる操作を繰り返しても、エッジ数のカウントミスが蓄積することはない。

制御部はエッジ数をＲＡＭに記録しながら、Ｗ位置とＴ位置との間で変倍操作を行う。制御部がＲＡＭに記録されたエッジ数によりカム筒２０の位置を認識するため、任意の倍率となるように変倍操作を行うことができる。

Ｗ位置からＴ位置の間ではカム筒２０は前進せず、周方向に回転する。Ｗ位置に到達後、Ｔ位置に到達するまでは、吸光部がフォトリフレクタ１４と対向配置されるため、フォトリフレクタ１４の発光素子から出射された光は吸光部により吸収され、受光素子で光が検出されない。

図６及び図９に示すように、第二反射部２９がフォトリフレクタ１４と対向配置されると、フォトリフレクタ１４の発光素子から出射された光は第二反射部２９により反射され、受光素子で反射光が検出される。受光素子が反射光を検出したことを制御部に出力すると、制御部はＲＡＭ内のエッジ数をクリアしてＥ₂とする。その後、制御部はモーターを制御してエッジ数がＥ₃となるまでカム筒２０を繰り出してＴ位置まで移動させ、エッジ数がＥ₃となったら駆動ピニオンを停止させる。

このようにＷ位置とＴ位置との間でエッジ数をクリアするため、Ｗ位置とＴ位置との間で移動させる操作を繰り返しても、エッジ数のカウントミスが蓄積することはない。

Ｔ位置からＷ位置に戻すときには、制御部がモーターを制御して駆動ピニオンを逆方向に回転させる。第一反射部２８がフォトリフレクタ１４の位置に到達し、受光素子が反射光を検出したことを制御部に出力すると、制御部は駆動ピニオンを順方向に回転させ、Ｗ位置に到達した後に停止させる。
Ｗ位置からＰ位置に戻すときには、制御部がモーターを制御して駆動ピニオンを逆方向に所定の回転数だけ回転させる。

このように、本発明によれば、カム筒２０自体を光軸方向に移動させる場合でも、Ｐ位置、Ｗ位置、Ｔ位置の検出を１つのフォトリフレクタ１４のみで検出することができ、装置のコストを低減することができる。

また、本発明では、Ｐ位置とＷ位置との間、及びＷ位置とＴ位置との間においてＲＡＭに記憶されたエッジ数をリセットしているため、制御部が常にカム筒２０の位置を正確に認識することができる。
すなわち、もしＰ位置とＷ位置との間のみでエッジ数のリセットをする場合には、Ｗ位置とＴ位置との間で繰り返し移動させる操作をさせたときに、エッジ数がリセットされることがなく、エッジ数のカウントミスが蓄積してしまう。また、もしＷ位置とＴ位置との間のみでエッジ数のリセットをする場合には、Ｐ位置とＷ位置との間で繰り返し移動させる操作をさせたときに、エッジ数がリセットされることがなく、エッジ数のカウントミスが蓄積してしまう。このため、正常な操作から逸脱してしまう危険性がある。
一方、本発明では、Ｐ位置とＷ位置との間、及びＷ位置とＴ位置との間において、ＲＡＭに記憶されたエッジ数をリセットしている。このため、Ｐ位置とＷ位置との間、またはＷ位置とＴ位置との間で繰り返し移動させる操作をさせても、エッジ数のカウントミスが蓄積することがなく、正常な操作からの逸脱を防ぐことができる。

なお、以上の実施の形態においては、カム筒２０のＰ位置とＷ位置との間、及びＴ位置においてフォトリフレクタ１４と対向する部分に第一反射部２８、第二反射部２９を設け、Ｗ位置とＴ位置との間においてフォトリフレクタ１４と対向する部分を吸光部としたが、Ｗ位置とＴ位置との間においてフォトリフレクタ１４と対向する部分を反射部とし、Ｐ位置とＷ位置との間及びＴ位置においてフォトリフレクタ１４と対向する部分を吸光部としてもよい。

また、上記実施形態においては、ギアヘリコイド環２１よりも光軸方向前側の全面に第一反射部２８を形成したが、Ｐ位置とＷ位置との間においてフォトリフレクタ１４と対向する部分のみに第一反射部２８を形成してもよい。

また、カム筒２０側にフォトリフレクタ１４を設け、固定筒１０側に反射部及び吸光部を設けてもよい。
その他、具体的な細部構造についても適宜変更可能であることはもちろんである。

本発明のズームレンズ機構の収納位置における断面図である。本発明のズームレンズ機構の広角位置における断面図である。本発明のズームレンズ機構の望遠位置における断面図である。フォトリフレクタ１４とカム筒２０との収納位置における位置関係を示す斜視図である。フォトリフレクタ１４とカム筒２０との広角位置における位置関係を示す斜視図である。フォトリフレクタ１４とカム筒２０との望遠位置における位置関係を示す斜視図である。固定筒１０とカム筒２０との収納位置における位置関係を示す展開図である。固定筒１０とカム筒２０との広角位置における位置関係を示す展開図である。固定筒１０とカム筒２０との望遠位置における位置関係を示す展開図である。

符号の説明

１０固定筒
１４フォトリフレクタ
２０カム筒
２８第一反射部
２９第二反射部
４０第一レンズ群枠（レンズ枠）
５０第二レンズ群枠（レンズ枠）

Claims

レンズ枠が係合するカム筒と、カム筒を周方向に回転可能に保持する固定筒とからなり、カム筒を周方向に回転させることによりレンズ枠を収納位置、広角位置、望遠位置に駆動する鏡筒駆動機構であって、
固定筒には、カム筒に対向する面にフォトリフレクタが設けられ、
前記カム筒は、レンズ枠を収納位置と広角位置との間で駆動するときに固定筒に対して光軸方向に移動しながら周方向に回転するとともに、広角位置と望遠位置との間で駆動するときに光軸方向に移動せずに周方向に回転し、
カム筒の固定筒に対向する面には、レンズ枠を収納位置から広角位置に向けて駆動するときにフォトリフレクタと対向する部分に第一反射部が設けられるとともに、
レンズ枠を望遠位置に配置するときにフォトリフレクタと対向する部分に第二反射部が設けられたことを特徴とする鏡筒駆動機構。
前記第一反射部は、広角位置において前記カム筒のフォトリフレクタと対向する部分よりも光軸方向前側の部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鏡筒駆動機構。