JP2009075511A

JP2009075511A - 光学装置

Info

Publication number: JP2009075511A
Application number: JP2007246754A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ito; 章宏伊藤
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】焦点距離を変更することができる光学装置を提供する。
【解決手段】光学装置１０は、複数のレンズ鏡筒５２、５３、５４を有する鏡筒ホルダ５１と、複数のレンズ鏡筒５２、５３、５４のうち選択されたレンズ鏡筒に切り換えるためレンズ鏡筒５２、５３、５４の光軸と交差する方向に鏡筒ホルダ５１を移動させる移動手段と、鏡筒ホルダ５１の位置を検出するフォトインタラプタ６２および遮光板６３と有し、鏡筒ホルダ５１は、遮光板６３に固定され、移動手段は、鏡筒ホルダ５１の移動のガイドとなるガイド軸３１を有し、ガイド軸３１は、鏡筒ホルダ５１とフォトインタラプタ６２および遮光板６３との双方に隣接配置されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のレンズのうち選択されたレンズに切り換えることができる光学装置に関する。

従来、カメラのレンズとして、光軸の延在方向に移動可能なレンズが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−１７０２１１号公報

しかしながら、例えば車載用のデジタルカメラなどでは、光軸の延在方向の設置スペースが小さいなどの理由によって、光軸の延在方向にレンズを移動させる構成を持つことができない場合があり、そのような場合には、焦点距離を変更することができないので、ソフトウェアでデジタルズームするしかなく、画素数が減ってしまうという問題がある。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、焦点距離を変更することができる光学装置を提供することを目的とする。

本発明の光学装置は、複数のレンズを有するレンズ部材と、前記複数のレンズのうち選択された前記レンズに切り換えるため前記レンズの光軸と交差する方向に前記レンズ部材を移動させる移動手段とを有する光学装置において、前記レンズ部材の位置を検出する位置検出部材を有し、前記位置検出部材は、被検出体と、前記被検出体を検出する検出部材とを有し、前記レンズ部材は、前記被検出体および前記検出部材の一方に固定され、前記移動手段は、前記レンズ部材の移動のガイドとなるガイド部を有し、前記ガイド部を中心にした一方側と他方側とに前記レンズ部材と前記位置検出部材とを配設し、前記ガイド部が前記レンズ部材と前記位置検出部材との双方に隣接配置されることを特徴とする。

この構成により、本発明の光学装置は、レンズの光軸と交差する方向にレンズ部材を移動させて複数のレンズを切り替えることによって、焦点距離を変更することができる。また、本発明の光学装置は、レンズ部材と、位置検出部材との双方が証（位置の基準）となるガイド部に隣接されている。ゆえに、レンズ部材および位置検出部材との双方が証（位置の基準）となるガイド部の近傍に配設されているので、ガイド部に対するレンズ部材および位置検出部材の位置精度を向上させることができる。したがって、本発明の光学装置は、レンズ部材の位置を位置検出部材によって精度良く検出することができる。

また、本発明の光学装置の前記移動手段は、前記レンズ部材を移動させる駆動力を発生させるモータを有し、前記複数のレンズは、前記光軸と直交する方向に互いに並設され、前記ガイド部は、前記レンズ部材を前記複数のレンズの並設方向に移動させるために前記並設方向に延在して前記レンズ部材を挟む２本のガイド軸を有し、前記２本のガイド軸のうち一方のガイド軸は、前記レンズ部材と前記位置検出部材との双方に隣接配置され、前記２本のガイド軸のうち他方のガイド軸は、前記レンズ部材と前記モータとの双方に隣接配置されることが好ましい。

この構成により、本発明の光学装置は、位置検出部材と、モータとを別々のガイド軸の近傍に配置しているので、位置検出部材と、モータとを互いに干渉しない最適な位置に配設することができる。

また、本発明の光学装置の前記移動手段は、前記モータによって駆動されるリードスクリュと、前記レンズ部材に形成されて前記リードスクリュに噛み合う噛合歯とを有し、前記リードスクリュは、前記他方のガイド軸と平行に配設されるとともに、前記レンズ部材と前記モータとの双方に隣接配置されることが好ましい。

この構成により、本発明の光学装置は、位置検出部材と、リードスクリュとを互いに干渉しない最適な位置に配設することができる。

また、本発明の光学装置の前記移動手段は、前記モータから前記リードスクリュまでの動力の伝達に介在するウォーム歯車を有することが好ましい。

この構成により、本発明の光学装置は、レンズ部材に外部から負荷がかかっても、ウォーム歯車によってモータ側に負荷が伝達されないので、レンズ部材の位置が変化しない。したがって、本発明の光学装置は、安定した像を得ることができる。

また、本発明の光学装置の前記レンズ部材は、前記複数のレンズを保持するレンズホルダを有し、前記噛合歯は、樹脂によって前記レンズホルダと一体に形成されることが好ましい。

この構成により、本発明の光学装置は、レンズホルダと噛合歯とを樹脂によって容易に一体成形することができるとともに、レンズホルダと噛合歯とが別部品である構成と比較して部品点数を削減することができる。

本発明によれば、焦点距離を変更することができる光学装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。

まず、本実施の形態に係る光学装置の構成について説明する。

図１は、本実施の形態に係る光学装置１０の斜視図であって、光学装置１０の内部構造を示す図である。図２（ａ）は、光学装置１０の平面図である。図２（ｂ）は、光学装置１０の正面図である。図２（ｃ）は、光学装置１０の背面図である。図３（ａ）は、光学装置１０の左側面図である。図３（ｂ）は、光学装置１０の右側面図である。図３（ｃ）は、光学装置１０の底面図である。図４は、光学装置１０の平面図であって、上フレーム２４が取り外された状態での図である。図５は、光学装置１０の遮光板６３の平面図である。

図１〜図５に示すように、光学装置１０は、樹脂製の下フレーム２１と、下フレーム２１の延在方向の両端に配置されて図示していないネジによって下フレーム２１に固定された樹脂製の横フレーム２２、２３と、図示していないネジによって横フレーム２２、２３に固定された樹脂製の上フレーム２４と、横フレーム２２、２３に平行に固定されたステンレス製の円柱状のガイド軸３１、３２と、横フレーム２２、２３に固定されたベアリング３３、３４と、ベアリング３３、３４によって回転可能に支持されたステンレス製のリードスクリュ３５と、リードスクリュ３５の横フレーム２３側に固定された樹脂製のヘリカルギア３６と、下フレーム２１および横フレーム２３によって支持されたステッピングモータ４１と、ステッピングモータ４１の回転軸に固定されてヘリカルギア３６と噛み合う樹脂製のウォーム歯車４２と、ガイド軸３１、３２の間に配置されてガイド軸３１、３２に移動可能に支持された樹脂製の鏡筒ホルダ５１と、ガイド軸３１、３２の延在方向に鏡筒ホルダ５１に並設されたレンズ鏡筒５２、５３、５４と、下フレーム２１に固定された板６１と、板６１に固定されたフォトインタラプタ６２と、鏡筒ホルダ５１に固定されてフォトインタラプタ６２の図示していない発光部および受光部の間を通過するステンレス製の遮光板６３と、ステッピングモータ４１およびフォトインタラプタ６２に電気的に接続されていて光学装置１０の動作を制御する図示していない制御装置とを有している。

上フレーム２４は、外部から入射される光をレンズ鏡筒５２、５３、５４のレンズまで通すための穴２４ａが中央に形成されている。下フレーム２１は、外部から入射されて上フレーム２４およびレンズ鏡筒５２、５３、５４のレンズを通った光を通すための穴２１ａが略中央に形成されている。

ガイド軸３１は、鏡筒ホルダ５１、レンズ鏡筒５２、５３、５４、フォトインタラプタ６２および遮光板６３に隣接配置されている。ガイド軸３２は、ステッピングモータ４１、鏡筒ホルダ５１およびレンズ鏡筒５２、５３、５４に隣接配置されている。リードスクリュ３５は、ガイド軸３１、３２と平行に配設されており、ステッピングモータ４１、鏡筒ホルダ５１およびレンズ鏡筒５２、５３、５４に隣接配置されている。

鏡筒ホルダ５１は、リードスクリュ３５に噛み合う噛合歯５１ａが一体に形成されている。鏡筒ホルダ５１は、ガイド軸３１を通すＵ字溝が形成された２つの軸受５１ｂと、ガイド軸３２を通す丸穴が形成された２つの軸受５１ｃとを有している。

レンズ鏡筒５２、５３、５４は、光軸と直交する方向に横フレーム２２側から順に互いに並設されている。レンズ鏡筒５２は、レンズ鏡筒５２、５３、５４の中で焦点距離および画角が真ん中の鏡筒である。レンズ鏡筒５３は、レンズ鏡筒５２、５３、５４の中で焦点距離が最も大きく画角が最も小さい鏡筒である。レンズ鏡筒５４は、レンズ鏡筒５２、５３、５４の中で焦点距離が最も小さく画角が最も大きい鏡筒である。レンズ鏡筒５２は、鏡筒ホルダ５１に固定されたアルミ製の鏡筒外枠５２ａと、鏡筒外枠５２ａに固定された樹脂製のレンズ５２ｂとを有している。レンズ５２ｂは、図面において１枚しか表れていないが、鏡筒外枠５２ａの内部に光軸方向に複数枚収納されている。レンズ鏡筒５３、５４の構成は、レンズ鏡筒５２の構成と同様であるので、説明を省略する。

遮光板６３は、フォトインタラプタ６２の発光部から発せられた光をフォトインタラプタ６２の受光部によって受光可能に透過させる透過部６３ａと、フォトインタラプタ６２の発光部から発せられた光をフォトインタラプタ６２の受光部によって受光不可能に遮光させる遮光部６３ｂと、フォトインタラプタ６２の発光部から発せられた光をフォトインタラプタ６２の受光部によって受光可能に透過させる透過部６３ｃと、フォトインタラプタ６２の発光部から発せられた光をフォトインタラプタ６２の受光部によって受光不可能に遮光させる遮光部６３ｄと、フォトインタラプタ６２の発光部から発せられた光をフォトインタラプタ６２の受光部によって受光可能に透過させる透過部６３ｅと、フォトインタラプタ６２の発光部から発せられた光をフォトインタラプタ６２の受光部によって受光不可能に遮光させる遮光部６３ｆとが光軸と直交する方向に横フレーム２２側から順に交互に形成されている。透過部６３ａ、６３ｃ、６３ｅと、遮光部６３ｂ、６３ｄ、６３ｆとは、鏡筒ホルダ５１の移動方向における大きさがそれぞれ異なっている。透過部６３ｃは、透過部６３ａ、６３ｃ、６３ｅの中で最も小さく、透過部６３ａは、透過部６３ａ、６３ｃ、６３ｅの中で最も大きい。遮光部６３ｂは、遮光部６３ｂ、６３ｄ、６３ｆの中で最も小さく、遮光部６３ｄは、遮光部６３ｂ、６３ｄ、６３ｆの中で最も大きい。

なお、遮光板６３の透過部６３ｃのうち鏡筒ホルダ５１の移動方向における中心の位置６３ｇは、鏡筒ホルダ５１の移動の原点位置である。すなわち、フォトインタラプタ６２の発光部と、受光部との間に位置６３ｇが存在するとき、レンズ鏡筒５３の位置が上フレーム２４の穴２４ａの位置と完全に重なるようになっている。

ガイド軸３１、３２は、本発明のガイド部を構成している。

ステッピングモータ４１は、本発明のモータを構成している。

ガイド軸３１、３２、ベアリング３３、３４、リードスクリュ３５、ヘリカルギア３６、ステッピングモータ４１、ウォーム歯車４２および噛合歯５１ａは、本発明の移動手段を構成している。

鏡筒ホルダ５１は、本発明のレンズホルダを構成している。

鏡筒ホルダ５１およびレンズ鏡筒５２、５３、５４は、横フレーム２２と横フレーム２３との間の所定範囲を往復運動させられる本発明のレンズ部材を構成している。

フォトインタラプタ６２は、本発明の検出部材を構成している。遮光板６３は、本発明の被検出体を構成している。フォトインタラプタ６２および遮光板６３は、本発明の位置検出部材を構成している。

光学装置１０は、上フレーム２４側、下フレーム２１側にそれぞれ被写体、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）が位置するように配置され、レンズ鏡筒５２、５３、５４のうち何れかの鏡筒のレンズを介してＣＣＤに被写体を撮像させるものであって、例えば車載用カメラに使用されるものである。

次に、光学装置１０の動作について説明する。

まず、原点復帰動作について説明する。

以下、フォトインタラプタ６２の発光部から発せられた光が遮光板６３の透過部６３ａ、６３ｃ、６３ｅの何れかを介してフォトインタラプタ６２の受光部によって受光可能な状態をＯＦＦ状態といい、フォトインタラプタ６２の発光部から発せられた光が遮光板６３の遮光部６３ｂ、６３ｄ、６３ｆの何れかに遮られてフォトインタラプタ６２の受光部によって受光不可能な状態をＯＮ状態という。

図６は、光学装置１０の原点復帰動作のフローチャートである。

図６に示すように、制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態であるか否かを判断する（ステップＳ７１）。

制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態ではないとステップＳ７１において判断すると、ステッピングモータ４１を駆動して鏡筒ホルダ５１を矢印５０ａ（図１参照。）で示す右方向に１パルス分移動させた後（ステップＳ７２）、再びステップＳ７１を実行する。

なお、制御装置は、次のように鏡筒ホルダ５１を移動させる。すなわち、制御装置は、ステッピングモータ４１を駆動して、ステッピングモータ４１の回転軸に固定されたウォーム歯車４２を回転させる。ウォーム歯車４２が回転すると、ウォーム歯車４２に噛み合うヘリカルギア３６が回転して、ヘリカルギア３６に固定されたリードスクリュ３５が回転する。リードスクリュ３５が回転すると、リードスクリュ３５に噛み合う噛合歯５１ａが一体に形成された鏡筒ホルダ５１は、ガイド軸３１、３２に沿って移動する。

制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態であるとステップＳ７１において判断すると、ステッピングモータ４１を駆動して鏡筒ホルダ５１を矢印５０ｂ（図１参照。）で示す左方向に１パルス分移動させる（ステップＳ７３）。

なお、フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態であるとステップＳ７１において制御装置が判断したとき、遮光板６３は、フォトインタラプタ６２に対して次のような位置に存在する。すなわち、原点復帰動作を開始したときに遮光板６３の透過部６３ａ、６３ｃ、６３ｅの何れかがフォトインタラプタ６２の位置にあった場合には、原点復帰動作を開始したときの位置のままである。原点復帰動作を開始したときに遮光板６３の遮光部６３ｂがフォトインタラプタ６２の位置にあった場合には、遮光板６３の透過部６３ａのうち最も遮光部６３ｂ側の位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。原点復帰動作を開始したときに遮光板６３の遮光部６３ｄがフォトインタラプタ６２の位置にあった場合には、遮光板６３の透過部６３ｃのうち最も遮光部６３ｄ側の位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。原点復帰動作を開始したときに遮光板６３の遮光部６３ｆがフォトインタラプタ６２の位置にあった場合には、遮光板６３の透過部６３ｅのうち最も遮光部６３ｆ側の位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。

次いで、制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態であるか否かを判断する（ステップＳ７４）。

制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態ではないとステップＳ７４において判断すると、再びステップＳ７３を実行する。

制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態であるとステップＳ７４において判断すると、ステッピングモータ４１を駆動して鏡筒ホルダ５１を矢印５０ａで示す右方向に１パルス分移動させる（ステップＳ７５）。

なお、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態であるとステップＳ７４において制御装置が判断したとき、遮光板６３は、フォトインタラプタ６２に対して次のような位置に存在する。すなわち、フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態であるとステップＳ７１において制御装置が判断したときに遮光板６３の透過部６３ａがフォトインタラプタ６２の位置にあった場合には、遮光板６３の遮光部６３ｂのうち最も透過部６３ａ側の位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態であるとステップＳ７１において制御装置が判断したときに遮光板６３の透過部６３ｃがフォトインタラプタ６２の位置にあった場合には、遮光板６３の遮光部６３ｄのうち最も透過部６３ｃ側の位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態であるとステップＳ７１において制御装置が判断したときに遮光板６３の透過部６３ｅがフォトインタラプタ６２の位置にあった場合には、遮光板６３の遮光部６３ｆのうち最も透過部６３ｅ側の位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。

次いで、制御装置は、ステップＳ７５において移動させたパルス数をカウントし（ステップＳ７６）、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態であるか否かを判断する（ステップＳ７７）。

制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態ではないとステップＳ７７において判断すると、ステップＳ７６においてカウントしたパルス数が規定パルス数であるか否かを判断する（ステップＳ７８）。

ここで、規定パルス数とは、遮光板６３の透過部６３ａ、６３ｃ、６３ｅの中で２番目に大きい透過部６３ｅの全てがフォトインタラプタ６２内を通過するために必要なパルス数より大きく、透過部６３ａ、６３ｃ、６３ｅの中で最も大きい透過部６３ａの全てがフォトインタラプタ６２内を通過するために必要なパルス数より小さいパルス数である。

制御装置は、ステップＳ７６においてカウントしたパルス数が規定パルス数ではないとステップＳ７８において判断すると、再びステップＳ７５を実行する。

制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態であるとステップＳ７７において判断するか、ステップＳ７６においてカウントしたパルス数が規定パルス数であるとステップＳ７８において判断すると、遮光板６３の現在の位置を特定する（ステップＳ７９）。

すなわち、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態であるとステップＳ７７において制御装置が判断したときであって、ステップＳ７６において制御装置がカウントしたパルス数が、遮光板６３の透過部６３ｃの全てがフォトインタラプタ６２内を通過するために必要なパルス数と同じである場合、遮光板６３の遮光部６３ｂのうち最も透過部６３ｃ側の位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。フォトインタラプタ６２がＯＮ状態であるとステップＳ７７において制御装置が判断したときであって、ステップＳ７６において制御装置がカウントしたパルス数が、遮光板６３の透過部６３ｅの全てがフォトインタラプタ６２内を通過するために必要なパルス数と同じである場合、遮光板６３の遮光部６３ｄのうち最も透過部６３ｅ側の位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。ステップＳ７６においてカウントしたパルス数が規定パルス数であるとステップＳ７８において制御装置が判断したとき、遮光板６３の透過部６３ａのうち遮光部６３ｂとの境界から規定パルス数分離れた位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。

次いで、制御装置は、ステップＳ７９において特定した遮光板６３の現在の位置に基づいて、遮光板６３の規定の位置６３ｈ（図５参照。）がフォトインタラプタ６２の位置になるように、ステッピングモータ４１を駆動して鏡筒ホルダ５１を移動させる（ステップＳ８０）。

ここで、規定の位置６３ｈは、遮光部６３ｂ内の位置である。

なお、制御装置は、鏡筒ホルダ５１の位置の制御の精度を上げるために、ステップＳ８０より後のステップにおいては、鏡筒ホルダ５１の移動速度をステップＳ８０以前のステップにおける移動速度より遅くする。

次いで、制御装置は、ステッピングモータ４１を駆動して鏡筒ホルダ５１を矢印５０ｂで示す左方向に１パルス分移動させた後（ステップＳ８１）、フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態であるか否かを判断する（ステップＳ８２）。

制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態ではないとステップＳ８２において判断すると、再びステップＳ８１を実行する。

なお、フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態であるとステップＳ８２において制御装置が判断したとき、遮光板６３の透過部６３ｃのうち最も遮光部６３ｂ側の位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。

制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＦＦ状態であるとステップＳ８２において判断すると、ステップＳ８１において移動させたパルス数をカウントし（ステップＳ８３）、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態であるか否かを判断する（ステップＳ８４）。

制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態ではないとステップＳ８４において判断すると、再びステップＳ８１を実行する。

なお、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態であるとステップＳ８４において制御装置が判断したとき、遮光板６３の遮光部６３ｄのうち最も透過部６３ｃ側の位置がフォトインタラプタ６２の位置に存在する。また、ステップＳ８３において制御装置がカウントしたパルス数は、透過部６３ｃの全てがフォトインタラプタ６２内を通過するために必要なパルス数である。

制御装置は、フォトインタラプタ６２がＯＮ状態であるとステップＳ８４において判断すると、ステッピングモータ４１を駆動して鏡筒ホルダ５１を矢印５０ａで示す右方向に、ステップＳ８３においてカウントしたパルス数の半分のパルス数分移動させ（ステップＳ８５）、原点復帰動作を終了する。

以上のようにして、制御装置は、フォトインタラプタ６２の位置に遮光板６３の位置６３ｇを合わせる。

次に、レンズ鏡筒５２、５３、５４の切り換えの動作について説明する。

制御装置は、レンズ鏡筒５２、５３、５４の切り換えが指示されると、上述した原点復帰動作を行った後、ステッピングモータ４１を駆動してレンズ鏡筒５２、５３、５４を切り換える。

すなわち、制御装置は、レンズ鏡筒５２への切り換えが指示されると、上述した原点復帰動作を行った後、ステッピングモータ４１を駆動して鏡筒ホルダ５１を矢印５０ａで示す右方向に予め決められているパルス数分移動させて、レンズ鏡筒５２の位置が上フレーム２４の穴２４ａの位置と完全に重なるようにする。制御装置は、レンズ鏡筒５３への切り換えが指示されると、上述した原点復帰動作を行って、レンズ鏡筒５３の位置が上フレーム２４の穴２４ａの位置と完全に重なるようにする。制御装置は、レンズ鏡筒５４への切り換えが指示されると、上述した原点復帰動作を行った後、ステッピングモータ４１を駆動して鏡筒ホルダ５１を矢印５０ｂで示す左方向に予め決められているパルス数分移動させて、レンズ鏡筒５４の位置が上フレーム２４の穴２４ａの位置と完全に重なるようにする。

なお、制御装置は、原点復帰動作を行った後に鏡筒ホルダ５１を移動させるとき、フォトインタラプタ６２の状態がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わるまでのパルス数や、フォトインタラプタ６２の状態がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わるまでのパルス数を常にカウントし、予め設定されているパルス数と比較することによって、ステッピングモータ４１の脱調を監視することができる。

以上に説明したように、光学装置１０は、レンズ鏡筒５２、５３、５４の光軸と交差する方向に鏡筒ホルダ５１およびレンズ鏡筒５２、５３、５４を移動させて複数のレンズ鏡筒５２、５３、５４を切り替えることによって、焦点距離を変更することができる。

また、光学装置１０は、鏡筒ホルダ５１およびレンズ鏡筒５２、５３、５４と、フォトインタラプタ６２および遮光板６３との双方が証（位置の基準）となるガイド軸３１に隣接されている。ゆえに、フォトインタラプタ６２および遮光板６３との双方が証（位置の基準）となるガイド軸３１の近傍に配設されているので、ガイド軸３１に対する鏡筒ホルダ５１、レンズ鏡筒５２、５３、５４、フォトインタラプタ６２および遮光板６３の位置精度を向上させることができる。したがって、光学装置１０は、鏡筒ホルダ５１およびレンズ鏡筒５２、５３、５４の位置をフォトインタラプタ６２および遮光板６３によって精度良く検出することができる。

また、光学装置１０は、フォトインタラプタ６２および遮光板６３がガイド軸３１の近傍に配設されており、ステッピングモータ４１がガイド軸３１とは別のガイド軸３２の近傍に配設されているので、ステッピングモータ４１と、フォトインタラプタ６２および遮光板６３とを互いに干渉しない最適な位置に配設することができる。

更に、光学装置１０は、リードスクリュ３５がガイド軸３２と平行に配設されるとともにステッピングモータ４１、鏡筒ホルダ５１およびレンズ鏡筒５２、５３、５４の近傍に配置されているので、リードスクリュ３５と、フォトインタラプタ６２および遮光板６３とを互いに干渉しない最適な位置に配設することができる。

また、光学装置１０は、ステッピングモータ４１からリードスクリュ３５までの動力の伝達に介在するウォーム歯車４２を有しており、鏡筒ホルダ５１およびレンズ鏡筒５２、５３、５４に外部から負荷がかかっても、ウォーム歯車４２によってステッピングモータ４１側に負荷が伝達されないので、鏡筒ホルダ５１およびレンズ鏡筒５２、５３、５４の位置が変化しない。したがって、光学装置１０は、安定した像を得ることができる。

また、光学装置１０は、噛合歯５１ａが樹脂によって鏡筒ホルダ５１と一体に形成されているので、鏡筒ホルダ５１と噛合歯５１ａとを樹脂によって容易に一体成形することができるとともに、鏡筒ホルダ５１と噛合歯５１ａとが別部品である構成と比較して部品点数を削減することができる。

なお、光学装置１０は、遮光板６３が３つの遮光部および透過部を有しているが、遮光板６３がより多くの遮光部および透過部を有するように細かくスリットが形成されていれば、図６に示す動作のステップＳ７１〜ステップＳ７９の動作において鏡筒ホルダ５１の移動距離を短くすることができるので、図６に示す動作のステップＳ７１〜ステップＳ７９の動作を迅速に行うことができる。

光学装置１０は、本実施の形態において、原点復帰動作として図６に示す動作を行っているが、原点復帰動作として図６に示す動作以外の動作を行うようになっていても良い。例えば、光学装置１０は、図６に示す動作のステップＳ７１〜ステップＳ７９において透過部を基準にして遮光板６３の現在の位置を特定しているが、遮光部を基準にして遮光板６３の現在の位置を特定するようになっていても良い。また、光学装置１０は、図６に示す動作のステップＳ８０において遮光部６３ｂ内の位置６３ｈを規定の位置としているが、透過部内の位置を規定の位置とするようになっていても良い。また、光学装置１０は、透過部６３ｃのうち遮光板６３の移動方向における中心の位置６３ｇを原点としているが、透過部６３ｃのうち他の位置を原点とするようになっていても良いし、遮光部内の位置を原点とするようになっていても良い。

光学装置１０は、本実施の形態において、フォトインタラプタ６２が板６１を介して下フレーム２１に固定されていて、遮光板６３が鏡筒ホルダ５１に固定されている構成であるが、フォトインタラプタ６２が鏡筒ホルダ５１に固定されていて、遮光板６３が下フレーム２１に固定されている構成であっても良い。

光学装置１０は、本実施の形態において、レンズ鏡筒５２、５３、５４が直線上を移動するようになっているが、レンズ鏡筒５２、５３、５４が曲線上を移動するようになっていても良い。レンズ鏡筒５２、５３、５４が曲線上を移動するようになっている場合、遮光板６３も曲線状になる。

光学装置１０は、本実施の形態において、光を利用して位置検出を行っているが、光以外の方法によって位置検出を行っても良い。例えば、光学装置１０は、図７に示すように、フォトインタラプタ６２、遮光板６３をそれぞれ磁気センサ６５、マグネット６６に代えることによって、磁力を利用して位置検出を行うことができる。また、光学装置１０は、図８に示すように、フォトインタラプタ６２、遮光板６３をそれぞれ接触センサ６８、カム６９に代えることによって、物理的な接触を利用して位置検出を行うことができる。

本実施の形態においては、ＣＣＤが固定されて、レンズ鏡筒５２、５３、５４が移動させられる構成によって、ＣＣＤに対するレンズが切り換えられるようになっているが、レンズ鏡筒５２、５３、５４が固定されて、ＣＣＤが移動させられる構成によって、ＣＣＤに対するレンズが切り換えられるようになっていても良い。

本発明の一実施の形態に係る光学装置の斜視図であって、光学装置の内部構造を示す図である。（ａ）図１に示す光学装置の平面図である。（ｂ）図１に示す光学装置の正面図である。（ｃ）図１に示す光学装置の背面図である。（ａ）図１に示す光学装置の左側面図である。（ｂ）図１に示す光学装置の右側面図である。（ｃ）図１に示す光学装置の底面図である。図１に示す光学装置の平面図であって、上フレームが取り外された状態での図である。図１に示す光学装置のフォトインタラプタおよび遮光板の平面図である。図１に示す光学装置の原点復帰動作のフローチャートである。図１に示す光学装置の磁気センサおよびマグネットの平面図である。図１に示す光学装置の接触センサおよびカムの平面図である。

符号の説明

１０光学装置
３１ガイド軸（移動手段、ガイド部、一方のガイド軸）
３２ガイド軸（移動手段、ガイド部、他方のガイド軸）
３３、３４ベアリング（移動手段）
３５リードスクリュ（移動手段）
３６ヘリカルギア（移動手段）
４１ステッピングモータ（移動手段、モータ）
４２ウォーム歯車（移動手段）
５１鏡筒ホルダ（レンズ部材、レンズホルダ）
５１ａ噛合歯（移動手段）
５２、５３、５４レンズ鏡筒（レンズ、レンズ部材）
６２フォトインタラプタ（位置検出部材、検出部材）
６３遮光板（位置検出部材、被検出体）
６５磁気センサ（位置検出部材、検出部材）
６６マグネット（位置検出部材、被検出体）
６８接触センサ（位置検出部材、検出部材）
６９カム（位置検出部材、被検出体）

Claims

複数のレンズを有するレンズ部材と、前記複数のレンズのうち選択された前記レンズに切り換えるため前記レンズの光軸と交差する方向に前記レンズ部材を移動させる移動手段とを有する光学装置において、
前記レンズ部材の位置を検出する位置検出部材を有し、
前記位置検出部材は、被検出体と、前記被検出体を検出する検出部材とを有し、
前記レンズ部材は、前記被検出体および前記検出部材の一方に固定され、
前記移動手段は、前記レンズ部材の移動のガイドとなるガイド部を有し、
前記ガイド部を中心にした一方側と他方側とに前記レンズ部材と前記位置検出部材とを配設し、前記ガイド部が前記レンズ部材と前記位置検出部材との双方に隣接配置されることを特徴とする光学装置。
前記移動手段は、前記レンズ部材を移動させる駆動力を発生させるモータを有し、
前記複数のレンズは、前記光軸と直交する方向に互いに並設され、
前記ガイド部は、前記レンズ部材を前記複数のレンズの並設方向に移動させるために前記並設方向に延在して前記レンズ部材を挟む２本のガイド軸を有し、
前記２本のガイド軸のうち一方のガイド軸は、前記レンズ部材と前記位置検出部材との双方に隣接配置され、
前記２本のガイド軸のうち他方のガイド軸は、前記レンズ部材と前記モータとの双方に隣接配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
前記移動手段は、前記モータによって駆動されるリードスクリュと、前記レンズ部材に形成されて前記リードスクリュに噛み合う噛合歯とを有し、
前記リードスクリュは、前記他方のガイド軸と平行に配設されるとともに、前記レンズ部材と前記モータとの双方に隣接配置されることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
前記移動手段は、前記モータから前記リードスクリュまでの動力の伝達に介在するウォーム歯車を有することを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
前記レンズ部材は、前記複数のレンズを保持するレンズホルダを有し、
前記噛合歯は、樹脂によって前記レンズホルダと一体に形成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光学装置。