JP2010243697A - 樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リードスクリューの回動によりフォーカスレンズ群を移動させるフォーカシング機構において、樹脂製のリードスクリューを使用した場合であっても、温度変化によるフォーカスレンズ群の位置ずれを抑えることを可能にする。
【解決手段】固定部材に両端部が回動自在に軸支された樹脂製のリードスクリューの回転によりフォーカスレンズ群を光軸方向に進退動させるフォーカシング装置であって、フォーカスレンズ群が光軸方向の基準位置に位置することを検出する位置検出センサと、被写体の合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段により合焦状態を検出しない、特殊撮影位置にフォーカスレンズ群を位置させる特殊撮影モードとを備え、前記基準位置を特殊撮影位置近傍に配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、焦点調節光学系の駆動に樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置に関する。

いわゆるコンパクトデジタルカメラにおいて、焦点調節光学系としてのフォーカスレンズ群を光軸方向に駆動するために、リードスクリューが使用されたものが従来技術として知られている。

このリードスクリューは、モータによって回転駆動される。モータの出力軸の回転を伝達するために、出力軸にピニオンが嵌合され、リードスクリューに平歯車が嵌合され、ピニオンと平歯車とが減速ギヤ列を介して接続されている。リードスクリューにはナットが螺合されていて、このナットがフォーカスレンズ群枠に連結されて、リードスクリューの回転によって進退動するナットによってフォーカスレンズ群枠が進退動される構成である。このリードスクリューは、フォーカスレンズを駆動するために精度が必要なので熱膨張係数が小さい方が望ましい。このため、従来は素材として金属が使用されていた。

金属性のリードスクリューはコストが高いため、リードスクリューを合成樹脂で形成する発明が提案されている（特許文献１）。

特開平９-２１５３０８号公報

しかしながら合成樹脂は、金属に比して膨張率が高いので、樹脂製リードスクリューは、環境温度の変化によって長さの変動が非常に大きい。
又、コントラスト法などによる焦点検出によってフォーカスレンズの光軸方向における位置調整をしない光軸方向領域におけるフォーカスレンズ群の位置は通常、リードスクリューのリードに基づく回転数で決められていた。そこで従来、無限遠撮影位置など、焦点検出によってフォーカスレンズの光軸方向における位置調整をしない特定の撮影距離にフォーカスレンズ群を移動する場合、フォーカスレンズ群の初期位置からリードスクリューの回転数、つまりステップモータの駆動ステップ数で設定していた。しかし、樹脂製リードスクリューの場合は温度変化による長さの変化量が大きいため、回転数で制御すると、温度変化によって移動量、つまり停止位置の変動が大きい、という問題があった。例えば、無限遠モードなど、フォーカスレンズ群を無限遠に設定するカメラに適用した場合、基準温度（およそ２５℃）から温度が変化した場合、フォーカスレンズ群がフォーカス無限位置からずれてしまう。特に長焦点距離など焦点深度が浅い条件下では画像のボケが顕著になってしまう問題があった。

かかる従来技術の課題に鑑みた本発明は、リードスクリューの回動によりフォーカスレンズ群を移動させるフォーカシング機構において、樹脂製のリードスクリューを使用した場合であっても、温度変化によるフォーカスレンズ群の位置ずれを抑えることを可能にした、樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置を得ることを目的とする。

上記の課題を解決する本発明は、固定部材に両端部が回動自在に軸支された樹脂製のリードスクリューの回転によりフォーカスレンズ群を光軸方向に進退動させるフォーカシング装置であって、フォーカスレンズ群が光軸方向の基準位置に位置することを検出する位置検出センサと、被写体の合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段により合焦状態を検出しない、特殊撮影位置にフォーカスレンズ群を位置させる特殊撮影モードと、を備え、前記基準位置は、前記特殊撮影位置近傍に配置されていること、に特徴を有する。

より実際的には、本発明の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置はデジタルカメラに搭載されていて、前記焦点距離検出手段は、前記リードスクリューをステップ回転させてフォーカスレンズ群をステップ移動しながら撮像手段により撮像した画像のコントラストを検出して被写体の合焦状態を検出する。
さらに、前記フォーカスレンズ群が前記基準位置にあることを前記位置検出センサが検出したときから前記フォーカスレンズ群を前記特殊撮影位置まで移動させるのに要する前記リードスクリューの回転量が設定値としてメモリされたメモリ手段を備えることが実際的である。

また本発明は、前記リードスクリューを回転駆動する駆動手段と、前記位置検出センサが前記フォーカスレンズ群が前記基準位置にあることを検出したときから前記リードスクリューの回転量を測定する測定手段と、前記フォーカスレンズ群を特殊撮影位置に移動させるときは、前記メモリ手段にメモリされた設定値と、測定手段が測定した回転量とに基づいて前記駆動手段を介してリードスクリューの回転を制御する制御手段とを備えることが好ましい。

前記測定手段は、前記フォーカスレンズ群の光軸方向位置を、前記位置検出センサが前記フォーカスレンズ群が前記基準位置にあることを検出したときからの前記リードスクリューの回転量として継続して測定し、前記制御手段は、前記フォーカスレンズ群を特殊撮影位置に移動させるときは、前記測定手段による測定値が前記メモリ手段にメモリした設定値となるように前記駆動手段を駆動制御する。

好ましい実施形態において前記制御手段は、前記フォーカスレンズ群を特殊撮影位置に移動させるときは、前記位置検出センサが前記フォーカスレンズ群が前記基準位置にあることを検出する方向に前記駆動手段を駆動し、前記位置検出センサが前記フォーカスレンズ群が前記基準位置にあることを検出してから前記駆動手段を前記フォーカス無限位置方向に駆動するともに前記測定手段に前記測定を開始させ、前記測定手段の測定値が前記メモリ手段にメモリした設定値と一致したときに前記駆動手段を停止させる。

前記特殊撮影位置は、無限遠合焦位置とすることができる。

また、前記フォーカスレンズ群は、弾性部材によって常時近位置方向に押圧されていて、前記特殊撮影位置及び位置検出センサが前記樹脂製リードスクリューによる前記フォーカスレンズ群の可動範囲後方位置に設定されたフォーカシング機構において、近位置から離れたフォーカス無限位置にフォーカスレンズ群を移動させる場合により効果が得られる。

より好ましくは、前記リードスクリューには歯車が一体形成されていて、このリードスクリューを、前記歯車と噛み合う減速歯車列を介してモータによって回転駆動する。
この場合、リードスクリューの回転数は、モータの回転数又は歯車の回転数として測定し、設定することが実際的である。

本発明は、フォーカスレンズ群による合焦状態を検出しない位置に設定された特殊撮影位置の近傍位置にフォーカスレンズ群の位置を検出する位置検出センサを配置したので、樹脂製のリードスクリューを使用した場合であっても、温度変化にかかわらず特殊撮影位置のずれを抑えることが可能になった。

リードスクリューと歯車とを一体に形成することにより、リード部の有効長を長くすることが可能になり、部品点数の減少及び部品の小型化を図ることが可能になった。

（Ａ）は本発明の樹脂製のリードスクリューを用いたフォーカシング装置を搭載したデジタルカメラのフォーカシング機構要部をフォーカスレンズ群がフォーカス原点位置にある状態で縦断した断面図、（Ｂ）は（Ａ）図の矢視ａ方向から見た位置検出センサ部分の図である。 同デジタルカメラのフォーカシング機構要部を、フォーカスレンズ群がフォーカス原点位置よりも被写体側のフォーカス無限位置にある状態で縦断した断面図である。 同樹脂製のリードスクリューの斜視図である。 同フォーカシング装置においてフォーカスレンズ群を近位置方向に常時付勢する様子を説明する図である。 同フォーカシング装置のリードスクリューが熱膨張する様子を説明する図であって、（Ａ）はフォーカスレンズ群がフォーカス無限位置にあるときの基準環境温度における状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の状態から基準環境温度から上昇したきの様子を説明する図である。 フォーカス原点位置を近位置側に設定し、フォーカスレンズ群をフォーカス原点位置からリードスクリューの回転数制御によりフォーカス無限位置に移動する場合にリードスクリューの膨脹により受ける影響を説明する図であって、（Ａ）は、基準環境温度においてリードスクリューを所定回転させることによりフォーカスレンズ群をフォーカス原点位置からフォーカス無限遠位置に移動させた状態を示す図、（Ｂ）は、温度上昇時においてリードスクリューを（Ａ）と同量回転させることによりフォーカスレンズ群をフォーカス原点位置から移動させた状態を示す図である。 フォーカス原点位置をフォーカス無限位置近傍に設定し、フォーカスレンズ群をフォーカス原点位置からリードスクリューの回転数制御によりフォーカス無限位置に移動する場合にリードスクリューの膨脹により受ける影響を説明する図であって（Ａ）は、基準環境温度においてリードスクリューを所定回転させることによりフォーカスレンズ群をフォーカス原点位置からフォーカス無限遠位置に移動させた状態を示す図、（Ｂ）は、温度上昇時においてリードスクリューを（Ａ）と同量回転させることによりフォーカスレンズ群をフォーカス原点位置から移動させた状態を示す図である。 同デジタルカメラの主要回路部材を示すブロック回路図である。 同デジタルカメラにおける、無限遠フォーカスにおける制御動作をフローチャートで説明する図である。

以下本発明の実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１（Ａ）、図２は本発明の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング機構を搭載した、いわゆるコンパクトデジタルカメラの要部を縦断して示す図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の矢視ａ方向に見た原点位置検出センサ部分の図である。

このコンパクトデジタルカメラは、カメラボディ（図示せず）に対して固定されるハウジング１１と、ハウジング１１に固定される撮像素子ホルダ１３を備えている。撮像素子ホルダ１３には、撮像素子１５が装着されている。

ハウジング１１と撮像素子ホルダ１３とには、フォーカスレンズ群ＦＬを保持したフォーカスレンズ群枠１７を光軸Ｏに沿って移動自在に支持する直進ガイド軸１９と、樹脂製のリードスクリュー２１の両端部が支持されている。直進ガイド軸１９及びリードスクリュー２１は、光軸Ｏと平行に支持されている。

フォーカスレンズ群枠１７は、そのレンズ保持枠１７ａにフォーカスレンズ群ＦＬを嵌合保持している。レンズ保持枠１７ａから一体に延びたガイド腕部１７ｂには、直進ガイド軸１９に摺動自在に嵌合するガイド軸穴１７ｃと、リードスクリュー２１に非接触状態で嵌合されるリード穴１７ｄと、位置検出用の遮光板１７ｅが一体に形成されている。

リードスクリュー２１は、図３に斜視図を示したように、リード部(ねじ部）２１ａの先端部に小径の前方軸部２１ｂを有し、さらに前方軸部２１ｂの先端面に、ベアリングとなる半球部２１ｃが形成されている。リード部２１ａの後端部には平歯車２１ｄを有し、さらに平歯車２１ｄの中心から後方に突出する後方軸部２１ｅを有する。このリードスクリュー２１は、上記各部分が一体に合成樹脂、例えばエンジニアリングプラスチック(特にポリアセタール）により射出モールド成形される。

このリードスクリュー２１は、半球部２１ｃ及び前方軸部２１ｂが、ハウジング１１に形成されたリード軸受穴１１ａに挿入され、半球部２１ｃがリード軸受穴１１ａの底面１１ｂに当て付けられている。後方軸部２１ｅは、撮像素子ホルダ１３に形成されたリード軸受穴１３ａに挿入されている。またこのリードスクリュー２１は、リード部２１ａがガイド腕部１７ｂのリード穴１７ｄに挿通され、その後、リード部２１ａにＡＦナット２３が螺合されている。なおＡＦナット２３には、径方向の突起（図示せず）が形成されていて、この突起がハウジング１１に設けられている光軸方向溝（図示せず）に係合することにより、相対回転せずに進退動するように構成されている。
なお、ＡＦナット２３は、リードスクリュー２１と同一の素材、例えばポリアセタールで形成することが好ましい。

図４に示したようにガイド腕部１７ｂは、後方から常時ＡＦナット２３に接触するように、トーションばね２５によって前方に弾性的に付勢されている。このトーションばね２５の付勢力によってガイド腕部１７ｂは常時ＡＦナット２３によって光軸方向位置が拘束され、ＡＦナット２３の光軸方向移動に拘束されて進退動する。つまりフォーカスレンズ群ＦＬは、ＡＦナット２３によって光軸方向位置が拘束されている。このトーションばね２５は、コイル部２５ａと、コイル部２５ａから外方に延びた短アーム部２５ｂと長アーム部２５ｃを備えている。図示しないが、コイル部２５ａは、ハウジング１１に突設又は固定された軸部に嵌合され、短アーム部２５ｂがハウジング１１に係合され、長アーム部２５ｃがガイド腕部１７ｂに係合されている。そうしてコイル部２５ａは、長アーム部２５ｃがガイド腕部１７ｂを図１の左方向に付勢するようにトーションばね２５を撓ませている。

またリードスクリュー２１は、このトーションばね２５によってガイド腕部１７ｂ、ＡＦナット２３を介して前方に付勢されているので、先端の半球球２１ｃがハウジング１１のリード軸受穴１１ａの底面１１ｂに常時押圧されている。したがってリードスクリュー２１は、この底面１１ｂに対して伸縮する。

リードスクリュー２１の平歯車２１ｄには、ＡＦモータ４３によって駆動される減速ギヤ列が螺合されている。ＡＦモータ４３が回転すると、リードスクリュー２１が減速ギヤ列によって減速された回転速度で回転する。すると、回転規制されているＡＦナット２３がリードスクリュー２１のリード部２１ａに拘束されて進退動する。ＡＦナット２３の光軸Ｏと平行な方向の移動量、移動位置は、リード部２１ａのリードとリードスクリュー２１の回転量によって決まる。その回転量は、リードスクリュー２１の回転に連動するエンコーダ４５(図８）が出力するＡＦパルスによって測定される。なお、ＡＦモータ４３にステップモータを使用すれば、ＡＦモータ４３の駆動ステップ数によって回転量、位置を測定できる。

この実施形態のフォーカス機構は、フォーカスレンズ群ＦＬが前方に位置するほど短撮影距離となり、後方に位置するほど遠撮影距離となる構成である。この実施形態では、原点位置検出センサ２７を基準位置として、フォーカスレンズ群ＦＬのフォーカス無限位置（無限遠合焦位置）が決定される。なお、この実施形態では、フォーカスレンズ群ＦＬの位置を基準位置からのＡＦパルス数で常時検出している。そうして画像コントラスト法により被写体の焦点状態を検出する。この画像コントラスト法によるＡＦ処理では、フォーカスレンズ群ＦＬを一定方向にステップ駆動しながら撮像して画像コントラスト（合焦状態）を求め、画像コントラストのピーク値が得られたときのフォーカシングレンズ群ＦＬの位置を合焦レンズ位置（合焦位置）として設定し、その合焦レンズ位置にフォーカスレンズ群ＦＬを移動させる。

原点位置検出センサ２７は、コ字形状のハウジング２７ａのギャップ２７ｂの対向面に検出光を出す発光素子及び検出光を受ける受光素子を備えた透過型フォトインタラプターである。この原点位置検出センサ２７は、遮光板１７ｅがこのギャップ２７ｂを通過するように形成され、遮光板１７ｅによりインタラプトされたことを検出するように形成されている。

この実施形態の原点位置検出センサ２７は、ギャップ２７ｂが開放された状態でオンし、ギャップ２７ｂに遮光板１７ｅが進入してインタラプトされたときにオフする構成とする。そうして、遮光板１７ｅが近位置側から遠位置方向に移動してギャップ２７ｂに進入したときに原点位置検出センサ２７がオンからオフし、ギャップ２７ｂを通過したときに原点位置検出センサ２７がオフからオンする。その後、遮光板１７ｅを近位置方向に移動すると、原点位置検出センサ２７がオンからオフに変化する。すなわち、ギャップ２７ｂを通過した遮光板１７ｅが前進してエッジ１７ｆが通過したときに原点位置検出センサ２７がオンからオフに変化したとき（位置）を、フォーカス原点位置とする。

図１（Ａ）は、フォーカスレンズ群ＦＬがフォーカス原点位置に位置している状態を示し、図２は、フォーカスレンズ群ＦＬが同フォーカス原点位置よりも所定ＡＦパルス分前方（被写体側）のフォーカス無限位置（無限遠合焦位置）に位置する状態を示している。

なお、この実施形態では、ハウジング１１に光軸Ｏと平行に延びる断面コ字形状のセンサ装着溝１１ｃが形成されている。このセンサ装着溝１１ｃに原点位置検出センサ２７が、撮像素子ホルダ１３側から挿入され、光軸方向位置を決めて固定される。

原点位置検出センサ２７は、フォーカスレンズ群ＦＬのフォーカス無限遠位置を検出する位置に設けることが好ましいが、製造誤差により前後(近傍(±100パルス以内(±0.5ｍｍ以内)))にずれてしまうことがある。この実施形態では、原点位置検出センサ２７がフォーカス無限位置の近傍（後方）にずれている場合を想定している。

フォーカス無限位置は、カメラの製造段階において以下のように設定されている。フォーカスレンズ群ＦＬが近位置側からフォーカス無限位置方向に移動するようにＡＦモータ４３を駆動する。原点位置検出センサ２７が遮光板１７ｅを検出してオンからオフに変化し、その後オフからオンに変化したら、ＡＦモータ４３を反転させて近位置方向駆動する。そうして、原点位置検出センサ２７がオンからオフに変化したときをフォーカス原点位置としてＡＦパルス数のカウントを開始し、別の測定装置によって無限遠の被写体に合焦させて、無限遠の被写体に合焦した位置をフォーカス無限位置として設定する。フォーカス原点位置からフォーカス無限位置まで駆動するのに要したＡＦパルス数を無限遠値Ｎとして設定し、カメラのメモリ、例えば図８、ＥＥＰＲＯＭ３４に記憶させる。

この無限遠値Ｎは、以後、このデジタルカメラの使用時において、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス無限位置に移動させる制御に利用される。この実施形態では、モードが無限遠フォーカスに切り替えられたときに、遮光板１７ｅのエッジ１７ｆが近方向移動により原点位置検出センサ２７を通過するように（原点位置検出センサ２７がオンからオフに変化するように）ＡＦモータ２５を駆動制御してフォーカス原点位置を検出し、それからフォーカス原点位置を基準として、ＥＥＰＲＯＭ３４に記憶した無限遠値Ｎ分ＡＦモータ２５を駆動してフォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス無限位置に繰出す。

なお、通常のデジタルカメラは、カメラの電源が入った直後に、遮光板１７ｅのエッジ１７ｄが原点位置検出センサ２７を遠位置から近位置方向に通過するように（原点位置検出センサ２７がオンからオフに変化するように）ＡＦモータ２５を駆動制御してフォーカス原点位置を把握する。そうしてこのフォーカス原点位置からエンコーダ４５が出力するＡＦパルス数のカウントを継続している。したがって、モードが無限遠フォーカスに切り替えられたときに遮光板１７ｅが原点位置検出センサ２７を通過するように制御しなくてもフォーカス無限位置に繰り出すことができる。しかし、このＡＦパルス数のみによって制御すると誤差が蓄積されることがあるので、本発明の実施形態では、フォーカスレンズ群ＦＬを一旦フォーカス原点位置まで戻している。

温度変化によるリードスクリュー２１の状態変化を図５、図６及び図７に示した。各図において、（Ａ）は基準環境温度においてリードスクリュー２１を所定回転させることによりフォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス原点位置からフォーカス無限位置に移動させた状態を示し、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の状態から環境温度が上昇した状態を示し、図６（Ｂ）、７（Ｂ）はそれぞれ、基準環境温度から上昇した (高温）状態において、リードスクリュー２１を対応する図６（Ａ）、図７（Ａ）と同量回転させて、フォーカス原点位置に位置するフォーカスレンズ群ＦＬを移動させた状態を示している。

リードスクリュー２１は、ガイド腕部１７ｂがトーションばね２５によって常時前方に付勢されているので、半球部２１ｃが底部１１ｂに当て付いている。したがって、リードスクリュー２１は、この底部１１ｂを基準として伸縮する。図５（Ａ）は、基準環境温度において、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス無限位置に移動させた状態を示している。この状態で環境温度が上昇すると、リードスクリュー２１が膨脹し、伸長する。図５（Ｂ）は、基準環境温度が、使用温度範囲上限まで上昇した状態を示している。このように環境温度が上昇すると、リードスクリュー２１が伸長して、フォーカスレンズ群ＦＬがフォーカス無限位置よりも像面方向に移動してしまう。逆に環境温度が低下すると、リードスクリュー２１は収縮して、フォーカスレンズ群ＦＬはフォーカス無限位置よりも被写体側に移動する。
なお、リードスクリュー２１及びハウジング１１の温度変化による光軸Ｏに沿った前後方向の伸縮量は、リードスクリュー２１に比してハウジング１１は遙かに小さく、ハウジング１１の伸縮量は実用上無視できる量である。

実際のレンズ位置で撮像して被写体画像のコントラストを検出するコントラストＡＦ処理では、リードスクリュー２１の伸縮は問題にならない。なぜなら、レンズ位置をＡＦモータのパルス数で位置制御しているのではなく、被写体のコントラストを検出して位置制御しており、リードスクリュー２１が膨脹、収縮したとしても被写体のコントラストは影響を受けないからである。しかし、フォーカス原点位置からのＡＦパルス数でレンズ位置を制御する場合、例えば予め設定されたレンズ位置までフォーカスレンズ群ＦＬを移動させる場合は、リードスクリュー２１の回転量により制御、特に底部１１ｂ側を基準として制御すると、底部１１ｂから離反した遠位置領域での誤差が大きくなる。つまり、フォーカス原点位置を近位置側に設定すると、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス原点位置からフォーカス無限位置まで移動させるのに要するリードスクリュー２１の回転数が多いので、リードスクリュー２１の回転数によってフォーカス無限位置まで移動制御するときの誤差が大きくなる。

リードスクリュー２１の熱膨張による影響を、図６及び図７を参照して説明する。図６には、フォーカス原点位置を近位置近傍に設定、つまり原点位置検出センサ２７をフォーカス無限遠位置から離れた近位置近傍に配置した比較例を、図７には、フォーカス原点位置をフォーカス無限位置近傍に設定、ここでは原点位置検出センサ２７をフォーカス無限位置よりもさらに後方（像側）に配置した実施形態を示した。なお、これらの比較例では、リードスクリュー２１の熱膨張を誇張して図示してある。

図６の比較例において、図６(Ａ)は基準環境温度において遮光板１７ｅ（フォーカスレンズ群ＦＬ）がフォーカス無限位置に停止している状態を示している。ここでは、前方のフォーカス原点位置に位置するフォーカスレンズ群ＦＬを、メモリにメモリに保存された所定回転量（所定ＡＦパルス数）分だけリードスクリュー２１を回転させて後方のフォーカス無限位置まで移動させた。このとき、フォーカスレンズ群ＦＬがフォーカス原点位置から移動した長さをｘ１とおく。

この状態で環境温度が上昇すると、リードスクリュー２１が伸長する。
図６（Ｂ）は、環境温度が使用状態最高温度まで上昇した状態において、リードスクリュー２１を図６（Ａ）と同量回転させることにより、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス原点位置からフォーカス無限位置方向に移動させた状態を示している。このとき、フォーカスレンズ群ＦＬがフォーカス原点位置から移動した長さをｘ２とおき、リードスクリュー２１の熱膨張によりリードスクリュー２１を同量回転させたときに生じるフォーカス位置ずれ量をｘとおくと、
ｘ＝ｘ２ − ｘ１
となる。

図７の実施形態において、同図（Ａ）は基準環境温度において遮光板１７ｅ（フォーカスレンズ群ＦＬ）がフォーカス無限位置に停止している状態を示している。ここでは、フォーカス無限位置よりも後方のフォーカス原点位置に位置するフォーカスレンズ群ＦＬを、ＥＥＰＲＯＭ３４に保存された所定回転量（無限遠値Ｎ）分だけリードスクリュー２１を回転させてフォーカス無限位置まで移動させた。このとき、フォーカスレンズ群ＦＬがフォーカス原点位置から移動した長さをＸ１とおく。

この状態において環境温度が上昇すると、リードスクリュー２１が伸長する。
図７（Ｂ）は、環境温度が使用状態最高温度まで上昇した状態において、リードスクリュー２１を図７（Ａ）と同量（ＥＥＰＲＯＭ３４に保存された所定回転量（無限遠値Ｎ）分だけ）回転させることにより、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス原点位置からフォーカス無限位置方向に移動させた状態を示している。このとき、フォーカスレンズ群ＦＬがフォーカス原点位置から移動した長さをＸ２とおき、リードスクリュー２１の熱膨張によリードスクリュー２１を同量回転させたときに生じるフォーカス位置ずれ量をＸとおくと、
Ｘ＝Ｘ２ − Ｘ１
となる。

以上の比較例と実施形態におけるフォーカス位置ずれ量Ｘ、ｘを比較すると、明らかに ｘ＞Ｘ となる。つまり、フォーカス原点位置からの長さが短い、フォーカス原点位置をフォーカス無限位置近傍に配置した実施形態のフォーカス位置ずれ量Ｘの方が小さいことが分かる。

また、この実施形態では、このフォーカス無限位置の前後領域は、画像コントラストＡＦ処理では使用しない領域としている。なぜなら、無限遠又は無限遠に近い遠方の被写体は画像のコントラスト変化が小さく、コントラスト検出が困難であるためである。

そこで本発明の実施形態では、フォーカス無限位置近傍に原点位置検出センサ２７を配置して（図１、図２、図４）、原点位置検出センサ２７が検出したときからフォーカス無限位置に至るまでの量を、リードスクリュー２１の回転数、ここではエンコーダ４５が出力するＡＦパルス数（無限遠値Ｎ）によってフォーカス無限位置を決めることとした。この構成によれば、原点位置検出センサ２７がフォーカスレンズ群位置を検出してからの移動量が少ないので、リードスクリュー２１の熱膨張による誤差の蓄積、影響が小さくて済む。
なお、無限遠値Ｎの測定、ＥＥＰＲＯＭ３４への書き込み処理は、カメラの生産時に行われている。

デジタルカメラの使用者の操作を受けてフォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス無限位置に移動させるときは、原点位置検出センサ２７が遮光板１７ｅを検出してから、前記メモリに書き込まれた無限遠値Ｎ分だけＡＦモータ４３を駆動する。この駆動制御処理により、リードスクリュー２１が温度変化により伸縮しても、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス無限位置に移動させることが可能になる。

リードスクリュー２１前端はハウジング１１の底面１１ｂに規制されているので、その伸縮量は底面１１ｂから離れる程大きくなる。しかしながらこの実施形態では、フォーカス無限位置とフォーカス原点位置との距離が短くなるようにフォーカス無限位置近傍に原点位置検出センサ２７を配置したので、前記無限遠値Ｎ（回転ステップ数）が少なく、リードスクリュー２１の伸縮の影響が小さい。

なお、原点位置検出センサ２７は、少なくとも使用温度範囲におけるリードスクリュー２１の伸縮にかかわらずフォーカスレンズ群ＦＬの位置を検出できる構造であれば、ホールセンサを使用した磁気センサやその他の原理を利用したセンサでよい。接触センサでもよいが、非接触センサが好ましい。

この樹脂製のリードスクリュー２１を搭載したデジタルカメラの主要構成について、図８を参照して説明する。このデジタルカメラは、フォーカスレンズ群ＦＬを含む撮影レンズＬにより被写体像を、撮像手段としての撮像素子（ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサ）１５の受光面に形成する。撮像素子１５は、受光した被写体像を受光素子（画素）毎に蓄積し、蓄積した電荷を画素単位で画像信号として画像信号処理回路３１に出力する。画像信号処理回路３１は、入力した画像信号についてホワイトバランス調整等所定の調整処理、Ａ／Ｄ変換処理を施してデジタル画像データとしてＣＰＵ３３に出力する。つまり、画像信号処理回路３１において所定の処理が施され、画素単位でデジタル変換された画像データが、ＣＰＵ３３に出力される。ＣＰＵ３３は、スルーモード（モニタモード）のときは入力した画像データをモニタ（ＬＣＤ）３５で表示可能な画像信号に変換して画像をモニタ３５で表示し、ＡＦ処理（コントラストＡＦ処理）のときは入力した画像データを一時的に内部ＲＡＭ（画像キャッシュメモリ）３３ａにメモリしてコントラスト検出処理を実行し、記録モードのときは設定された絞り値、シャッタ速度で露光して撮像素子１５から出力された画像信号を所定フォーマットの画像データに変換し、画像メモリ制御回路３７を介して画像メモリ３９に書き込む。また、ＣＰＵ３３には、種々の撮影情報を記録する不揮発性メモリとしてＥＥＰＲＯＭ３４が接続されている。

被写体の合焦状態を検出する通常の画像コントラストＡＦ処理では、測光スイッチＳＷＳがオンされるとＣＰＵ３３は、焦点検出処理として画像コントラストサーチ処理を実行する。ここでは、モータドライバ４１、ＡＦモータ４３、リードスクリュー２１を介してフォーカスレンズ群ＦＬを、近位置（至近合焦位置）又はフォーカス無限位置（無限遠合焦位置）から遠位置又は近位置方向にステップ駆動しながら撮像素子１５により撮像し、撮像した画像信号を取り込んで画像コントラストをメモリ手段としての内部ＲＡＭ３３ａにメモリする処理を繰り返す。そうしてメモリした、光軸方向に連続した複数位置の画像コントラスト値に基づいて画像コントラスト値のピークを検出し、そのピークが得られたレンズ位置にフォーカスレンズ群ＦＬを移動させる。この実施形態では、遮光板１７ｅが近位置方向に移動する際に原点位置検出センサ２７が遮光板１７ｅのエッジ１７ｆが通過したこと（オンからオフに変化したこと）を検出した時を基準位置としてのフォーカス原点位置とし、ＡＦパルスを基準値０パルスとして設定し、その後、近位置方向に駆動するときは、エンコーダ４５からＡＦパルスが出力される毎にカウントアップ（インクリメント）し、遠位置方向に駆動するときはエンコーダ４５からＡＦパルスが出力される毎にカウントダウン（デクリメント）する。

さらにこのデジタルカメラは、フォーカスレンズ群ＦＬを特殊撮影位置に移動させるモードとして、無限遠モードを備えている。無限遠モードは、モードスイッチＳＷＭｏによって選択される。無限遠モードが選択されるとＣＰＵ３３は、モータドライバ４１を介してＡＦモータ４３を原点位置検出センサ２７方向に駆動し、リードスクリュー２１を遠方向に回転させて、フォーカスレンズ群ＦＬを遠方向に移動させる。原点位置検出センサ２７が遮光板１７ｅのエッジ１７ｆが通過したことを検出する（オフからオンに変化する）と、ＡＦモータ４３を逆転（近位置方向回転）させて、原点位置検出センサ２７がオンからオフに変化してエッジ１７ｆ、つまりフォーカスレンズ群ＦＬがフォーカス原点位置にあることを検出したときから、エンコーダ４５が出力するＡＦパルス数をカウントする。そうしてカウントＡＦパルス数が無限遠値Ｎになったら、ＡＦモータ４３を停止させる。この処理により、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス無限位置に停止させることができる。

以上のフォーカス無限位置への移動処理により、例え、環境温度が上昇してリードスクリュー２１が伸長したとしても、原点位置検出センサ２７の位置とフォーカス無限位置とが近接しているので、温度変化にかかわらず、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス無限位置に移動させることができる。

無限遠モードでのフォーカスレンズ群をフォーカス無限位置に移動させる処理について、図９に示したフローチャートを参照して説明する。無限遠モード処理は、モードスイッチＳＷＭｏによって無限遠モードが選択されたときに入る。なお、この無限遠モードでは、一旦、遮光板１７ｅが原点位置検出センサ２７を通過するように移動制御してフォーカス原点位置を検出し、それからフォーカス原点位置を基準としてフォーカス無限位置に繰出す構成としてある。

無限遠モード処理に入ると、先ず無限遠モードが選択されているのかどうかチェックし（Ｓ１０１）、無限遠モードが選択されていない場合(Ｓ１０１：ＮＯ）はこの処理を終了する（ＥＮＤ）。無限遠モードが選択されている場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）は、以下の処理を実行する。

まず、ＡＦパルスのカウント値ｎなどの変数を初期化する(Ｓ１０３）。そうして、ＡＦモータ４３を遠位置方向に駆動し（Ｓ１０５）、原点位置検出センサ２７がオフからオンに変化したかどうかチェックし、変化するのを待つ（Ｓ１０７：ＮＯ、Ｓ１０７）。つまり、遮光板１７ｅのエッジ１７ｆがフォーカス原点位置を近位置側から遠位置方向に通過するのを待つ。この処理により、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス原点位置まで戻すことができる。

原点位置検出センサ２７がオフからオンに変化したら（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、ＡＦモータ４３を近位置方向に逆転駆動して(Ｓ１０９）、原点位置検出センサ２７がオンからオフに変化したかどうかをチェックし、変化するのを待つ（Ｓ１１１；ＮＯ、Ｓ１１１）。つまり、遮光板１７ｅのエッジ１７ｆがフォーカス原点位置を近位置方向に通過するのを待つ。原点位置検出センサ２７がオンからオフに変化したら(Ｓ１１１：ＹＥＳ）、つまりエッジ１７ｆがフォーカス原点位置に達してから、エンコーダ４５から出力されるＡＦパルスのカウントを開始し、カウント値ｎを１インクリメントする(Ｓ１１３）。そうして、ＡＦパルスのカウント値ｎが無限遠値Ｎ以上かどうかをチェックする(Ｓ１１５）。無限遠値Ｎ以上でない場合(Ｓ１１５：ＮＯ）は、Ｓ１１３に戻ってＡＦパルスをカウントし、チェック処理(Ｓ１１５）を繰り返す。

ＡＦパルスのカウント値ｎが無限遠値Ｎ以上になると(Ｓ１１５：ＹＥＳ）、ＡＦモータ４３を停止させて(Ｓ１１７）この処理を終了する(ＥＮＤ）。

なお、別の実施形態では、通常、電源オン時に遮光板１７ｅが原点位置検出センサ２７を通過した時からＡＦパルスのカウント処理を継続しているので、無限遠モードが選択されると、カウント値が無限遠値ＮとなるようにＡＦモータ４３を駆動させる。この実施形態によれば、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス原点位置まで移動させる必要がないので、処理時間が短くなる。

以上のようにこのデジタルカメラは、原点位置検出センサ２７により検出されるフォーカス原点位置とフォーカス無限位置が近接しているので、フォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス原点位置からフォーカス無限位置まで移動させるのに要するリードスクリュー２１の回転数が少ない。従って、無限遠モードが選択されたときに、原点位置検出センサ２７によって検出したフォーカス原点位置からの予め測定されたＡＦパルス数（無限遠値Ｎ）によってフォーカスレンズ群ＦＬをフォーカス無限位置まで駆動制御しても、フォーカスレンズ群ＦＬを駆動するリードスクリュー２１の膨縮の影響が小さくてすむ。

また、この実施形態では、リードスクリュー２１と平歯車２１ｄとを一体に形成したので、部品点数が減り、しかもリードスクリュー２１の全長に対してリード部２１ａを長くとることが可能になった。

１１ ハウジング
１１ リード軸受穴ａ
１１ｂ 底面
１１ｃ センサ装着溝
１３ 撮像素子ホルダ
１５ 撮像素子
ＦＬ フォーカスレンズ群
１７ フォーカスレンズ群枠
１７ａ レンズ保持枠
１７ｂ ガイド腕部
１７ｃ ガイド軸穴
１７ｄ リード穴
１７ｅ 遮光板
１７ｆ エッジ
１９ 直進ガイド軸
２１ リードスクリュー
２１ａ リード部
２１ｂ 前方軸部
２１ｃ 半球部
２１ｄ 平歯車
２１ｅ 後方軸部
２３ ＡＦナット
２５ トーションばね（弾性付勢手段）
２７ 原点位置検出センサ（位置検出センサ）
２７ａ ハウジング
２７ｂ ギャップ
３１ 画像信号処理回路
３３ ＣＰＵ(制御手段）
３４ ＥＥＰＲＯＭ（メモリ手段）
３５ モニタ
３７ 画像メモリ制御回路
３９ 画像メモリ
４１ モータドライバ
４３ ＡＦモータ（駆動手段）
４５ エンコーダ（測定手段）

Claims (10)

1. 固定部材に両端部が回動自在に軸支された樹脂製のリードスクリューの回転によりフォーカスレンズ群を光軸方向に進退動させるフォーカシング装置であって、
   フォーカスレンズ群が光軸方向の基準位置に位置することを検出する位置検出センサと、
   被写体の合焦状態を検出する焦点検出手段と、
   前記焦点検出手段により合焦状態を検出しない、特殊撮影位置にフォーカスレンズを位置させる特殊撮影モードと、を備え、
   前記基準位置は、前記特殊撮影位置近傍に配置されていることを特徴とする樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置。
2. 請求項１記載の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置はデジタルカメラに搭載されていて、
   前記焦点検出手段は、前記リードスクリューをステップ回転させてフォーカスレンズ群をステップ移動しながら撮像手段により撮像した画像のコントラストを検出して被写体の合焦状態を検出する樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置。
3. 請求項１又は２記載の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置はさらに、前記フォーカスレンズ群が前記基準位置にあることを前記位置検出センサが検出したときから前記フォーカスレンズ群を前記特殊撮影位置まで移動させるのに要する前記リードスクリューの回転量が設定値としてメモリされたメモリ手段を備えている樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置。
4. 請求項２又は３記載の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置はさらに、前記リードスクリューを回転駆動する駆動手段と、
   前記位置検出センサが前記フォーカスレンズ群が前記基準位置にあることを検出したときから前記リードスクリューの回転量を測定する測定手段と、
   前記フォーカスレンズ群を特殊撮影位置に移動させるときは、前記メモリ手段にメモリされた設定値と、測定手段が測定した回転量とに基づいて前記駆動手段を介してリードスクリューの回転を制御する制御手段とを備えた樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置。
5. 請求項４記載の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置において、前記測定手段は、前記フォーカスレンズ群の光軸方向位置を、前記位置検出センサが前記フォーカスレンズ群が前記基準位置にあることを検出したときからの前記リードスクリューの回転量として継続して測定し、前記制御手段は、前記フォーカスレンズ群を特殊撮影合焦位置に移動させるときは、前記測定手段による測定値が前記メモリ手段にメモリした設定値となるように前記駆動手段を駆動制御する樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置。
6. 請求項４記載の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置において、前記制御手段は、前記フォーカスレンズ群を前記特殊撮影位置に移動させるときは、前記位置検出センサが前記フォーカスレンズ群が前記基準位置にあることを検出する方向に前記駆動手段を駆動し、
   前記位置検出センサが前記フォーカスレンズ群が前記基準位置にあることを検出してから前記駆動手段を前記特殊撮影位置方向に駆動するともに前記測定手段に前記測定を開始させ、
   前記測定手段の測定値が前記メモリ手段にメモリした設定値と一致したときに前記駆動手段を停止させる樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項記載の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置において、前記特殊撮影位置は、無限遠合焦位置である樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項記載の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置において、前記フォーカスレンズ群は、弾性部材によって常時近位置方向に押圧されていて、前記特殊撮影位置及び位置検出センサが前記樹脂製リードスクリューによる前記フォーカスレンズ群の可動範囲後方位置に設定されている樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項記載の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置において、前記リードスクリューには歯車が一体形成されていて、このリードスクリューは、前記歯車と噛み合う減速歯車列を介してモータによって回転駆動される樹脂製リードスクリューを用いたフォーカシング装置。
10. 請求項９記載の樹脂製リードスクリューを用いたフォーカス装置において、前記測定手段は、前記リードスクリューの回転数を前記モータの回転数又は歯車の回転数として測定する樹脂製リードスクリューを用いたフォーカス装置。

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