JP2526827B2

JP2526827B2 - 撮影レンズの位置制御装置

Info

Publication number: JP2526827B2
Application number: JP62118450A
Authority: JP
Inventors: 央若林; 英典宮本; 敏行中村; 一之風見
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1987-05-14
Filing date: 1987-05-14
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JPS63282726A

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野本発明は、モータ等の駆動源により光軸方向に撮影光
学系を移動せしめて複数の指令位置に当該撮影光学系を
設定可能な位置制御装置に関する。

B.従来の技術この種の位置制御装置を備えた多焦点カメラは、例え
ば、第２図（ｃ）に示すとおり、内周面にヘリコイド51
aが刻設された固定鏡筒51と、カメラ本体に回転可能に
支持され内外周面にヘリコイド1a,1bが刻設された駆動
鏡筒１と、外面に駆動鏡筒１のヘリコイド1bと噛合する
ヘリコイド11aが刻設され撮影光学系を内設したレンズ
鏡筒10の外筒11と、駆動鏡筒１を歯車列60を介して回転
駆動する駆動モータ55と、駆動鏡筒１に連動するエンコ
ーダ（不図示）とを有し、エンコーダからの位置信号に
よりレンズ鏡筒外筒11の位置を知り所定の撮影位置にレ
ンズ鏡筒10を移動せしめる。

ところで、本願人は先に、レンズ鏡筒をカメラ本体内
にほぼ完全に繰り入れたリセット位置と、中間位置まで
繰り出した広角撮影位置と、最も繰り出した望遠撮影位
置との３位置を取りうるようにした多焦点カメラを提案
している。このカメラにおいては次のようにしてレンズ
鏡筒の位置が制御される。

駆動鏡筒１には導電パターンが形成された基板が固着
され、駆動鏡筒１に対して固定されたカメラ側の部材に
導電パターン上を摺動する例えば３つの端子（エンコー
ダブラシ）が設けられてエンコーダが構成され、このエ
ンコーダの各端子からレンズ鏡筒10に応じた位置信号が
得られる。そこで上述した駆動モータ55により駆動鏡筒
１を回転駆動してレンズ鏡筒10を繰り出し、あるいは繰
り込む。

例えば広角、望遠選択スイッチのような図示しない切
換スイッチから出力されるレンズ鏡筒の位置指令信号と
エンコーダからの位置信号とを比較することによりレン
ズ鏡筒の位置を知り、所定位置で駆動モータを停止させ
て所定の位置にレンズ鏡筒を導く。

C.発明が解決しようとする問題点このような多焦点カメラでは、第２図（ｃ）に示すと
おり、歯車列60を介してモータ55から駆動力が駆動鏡筒
１に伝達される。すなわち、歯車列60に駆動される歯車
69と駆動鏡筒１に刻設された歯車1cとが噛合し、歯車69
により駆動鏡筒１が回転され、これにより撮影光軸上を
レンズ鏡筒10が移動する。

ここで、歯車69と駆動鏡筒１の歯車1cが噛合する初期
の状態では、第12図（ａ）のように歯車69から歯車1cの
Ｐ点にかかる垂直力はFnであり、その分力はＮとＦとな
る。両歯車の噛み合いが進むと分力Ｎにより駆動鏡筒１
が歯車69から離れる方向に変形し、歯車69と歯車1cの軸
間距離が増し、この結果、第12図（ｂ）のように分力Ｎ
はＮ′に増加する。駆動鏡筒１を薄肉円筒のプラスチッ
ク等で成形すると、駆動鏡筒１の変形により軸間距離が
更に増加して分力Ｎの増加傾向が著しくなる。また、第
13図に示すように、駆動鏡筒１はＰ点と反対側のＱ点で
固定鏡筒51と噛合しているから、分力Ｎの反作用として
固定鏡筒51から反力Ｎがヘリコイド1aを介して駆動鏡筒
１に働く。

ところで、エンコーダからの所定位置信号により駆動
モータ55を停止する際、慣性力により駆動モータ55が暫
く回転を続け、駆動モータ55の出力軸側の慣性モーメン
トによる慣性トルクと駆動鏡筒１側の負荷トルクとが等
しくなるとモータ55が停止する。このとき、駆動鏡筒１
側の負荷トルクに相応して各歯車が弾性変形し、この弾
性変形力による荷重が各歯車の歯面に作用する。駆動鏡
筒１は、第13図に示すようにＰ点の垂直分力Ｎにより変
形しつつＱ点で固定鏡筒51から反力Ｎを受けている。こ
のため、Ｐ点の水平分力ＦによりＱ点を回転中心として
第13図に二点鎖線で示す位置まで偏心し、その回転中心
ＯがＯ′に移動した状態で停止することになる。したが
って、第13図におけるＱ点には垂直反力Ｎによる摩擦力
μＮが働き、駆動鏡筒１の復元力に抗している。

ここで、外部からの振動等により固定鏡筒51からの反
力Ｎが弱まりμＮが小さくなると、上述した駆動鏡筒１
に作用する復元力によって、第13図に二点鎖線で示す駆
動鏡筒１がＰ点を中心として実線で示す位置まで回転し
てしまう。この結果、駆動鏡筒１の回転中心Ｏ′はＯに
移動し、任意の点ａ′は点ａに移動する。今、回転中心
Ｏを通る任意の基準線l1とＯ−ａ線とのなす角度をα、
回転中心Ｏ′を通る任意の基準線l2（l1）とＯ′−
ａ′線とのなす角度をα′とすると、駆動鏡筒１はα−
α′＝Δαだけ回転したことになる。換言すると、カメ
ラに振動等が加わると、このΔα分だけレンズ鏡筒の撮
影位置がずれるおそれがある。

本発明の目的は、カメラ本体に振動等が働いても撮影
レンズが不所望に移動しないようにした撮影レンズの位
置制御装置を提供することにある。

D.問題点を解決するための手段クレーム対応図である第１図により本発明を説明する
と、本発明に係る撮影レンズの位置制御装置は、撮影光
学系の位置を指令する指令手段102と、動力伝達系106を
介して光軸方向に撮影光学系101を駆動する駆動手段103
と、撮影光学系101の光軸上の位置を検出する位置検出
手段104と、指令手段102からの位置指令と位置検出手段
104からの検出結果とに基づいて駆動手段103を駆動制御
して当該撮影光学系101を駆動制御手段105によって現位
置から指令位置に設定可能である。そして上述の問題点
は、駆動制御手段105が、撮影光学系101を指令位置に設
定後、動力伝達系106の弾性変形を除去するために当該
動力伝達系106を逆転させるべく駆動手段103に逆通電す
ることにより解決される。

E.作用指令手段102が撮影光学系101の位置を指令すると、駆
動制御手段105の制御の下に駆動手段103が駆動され、動
力伝達系106を介して撮影光学系101が撮影光軸上を指令
位置に向けて移動する。位置検出手段104によって撮影
光学系101が指令位置に到達したことが検出されると、
駆動制御手段105の制御の下に駆動手段103への通電が遮
断され、撮影光学系101が指令位置に設定される。この
通電遮断時の動力伝達系106などの慣性力により、動力
伝達系106は弾性変形したまま停止することになる。そ
こで、撮影光学系101が指令位置に設定された後、駆動
制御手段105は駆動手段103に逆通電を施す。動力伝達系
106が逆方向に運動して蓄積されている弾性変形が除去
される。

F.実施例第２図〜第11図により本発明の第１の実施例を説明す
る。

レンズ鏡筒の広角撮影位置を断面で示す第２図（ａ）
およびそのIII−III線から見た図である第３図におい
て、図示しないカメラ本体に固定鏡筒51が支持され、そ
の内周面にヘリコイド51aが刻設されている。このヘリ
コイド51aは、駆動鏡筒１の外周面上のヘリコイド1aと
噛合している。更に駆動鏡筒１の外周面には歯車1cが形
成され、カメラ本体に設けたモータ55により歯車列60を
介して回転駆動される駆動歯車69と歯車1cとが噛合して
いる。ここで、歯車列60は、第２図（ｃ）に示す歯車61
〜68から成り、駆動モータ55によって歯車61が駆動さ
れ、この駆動力が歯車62,63,64,65,66,67,68を介して歯
車69へ伝達される。したがって、歯車69の駆動力が駆動
鏡筒１の歯車1cに伝達され、ヘリコイド51aとヘリコイ
ド1aとの噛合により駆動鏡筒１が撮影光軸に沿って繰り
出される。

10は駆動鏡筒１に対して光軸方向に進退するレンズ鏡
筒であり、外周面に駆動鏡筒１の内周面に刻設されたヘ
リコイド1bと噛合するヘリコイド11aが刻設された鏡筒
外筒11を有する。この鏡筒外筒11の内側中間部には保持
板12が螺着され、この保持板12のカメラ前側に、レンズ
20a,20b,20cを有し、支持部材21,フォーカシング機構及
びシャッタ駆動機構が内蔵されている保持筒22で支持さ
れた主撮影光学系20が螺着され、カメラ後側に、レンズ
23a,23b,23cを有し、保持部材24で保持された副撮影光
学系23が光路内に挿脱可能に設けられている。この副撮
影光学系23の挿脱機構は周知であり説明を省略する。

第２図（ａ）および第３図に示すように、駆動鏡筒１
の先端部の外周壁に対向してカメラ本体側に固設された
支持部材３に端子支持板30aが固定されており、端子支
持板30aには端子31,32,33が支持され、駆動鏡筒１の先
端部の周壁にこれら端子31〜33が摺接する回路基板４が
固定されている。

回路基板４はフレキシブルプリント基板で構成され、
第４図（ｂ）に示す導電パターン41を有し、導電パター
ン41はCOM端子31が常時摺接する接地パターンであり、
リセット位置を示すErよりも左側の領域Ａでは、COM端
子31のみが導電パターン41に接し、第４図（ａ）に示す
ように、Ｘ端子32およびＹ端子33からハイレベル（以
下、「Ｈ」とする）信号が得られる。広角撮影位置を示
すEwとリセット位置を示すErとの間の領域Ｂでは、COM
端子31およびＸ端子32が導電パターン41に接し、Ｘ端子
32およびＹ端子33からそれぞれ「Ｌ」，「Ｈ」信号が得
られる。望遠撮影位置を示すEtと広角撮影位置を示すEw
との間の領域Ｃでは、すべての端子31〜33が導電パター
ン41に接するから、Ｘ端子32およびＹ端子33から「Ｌ」
信号が得られる。また、望遠撮影位置を示すEtよりも右
側の領域Ｄでは、COM端子31とＹ端子33が導電パターン4
1に接するから、Ｘ端子32およびＹ端子33からそれぞれ
「Ｈ」，「Ｌ」信号が得られる。

次に第５図に基づきこの実施例の制御系について説明
する。

52はRAM,ROM,CPU等から知る周知のマイクロコンピュ
ータを有する制御回路である。53はメインスイッチ、54
はレンズ鏡筒を広角撮影位置及び望遠撮影位置のいずれ
かに設定する切換スイッチであり、各位置に応じた位置
信号を制御回路51に入力する。これらのスイッチはカメ
ラ本体に設けられる。57は上述したエンコーダであり、
Ｘ端子32およびＹ端子33から制御回路52に信号が入力さ
れる。55は上述したようにカメラ本体に設置されるモー
タであり、第２図（ａ）〜（ｃ）に示した駆動歯車69を
回転させて駆動鏡筒１を回動し、これによりレンズ鏡筒
10を所定の位置へ導くものであり、後述の処理手順に基
づいてモータ駆動回路56から出力されるモータ駆動信号
により駆動制御される。

次に第６図〜第９図によりレンズ鏡筒駆動の処理手順
について説明する。

メインスイッチ53が投入されると第６図のプログラム
によりレンズ鏡筒10が広角撮影位置まで繰り出される。
第６図において、ステップS1で駆動モータ55を正転さ
せ、ステップS2で端子32の出力Ｘが「Ｌ」と判定され、
かつステップS3で端子33の出力Ｙが「Ｌ」と判定される
と、ステップS4で駆動モータ55を停止させる。次いでス
テップS5で、駆動モータ55へｎパルスだけ逆通電する。
これにより、第４図（ａ）の領域Ｂから領域Ｃに移行し
た位置、換言すると広角撮影位置にレンズ鏡筒10が設定
される。

ここで、ステップS4においてモータ正転を停止する
際、第13図により説明したように、駆動鏡筒１は二点鎖
線のようにＱ点を中心に回転した状態となっている（第
11図参照）。そこでステップS5において、逆通電パルス
によりモータ55を逆転して歯車列60の弾性変形力を除去
すると、Ｐ点に作用していた荷重が除去され、その垂直
分力Ｎが消滅し摩擦力μＮがなくなる。このため、駆動
鏡筒１は第11図に二点鎖線で示す状態から実線で示す状
態へと平行移動して回転中心Ｏ′がＯに、任意の点ａ′
が点ａにもどる。このとき、駆動鏡筒１は回転しないか
らレンズ鏡筒が不所望に移動しない。また、歯車列60等
の弾性変形力も除去されるから、振動等がカメラに働い
ても従来のように駆動鏡筒１が不所望に回転しない。こ
のことから、逆通電パルスは歯車列60の弾性変形を除去
するに必要なだけの最小のパルス数に設定するものであ
る。なお、パルス通電せずに所定時間だけ逆通電しても
良いが、制御性の点でパルス通電が望ましい。

切換スイッチ54により望遠撮影が選択されると、第７
図のプログラムによりレンズ鏡筒10が広角撮影位置から
望遠撮影位置まで繰り出される。第７図において、ステ
ップS11でモータ55を正転駆動する。そして、ステップS
12で出力Ｘが「Ｈ」と判定され、かつステップS13で出
力Ｙが「Ｌ」と判定されると、ステップS14でモータ55
を停止する。同様にステップS15で駆動モータ55へｎパ
ルス逆通電する。これにより、第４図（ａ）の領域Ｃか
ら領域Ｄに移行した位置、換言すると望遠撮影位置にレ
ンズ鏡筒10が設定される。

切換スイッチ53により望遠撮影から広角撮影に切り換
えられると、第８図のプログラムによりレンズ鏡筒10が
望遠撮影位置から広角撮影位置まで繰り込まれる。第８
図において、ステップS21でモータ55を逆転駆動する。
そして、ステップS22で出力Ｘが「Ｌ」と判定され、か
つステップS23で出力Ｙが「Ｈ」と判定されると、ステ
ップS24でモータ逆転を停止する。ついで、ステップS25
でモータ55を正転駆動する。そして、ステップS26で出
力Ｘが「Ｌ」と判定され、かつステップS27で出力Ｙが
「Ｌ」と判定されるとモータ55を停止する。更に、ステ
ップS29において駆動モータ55にｎパルス逆通電する。

このような動作により、望遠撮影位置に設定されてい
るレンズ鏡筒10が次のようにして広角撮影位置に設定さ
れる。

第10図に示すとおり、モータ逆転により望遠撮影位置
のレンズ鏡筒が繰り込まれ、位置6,7を経て位置７′
（エンコーダ57は位置Ew₁（第４図（ｂ）参照）に移動
する。その後、モータを正転させ位置７′から７″の間
（エンコーダ57の位置Ew₁とEwとの範囲内）でバックラ
ッシュを吸収し、更にレンズ鏡筒10を繰り出してエンコ
ーダ57がEwに位置したときにモータ55を停止するとレン
ズ鏡筒10は３の位置で止まり、広角撮影位置に設定され
る。

メインスイッチ52がオフされると、第９図のプログラ
ムによりレンズ鏡筒10がリセット位置、すなわちカメラ
本体内にほぼ完全に繰り入れた位置に設定される。第９
図において、ステップS31で駆動モータ55を逆転させ、
ステップS32で出力Ｘが「Ｈ」と判定されかつステップS
33で出力Ｙが「Ｈ」と判定されると、ステップS34で駆
動モータ55を停止させる。これにより、第４図（ａ）の
領域Ｂから領域Ａに移行した位置、換言するとリセット
位置にレンズ鏡筒10が設定される。

なお、本発明は、オートフォーカス用の撮影光学系を
合焦位置へ駆動する位置制御装置にも適用できる。この
場合、指令手段は焦点検出回路に相当し、位置指令はデ
フォーカス量およびその方向に依存する。

G.発明の効果本発明によれば、多焦点カメラ等の撮影光学系を動力
伝達系を介して移動せしめ所定の位置に設定した後に駆
動手段に逆通電し、位置設定時の慣性力による動力伝達
系の弾性変形を除去するようにしたので、振動等による
撮影光学系の不所望な位置ずれが防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図である。第２図ないし第11図は一実施例を説明するもので、第２
図（ａ），（ｂ）は本発明が適用される多焦点カメラの
断面図で、（ａ）が広角撮影時（ｂ）が望遠撮影時を示
し、第２図（ｃ）は撮影光学系および動力伝達系の斜視
図、第３図は第２図（ａ）のIII−III面図、第４図
（ａ）はロータリエンコーダの位置とＸおよびＹ端子の
出力との関係を示す図、第４図（ｂ）はロータリエンコ
ーダを構成する導電パターンの平面図、第５図は制御系
の概略構成図、第６図〜第９図はそれぞれ処理手順を示
すフローチャート、第10図はエンコーダの位置と撮影光
学系の位置関係を示す図、第11図は駆動鏡筒１が平行移
動する様子を示す図である。第12図（ａ），（ｂ）は動力伝達系の歯車69と駆動鏡筒
１の歯車1cとの噛合状態を示す拡大図、第13図は駆動鏡
筒１が偏心して停止している状態を示す図である。 1:駆動鏡筒、1a,1b:ヘリコイド 10:レンズ鏡筒、11a:ヘリコイド 20:主撮影光学系、23:副撮影光学系 31:COM端子、32:X端子 33:Y端子、41:導電パターン 51:固定鏡筒、51a:ヘリコイド 52:制御回路、53:メインスイッチ 54:切換スイッチ、55:モータ 57:エンコーダ、101:撮影光学系 102:指令手段、103:駆動手段 104:位置検出手段、105:駆動制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者風見一之東京都品川区西大井１丁目６番３号日本光学工業株式会社大井製作所内 (56)参考文献実開昭63−86610（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影光学系の位置を指令する指令手段と、動力伝達系を介して光軸方向に撮影光学系を駆動する駆
動手段と、撮影光学系の光軸上の位置を検出する位置検出手段と、前記指令手段からの位置指令と位置検出手段からの検出
結果とに基づいて前記駆動手段を駆動制御して前記撮影
光学系を現位置から指令位置に設定する駆動制御手段と
を具備した撮影レンズの位置制御装置において、前記駆動制御手段は、前記撮影光学系を前記指令位置に
設定後、前記動力伝達系の弾性変形が除去されるだけ当
該動力伝達系を逆転させるべく前記駆動手段に逆通電す
るようにした特徴とする撮影レンズの位置制御装置。