JP2714060B2 - 自動合焦装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオカメラ，電子スチルカメラ等の合焦
用レンズ移動機構部に係り、特に騒音が少なく、高い移
動精度を得るに好適な自動合焦装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の自動合焦装置では、前玉レンズを、ヘリコイド
ネジにより光軸方向に移動させる方法が一般的であつ
た。この前玉レンズによる合焦装置では、前玉レンズに
より至近から無限遠までの被写体に合焦するための移動
量を、ヘリコイドネジにより、距離合せを設定する距離
環の回動量に変換している。この回動量は、数十mmに設
定、前記移動量に対し拡大されている。このため前玉レ
ンズの移動精度は距離環の回動量の精度に置き換えて考
えることができる。即ちヘリコイドの送り精度によつ
て、前玉レンズ移動精度が決まつてしまい、移動精度を
出しやすい。しかしながら前玉レンズは重く、これを駆
動するためのモータは、トルクが大きいことが要求さ
れ、このモータにより常に被写体に自動的に合焦させる
装置に使用すると、大きなモータが必要であり、レンズ
自体の形状も大きくなつてしまう欠点がある。

この欠点を解消するために、前玉レンズ以外のレンズ
で合焦する方式が提案されている。例えばズームレンズ
系の中のマスタレンズを移動させることにより被写体に
合焦させる方式である。この際、至近から無限遠までの
被写体に合焦するために移動するマスタレンズの移動量
は、レンズの口径，ズーム倍率によつて異なるが通常は
２〜5mm程度であり、高い移動精度が要求される。

このマスタレンズの移動による自動合焦装置の例とし
て特開昭63−49717号公報の開示があり、マスタレンズ
をパルスモータで駆動するという記載がなされている。
この例では合焦用レンズと、合焦検出をするレンズとを
分けており、合焦用レンズはステツプモータで駆動して
いる。また合焦検出の為のレンズは振動手段により振動
させている。このように、合焦用レンズの移動機構と、
合焦検出の為のレンズ振動機構を別々に設けているた
め、これら機構部により、レンズ自体の大形化重量が重
くなつている。

またマスタレンズ移動手段として、実開昭56−172827
号公報に開示されているように、レンズ鏡筒にリニアス
テツプモータを組込んだ方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のモータを鏡筒に組込んだ例では、合焦
用レンズ保持枠、この保持枠を包含する外枠に、軟磁性
材からなる移動子，固定子を固定し、前記固定子又は移
動子の一方に複数のコイル巻線を具備せしめた構造であ
る。また前記合焦用レンズ保持枠と、外枠とをベアリン
グ等を介して、係合させた構造である。

この構造においては、鏡筒にリニアモータと、合焦用
レンズ保持枠を受けるためのベアリング部を組込むた
め、マスタ部のレンズ鏡筒自体の外径が大きくなる。こ
のためビデオカメラ等に搭載するズームレンズに採用し
た場合、ズームレンズ自体が持つているパワーズーム動
作をさせる機構部及び、自動絞り動作をさせる機構部と
干渉する。この干渉をさけるには、前記機構部をマスタ
部のレンズ鏡筒外径より、距離をへだてて設ける必要が
あり、ズームレンズ自体の寸法が大きくなる。また距離
をへだてたことによる前記機構部の設計上の制限を生じ
る等の問題がある。

また鏡筒自体にモータを組込むため、組立工数も増大
する。

また上記合焦用レンズと、合焦検出用レンズとを分
け、合焦用レンズを駆動する機構と、合焦検出用レンズ
を振動させる機構とを有する自動合焦装置では、個々の
機構部の占める容積が必要であり、レンズ自体の寸法が
大きくなる。またこれら機構を別個に保持する部材が必
要となり重量も重くなる等の問題がある。

本発明の目的は、マスタレンズによる合焦動作するズ
ームレンズの自動合焦装置に適した、小形軽量で、かつ
移動精度を確保出来るマスタレンズ駆動機構を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、マスタレンズ駆動機構を
以下のような構成にした。

モータをパルスモータとし、このモータの出力軸に、
リードネジ部を設け、このリードネジ部に噛合するネジ
部を有するマスタレンズ移動枠とした。該パルスモータ
を正逆に微小回転させ、マスタレンズを微小振動させ合
焦検出を行い、かつこの合焦検出結果よりマスタレンズ
を該パルスモータを回動させて、被写体に合焦する位置
へ移動させるようにした。

そして、上記リードネジ部と、このリードネジ部に噛
合するマスタレンズ移動枠ネジ部とのガタを抑えるよう
にし、かつリードネジ部の回動により移動するマスタレ
ンズ移動枠が、光軸と平行に移動するように、リードネ
ジ部を２方向に調整出来るような構造とした。

〔作用〕

合焦動作は、リードネジによりマスタレンズを振動し
移動させることにより達成される。該マスタレンズを振
動させ移動させるのに、１個のパルスモータとリードネ
ジを用い該パルスモータを、正逆微小回転させ、次に一
方向に大きく回動させる。これによりマスタレンズを保
持する保持枠は振動し、移動することになる。このため
従来のような、振動レンズと、移動レンズを独立にして
個々に駆動していた機構を、一つにすることができズー
ムレンズを小形かつ軽量化することができる。また移動
機構の精度確保は、次のようにして達成される。即ち、
リードネジ部に、マスタレンズ移動枠のネジ部を付勢す
る部材を、その付勢力により両者の間に生じるガタを抑
えるよう作用させることにより、移動精度を確保してい
る。

またリードネジ部を光軸に垂直な面内で、２方向に調
整する機構を設け、この機構により、リードネジ部を、
光軸と平行になるように動かす。

これにより、マスタレンズを光軸と平行に移動するこ
とができ、マスタレンズ移動による性能劣化は生じな
い。即ち光軸が捩れることによる、マスタレンズの倒れ
による解像度劣化等が生じない。

また、マスタレンズを光軸と平行に案内移動させる部
材との捩れによる、マスタレンズ保持枠の駆動力の増減
もなく、滑らかにマスタレンズ保持枠を移動させること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面によつて説明する。第
１図は本発明による自動合焦装置の一実施例を示す概略
構成図である。同図において１はレンズ３枚で構成され
た前玉レンズ群,2は変倍作用をさせるバリエータレンズ
群,3は変倍作用により生じる収差等を補正するコンペン
セータレンズ,4はマスタレンズ前群,5はマスタレンズ後
群，以上がレンズ系の構成である。

次にこれらレンズ系を保持するレンズ鏡筒の構成につ
いて述べる。

６はバリエータレンズ群を保持するバリエータ枠,7は
コンペンセータレンズを保持するコンペンセータ枠,8は
ズーム動作時バリエータ枠，コンペンセータ枠を光軸方
向の所定位置に移動させるカム環,9はこのカム環に設け
たカム溝（図示せず）に嵌入するカムフオロワ,10はバ
リエータ枠，コンペンセータ枠を光軸方向に案内する案
内ロツド,11はズーム作用するバリエータ枠，コンペン
セータ枠，カム環等を内包し、かつ前玉レンズ群を保持
する固定筒,12は固定筒とマスタ部をつなぐツナギ筒,13
はズームモータ14の駆動ギア15により駆動されるズーム
環であり、これはカム環と係合（図示せず）している。
16はズーム環のギア部に噛合し、ズーム位置を検出する
ズーム位置検出器,17は明るさを変化させる絞り,18は該
絞りを回動させるアイリスモータ,19は絞り値を検出す
る絞り検出器,20はマスタレンズ後群を保持し、光軸方
向に移動する移動枠,21はこの移動枠を摺動案内すると
ともに、マスタレンズ前群を保持するマスタ筒である。

次に前記移動枠を光軸方向に移動する機構部構成につ
いて述べる。22は移動枠とリードネジ23を係合する係合
部材,24はこの係合部材に固定し、係合部材とリードネ
ジのガタをなくすように付勢する弾性部材25を押える固
定部材で、リードネジ23と一部噛合しており,26はリー
ドネジを駆動するパルスモータ,27はこのパルスモータ
を取付けかつ光軸に垂直な面内で動く可動板28はこの可
動板に対し、光軸方向に垂直な面内で動きかつ、マスタ
筒に取付くようにした取付板である。

次に本実施例の回路構成について述べる。29は撮像素
子,30は撮像素子よりの信号を増幅する前置増幅回路,31
は映像信号より高域成分を抽出する高域成分抽出回路,3
2は高域成分抽出回路よりの出力により、合焦状態を検
出する検出回路,33は合焦用のパルスモータを駆動制御
するオートフオーカス回路（以下AF回路という）、この
AF回路には、ズーム位置検出器により出力されるズーム
位置情報も入力される。

次に第２図を用いて移動枠を光軸方向に移動する機構
部構成をさらに説明する。第２図はこの機構部分解図で
ある。

パルスモータ26は可動板27に固定される。この可動板
には回動軸27aが取付けてある。回転軸27aは取付板28の
受穴28bに嵌入し、取付板28に対し、この回転軸27aを回
転中心として回動するようにしてある。可動板と取付板
は、それぞれに設けたバネ取付部27c,28cの間のバネ35
により互いに引張り状態になるようにしてある。ネジ37
によりバネ取付部28cのネジ穴を介してバネ取付部27cを
押すようになつている。次に取付板28は、取付板に設け
た回転軸28aが、マスタツツ21に設けた受穴に嵌入する
ようにしてある。マスタツツに設けたツバ部21aにはバ
ネ36の取付部とネジ38のネジ穴が設けてある（図示せ
ず）。このバネ取付部と取付板のバネ取付部28dの間に
バネ36を介在させている。ネジ38は取付板のバネ取付板
28cに当接するようにしてある。ネジ38を回動させる
と、回転軸28aを回転中心として回動する構造となつて
いる。また、マスタツツにはリードネジの受部21cが設
けてあり、かつ係合部材を取付けるための切欠き溝が設
けてある。

上記構成によりリードネジを光軸に垂直な面内で２方
向に調整できる構成としてある。

次に合焦動作について説明する。

AF回路によりマスタレンズ後群を光軸方向に微少振動
をさせる周期的な信号をステツプモータ26に送る。この
とき、撮像素子29より得られる映像信号より高域成分を
抽出し合焦状態を判別し、合焦点にマスタレンズ後群を
移動させるべくステツプモータ駆動回路に信号を出力す
る。この信号によりステツプモータのモータ軸が回動す
る。モータ軸と一体となつているリードネジが回転す
る。従つてこれに噛合する係合部材22がリードネジによ
り光軸方向に移動する。係合部材はマスタレンズ後群の
移動枠に取付けてあるので移動枠も光軸方向に移動する
ことになり、結果的にマスタレンズ後群が光軸方向に動
き合焦動作を行う。

次にこの合焦動作時に、リードネジと、係合部材のガ
タ吸収の方法について説明する。

第３図はこのガタ吸収部の要部を示す図面である。39
は光軸方向に固定部材を、係合部材に対してスライドさ
せるようにした穴,40はこの穴を介して固定部材を保持
する止めネジである。弾性部材25は固定部材と係合部材
との間に挿入し、両者の間に弾性力が働くようにしてあ
る。従つて、固定部材は矢印Ａ方向に、係合部材は矢印
Ｂ方向にリードネジに対して付勢される。このためリー
ドネジと係合部材とのガタは吸収される。また付勢力は
移動枠の移動とは無関係に常に一定とすることができ
る。

なおこの例において固定部材24が弾性部材25により矢
印Ａ方向に変形する部材としてもよい。

第４図は、リードネジの回転によりマスタレンズ後群
の保持枠が回動せずに光軸方向に案内される構成につい
て示した例である。

41はマスタツツに設けた溝であり、42はこの溝に嵌入
し、この溝によつて移動枠の回転を防止しているピンで
ある。ピンは移動枠のピン位置決め部41aに嵌入しネジ
で固定されている。

20a,20bはマスタツツと移動枠との摺動嵌合部であ
り、移動枠が光軸方向に動くよう案内規制する。

第５図は、移動枠案内とリードネジ部を同一部材に取
付けた例である。

20′は移動枠であり前記移動枠に比しマスタツツとの
摺動嵌合部がない。45はこの摺動嵌合部の代りに設け
た、移動枠を光軸方向に移動案内するロツド,22′は係
合部材,43はロツドとリードネジを保持しかつステツプ
モータを取付けるようにした保持部材,44は保持部材に
設けた、パルスモータとリードネジ部の位置決めをする
嵌合部である。46は保持部に設けたロツド位置決め嵌合
穴である。

このように保持部材に、リードネジとロツドを平行に
なるように、リードネジ受部位置決め穴とロツド位置決
め部穴を設けることにより、ステツプモータアツセンブ
リとして性能を出すことができる。鏡筒組込後による調
整としなくてよいため作業性がよくなる。

上記ステツプモータアツセンブリをマスタツツに設け
た取付部21eに取付ける構造とした。

〔発明の効果〕 本発明によれば、リードネジ部とマスタレンズ後群の
移動枠の係合部材とをガタなく係合させることができる
ので、ガタにより起因するマスタレンズ後群位置の誤差
をなくすことができ、位置精度を向上できる効果があ
る。また、ガタにより生じていた、係合部材とリードネ
ジ部とが当接したりしなかつたりすることにより発生す
る音も除去できる。

また本発明によれば、リードネジ部を、光軸と平行に
調整するための機構を設けたため、リードネジが光軸と
捩れることにより生じていた、移動枠の移動位置変化に
伴なう移動枠駆動のトルクムラがない。このため安定し
た移動枠の移動が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
本発明の要部分解図、第３図はリードネジ係合部を示す
部分図、第４図は移動枠要部を示す部分図、第５図は他
の実施例を示す要部部分図である。 20……移動枠、21……マスタ筒 22……係合部材、23……リードネジ 24……固定部材、25……弾性部材 26……パルスモータ、27……可動板 28……取付板、27a,28a……回転軸 28b……受穴、27c,28c……バネ取付部 35……バネ、37……ネジ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体像を撮像素子（29）上に結像させる
   ズームレンズの自動合焦装置において、 パルスモータ（26）によって回転駆動されるリードネジ
   （23）と、合焦用マスタレンズ（５）を保持する移動枠
   （20）と、該移動枠に固定され上記リードネジ（23）と
   噛合する係合部材（22）と、該係合部材（22）を該リー
   ドネジ（23）に対し光軸方向に沿った一方向へ付勢する
   付勢手段（24,25）とを備え、該リードネジ（23）が該
   パルスモータ（26）で回転駆動され、該係合手段（2
   2）、該移動枠（20）及び該合焦用マスタレンズ（５）
   を光軸方向に微少振動させながら移動させる移動手段、 上記移動枠（20）を光軸方向に摺動保持するマスタ筒
   （21）、 上記撮像素子（29）より得た映像信号から高域周波数成
   分を抽出する手段（31）、 上記高域周波数成分抽出手段（31）からの信号より、被
   写体像の合焦状態を検出する手段（32）、及び 上記検出手段より得た合焦状態を示す信号を用いて、上
   記移動手段を制御する手段（33,34）を備えたことを特
   徴とする自動合焦装置。