JP2873824B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 −産業上の利用分野− 本発明は例えばビデオカメラの自動焦点撮影レンズに
用いられるレンズ駆動装置に関する。

−発明の背景− 一般に、自動焦点機構を有するカメラにあっては、撮
影レンズとは別に、被写体に測定光を発射する発光素子
及び同被写体からの反射光を受光する測距素子を備え、
同測距素子の検出信号により撮影レンズのフロントコン
ポーネントレンズを焦点位置まで移動させるのが普通で
ある。

しかしながら、このような構造の自動焦点機構は、撮
影開始時のレリーズボタンに自動焦点機構を応動させれ
ばよいので、静止画像を撮影するスチルビデオカメラに
は効果的であるが、連続的な画像を撮影するビデオカメ
ラでは、発光素子の発光を繰返すことになるので、消費
電力の点で同自動焦点機構は不利になる。

このため、従来では、第５図示のような自動焦点機能
付撮影レンズが特願昭62−93293号出願により、提案さ
れている。即ち、この撮影レンズは、CCD素子等の画像
読取り素子Ａの表面に被写体像を結像させるもので、同
撮影レンズはレンズ光軸α方向に配列されたフロントコ
ンポーネントレンズＢ、ズーミングレンズＣ、リヤコン
ポーネントレンズＤで構成されている。そして、前記画
像読取り素子Ａは前記レンズ光軸α方向に振動できる状
態に支持され、この画像読取り素子Ａの振動前後の画素
情報に基ずき、フロントコンポーネントレンズＢをレン
ズ光軸α方向に移動させ、ターゲット位置の焦点合せを
行なう。したがって、このような構造の撮影レンズにあ
っては、撮影レンズとは別の自動焦点光学系を廃止で
き、自動焦点のために測定光を発射する必要がないの
で、連続的な被写体像を記録するのに都合がよい。

しかしながら、第５図示の撮影レンズでは、かなり重
量のある大口径のフロントコンポーネントレンズＢをレ
ンズ光軸α方向に移動させる必要があるから、同フロン
トコンポーネントレンズＢを駆動する電動モータの駆動
トルクが大きくなり、大型のレンズ駆動装置となり易い
問題がある。

このような従来のレンズ駆動装置の問題を考慮し、最
近では、第６図に示したような構造の自動焦点機能付撮
影レンズが本出願人等により計画されている。即ち、こ
の撮影レンズは、CCD素子等の画像読取り素子A₁の表面
に被写体像を結像させるもので、同撮影レンズはレンズ
光軸α方向に配列されたフロントコンポーネントレンズ
B₁、ズーミングレンズC₁、リヤコンポーネントレンズD₁
で構成される点では前述した撮影レンズと同様である。
そして、この撮影レンズにあっては、画像読取り素子A₁
をレンズ光軸α方向に振動させる代わりに、比較的軽量
でかつ小口径のリヤコンポーネントレンズD₁がレンズ光
軸α方向に僅かに移動され、このリヤコンポーネントレ
ンズD₁の移動前後の画像読取り素子A₁に対する結像状態
から焦点状態が判定され、この判定結果に応じた方向
に、リヤコンポーネントレンズD₁が駆動されることにな
る。詳しくいうと、リヤコンポーネントレンズD₁のレン
ズ枠Ｅは、レンズ光軸αに対して平行な方向に延長した
送りねじＦに支持され、この送りねじＦは減速歯車G,H
を介して電動モータＩで駆動される。いい換えると、こ
の自動焦点機能付撮影レンズにあっては、リヤコンポー
ネントレンズD₁の移動前の画像読取り素子A₁のターゲッ
ト位置の画素情報が記憶され、同画素情報とリヤコンポ
ーネントレンズD₁の移動後の画素情報とが比較され、同
比較結果によりリヤコンポーネントレンズD₁が自動焦点
位置に向って移動されることになる。したがって、この
ような構造では、重量の小さなリヤコンポーネントレン
ズD₁が送りピッチの小さな送りねじＦで駆動されるか
ら、電動モータＩとして低トルクのステッピングモータ
を用いることができる。

−発明が解決しようとする課題− しかしながら、前述したような第６図示の撮影レンズ
に用いるステッピングモータは、周知のように、駆動騒
音が非常に大きいので、撮影者の耳元に同ステッピング
モータを組込むと、リヤコンポーネントレンズD₁のレン
ズ枠Ｅがステッピングモータで移動される際に、耳ざわ
りな騒音が生じ、ビデオカメラとしての商品性が悪くな
る。詳しくいうと、本発明者の実験結果では、ステッピ
ングモータの駆動騒音は、駆動磁界で急速に発進・停止
を繰返されるステッピングモータのロータ、強いては駆
動軸の回転方向の振動によるもので、この振動は２次共
振減衰振動となる。事実、第６図に示すような構造で騒
音を測定したところ、ステッピングモータ単体では、さ
ほど気にならなかった駆動騒音がリヤコンポーネントレ
ンズD₁のレンズ枠Ｅを結合することにより著しく拡大さ
れた。この理由は、ステッピングモータの駆動軸の振動
がレンズ枠Ｅに伝達され、リヤコンポーネントレンズD₁
のレンズ枠Ｅがレンズ光軸α方向に振動するので、この
振動運動が撮影レンズの鏡胴に共鳴し、騒音が拡大され
ることによるものと判断される。

本発明の目的は、以上に述べたような従来の実用に鑑
み、ステッピングモータによってレンズのレンズ枠を静
粛に駆動することができるレンズ駆動装置を得るにあ
る。

−問題点を解決するための手段− この目的を達成するため、本発明は、レンズを保持す
るレンズ枠と、該レンズ枠のレンズ光軸方向の移動を案
内する案内手段と、ステッピングモータと、該ステッピ
ングモータの回転により前記レンズ枠をレンズ光軸方向
へ移動させるように前記レンズ光軸と略平行な方向に延
長されかつステッピングモータにより駆動される送りネ
ジとを有するレンズ駆動装置において、前記ステッピン
グモータの回転軸に慣性能率のあるコマを該回転軸の周
囲と前記コマの中心孔との間に粘性流体が介在するよう
に嵌合したことを提案するものである。

−実施例− 以下、第１図から第４図について本発明の実施例の詳
細を説明する。

第１図は本発明をビデオカメラの撮影レンズに施した
場合の実施例であり、同撮影レンズはレンズ光軸α方向
に整列したフロントコンポーネントレンズ1A、ズーミン
グレンズ1B、リヤコンポーネントレンズ1Cで構成され、
これらのレンズで結像される被写体の像は鏡胴２の端部
に位置されるCCD素子等の画像読取り素子３の表面に結
像される。即ち、フロントコンポーネントレンズ1Aは鏡
胴２の前部に固定され、図示を省略するズーミング機構
で駆動されるズーミングレンズ1Bはレンズ光軸αと平行
な方向に延長するガイドロッド4A,4Bによりレンズ光軸
αに移動可能に鏡胴２の内部に支持される。そして、前
記鏡胴２にはレンズ光軸αに対して厳密に平行な関係に
おかれた一対のガイドロッド5A,5Bが配置され、これら
のガイドロッド5A,5Bには、内部に前記リヤコンポーネ
ントレンズ1Cを固定されたレンズ枠６のアーム6a,6bが
摺動自在に支持してある。

また、前記鏡胴２の外部には低トルクのステッピング
モータ７が裾付けられ、このステッピングモータ７の駆
動軸（回転軸）7aの先端には送りねじ８が固定される。
この送りねじ８により第１図の左右方向に送られるナッ
ト９と前記レンズ枠６のアーム6bとの間は、詳細を第２
図に示す弾性部材10で結合される。即ち、この弾性部材
10は前記アーム6bに固定される基部10aを有し、この基
部10aから直角に折曲げられた舌片10bの先端は、舌片10
bが含まれる平面を前記ナット９の接線方向に向けた状
態で、溶着金属11によりナット９に個着される。したが
って、この弾性部材10は、第１図の紙面内でナット９か
ら放射方向の力を受けると自由に変形するが、ナット９
の移動方向にはほとんど変形しない。

一方、第４図に拡大して示すように、前記ステッピン
グモータ７の駆動軸7aの中間部には、互いの慣性能率を
異ならせた大小２個のコマ12A,12Bが駆動軸7aに対して
自由に回転できる状態で嵌合される。即ち、これらのコ
マ12A,12Bは、駆動軸7aの長さ方向へ移動しないように
ステッピングモータ７の軸受7bと前記送りねじ８との間
に介在させてあり、前記軸受7b、送りねじ８、コマ12A,
12Bの相互間の接触面積を極力低減するため、“ソロバ
ン玉”形状に構成される。そして、前記駆動軸7aの周面
7cと各コマ12A,12Bの中心孔12aとの間には、粘性の高い
粘性流体13が介在される。したがって、前述したコマ12
A,12Bは、粘性流体13を介して駆動軸7aから回転方向の
加速度を受けると、粘性流体13の粘性抵抗により慣性能
率の小さなコマ12Bが加速度方向にまず追従し、同加速
度が大なる場合に、残るコマ12Aが加速度方向に追従す
ることになる。

第３図は前述した撮影レンズの制御部のブロック線図
であり、ビデオカメラのCPU等で構成する制御装置14に
は画像撮影時に手動操作されるレリーズボタン15からの
出力が入力され、同制御装置14は、同レリーズボタン15
が押圧された際（即ち、リヤコンポーネントレンズ1Cの
移動前）の前記画像読取り素子３のターゲット位置の画
素情報をメモリ16に記憶し、同記憶情報は、レリーズボ
タン15が押圧されている間、リヤコンポーネントレンズ
1Cの現在位置の画素情報に、常時、書換えられる。ま
た、制御装置14は、レリーズボタン15の押圧によりステ
ッピングモータ７を一定回転角だけ駆動し、リヤコンポ
ーネントレンズ1Cの移動後の画像読取り素子３のターゲ
ット位置画素情報とメモリ16の内容とを比較し、リヤコ
ンポーネントレンズ1Cの移動後の位置が“後”ピント状
態にあるか否かを判定し、判定結果が“後”ピント状態
である場合には、ステッピングモータ７を再び駆動して
レンズ枠６を更に第１図の左方向へ移動させる。

図示実施例は、以上のような構造であるから、ステッ
ピングモータ７の駆動軸7aによりリヤコンポーネントレ
ンズ1Cのレンズ枠６がレンズ光軸αに対して平行な状態
におかれたガイドロッド5A,5Bに沿って送られることに
なる。即ち、ステッピングモータ７の駆動軸7aの回転運
動は送りねじ８及びナット９によりナット９のレンズ光
軸αに平行な方向の直線運動に変換されることになる。
この場合、ステッピングモータ７の駆動軸7aは２次減衰
振動を伴うが、この２次減衰振動は、駆動軸7aに設けた
コマ12A,12Bにより減衰されることになる。つまり、駆
動軸7aの回転運動には、高振動数の２次振動が含まれて
いるが、この高周波振動により駆動軸7aの接線方向に剪
断力が粘性流体13に作用されると、駆動軸7aの周面とコ
マ12A,12Bの中心孔12aの内面との間に生じる剪断力によ
って各コマ12A,12Bは、同加速度運動を減少させる方向
に作用する。これらのコマ12A,12Bによる回転方向の抵
抗力は、慣性モーメントが大きなものほど大きく、慣性
モーメントが小さなもの程、駆動軸7aの運動に容易に追
従するので、振動数の異なる２次振動を効果的に減衰さ
せる。

次に、図示実施例の場合の具体例を挙げると、ステッ
ピングモータ７として駆動トルクが10g・cmを用い、60p
psのパルスレートのパルス駆動を行なう場合、粘性流体
13の動粘度を1100cpとし、コマ12A,12Bの慣性モーメン
トをそれぞれ0.167g・cm²及び0.083g・cm²とすることに
より、駆動軸7aの駆動騒音を充分に削減できた。

なお、図示実施例においては、慣性能率の異なる複数
のコマを用いる場合を例示したが、本発明にあっては、
１個のコマを用いてもよいのは、改めて説明するまでも
ない。

−発明の効果− 以上の説明から明らかなように、本発明のレンズ駆動
装置によれば、回転軸の周囲とコマの中心孔との間に粘
性流体が介在するようにしたので、回転軸に直接嵌合さ
せる場合や、粘性摩擦部材等の固体物を介在させて嵌合
させる場合と比較して、コマの中心孔内面の面精度を高
精度に加工するといった特別な加工が必要なく、構造お
よび組立が簡単で、しかも粘性流体の介在によりコマが
回転時に自動的に調芯されて円滑な回転が行われるよう
になること、およびその粘性流体自体によって、ステッ
ピングモータの駆動時に、その回転軸の回転による振動
がレンズ枠等の他の部材に伝達されることが効果的に抑
制でき、駆動騒音を充分に低減でき、実用性の高いレン
ズ駆動装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を施した撮影レンズの断面図、第２図は
同撮影レンズに用いる弾性部材の拡大斜視図、第３図は
同撮影レンズの制御部のブロック線図、第４図は同撮影
レンズの要部拡大断面図、第５図は従来の自動焦点機能
付撮影レンズの略図、第６図は別の自動焦点機能付撮影
レンズの略図である。 α……レンズ光軸、1C……リヤコンポーネントレンズ、
２……鏡胴、３……画像読取り素子、5A,5B……ガイド
ロッド、７……ステッピングモータ、7a……駆動軸、８
……送りねじ、12A,12B……コマ、13……粘性流体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−180338（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−68449（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 7/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レンズを保持するレンズ枠と、該レンズ枠
   のレンズ光軸方向の移動を案内する案内手段と、ステッ
   ピングモータと、該ステッピングモータの回転により前
   記レンズ枠をレンズ光軸方向へ移動させるように前記レ
   ンズ光軸と略平行な方向に延長されかつステッピングモ
   ータにより駆動される送りネジとを有するレンズ駆動装
   置において、前記ステッピングモータの回転軸に慣性能
   率のあるコマを該回転軸の周囲と前記コマの中心孔との
   間に粘性流体が介在するように嵌合したことを特徴とす
   るレンズ駆動装置。
2. 【請求項２】前記コマは複数のコマにより構成されたこ
   とを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 【請求項３】前記コマは互いに慣性能率の異なる複数の
   コマにより構成されたことを特徴とする請求項１記載の
   レンズ駆動装置。