JP2881342B2

JP2881342B2 - ズームレンズ装置

Info

Publication number: JP2881342B2
Application number: JP30905890A
Authority: JP
Inventors: 哲二江村
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1999-04-12
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: JPH04180008A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、各種のカメラと組み合わされるズームレ
ンズ鏡胴の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

先ずこの発明の理解を容易にするために、一般的な従
来型ズームレンズ鏡胴の構成例を、第10図に従って説明
する。

この従来のズームレンズ鏡胴10のズームレンズ系Ｚ′
においては、被写界に対し最前部の第１レンズ群L₁と第
３番目の第３レンズ群L₃とが固定レンズとして構成さ
れ、第２番目の第２レンズ群L₂（以下バリエータとい
う）と第４番目の第４レンズ群L₄（以下マスターレンズ
という）とが可動レンズ群として構成されている。

そして、変倍時には、バリエータL₂が光軸Ｏに沿って
前後進して変倍率を変更するとともに、マスターレンズ
群L₄が変倍作用に伴う合焦ズレを解消するべく追従移動
して合焦補正を行う。この時のバリエータL₂とマスター
レンズ群L₄の位置関係は、第９図示のように、特に、テ
レポジション近傍でマスターレンズ群L₄の移動範囲が急
拡大する特性を有している。

この場合、バリエータL₂は、ズームモータ51により駆
動され、そのときの光軸上の位置がエンコーダ61により
デジタル的に検出されるように、また、マスターレンズ
L₄は、ステッピングモータ71により駆動され、そのとき
の光軸上の位置が基準位置検出装置81で検出される基準
位置からのパルス数として検出されるように構成されて
いる。

そして、実際のズームレンズでは、予め前述の相対移
動特性をエンコーダ61の分割数、及び前述の基準位置か
らのパルス数に置き換えてテーブル化し、これを変倍制
御システム内に記憶させて置き、バリエータL₂とマスタ
ーレンズL₄との移動を制御するように構成されている。

一方、フォーカシングの場合には、マスターレンズL₄
を光軸方向に微小振動させることにより、焦点面側に置
かれた撮像素子（図示せず）から高周波成分のレベル変
化を検出して、前ピン・後ピンを判別し、さらに、高周
波成分のピークが得られる位置までマスターレンズL₄を
移動させるという方法によって、フォーカシングを行う
ように構成されている。

さて、前述した４つのレンズ群L₁〜L₄を最終的に保持
するレンズ鏡胴は、鏡胴の前半部を構成する固定胴12と
鏡胴の後半部を構成する取り付け座部材13とから構成さ
れている。

この場合、固定胴12の前端部には押さえリング4aが設
けられ、第１レンズ群L₁は、この押さえリング4aによっ
て固定胴12に直接固定されている。

また、固定胴12の中間壁12aと後端部に固定された抜
け止めリング4bとの間の固定胴２の内周面には、カム筒
11が回転可能に、かつ光軸方向には移動しないように設
けられている。

このカム筒11の周壁部には、バリエータL₂を所定の移
動特性線図の通りに移動させるためのバリエータ用カム
溝11aが形成され、後単部にはズームモータ51の駆動ギ
ア52に噛合する駆動ギア部11bが形成されている。

また、このカム筒12の内部空間であって、固定胴12の
内周中間壁12aと抜め止めリング4bとの間にはズームガ
イド棒14と旋回運動阻止棒15とが、互いに光軸Ｏに対し
て平行になるように配設されている。

ところで、可動レンズ群の一つであるバリエータL
₂は、バリエータ保持枠21によって保持されるように構
成されている。

このバリエータ保持枠21は、自身の上部に設けられた
ブッシュ22がズームガイド棒14に摺動可能に嵌合し、ま
た、下部に形成されたＵ字溝23が旋回運動阻止棒15に係
合し、さらに、ブッシュ22の上部に形成されたカムフォ
ロアー24が前述のバリエータ用カム棒12内に精密に係合
するように構成されている。

そのため、変倍に際してカム筒11が回転した時には、
この回転運動で生じたバリエータ用カム溝11aのカム作
用によって、バリエータ保持枠21（バリエータL₂）が回
転することなく光軸方向に移動することになる。

そして、このときのバリエータ保持枠21の光軸上の位
置情報は、カム筒11のギア部11bに連結されたエンコー
ダ61によってデジタル的な回転数（回転角）情報として
検出されるように構成されている。尚、エンコーダ61と
カム筒11のギア部11bとは、適宜の中間ギア列62、63を
介して互いに連結されている。

一方、鏡胴の後半部を構成する取り付け座部材13は、
適宜のオートアイリス（自動絞り手段）91の絞り羽根群
92を挟んで固定胴12に結合しており、第３レンズ群L
₃が、この取り付け座部材13に直接固定されている。

そして、マスターレンズL₄を保持するマスター保持枠
41は、下側部分に設けたブッシュ42が取り付け座部材13
の前方壁部13aと後方壁部13bとの間に平行に設置された
マスターレンズガイド棒31に嵌合することによって、光
軸Ｏに沿って直進可能に案内されるように構成されてい
る。

また、マスター保持枠41の上側部分に設けた係合ピン
43が、取り付け座部材13の上壁部13cに形成されたＵ字
溝34を精密に係合することにより、マスター保持枠41の
旋回運動を阻止するように構成されている。このマスタ
ー保持枠41は、前述したように適宜のステッピングモー
タ41の回転動作により光軸方向に移動されるように構成
されている。

即ち、ステッピングモータ71の出力軸に形成されたリ
ードスクリュー72にはナット73が螺合していて、このナ
ット73の外周に形成された突起73aが、マスター保持枠4
1に備えられたゴム係合部材の溝33内に嵌入し、ナット7
3の回転を阻止している。さらに、マスター保持枠41の
下側部分に突出的に形成されたアーム44が、コイルばね
35により矢印方向に付勢されて、常に、ナット73の端面
に押圧されるように構成されている。

そのため、ステッピングモータ71によりリードスクリ
ュー72が回転されると、ナット73が光軸方向に直進的に
移動することになる。

尚、この場合のコイルばね35は、リードスクリュー72
とナット73との間のバックラッシュ、及びステッピング
モータ71とリードスクリュー72との間の軸方向ガタを除
く作用をも果たしている。

さて、マスター保持枠41は、数値制御で回転するステ
ッピングモータ71により移動させられるため、数値制御
の際に基準とすべき位置を設定する必要がある。この基
準位置を検出するため、取り付け座部材13の上壁部13c
の上には、適宜構造の基準位置検出装置（例えば、フォ
トインタラプタ）81が設けられている。

このように構成された従来のズームレンズ鏡胴には、
以下に述べるような幾多の問題点が存在する。

〔発明が解決しようとする課題〕

即ち、上記従来のズームレンズ鏡胴において、テレポ
ジション付近（以下、テレ端という）では、バリエータ
レンズ群の位置変動に対し、マスターレンズ群は広範な
合焦領域で急峻に追従移動しなければならない。ところ
が、高出力のDCモータに非線型カムを組み合わせ、テレ
端付近で移動速度を低下させる方式は、制御系が複雑で
あるうえ、カム筒加工が困難であるなど、様々な問題点
を有している。

そこで、これらのレンズ群の移動には、オープンルー
プ制御で簡単に制御できるステッピングモータを採用す
ることが望ましい。ところが、ステッピングモータは、
制御が簡単になるという利点をもっている反面、装置の
大型化や、騒音発生をもたらすという問題点を有してい
る。即ち、バリエータレンズ群の移動を安定化するに
は、高トルクで大型（大径）のステッピングモータが必
要となるが、一方で、鏡胴本体のコンパクト化が静粛化
を図るには、小型・低トルクのモータが望ましいという
トレードオフに陥ることとなる。

この発明は上記の点に鑑み、パルス電流によるオープ
ンループ制御というステッピングモータの長所を最大限
に生かしつつ、コンパクトで低騒音のレンズ移動ができ
る手段を備えたズームレンズ鏡胴を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明は、変倍時に光
軸方向に移動される第１の可動レンズ群と第２の可動レ
ンズ群とを有するズームレンズ装置であって；前記第１
の可動レンズ群を光軸方向に移動させるための第１のス
テッピングモータと；前記第２の可動レンズ群を光軸方
向に移動させるための第２のステッピングモータと；前
記第１の可動レンズ群が基準位置に移動したことを検出
する第１の位置検出手段と；前記第２の可動レンズ群が
基準位置に移動したことを検出する第２の位置検出手段
と；前記第１の位置検出手段からの情報と、前記第２の
位置検出手段からの情報とに基づいて、前記第１のステ
ッピングモータと前記第２のステッピングモータとを制
御する制御手段と；を有するズームレンズ装置におい
て、前記制御手段は、変倍時、テーブルに記憶されてい
る前記第１の可動レンズ群の移動線図と前記第２の可動
レンズ群の移動線図に基づいて、前記第１のステッピン
グモータと前記第２のステッピングモータとをオープン
ループ制御する制御手段であり、前記第１のステッピン
グモータと前記第２のステッピングモータのパルスレー
トを前記第１の可動レンズ群の位置に応じて変化させる
ように構成し、非線型カムなどを用いることなくバリエ
ータの移動速度を適宜調整することができるようにした
ものである。

また、前記制御手段は、少なくとも一方のステッピン
グモータに印加する前記パルスレートの変化に応じて、
該ステッピングモータに印加する励磁電圧も変化させる
ように構成し、駆動源となるステッピングモータの外形
を小型化するとともに、低騒音で所望の駆動トルクを得
られるようにしたものである。

〔実施例〕

実施例の説明に先立ち、ステッピングモータにおける
トルク、パルスレート、騒音などに関する一般的特性を
述べておく。

一般に、ステッピングモータは、第６図示のように、
パルスレートが上がるにつれ、その出力トルクが減少す
る性質を有している。

今、レンズ駆動に必要な正味の負荷T_Lに所定の安全率
ｎ（通常1.5〜２倍程度）の上乗せした駆動トルクをT₀
（＝ｎ×T_L）とし、外形はφ12で、線径がa,b,c（ａ＞
ｂ＞ｃ）である３種類のステッピングモータと、外形は
φ10で、線径がd,e,f（ｄ＞ｅ＞ｆ）である３種類のス
テッピングモータについて、その特性を検討することに
する。

まず、パルスレートの変動範囲をf₁〜f₂とすると、電
圧一定の条件下で、必要トルクT₀を実現できるのは、外
径はφ12で、線径がa,b,cのステッピングモータだけで
ある。ここで、線径a,bのモータの発生トルクは必要ト
ルクT₀に対し余裕がありすぎるから、それだけ騒音が大
きくなる。従って、電圧一定の場合は、外径＝φ12、線
径＝ｃのモータが最適であることになる。

ところで、線径＝ｄのステッピングモータを見てみる
と、パルスレートf₂の近傍で必要トルクT₀をわずかに下
回っているものの、外径はφ10と小さく、鏡胴本体のコ
ンパクトに資する所大であることが分かる。

そこで、本願実施例では、線径＝ｄのステッピングモ
ータにおいて、パルスレートf₂の近傍で駆動電圧を上昇
させ、発生トルクを増大させるように構成してある。即
ち、トルク＝Ｔ、電圧＝Ｖ、パルスレート＝Ｆとすれば、ステッピングモータのトルクＴはＴ＝Ａ・Ｖ−Ｂ・Ｆ−Ｃ …… （Ａ、Ｂ、Ｃは定数）なる関係を有する。ここで、電圧ＶをパルスレートＰに
応じてＶ＝B/A・Ｆ＋V₀ なる式で変化させると、前記式は、Ｔ＝AV₀−Ｃとなり、トルクＴを一定にすることが可能となる（Ｃは
ディテントトルクで、モータを起動するのに必要な最小
トルクに対応している）。

従って、駆動電圧を変えることにより、全パルスレー
ト領域にわたって、トルクＴ＝T₀ とすることができる。

尚、係数Ａ、Ｂ、Ｃは、実測可能なモータ固有の定数
であり、正味の負荷T_Lは最低駆動電圧とその時のパルス
レートから算出できる。

後述のステッピングモータ501、701は、上記の方法で
その大きさを決め、かつ可動レンズ群の位置に応じて駆
動パルスレートを適宜変更し、これらレンズ群の移動速
度を適宜調整できるようにしてある。

次に、第９図示のような特性を有するバリエータレン
ズ群とマスターレンズ群について、バリエータレンズ群
の移動に対し、ボケを生ずることなくマスターレンズ群
が追従するための条件を明らかにしておく。

まず、バリエータレンズ群：１パルス当たりの移動量＝ε_１パルスレート＝p₁ マスターレンズ群：１パルス当たりの移動量＝ε_２パルスレート＝p₂ とし、バリエータの位置ｘに対応するマスターレンズの
位置をｙ（ｘ）とする。この時、バリエータレンズ群に
対するマスターレンズ群の追従条件として、マスターレ
ンズ群の１パルス分の移動に要する時間が、バリエータ
レンズ群のそれより短いことが必要であるから、を満たすべきである。ここで、ｙ（ｘ）を２次関数で近
似すれば、式の条件は、と表すことができる。これから、ｘ≒０の時、即ち、右
辺が最大となるテレ端近傍での振る舞いが重要であるこ
とが、式の上からも明らかである。

そこで、まず、左辺の値をできるだけ大きくすれば余
裕が持てるはずであるが、マスターレンズ群の単位移動
量ε_２を大きくすることは、マスターレンズ群が合焦の
際に移動する単位ステップ幅（位置分解能）を大きくす
ることであるから、前述したマスターレンズの光軸方向
の微小振動により、視認可能なボケが発生することにな
って好ましくない。従って、ε_２にはリーゾナブルな上
限値が存する。

次に、パルスレートp₂を大きくすることが考えられる
が、前述の一般的特性図で説明したように、ステッピン
グモータのトルクは、パルスレートの増大に比例して減
少する。このため、オープンループ制御時の移動位置の
角度を保証するために、ステッピングモータの出力を確
保せねばならず、モータの大型化、即ち、鏡胴全体の肥
大化を招くこととなる。このため、p₂にもリーゾナブル
な上限値が存する。

次に考えるべきは、左辺の分母であるε₁p₁を常に小
さくすることであるが、これは、バリエータレンズ群の
単位時間当たりの移動量、即ち、移動速度を低下するこ
とはほかならないから、Ｔ（テレ）→Ｗ（ワイド）に至る時間が冗長になることを意味しており、性能上望
ましくない。

そこで、移動特性上の問題点となるテレ端近傍を重視
するために、１パルス当たりの移動量ε_１は一定に保つ
にしても、パルスレートp₁については、ｘ＝０（テレ端）の近傍でパルスレートが低く、ｘの増大（ワイド側）に
つれパルスレートp₁が高くなるように構成すればよい。
即ち、 p₁（ｘ）＝α＋βｘ …… となるように構成すれば、実用上の困難は克服すること
ができる。本願実施例は、そのように構成してある。

結局、バリエータレンズ群に対するマスターレンズ群
の追従条件として、となるように、定数ａ′,b′を決定すればよい。

さらに、マスターレンズ群の移動を安定化させるため
に、その駆動パルスレートを位置に応じて変わるように
構成し、∞側で高密度、至近側で低密度とすれば、式
は、定数γ、δを使って、となる。

さらに、パルスレートの変化が非線型となるように構
成した場合も含めるならば、p₁、p₂に対する一般条件
は、となる。

以下、この発明を添付の図面に示す一実施例に基づい
て説明する。

第１図は本願ズームレンズ鏡胴の全体構成を示す側面
断面図、第２図は同じく正面断面図、第３図は外函の構
成を示す水平断面図、第４図（ａ）は前側ガイドピンの
支柱を示す断面図、同図（ｂ）は後側ガイドピンの支柱
を示す断面図、第５図は蓋体の断面図、第６図はステッ
ピングモータにおけるパルスレートとトルクの関係を示
す特性図、第７図はPM形ステッピングモータの原理構成
図、第８図は同モータの励磁方法の原理比較図、第９図
はバリエータとマスターレンズの移動特性を示す説明図
である。

図において、ズームレンズ系Ｚを構成する５つのレン
ズ群１、２、３、４、５のうち、１、３、５は固定レン
ズ群、２は変倍作用を担うバリエータレンズ群（第１の
可動レンズ群）、４は合焦と変倍補正を担うマスターレ
ンズ群（第２の可動レンズ群）である。

100は鏡胴本体を構成する外函で、該外函100は、従来
鏡胴のような円筒部材でなく、第４図示のように、一側
面に開口Ｋが形成された断面「コ」字型の箱型部材から
なっている。

101は該外函100の外側前面に設けられたレンズ枠で、
該レンズ枠101には通常の落とし込み法によって前記固
定レンズ群１を組み込み、熱カシメなどによって固定で
きるよう構成されている。105もレンズ枠101と同様なレ
ンズ枠で、該レンズ枠105は外函100の内側後面に設けら
れ、前記固定レンズ群５を、やはり落とし込み法により
固定できるようになっている。106は固体撮像素子７と
水晶板６を収納するための枠部で、該枠部106も外函100
の後部に一体形成されている。

110、111、112、113は可動レンズ群２、４を光軸Ｏ方
向へ直進ガイドするガイドピンの支柱で、各支柱110〜1
13は、前記外函100の内壁面より外函100の開口Ｋに向け
て立設された棒状部材からなり、各々の先端部に断面
「Ｕ」字型の溝Ｍを備えている。即ち、該Ｕ型溝Ｍに、
ガイドピン1003（下側）、1004（下側）を嵌入し、開口
Ｋ側から蓋体109により封止・固定できるようになって
いる。

前記バリエータレンズ群２は、枠体201に収納され、
かつ該枠体201には前記ガイドピン1004を貫通保持する
ブッシュ202と、ガイドピン1003を嵌入保持するＵ字溝2
03が設けられている。

また、前記マスターレンズ群４は、枠体401に収納さ
れ、かつ該枠体401にはブッシュ402とＵ溝403が設けら
れている。同様に、固定レンズ群３も枠体301に収納さ
れ、かつ該枠体301にはブッシュ302とＵ溝303が設けら
れている。ここで、前記Ｕ溝303、403にはガイドピン10
03が、ブッシュ302、402にはガイドピン1004がそれぞれ
貫通している。しかして、バリエータレンズ群２、固定
レンズ群３、マスターレンズ群４は、該ガイドピン100
3、1004を介して光軸Ｏ方向へ移動可能に構成されてい
る。但し、固定レンズ群３は、組み込み段階で、ガイド
ピン1003、1004に沿って装入する時にだけ移動するのみ
であり、装入・調整後の枠体301は前記外函100の所定位
置に固設されている。

502は、バリエータ駆動用のリードスクリュー、501は
該リードスクリュー502に連携するステッピングモータ
（第１のステッピングモータ）である。同様に、702は
マスターレンズ群駆動用のリードスクリュー、701は該
リードスクリュー702に連携するステッピングモータ
（第２のステッピングモータ）である。703は、該リー
ドスクリュー702に螺合したナットである。

504、704は本願発明者の発明になるフライホイール
で、該フライホイール504、704は、それぞれの慣性モー
メントによって該ステッピングモータ501、701の急峻な
回転変動を平滑化し、過度現象を消去できるように構成
されている（特開平２−20815）。505、705は、該フラ
イホイール504、704の軸方向位置を制限するＯリングで
ある。

ここで、リードスクリュー502、702は、転造などによ
る加工が容易で、安価・高精度に製作することができ、
しかも摩擦係数などの製品ばらつきも小さくすることが
でき、高精度の制御が可能となる。

404は前記レンズ枠401に設けられたガタ防止用の突起
で、該突起404は前記スクリュー702に螺合したナット70
3に、常に当接するように構成されている。即ち、該ナ
ット703の外周の突起703aを、レンズ枠401の下部に設け
られたゴム製溝405に嵌入することにより、該突起404と
ナット703が圧接状態を維持できるようになっている。
また、レンズ枠401は、ガイドピン1003の外側に同軸配
置したコイルバネ1006により、一方向（第１図の矢印方
向）へ付勢されており、前記突起404を介してナット703
をスクリュー702に常時接触できるように構成されてい
る。さらに、コイルバネ1006により、スクリュー702を
一方向に片寄せし、前記ステッピングモータ701に対す
るスクリュー702のガタをも解消できるようになってい
る。

尚、該コイルバネ1006のばね圧が、マスターレンズ群
４、レンズ枠401、ナット703、リードスクリュー702な
どを総計した自重よりも大きくなっており、ズームレン
ズ鏡胴１を搭載したカメラの握持姿勢に関わらず、ガタ
ツキを解消できるように構成されていることはもちろん
である。

さて、バリエータ２の移動に際し、マスターレンズ群
４の移動機構と同様に、ガイドピンと同軸はバネを使っ
てナットを一方向へ片寄せし、駆動スクリュー系のがた
つきを解消することはできない。これは、バリエータ２
の移動範囲がマスターレンズ群４に比して格段に大きい
ため、テレ端またはワイド端でのバネ付勢力が大きくな
り過ぎてしまう恐れがあるためである（最低バネ圧をワ
イド端にて決定した時、テレ端側での荷重が過大とな
る）。この場合、リードスクリュー502はオープンルー
プ制御のステッピングモータによって駆動されるため、
スクリューの過剰負荷に拮抗して安定駆動するにはステ
ッピングモータを大型せねばならず、ひいては鏡胴全体
の大型化をもたらすこととなる。

そこで、本願実施例では、２個のナット503a、503bを
互いに逆方向に付勢するバネを用いてガタの解消を行っ
ている。即ち、バリエータレンズ群２のレンズ枠201よ
り突設された突起204を一方のナット503aとワッシャ506
で挟圧固定するとともに、該ワッシャ506と他方のナッ
ト503bの間にバネ1005を互いに反発するように介装して
ある。この構成によれば、スクリュー502からナット503
a、503b、及びレンズ枠201の突起204に至る駆動力伝達
経路は、バネ1005によりがたつき無しとなっているた
め、レンズ枠201はリードスクリュー502に対しバックラ
ッシュのない状態を維持しつつ移動可能となる。しかも
この時、バネ1005の長さは一定であるから駆動系の負荷
変動はなく、バネ圧を移動物体（レンズ分201やレンズ
２など）より大きく設定しておけばよい。このため、ス
テッピングモータ501は必要最小限のトルクを発生でき
る容量のものでよく、小型化が可能である。

尚、ナット503a、503bは、リードスクリュー502に対
して連れ回りするのを防ぐために、その側面に立設した
突起部5033、5034をレンズ枠201のゴム溝205に嵌入して
ある。また、リードスクリューの軸方向ガタを解消する
には、例えば、特開平２−20814などの公知技術を用い
ればよい。

前記バリエータ２とマスターレンズ群４の位置は、駆
動系のステッピングモータ501、701を図示せぬ制御手段
により構成の簡潔なオープンループ制御法で制御する
が、この場合、基準位置の検出が不可欠となる。そこ
で、本願装置の起動時に、レンズ枠201、401にそれぞれ
固設された遮光板206、406を、フォトインタラプタ110
1、1201でそれぞれ検知して基準位置を確定し、その後
のパルス数をカウントして位置決めするように構成され
ている。

ところで、ステッピングモータ方式による駆動は、DC
モータ方式に比べ、消費電力が大きく、雑音が発生しや
すいという問題点を有している。本願実施例では、ステ
ッピングモータとしてPM型ステッピングモータを採用す
るとともに、ディテントトルク（保持トルク）を利用し
た励磁方式により、該PM型ステッピングモータを駆動す
るように構成されている。

３種類の主要な励磁法を示す第８図において、１相励磁法は、制御法としては簡潔であるが、発生ト
ルクや安定性の面で不利であり、一般に、ほとんど用い
られることがない。

２相励磁法は、大トルクで、１パルス当たりの回転角
が18゜と大きいが、消費電力が大きく、振動・騒音も大
きいという欠点を有している。

１−２相励磁法は、２相励磁法よりトルクは小さくな
るものの、１パルス当たりの回転角を９゜にすることが
でき、振動・騒音を低減でき、精密制御に向くという特
徴を有している。

そこで、本願実施例では、この１−２相励磁法を採用
するとともに、１シーケンス−８ステップの制御モード
において、モータを停止させる時は、１、３、５、７の
奇数ステップのみとなるように構成してある。これは、
奇数ステップでは、励磁側と回転子の位置関係が、無通
電時のディテントトルク（保持トルク）位置に等しいこ
とを利用して、停止時に通電を止めて省電力を図ること
ができるようにするためである。

即ち、この１−２相励磁法において、仮に、２、４、
６、８の偶数ステップで通電をやめると、回転子は、前
か後に１ステップ分＝９゜だけ回転してしまう。しか
も、この回転ズレは全くアトランダムな現象であるた
め、オープンループ制御の場合、停止の度に基準位置か
らのパルスカウント数が±１づつ狂うことになり、精密
制御が不可能となる。

901はオートアイリスユニットである。

上記実施例において、Ｕ溝203、303、403、及びブッ
シュ202、302、402、バネ1006を、それぞれガイドピン1
003、1004に貫通させた後、レンズ群１、２、３、４、
５のレンズ枠201、301、401を外函100の開口Ｋより一方
向装入し、さらにステッピングモータ501、701などの構
成部材を順次組み付ければ、ズームレンズ系Ｚの主要セ
ッティングは簡単に終了してしまう。即ち、従来のズー
ムレンズ鏡胴のように円筒状の鏡胴内にレンズ群を順次
組み付けていく作業に比べ、はるかに簡潔な一方向から
の組み付けができる。

また、オートアイリス901、ズーム用フォトインタラ
プタ1101及びAF用フォトインタラプタ1201なども、一方
向からの組み付けで外函100の内面に配設できる。さら
に、ステッピングモータ701もナット703をアーム404に
引っ掛けて固定すればよい。同様に、ステッピングモー
タ501は、バリエータ枠のアーム204を一方のズームナッ
ト503aとワッシャ506の間に挟み込ませながら、２つの
ナット503a、503bの突起5034、5033をゴム係合部材205
の溝に係合させ、板バネ1005と係合子503を装入した後
に所定の位置にセットすればよい。さらに、ガイドピン
の支柱110、111、112、113の各Ｕ溝Ｍで、ガイドピン10
03、1004を保持・封止すれば、光学系の全部材を開口Ｋ
側から直視しながら組み付けできることとなる。従っ
て、レンズ群の位置や他の部材の組み付け状態に不具合
があっても、その原因を特定することは容易であり、し
かもその調整も極めて容易である。そして、組み付け・
調整が終わったなら、蓋109を取り付けるだけで、外函1
00の封止を完了することができる。

そして、ズーミング時は、ステッピングモータ501
を、バリエータ２の位置に応じてパルスレートを変えな
がら回転させると、バリエータ２はテレ端側で遅く、ワ
イド端側で速く移動し、マスターレンズ４の追従を容易
ならしめる。この時、ステッピングモータ501のパルス
レートが大きくなると、励磁電圧は適宜上昇し、パルス
レートが小さくなると、励磁電圧は適宜下降するため、
発生トルクが所要負荷を下回ってしまったり、過剰なト
ルクによって振動・騒音を発生してしまうことはない。
これは、マスターレンズ４の駆動用ステッピングモータ
701においても同様である。

ステッピングモータ501に連結するリードスクリュー5
02は、バネ1005により反発方向へ付勢されたナット503
a、503bを介してレンズ枠201を駆動するから、リードス
クリュー502とレンズ枠201間のガタは常に解消される。
また、モータ501とリードスクリュー502の軸方向のガタ
は、公知の技術、例えば、特開平２−20814号を用いて
容易に除去することができる。

一方、ステッピングモータ701に連結するリードスク
リュー702は、バネ1006により一方向へ付勢されたナッ
ト703を介してレンズ枠401を駆動するから、リードスク
リュー702とレンズ枠401、及びリードスクリュー702と
駆動モータ701の間のガタは常に解消される。

また、両レンズ枠201、401は、遮光板206、406を、フ
ォトインタラプタ1101、1201でそれぞれ検知することに
より基準位置を確定でき、しかも、ディテントトルクを
利用したステップでのみ停止するので、オープンループ
制御でも正確な位置決めが行える。

〔発明の効果〕

上記のようにこの発明は、変倍時に光軸方向に移動さ
れる第１の可動レンズ群と第２の可動レンズ群とを有す
るズームレンズ装置であって；前記第１の可動レンズ群
を光軸方向に移動させるための第１のステッピングモー
タと；前記第２の可動レンズ群を光軸方向に移動させる
ための第２のステッピングモータと；前記第１の可動レ
ンズ群が基準位置に移動したことを検出する第１の位置
検出手段と；前記第２の可動レンズ群が基準位置に移動
したことを検出する第２の位置検出手段と；前記第１の
位置検出手段からの情報と、前記第２の位置検出手段か
らの情報とに基づいて、前記第１のステッピングモータ
と前記第２のステッピングモータとを制御する制御手段
と；を有するズームレンズ装置において、前記制御手段
は、変倍時、テーブルに記憶されている前記第１の可動
レンズ群の移動線図と前記第２の可動レンズ群の移動線
図に基づいて、前記第１のステッピングモータと前記第
２のステッピングモータとをオープンループ制御する制
御手段であり、前記第１のステッピングモータと前記第
２のステッピングモータのパルスレートを前記第１の可
動レンズ群の位置に応じて変化させるように構成したこ
とを特徴としているので、非線型カムなどを用いること
なく、バリエータおよびマスターレンズの移動速度を適
宜調整することができる。

この結果、コンパクトで安価な鏡胴構成を可能にする
リードスクリュー駆動方式の可動レンズ群でありなが
ら、テレからワイドに至る全領域で、ピンボケを起こさ
ず、しかもズーム速度を遅くなり過ぎないようにズーム
レンズ系を制御することができるという優れた効果を奏
する。

また、前記制御手段は、少なくとも一方のステッピン
グモータに印加する前記パルスレートの変化に応じて、
該ステッピングモータに印加する励磁電圧も変化させる
ように構成したことにより、駆動源となるステッピング
モータの外形を小型化でき、鏡胴全体のコンパクト化に
も大きく貢献することができる。しかも、負荷に対して
過大なトルクが発生することを回避し、騒音を低減する
ことができ、静粛性に優れたズームレンズ鏡胴を提供で
きるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】第１図は本願ズームレンズ鏡胴の全体構成を示す側面断
面図、第２図は同じく正面断面図、第３図は外函の構成
を示す水平断面図、第４図（ａ）は前側ガイドピンの支
柱を示す断面図、第４図（ｂ）は後側ガイドピンの支柱
を示す断面図、第５図は蓋体の断面図、第６図はステッ
ピングモータにおけるパルスレートとトルクの関係を示
す特性図、第７図はPM形ステッピングモータの原理構成
図、第８図は同モータの励磁方法の原理比較図、第９図
はバリエータとマスターレンズの移動特性を示す説明
図、第10図は従来のズームレンズ鏡胴の構成を示す断面
図である。１……前固定レンズ群２……バリエータレンズ群３……中間固定レンズ群４……マスターレンズ群５……後固定レンズ群６……水晶板７……固体撮像素子 11……カム筒 12……固定胴 13……取り付け座部材 14……ズーム棒 15……旋回運動阻止棒 100……外函 101、105……レンズ枠 106……CCD枠 109……蓋 110、111、112、113……ガイドピン保持部材 1019、1091、1092、1093……ガイドピン押さえ 201、301、401……レンズ枠 202、302、402……ブッシュ 203、303、403……Ｕ溝 204、404……アーム 205、405……ゴム溝 206、406……遮光板 1003、1004……ガイドピン 501、701……ステッピングモータ 502、702……リードスクリュー 503a、503b……ナット 703a……ナット 504、704……フライホイール 505、705……Ｏリング 1005、1006……バネ 901……オートアイリスユニット 1101、1201……フォトインタラプタＭ……Ｕ字溝Ｏ……光軸Ｋ……開口Ｚ、Ｚ′……ズームレンズ系

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】変倍時に光軸方向に移動される第１の可動
レンズ群と第２の可動レンズ群とを有するズームレンズ
装置であって；前記第１の可動レンズ群を光軸方向に移動させるための
第１のステッピングモータと；前記第２の可動レンズ群を光軸方向に移動させるための
第２のステッピングモータと；前記第１の可動レンズ群が基準位置に移動したことを検
出する第１の位置検出手段と；前記第２の可動レンズ群が基準位置に移動したことを検
出する第２の位置検出手段と；前記第１の位置検出手段からの情報と、前記第２の位置
検出手段からの情報とに基づいて、前記第１のステッピ
ングモータと前記第２のステッピングモータとを制御す
る制御手段と；を有するズームレンズ装置において、前記制御手段は、変倍時、テーブルに記憶されている前
記第１の可動レンズ群の移動線図と前記第２の可動レン
ズ群の移動線図に基づいて、前記第１のステッピングモ
ータと前記第２のステッピングモータとをオープンルー
プ制御する制御手段であり、前記第１のステッピングモ
ータと前記第２のステッピングモータのパルスレートを
前記第１の可動レンズ群の位置に応じて変化させるよう
に構成したことを特徴とするズームレンズ装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記第１のステッピング
モータおよび前記第２のステッピングモータの停止位置
が、該第１のステッピングモータ、第２のステッピング
モータのデイテント・トルクのホールド位置と常に一致
するように前記第１のステッピングモータおよび第２の
ステッピングモータとを駆動し、かつ、前記第１のステ
ッピングモータおよび第２のステッピングモータの励磁
電圧が、前記パルスレートに応じて変化させるように構
成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のズ
ームレンズ装置。