JP4129411B2 - Lens position detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズ倍率または撮影距離変更機能を有するレンズ装置、さらに詳しくいえば、該レンズ装置においてオートフォーカス動作時などのレンズ位置検出に適したレンズ位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のカメラのオートフォーカスシステム(以下、「AFS」という。)は、レンズ位置を検出する手段として様々な方式が用いられている。
最もシンプルな方式としては、駆動用モータの回転数を検出することによりレンズ位置を検出する方式のものがある。この方式は、モータ出力軸からレンズ移動枠に伝達するギヤ列の途中で、円盤状のスリット板とフォトインタラプタによりパルス信号を発生させ、このパルス数をカウントすることによりレンズ位置を検出するものである(特許文献1)。
また、レンズ鏡胴の固定枠部に発光素子および受光素子を配置し、移動枠部に回折格子を配置しパルス信号を発生させ、このパルス数をカウントすることによりレンズ位置を検出しているものも開示されている(特許文献2)。
【特許文献1】
特開平1−217408号公報
【特許文献2】
特開平2−77708号公報
【0003】
前者のモータ回転数を検出する方法は、多数のギヤが介在するため追従性が問題となり必ずしも正確なレンズ位置は検出できない。また、後者の発受光部品と回折格子を用いた方式では、レンズ位置を高精度で検出するためには回折格子の加工精度に依存することとなり、製造上の困難さが伴うという問題があった。
これら方式は、共にパルスカウントすることによりレンズ位置を検出しており、レンズの絶対位置を検出する方式ではない。したがって従来のレンズ位置検出装置はレンズの絶対位置を検出するために機構が別途必要となり、機構の複雑化に加えてコストアップの要因となっていた。また、上記従来方式では1度ゴミ等によりパルスカウントエラーを発生した場合にはレンズ位置検出は誤検出となり致命的となる。
さらに発生パルスをレンズ移動制御システムが常に監視しなければならずレンズ移動におけるを高精度制御は該制御システムの演算速度に依存することになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこでレンズの絶対位置検出を、高精度に、かつ、コンパクトな機構で実現できるレンズ位置検出装置が要請される。
この要請に基づき本件発明者は平面インダクタと導電性物質を用いてレンズの絶対位置検出を行うことを発明した。ここで、レンズ位置の測定範囲は平面インダクタの表面積に依存するととなり、大きなレンズ位置の測定範囲を確保するためには平面インダクタの面積を大きくしなければならない。しかしながら、レンズ装置自体コンパクト性が要求されるため、採用する場合にはレンズ移動枠の移動が小さいものに限定される。
例えば、平面インダクタの表面積が10×10mm程度では、10mmほどの移動測定範囲となり、それ以上のレンズ移動には対応できないこととなる。平面インダクタの表面積を大きくとれば対応できるが、レンズ装置も大きくなる
【0005】
よってズーミング比の大きいレンズ装置をコンパクト性を維持しつつ精度よく位置検出を実現するためには限界が生じる。
本発明は上記要請に応えるもので、その目的は、コンパクト性を維持しつつ、レンズの絶対位置を精度良く検出でき、ズーミング比が大きくレンズ移動距離が大きくなる場合でもコンパクト性を維持しつつレンズ位置の測定範囲の拡大を図ることができるレンズ位置検出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、レンズ倍率または撮影距離変更のため固定枠に対しレンズ移動枠を光軸方向に移動可能なレンズ装置において、前記レンズ移動枠と固定枠のいずれか一方に平面インダクタ部材を、他方に導電部材を設け、前記レンズ移動枠の移動に伴い前記平面インダクタ部材と導電部材の距離を変化させる手段と、前記平面インダクタ部材から出力される電気信号変化によりレンズの移動位置を検出するレンズ位置検出回路とを有することを特徴とする。
また、本発明は上記構成において前記平面インダクタ部材と導電部材の距離を変化させる手段は、前記レンズ移動枠の移動に連動して回転する回転枠を有し、該回転枠に光軸方向に傾斜する導電面を設けるとともに前記固定枠に前記導電面に対面させる平面インダクタ部材を設け、前記レンズ移動枠の移動によって前記回転枠が回転したとき前記平面インダクタ部材と導電面との距離を変化させるように構成する。
さらに本発明は、レンズ倍率または撮影距離変更のため固定枠に対しレンズ移動枠を光軸方向に移動可能で、前記レンズ移動枠と固定枠のいずれか一方に平面インダクタ部材を、他方に導電部材を取付け、前記平面インダクタ部材と導電部材間の距離変化により前記平面インダクタ部材から出力される電気信号変化を得てレンズの移動位置を検出するレンズ位置検出装置であって、前記固定枠に平面インダクタ部材または導電部材を設ける場合は、前記レンズ移動枠に前記固定枠の平面インダクタ部材または導電部材を挟んで導電部材または平面インダクタ部材を設け、前記レンズ移動枠に平面インダクタ部材または導電部材を設ける場合は、前記固定枠に前記レンズ移動枠の平面インダクタ部材または導電部材を挟んで導電部材または平面インダクタ部材を設け、前記挟まれた導電部材または平面インダクタ部材の位置に応じて、一方の平面インダクタ部材から取り出している電気信号を他方の平面イングクタ部材から取り出すように切替える切替回路と、平面インダクタ部材から出力される電気信号変化によりレンズ位置を検出するレンズ位置検出回路とを有することを特徴とする。
さらには本発明は、レンズ倍率または撮影距離変更のため固定枠に対し2以上のレンズ移動枠を有し、各レンズ移動枠は光軸方向に移動可能なレンズ鏡枠において、前記2以上のレンズ移動枠にぞれぞれ導電部材と平面インダクタ部材とを設け、各レンズ移動枠間の距離変化に対し、前記各レンズ移動枠の平面インダクタ部材から出力される電気信号変化によりレンズ位置を検出するレンズ位置検出回路を有し、各レンズ移動枠の位置を検出することを特徴とする。
なお、前記各レンズ移動枠の平面インダクタ部材と導電部材は、平面インダクタ部,絶縁層および導電層を積層して一体に形成することができる。
また本発明における前記レンズ位置検出回路は、前記レンズ移動枠移動によるインダクタンス変化に対し周波数または電圧が変化し、前記周波数または電圧と前記平面インダクタ部材,導電部材間の距離との関係によりレンズ位置情報を出力するように構成することができる。
【0007】
【作用】
上記構成によれば、生産性の良好なコンパクトなレンズ位置検出装置を実現することができる。
また、レンズ移動枠の大きな移動距離に対してもコンパクトで正確なレンズの絶対位置を検出することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明によるレンズ位置検出装置を採用したレンズ位置検出装置の実施の形態を示す断面図である。
図において、2は距離表示リング,3はボール,4はフォーカスレバー,5はギヤユニット,6はカムボス,7はフォーカスリング,8は前保持リング,9はフィルタ枠,10はネームリング,11はカム枠,12は固定枠,13は移動枠ユニット,14は後化粧リング,15は電気接点,16はマウント枠,17は絞りリング,18は連結ギヤ,19は平面インダクタ,20は導電部材である。
【0009】
つぎに、上記レンズ位置検出装置の動作について説明する。
この実施の形態は単焦点レンズであるが、ズームレンズにおいても同様の機構は配置可能である。最初に、図1の構成概略図によりレンズ全体の動作説明を行う。
バヨネット形状になっているマウント枠16は図示しないカメラ本体のマウントと結合する。このとき電気接点15とカメラの接点が電気的に接続し、レンズに電源が投入され、撮影動作に入ることとなる。
【0010】
撮影者はフォーカス動作として、マニュアルフォーカスかオートフォーカスかをカメラ本体側のスイッチで選択する。次に所望の被写体をレンズ内に納めると、マニュアルフォーカスモードの場合、撮影者はフォーカスリング7を回転させる。フォーカスリング7の回転はギヤユニット5を介して距離表示リング2を回転させる。
距離表示リング2にはフォーカスレバー4が取付けられており、距離表示リング2の回転によりカム枠11が回転させられる。カム枠11には、カム溝11aが螺旋状に設けられ、レンズ移動枠ユニット13には、カムボス6が等角度で3ヵ所に取り付けられている。カムボス6が上記螺旋状のカム溝に係合され、移動枠ユニット13の外側に嵌合させられている固定枠12には光軸方向に直進ガイド溝12aが形成されており、この部分もカムボス6が係合されているため、カム枠11の回転は直進方向に変換されレンズ移動枠ユニット13は光軸上を前後進することができる。
以上の機構により距離表示リング1とレンズ移動枠ユニット13の動作を連動させている。
【0011】
また、撮影者がオートフォーカスモードを選択した場合は、図示しないモータが回転駆動し、図示しないギヤ列および連結ギヤ18を介してギヤユニット5に回転力が伝達される。この場合は、ギヤユニット5はフォーカスリング7を回転させずに距離表示用リング1を回転させる。以降の動作は、マニュアルフォーカスモードと同様である。
図1Aにフォーカスリングからレンズ移動枠ユニットまでの連動およびオートフォーカス連動機構部分の部分詳細図を示す。
なお、図1で示した本発明の実施の形態は、マニュアルフォーカスとオートフォーカスのモード選択を、差動機構を採用したギヤユニット5を用いて切り替える例を示しているが、別にギヤの噛み合いの切り替えによってもモード選択は可能である。
【0012】
図2は図1のレンズ移動枠ユニットと固定枠に設けた導電部材と平面コンダクタ部材との位置関係を示す斜視図である。
固定枠12には導電部材嵌合溝22が光軸方向に形成されており、レンズ移動枠ユニット13に固定された導電部材20はこの導電部材嵌合溝22の中を前後に移動する。導電部材嵌合溝22の端には平面コンダクタ19が設けられている。
【0013】
図3は、平面インダクタ部材の形状の例を説明するための図である。
(a)は角形スパイラルの形状,(b)はメアンダ形状,(c)は楕円形スパイラレル形状に施したものである。このように種々の形状に作ることができ、形状毎に異なるインダクタンス変化率を有している。これら各形状は、絶縁基板上に導体パターンを印刷することにより形成することができる。
【0014】
図4は、図1の回路の実施の形態を示すブロック図である。
オートフォーカス時、被写体距離に応じてレンズ移動枠ユニット13を移動させる。このレンズ移動枠ユニット13の移動量は、レンズを通して入射された被写体像の焦点ずれを図示しないカメラで検出,演算し決定する。カメラMPU27はレンズ駆動回路28を制御し、モータ29の駆動によってレンズ移動枠ユニット13を移動させる。
これにより、固定枠12に取り付けられた平面インダクタ19とレンズ移動枠ユニット13の導電部材20との間の距離は変わり、平面インダクタ19のインダクタンス変化により平面インダクタ19に発生する周波数(電圧変化も生じる)が変化する。この周波数変化は周波数変化検出器25により検出され位置情報出力部26に送られる。位置情報出力部26は周波数に対応して平面インダクタ19と導電部材20の間隔を示す情報を出力する。カメラのMPU27はこの情報からレンズの現在位置を知り、オートフォーカス制御を行うこととなる。
【0015】
この回路例はオートフォーカス動作の例であるが、マニュアルフォーカスの場合には、距離リングが操作された量は、同様に検出され周波数変化検出器25,位置情報出力部26によってカメラMPU27に伝達され、図示しない表示部にレンズ位置を表示することができる。
【0016】
レンズ位置検出手段である平面インダクタ19と導電物質20についての検出原理を図5により説明する。
平面インダクタ19に交流電圧を印加すると、平面インダクタ19に交流磁界が発生し導電物質20に渦電流が発生することとなる。
これにより平面インダクタ19と導電物質20は電磁気的に結合する。また、平面インダクタ19と導電物質20間は静電的にも結合し、キャパシタともなる。電磁気的結合か、静電的結合かは、図3に示したように平面インダクタ19の線幅および形状によって異なる。したがって、これらを調整することにより測定系に合った特性を得ることができる。
平面インダクタ19と導電物質20の距離が縮まればインダクタンスが減少し、距離が広がればインダクタンスが増加するので、この変化を電圧または周波数変化として検出すれば良いこととなる。図4の例は周波数変化として検出するようにしたものである。
【0017】
以上のようにして得られた電圧または周波数変化と距離の関係は非線形であり、距離が大になるにしたがって急激に変化が小さくなっていく。
電圧または周波数変化と距離の関係は平面インダクタおよび導電物質の表面積に依存して大きくなるが、現実的な寸法,例えばφ10mmの表面積の場合、10mm程度が検出限界距離範囲となる。AFのためのレンズ移動量が10mm以下に制約されることになる。しかしながらコンパクトカメラのカメラユニットであれば十分な検出距離範囲である。
一方、ズーム動作の検出または交換レンズのAFレンズ移動では、10mmでは不足な場合が多い。そこで、無限位置付近に設けた平面インダクタと導電部材によりレンズ移動量を検出し、導電部材が中間距離まで達したときにもう一方の平面インダクタ側に切り替え、もう一方の平面インダクタと導電部材により至近距離までを検出する構成を用いることができる(図7で説明)。
【0018】
図6は、平面インダクタと導電部材(導電面)の他の実施の形態を説明するための図で、(a)は回転枠の斜視図,(b)は回転枠の平面図である。
レンズ移動枠ユニット31のリング面に沿って傾斜面を形成し、この傾斜面に導電面32を設けている。この導電面32に対し平面インダクタ33が対面するように図示しない固定枠に取り付けている。このように導電面32を傾斜面に設けることにより、レンズ移動枠ユニット31の直線移動する部分に導電面32を設けなくてもレンズ移動枠ユニット31の回転で平面インダクタ33との間の距離を変えることができる。
【0019】
図7は、本発明によるレンズ位置検出装置を採用した他のレンズ位置検出装置の実施の形態を示す断面図であり、図1と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付してある。図8はレンズ移動枠に取り付けた導電部材と固定枠に取り付けた平面インダクタの位置関係を示す詳細図である。
この実施の形態は、レンズ移動枠ユニット13の導電部材21に対し、この導電部材21を挟むように2つの平面インダクタ19,35を固定枠12に設けている。すなわち平面インダクタ35,19は導電部材嵌合溝22の左端と右端にそれぞれ設けてられている。
導電部材嵌合溝22の中央より右寄りの位置で導電部材21が移動している場合には平面インダクタ19により、中央より左寄りの位置に移動した場合には平面インダクタ35によりそれぞれ検出する。導電部材嵌合溝22の中央の位置で反対側の平面インダクタで検出するように切り替えられる。
【0020】
図9は、レンズ移動枠と固定枠に対し導電部材と平面コンダクタ部材の他の組み合わせの例を説明するための図である。
(a)はレンズ移動枠ユニット13に平面インダクタAを設け、これを挟むように固定枠12の溝端に導電部材B1,B2を配置し、平面インダクタAを移動させるようにしたものである。平面インダクタAは両面に図3に示すようなパターンのインダクタが形成され、それぞれのインダクタから出力が取り出され、導電部材B1,B2の中間位置に移動したとき、その出力は他方のインダクタ側に切り替えられる。
(b)は固定枠23に平面インダクタAを設け、これを挟むようにレンズ移動枠ユニット24に導電部材B1,B2を配置し、2つの導電部材B1,B2を移動させるようにしたものである。この平面インダクタAも両面に図3に示すようなパターンのインダクタが形成され、それぞれのインダクタから出力が取り出され、レンズ移動ユニット24が移動して平面インダクタAが導電部材B1,B2の中間位置になったとき他方のインダクタ側に切り替えられる。
(c)は固定枠23に導電部材を設け、これを挟むようにレンズ移動枠ユニット24に平面インダクタA1,A2を配置し、2つの平面インダクタA1,A2を移動させるようにしたものである。レンズ移動ユニット24が移動して導電部材Bが平面インダクタA1,A2の中間位置になったとき他方のインダクタ側に切り替えられる。
以上のような構成により、20mmのレンズ位置検出範囲を確保することが可能となる。
【0021】
図10は、図8の回路の実施の形態を示すブロック図である。
本図は第4図と同じ符号を付してある周波数変化検出器25,位置情報出力部26,カメラのMPU27,レンズ駆動回路28およびモータ29は、同じ回路機能を果たす。レンズ移動ユニット13の導電部材21に対し、固定部材12の2つの平面コンダクタ19,35の一端が切替回路41に接続されている。
切替回路41は平面インダクタ19,35の出力を切り替えて周波数変化検出器25に送出する回路で、例えば平面インダクタ19の出力に切り替えられている状態とする。位置情報出力部26から出力される位置情報は、平面インダクタ19に導電部材21が最も近い位置を0mmとし中間位置までを10mmとする。レンズ移動ユニット13の移動によって導電部材21が10mm以上になろうとすると、切替回路41は平面インダクタ35の出力に切り替えられる。
10mm以上の領域では平面インダクタ35による位置情報が得られ、位置情報出力部26は中間位置より左側に移動すると、10mmに平面インダクタ35に対する移動分(10mmまで)を加えた位置情報を出力する。
【0022】
図11は、平面インダクタをレンズ移動枠に設けた場合の回路の実施の形態を示すブロック図である。
この実施の形態は基板の両面に図3のパターンの平面インダクタが設けられた導電部材の例である。レンズ移動枠ユニット13が導電部材50,51の中間位置にきたとき、平面コンダクタ52,53の出力を切替回路41により取り替えるものである。他の構成および動作は図10と同じである。
【0023】
図12は、本発明によるレンズ位置検出装置を採用したさらに他のレンズ位置検出装置の実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態は相互に移動する多数のレンズ移動枠位置を検出するものである。第1レンズ移動枠51にはレンズ57が、第2レンズ移動枠52にはレンズ58が、第3レンズ移動枠53にはレンズ54がそれぞれ取り付けられ、各レンズ移動枠51,52および53は軸60,61に光軸方向に摺動可能に取り付けられている。レンズ移動枠51,52および53には図14に示す平面インダクタ部,絶縁層および導電面よりなる検出センサ54,55および56が取り付けられている。センサ54,55および56からは出力が取り出される。
【0024】
図13は、図12の回路の実施の形態を示すブロック図である。
検出センサ54の導電部材54bと固定枠63の平面インダクタ63bにより、検出センサ55の導電部材55bと検出センサ54の平面インダクタ54aにより、検出センサ56の導電部材56bと検出センサ55の平面インダクタ55aにより、固定枠63の導電部材63aと検出センサ56の平面インダクタ56aにより、それぞれ一対の距離センサが形成される。
平面インダクタ54a,55a,56aおよび63bの出力は時分割回路64に接続されている。時分割回路64は一定の周期毎に各平面インダクタの出力を取り入れ、シーケンシャルに各平面インダクタの出力を周波数変換検出器65に送出する。位置情報出力部66は周波数変化によって図5に示すグラフを参照し各平面インダクタと導電部材間の距離を得ることができる。
【0025】
カメラのMPU67はこの情報からレンズの現在位置を知り、オートフォーカス制御を行うこととなる。カメラのMPU67は例えば平面インダクタ63bの位置を基準に左方向に現在のレンズ位置を示すと、第1レンズ移動枠54の位置は平面インダクタ63bの出力で得ることができる。
第2レンズ移動枠55の位置は、平面インダクタ55aで第2レンズ移動枠55と第1レンズ移動枠54の距離を得、これに第1レンズ移動枠54の位置を加えることにより得ることができる。
第3レンズ移動枠56の位置は平面インダクタ56aで第3レンズ移動枠56と第2レンズ移動枠55の距離を得、これに第2レンズ移動枠55の位置を加えることにより得ることができる。このようにして得た各レンズ移動枠の位置に対し、オートフォーカスするための測光データを得て、各レンズ移動枠の移動量を決定し、レンズ駆動回路68を制御しモータ67を駆動しモータ出力を切替機構で切り替えることにより、各レンズ移動枠を個別に駆動制御することが可能となる。
【0026】
以上の動作説明はAF時について説明したが、MF(マニュアルフォーカス)時でも良いし、これをズームによるレンズ移動に使用しても同様の効果が得られる。
【0027】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、コンパクト性を維持しつつ、レンズの絶対位置を精度の良く検出できる。さらにズーミング比が大きくレンズ移動距離が大きくなるレンズ装置においてもコンパクト性を維持しつつレンズ位置の測定範囲を広げてレンズの絶対位置を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるレンズ位置検出装置を採用したレンズ位置検出装置の実施の形態を示す断面図である。
【図1A】フォーカスリングからレンズ移動枠ユニットまでの連動およびオートフォーカス連動機構部分の部分詳細図である。
【図2】図1のレンズ移動枠と固定枠に設けた導電部材と平面コンダクタ部材との位置関係を示す斜視図である。
【図3】平面インダクタ部材の形状を示す図で、(a)は角形のスパイラル型,(b)はメアンダ型,(c)は楕円形のスパイラル型の例である。。
【図4】図1の回路の実施の形態を示すブロック図である。
【図5】インダクタンス変化による周波数変化と導電部材,平面インダクタ部材間の間隔との位置関係を示すグラフである。
【図6】平面インダクタと導電部材(導電面)の他の実施の形態を説明するための図で、(a)は回転枠の斜視図,(b)は回転枠の平面図である。
【図7】本発明によるレンズ位置検出装置を採用した他のレンズ位置検出装置の実施の形態を示す断面図である。
【図8】図7のレンズ移動枠に取り付けた導電部材と固定枠に取り付けた平面インダクタの位置関係を示す詳細図である。
【図9】レンズ移動枠と固定枠に対し導電部材と平面インダクタ部材の他の組み合わせの例を説明するための図である。
【図10】図8の回路の実施の形態を示すブロック図である。
【図11】平面インダクタをレンズ移動枠に設けた場合の回路の実施の形態を示すブロック図である。
【図12】本発明によるレンズ位置検出装置を採用したさらに他のレンズ位置検出装置の実施の形態を示す断面図である。
【図13】図12の回路の実施の形態を示すブロック図である。
【図14】図12の平面インダクタ部材と導電部材を一体に形成した例を示す図である。
【符号の説明】
2 距離表示リング
3 ボール
4 フォーカスレバー
5 ギヤユニット
6 カムボス
7 フォーカスリング
8 前保持リング
9 フィルタ枠
10 ネームリング
11 カム枠
12 固定枠
13 レンズ移動枠ユニット
14 後化粧リング
15 電気接点
16 マウント枠
17 絞りリング
18 連結ギヤ
19 平面インダクタ
20 導電部材
22 導電部材嵌合溝
25 周波数変化検出器
26 位置情報出力部
27 カメラのMPU
28 レンズ駆動回路
29 モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens apparatus having a lens magnification or shooting distance changing function, and more particularly, to a lens position detection apparatus suitable for detecting a lens position during autofocusing in the lens apparatus.
[0002]
[Prior art]
In a conventional camera autofocus system (hereinafter referred to as “AFS”), various methods are used as means for detecting a lens position.
As the simplest method, there is a method of detecting the lens position by detecting the rotational speed of the driving motor. In this method, a pulse signal is generated by a disc-shaped slit plate and a photo interrupter in the middle of the gear train transmitted from the motor output shaft to the lens moving frame, and the lens position is detected by counting the number of pulses. Yes (Patent Document 1).
In addition, a light emitting element and a light receiving element are arranged in the fixed frame part of the lens barrel, a diffraction grating is arranged in the moving frame part, a pulse signal is generated, and the number of pulses is counted to detect the lens position. Is also disclosed (Patent Document 2).
[Patent Document 1]
JP-A-1-217408 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-77708
In the former method of detecting the motor rotation speed, since a large number of gears are involved, followability becomes a problem, and an accurate lens position cannot always be detected. In addition, the latter method using a light emitting / receiving component and a diffraction grating has a problem in that it depends on the processing accuracy of the diffraction grating in order to detect the lens position with high accuracy, resulting in manufacturing difficulties. .
In these methods, the lens position is detected by counting pulses together, and is not a method for detecting the absolute position of the lens. Therefore, the conventional lens position detection device requires a separate mechanism for detecting the absolute position of the lens, which increases the cost in addition to the complexity of the mechanism. Further, in the conventional method, when a pulse count error occurs once due to dust or the like, the lens position detection becomes a false detection and becomes fatal.
Further, the generated pulse must be constantly monitored by the lens movement control system, and the high-precision control in the lens movement depends on the calculation speed of the control system.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, there is a demand for a lens position detection device that can detect the absolute position of the lens with high accuracy and a compact mechanism.
Based on this request, the present inventor invented the absolute position detection of the lens using a planar inductor and a conductive material. Here, the measurement range of the lens position depends on the surface area of the planar inductor, and the area of the planar inductor must be increased in order to ensure a large lens position measurement range. However, since the lens device itself is required to be compact, when it is adopted, the lens moving frame is limited to a small movement.
For example, when the surface area of the planar inductor is about 10 × 10 mm, the movement measurement range is about 10 mm, and it is not possible to cope with lens movement beyond that. This can be dealt with by increasing the surface area of the planar inductor, but the lens device also becomes larger.
Therefore, there is a limit in achieving accurate position detection while maintaining compactness in a lens apparatus having a large zooming ratio.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention meets the above requirements, and its purpose is to accurately detect the absolute position of the lens while maintaining compactness, and to maintain the compactness even when the zooming ratio is large and the lens moving distance is large. An object of the present invention is to provide a lens position detection device capable of expanding the position measurement range.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a lens apparatus capable of moving the lens moving frame in the optical axis direction with respect to the fixed frame for changing the lens magnification or the shooting distance, and either the lens moving frame or the fixed frame. A planar inductor member, a conductive member on the other side, means for changing the distance between the planar inductor member and the conductive member as the lens moving frame moves, and movement of the lens by a change in electrical signal output from the planar inductor member And a lens position detection circuit for detecting the position.
According to the present invention, in the above configuration, the means for changing the distance between the planar inductor member and the conductive member has a rotating frame that rotates in conjunction with the movement of the lens moving frame, and the rotating frame is inclined in the optical axis direction. And a planar inductor member that faces the conductive surface is provided on the fixed frame, and the distance between the planar inductor member and the conductive surface is changed when the rotating frame is rotated by the movement of the lens moving frame. Configure.
Furthermore, the present invention is capable of moving the lens moving frame in the optical axis direction with respect to the fixed frame for changing the lens magnification or the shooting distance, a planar inductor member on one of the lens moving frame and the fixed frame, and a conductive member on the other A lens position detecting device for detecting a movement position of a lens by obtaining a change in electric signal output from the planar inductor member according to a change in distance between the planar inductor member and the conductive member, wherein the planar inductor is mounted on the fixed frame. When a member or a conductive member is provided, a conductive member or a planar inductor member is provided on the lens moving frame with a planar inductor member or a conductive member of the fixed frame interposed therebetween, and a planar inductor member or a conductive member is provided on the lens moving frame. Is a conductive member or a plane sandwiching the plane inductor member or conductive member of the lens moving frame with the fixed frame A switching circuit for providing an inductor member and switching an electrical signal extracted from one planar inductor member from the other planar inductor member according to the position of the sandwiched conductive member or planar inductor member; and a planar inductor member And a lens position detection circuit that detects a lens position based on a change in an electrical signal output from the lens.
Furthermore, the present invention has two or more lens moving frames with respect to the fixed frame for changing the lens magnification or shooting distance, and each lens moving frame is a lens barrel that is movable in the optical axis direction. Each moving frame is provided with a conductive member and a planar inductor member, and a lens position is detected by a change in electrical signal output from the planar inductor member of each lens moving frame with respect to a change in distance between the lens moving frames. It has a lens position detection circuit, and detects the position of each lens moving frame.
The planar inductor member and the conductive member of each lens moving frame can be integrally formed by laminating the planar inductor portion, the insulating layer, and the conductive layer.
In the lens position detection circuit according to the present invention, the frequency or voltage changes with respect to the inductance change due to the movement of the lens moving frame, and the lens position information is based on the relationship between the frequency or voltage and the distance between the planar inductor member and the conductive member. Can be configured to output.
[0007]
[Action]
According to the above configuration, a compact lens position detection device with good productivity can be realized.
In addition, the absolute position of the lens can be detected in a compact and accurate manner even for a large moving distance of the lens moving frame.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a lens position detecting apparatus employing a lens position detecting apparatus according to the present invention.
In the figure, 2 is a distance display ring, 3 is a ball, 4 is a focus lever, 5 is a gear unit, 6 is a cam boss, 7 is a focus ring, 8 is a front holding ring, 9 is a filter frame, 10 is a name ring, 11 is The cam frame, 12 is a fixed frame, 13 is a moving frame unit, 14 is a rear decorative ring, 15 is an electrical contact, 16 is a mounting frame, 17 is an aperture ring, 18 is a connecting gear, 19 is a planar inductor, and 20 is a conductive member. is there.
[0009]
Next, the operation of the lens position detection device will be described.
Although this embodiment is a single focus lens, a similar mechanism can be arranged also in a zoom lens. First, the operation of the entire lens will be described with reference to the schematic diagram of FIG.
The bayonet-shaped mount frame 16 is coupled to a camera body mount (not shown). At this time, the electrical contact 15 and the contact of the camera are electrically connected, the power is turned on to the lens, and the photographing operation is started.
[0010]
The photographer selects manual focus or auto focus as a focus operation with a switch on the camera body side. Next, when a desired subject is placed in the lens, the photographer rotates the focus ring 7 in the manual focus mode. The rotation of the focus ring 7 rotates the
A
The operation of the
[0011]
When the photographer selects the autofocus mode, a motor (not shown) is driven to rotate, and a rotational force is transmitted to the gear unit 5 via a gear train (not shown) and the connecting
FIG. 1A shows a partial detailed view of the interlocking from the focus ring to the lens moving frame unit and the autofocus interlocking mechanism part.
The embodiment of the present invention shown in FIG. 1 shows an example in which manual focus and autofocus mode selection is switched using a gear unit 5 employing a differential mechanism. Mode selection is also possible by switching.
[0012]
FIG. 2 is a perspective view showing a positional relationship between a conductive member provided on the lens moving frame unit and the fixed frame of FIG. 1 and a planar conductor member.
A conductive
[0013]
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the shape of the planar inductor member.
(A) is a rectangular spiral shape, (b) is a meander shape, and (c) is an elliptical spiral shape. Thus, it can be made into various shapes and has a different inductance change rate for each shape. Each of these shapes can be formed by printing a conductor pattern on an insulating substrate.
[0014]
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of FIG.
During autofocus, the lens moving
As a result, the distance between the
[0015]
This circuit example is an example of an autofocus operation. In the case of manual focus, the amount by which the distance ring is operated is similarly detected and transmitted to the
[0016]
The detection principle of the
When an AC voltage is applied to the
Thereby, the
If the distance between the
[0017]
The relationship between the voltage or frequency change obtained as described above and the distance is non-linear, and the change rapidly decreases as the distance increases.
The relationship between the voltage or frequency change and the distance increases depending on the surface area of the planar inductor and the conductive material. However, in the case of a realistic dimension, for example, a surface area of φ10 mm, the detection limit distance range is about 10 mm. The lens movement amount for AF is restricted to 10 mm or less. However, if the camera unit is a compact camera, the detection distance range is sufficient.
On the other hand, 10 mm is often insufficient for detecting the zoom operation or moving the AF lens of the interchangeable lens. Therefore, the amount of lens movement is detected by a planar inductor and conductive member provided near an infinite position, and when the conductive member reaches an intermediate distance, it is switched to the other planar inductor side, and closer to the other planar inductor and conductive member. A configuration for detecting distances can be used (described in FIG. 7).
[0018]
6A and 6B are diagrams for explaining another embodiment of the planar inductor and the conductive member (conductive surface). FIG. 6A is a perspective view of the rotating frame, and FIG. 6B is a plan view of the rotating frame.
An inclined surface is formed along the ring surface of the lens moving
[0019]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of another lens position detection apparatus employing the lens position detection apparatus according to the present invention, and the same reference numerals are given to the portions that perform the same functions as those in FIG. FIG. 8 is a detailed view showing the positional relationship between the conductive member attached to the lens moving frame and the planar inductor attached to the fixed frame.
In this embodiment, two
When the conductive member 21 is moved to the right side of the center of the conductive
[0020]
FIG. 9 is a diagram for explaining another example of the combination of the conductive member and the planar conductor member with respect to the lens moving frame and the fixed frame.
(A) provides the planar inductor A in the lens moving
(B) is a plan view in which the planar inductor A is provided on the fixed
(C) is a structure in which a conductive member is provided on the fixed
With the above configuration, it is possible to ensure a lens position detection range of 20 mm.
[0021]
FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of FIG.
In this figure, the
The switching
Position information by the
[0022]
FIG. 11 is a block diagram showing an embodiment of a circuit when a planar inductor is provided in the lens moving frame.
This embodiment is an example of a conductive member in which planar inductors having the pattern of FIG. 3 are provided on both surfaces of a substrate. When the lens moving
[0023]
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an embodiment of still another lens position detecting apparatus employing the lens position detecting apparatus according to the present invention.
This embodiment detects a large number of lens moving frame positions that move relative to each other. A
[0024]
FIG. 13 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of FIG.
By the
The outputs of the
[0025]
The
The position of the second
The position of the third
[0026]
Although the above description of the operation has been made at the time of AF, it can be performed at the time of MF (manual focus), or the same effect can be obtained even if this is used for lens movement by zooming.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the absolute position of the lens can be detected with high accuracy while maintaining compactness. Further, even in a lens apparatus in which the zooming ratio is large and the lens moving distance is large, the absolute position of the lens can be detected by expanding the measurement range of the lens position while maintaining compactness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a lens position detection apparatus employing a lens position detection apparatus according to the present invention.
FIG. 1A is a partial detail view of an interlocking and autofocus interlocking mechanism portion from a focus ring to a lens moving frame unit.
2 is a perspective view showing a positional relationship between a conductive member provided on the lens moving frame and the fixed frame of FIG. 1 and a planar conductor member. FIG.
3A and 3B are diagrams showing the shape of a planar inductor member, in which FIG. 3A is an example of a square spiral type, FIG. 3B is a meander type, and FIG. 3C is an example of an elliptical spiral type. .
4 is a block diagram illustrating an embodiment of the circuit of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a graph showing a positional relationship between a frequency change due to an inductance change and an interval between a conductive member and a planar inductor member.
6A and 6B are diagrams for explaining another embodiment of the planar inductor and the conductive member (conductive surface), in which FIG. 6A is a perspective view of the rotating frame, and FIG. 6B is a plan view of the rotating frame.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of another lens position detection apparatus employing the lens position detection apparatus according to the present invention.
8 is a detailed view showing a positional relationship between a conductive member attached to the lens moving frame of FIG. 7 and a planar inductor attached to the fixed frame.
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of another combination of a conductive member and a planar inductor member with respect to a lens moving frame and a fixed frame.
FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing an embodiment of a circuit when a planar inductor is provided in a lens moving frame.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the lens position detecting device employing the lens position detecting device according to the present invention.
13 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of FIG.
14 is a view showing an example in which the planar inductor member and the conductive member of FIG. 12 are integrally formed.
[Explanation of symbols]
2
28
Claims (6)
前記レンズ移動枠と固定枠のいずれか一方に平面インダクタ部材を、他方に導電部材を設け、
前記レンズ移動枠の移動に伴い前記平面インダクタ部材と導電部材の距離を変化させる手段と、
前記平面インダクタ部材から出力される電気信号変化によりレンズの移動位置を検出するレンズ位置検出回路と、
を有することを特徴とするレンズ位置検出装置。In a lens device capable of moving the lens moving frame in the optical axis direction with respect to the fixed frame for changing the lens magnification or shooting distance,
A planar inductor member is provided on one of the lens moving frame and the fixed frame, and a conductive member is provided on the other.
Means for changing the distance between the planar inductor member and the conductive member as the lens moving frame moves;
A lens position detection circuit for detecting a moving position of the lens by an electric signal change output from the planar inductor member;
A lens position detection device comprising:
前記レンズ移動枠の移動に連動して回転する回転枠を有し、該回転枠に光軸方向に傾斜する導電面を設けるとともに前記固定枠に前記導電面に対面させる平面インダクタ部材を設け、
前記レンズ移動枠の移動によって前記回転枠が回転したとき前記平面インダクタ部材と導電面との距離を変化させるように構成したことを特徴とする請求項1記載のレンズ位置検出装置。Means for changing the distance between the planar inductor member and the conductive member,
A rotating frame that rotates in conjunction with the movement of the lens moving frame, a conductive surface inclined in the optical axis direction is provided on the rotating frame, and a planar inductor member is provided on the fixed frame to face the conductive surface;
2. The lens position detecting device according to claim 1, wherein the distance between the planar inductor member and the conductive surface is changed when the rotating frame is rotated by the movement of the lens moving frame.
前記固定枠に平面インダクタ部材または導電部材を設ける場合は、前記レンズ移動枠に前記固定枠の平面インダクタ部材または導電部材を挟んで導電部材または平面インダクタ部材を設け、
前記レンズ移動枠に平面インダクタ部材または導電部材を設ける場合は、前記固定枠に前記レンズ移動枠の平面インダクタ部材または導電部材を挟んで導電部材または平面インダクタ部材を設け、
前記挟まれた導電部材または平面インダクタ部材の位置に応じて、一方の平面インダクタ部材から取り出している電気信号を他方の平面イングクタ部材から取り出すように切替える切替回路と、
平面インダクタ部材から出力される電気信号変化によりレンズ位置を検出するレンズ位置検出回路と、
を有することを特徴とするレンズ位置検出装置。The lens moving frame can be moved in the optical axis direction with respect to the fixed frame to change the lens magnification or shooting distance, and a planar inductor member is attached to one of the lens moving frame and the fixed frame, and a conductive member is attached to the other, and the plane A lens position detection device that detects a movement position of a lens by obtaining an electric signal change output from the planar inductor member by a change in distance between an inductor member and a conductive member,
When providing a planar inductor member or a conductive member on the fixed frame, a conductive member or a planar inductor member is provided on the lens moving frame with the planar inductor member or the conductive member of the fixed frame interposed therebetween,
When providing a planar inductor member or a conductive member on the lens moving frame, a conductive member or a planar inductor member is provided on the fixed frame with the planar inductor member or conductive member of the lens moving frame interposed therebetween,
A switching circuit that switches an electrical signal taken out from one planar inductor member to be taken out from the other planar inductor member according to the position of the sandwiched conductive member or planar inductor member;
A lens position detection circuit for detecting a lens position by an electric signal change output from the planar inductor member;
A lens position detection device comprising:
前記2以上のレンズ移動枠にぞれぞれ導電部材と平面インダクタ部材とを設け、
各レンズ移動枠間の距離変化に対し、前記各レンズ移動枠の平面インダクタ部材から出力される電気信号変化によりレンズ位置を検出するレンズ位置検出回路を有し、
各レンズ移動枠の位置を検出することを特徴とするレンズ位置検出装置。There are two or more lens movement frames for the fixed frame for changing the lens magnification or shooting distance, and each lens movement frame is a lens barrel that is movable in the optical axis direction.
A conductive member and a planar inductor member are provided on each of the two or more lens moving frames;
A lens position detection circuit for detecting a lens position by a change in an electric signal output from a planar inductor member of each lens movement frame with respect to a distance change between the lens movement frames;
A lens position detecting device for detecting a position of each lens moving frame.
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