JP4603809B2

JP4603809B2 - 検出装置および光学装置

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Publication number: JP4603809B2
Application number: JP2004079746A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　達也
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP2005266402A

Description

本発明は、移動物体の位置を検出する検出装置および光学装置に関し、例えば光学式エンコーダ、光センサ等の変位測定装置を搭載したビデオカメラ，デジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ鏡筒等の光学機器に関するものである。

最近、デジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラ等の高性能化、高画質化が進んでいるが、これに伴い撮影レンズユニットに対する要求性能も高くなってきている。
特に、フォーカシングの高速化およびフォーカスレンズの位置制御の高精度化等を図るため、フォーカスレンズ等の移動レンズ群の駆動には、マグネットとコイルによるリニアアクチュエータが用いられるようになってきている。
また、移動レンズ群の位置制御には、磁気感知（又は磁気強度感知）式センサであるＭＲセンサと、エンコーダマグネットとを組み合わせた位置検出装置が用いられるようになっている。

このような位置検出装置において、前記ＭＲセンサとエンコーダマグネットとのギャップ量変化による出力特性変動を防止するため、例えば特許文献１のように、エンコ−ダマグネットを、このエンコ−ダマグネットにおける着磁面とは反対側の面と可動部材との間に間隔があいた状態で、エンコ−ダマグネットの着磁面と前記ＭＲセンサの磁気感知面とが所定方向にて略平行となるように、レンズ鏡筒等の可動部材に対してＵＶ硬化型の接着剤で位置決めして固定保持するようにした位置検出装置を有するレンズユニットからなる光学装置の提案がなされている。
また、特許文献２等で提案されているように、観測対象となる反射体に設ける反射素子を適切に構成することにより、フォトセンサにレンズを用いなくても高い光伝達効率が得られ、又、反射体とフォトセンサ間の相対的な位置ずれに対しても感度の鈍い系となり、反射体の有無や移動状態を高精度に検出することができる反射体及びそれを用いた位置検出装置が知られている。
特開２００２−２１４５０１号公報特開２００２−３２３３４７号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、エンコ−ダマグネットの着磁面と前記ＭＲセンサの磁気感知面とが所定方向にて略平行となるように、レンズ鏡筒等の可動部材に対してＵＶ硬化型の接着剤で位置決めして固定保持する手段では、レンズユニットの組立て作業に際して、前記ＭＲセンサとエンコーダマグネットとのギャップの調整に、必要以上の時間と設備を要することになる。
一方、上記特許文献２の構成では、反射体とフォトセンサ間の相対的な位置ずれに対して感度が鈍くなっており、上記特許文献１のようなギャップ調整は不要となるが、観測対象または移動部材に反射体を固定する手段としてＵＶ硬化型の接着剤等による固定手段を用いると、反射体に設けられた反射素子の反射面にＵＶ等の接着剤が流れ込み、出力信号が出力されず、位置制御ができなくなるという問題が生じる。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、反射手段を用いて移動物体の位置を検出するようにした検出装置において、反射手段の反射面に影響を及ぼすことなく、また衝撃等が加わっても移動物体の移動方向にずれることなく反射手段を移動物体に固定保持することが可能となる検出装置および光学装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のように構成した検出装置および光学装置を提供するものである。
すなわち、本発明の検出装置は、光源と、前記光源からの光束を反射する反射手段と、前記反射手段によって反射された光束を受光する受光手段とを有し、前記受光手段からの出力に基づいて移動物体の移動方向における位置を検出する検出装置において、
前記移動物体に設けられ、前記反射手段を保持する保持手段を有し、
前記保持手段は、前記移動物体に設けられた前記反射手段を収納する箱部と、前記箱部に取り付けて前記箱部に収納される前記反射手段を固定する固定手段とを含んで構成され、
前記固定手段を、前記移動物体の移動方向における前記箱部の両端部近傍に設けられた取り付け手段に係止させ、前記反射手段を前記移動物体の移動方向に平行な方向および前記光源に対向する方向に弾性的に保持する構成としたものである。
また、本発明の光学装置は、上記した検出装置を備え、前記検出装置によって前記移動物体であるレンズ保持枠の位置を検出する構成としたものである。

本発明によれば、反射手段を用いて移動物体の位置を検出するようにした検出装置において、反射手段の反射面に影響を及ぼすことなく、また衝撃等が加わっても移動物体の移動方向にずれることなく反射手段を移動物体に固定保持することが可能となる検出装置および光学装置を実現することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。

［実施例１］
図１乃至図３は、上記した本発明の検出装置の構成を適用した実施例１の構成を示すものである。本実施例においては、上記本発明の構成を適用するに際し、移動物体に保持された反射手段を備え、該反射手段によって反射された光源手段からの光束を受光手段によって検出し、前記移動物体の位置を検出するようにした位置検出装置において、前記移動物体は前記反射手段を保持する固定手段を備え、該固定手段は前記反射手段を弾性的に保持するように構成することができる。その際、前記反射手段が、前記光源に対向する方向に対して弾性的に保持されるように構成することができる。
また、前記反射手段が、前記移動物体の移動方向における両端部近傍で支持されるように構成することができる。
また、前記反射手段が、前記移動物体の移動方向に対して弾性的に保持されるように構成することができる。
また、光学装置に適用するに際し、前記反射手段の一端部が、前記移動物体の移動方向に押圧されるように構成することができる。
また、前記反射部が、前記レンズ鏡筒の移動方向における両端部近傍で支持されるように構成することができる。
また、前記反射部が、前記レンズ鏡筒の移動方向に対して弾性的に保持されるように構成することができる。
また、前記反射部の一端部が、前記レンズ鏡筒の移動方向に押圧されるように構成することができる。

つぎに、これらについて、図１乃至図３により、更に具体的に説明する。
図１は、本実施例におけるズームレンズ鏡筒の全体構成を示している。
上記ズームレンズ鏡筒におけるズーム光学系は、物体側から順に凸凹凸凸の４群からなるリヤフォーカス光学系である。
図１において、１は第１群である固定レンズ群を保持する固定鏡筒である。
２は第２群である変倍レンズ群を保持する２群保持枠であり、スリーブ部２ａと不図示のＵ溝部が形成されている。スリーブ部２ａとＵ溝部はそれぞれ、ガイドバー８、９に移動可能に係合しており、これにより２群保持枠２はガイドバー８、９によってガイドされながら略光軸方向に移動することができる。

３は光量調節装置であり、駆動部３ａによって不図示の絞り羽根を駆動して光量を制御する。
４は第３群であるアフォーカルレンズ群を固定保持する３群保持枠である。５は第４群であるフォーカス群を兼ねた補正レンズ群を保持する４群保持枠（移動部材）であり、スリーブ部５ａとＵ溝部５ｂが形成されている。スリーブ部５ａとＵ溝部５ｂはそれぞれ、ガイドバー２１、２２に移動可能に係合しており、これにより４群保持枠５はガイドバー２１、２２によってガイドされながら略光軸方向に移動することができる。

２群保持枠２にはラック部材７が取り付けられており、このラック部材７は、駆動源であるステッピングモータ２０の出力軸に設けられたねじ部に噛み合っている。これにより、２群保持枠２は、ステッピングモータ２０が回転すると、ねじ部とラック部材７との噛み合い作用によって略光軸方向に駆動される。
また、２群保持枠２には遮光部２ｂが設けられており、この遮光部２ｂがフォトインタラプタ１５の発光部と受光部との間を遮光することで、２群保持枠２が基準位置に位置しているか否かが検出される。そして、２群保持枠２は、この基準位置からステッピングモータ２０に与えられる駆動パルス数によって駆動位置が制御される。

６はホルダー鏡筒であり、撮像素子であるＣＣＤ１８と赤外カットおよびローパスフィルター１７を固定保持している。
４群保持枠５には空芯のコイル１０が固定されており、このコイル１０に通電すると、ホルダー鏡筒６に固定保持されたヨーク１１、マグネット１２およびヨーク１３ととも形成される磁気回路の作用によって、４群保持枠５が略光軸方向に駆動される。

ここで、４群保持枠５の初期位置は、４群保持枠５とホルダー鏡筒６との突き当てにより決定され、ここからの４群保持枠５の位置検出および駆動制御は、４群保持枠５にスケ−ル押え１９（固定手段）により弾性固定された反射スケ−ル１４（反射手段）がＳＲセンサ１６（光源手段兼受光手段）に対して移動することに伴って出力されるＳＲセンサ１６の出力信号に基づいて行われる。
ＳＲセンサ１６は、９０ｄｅｇの位相差を有する２相の正弦波出力を持ち、これら２相の出力によって反射スケ−ル（つまりは４群保持枠５）の移動量と移動方向を判定することができる。
但し、ＳＲセンサの出力は３相以上でもかまわない。また、位相角も９０ｄｅｇ以外の角度であってもよい。

つぎに、図２を用いて反射スケ−ル１４を４群保持枠５に保持させる構成について説明する。図２に示すように、４群保持枠５には反射スケ−ル１４が収納されるＢＯＸ形状部５ｄが一体的に設けられており、また、その側面にはスケ−ル押え１９に設けられた角窓１９ａに対して、弾性的に係止される突起５ｃが一体的に設けられている。
前記角窓１９ａに対して、弾性的に係止される突起５ｃは、ＢＯＸ形状部５ｄの両端近傍に設けられており、この弾性係止構造で係止することによって、スケ−ル押え１９の移動方向の両端部に形成されている梁部１９ｃで反射スケ−ル１４を弾性的に保持し、固定させる。
また、スケ−ル押え１９には梁部１９ｂが設けられており、この梁部１９ｂはバネ部材で形成され、反射スケ−ル１４を４群保持枠５の移動方向（一方向）に押圧して弾性保持させるように構成されている。
図３に、反射スケ−ル１４が４群保持枠５に取り付けられた状態を示す。スケ−ル押え１９の梁部１９ｃは、その端部が４群保持枠５が前後突き当て端に移動してこれらに当接しても、ＳＲセンサ１６と共に形成される出力信号に影響がでないように、反射スケ−ルの移動方向の両端側に設けられている。

本実施例によれば、反射スケ−ルを固定部材により弾性保持させる構造としたので、反射素子面への接着剤流れ込み等の課題が解消された。また、梁部１９ｂを設けたことにより、衝撃等により反射スケ−ルがずれることがなく、接着に比べて信頼性を損なわず、反射スケ−ルを確実に保持することができる。

［実施例２］
図４は、上記した実施例１の位置検出装置を用いて構成した実施例４における撮像装置のカメラ本体の電気的構成を示すものである。
図４において、３０は第２レンズ群の駆動源であり、ステッピングモータ２０、ラック部材７等を含む。
３１は第４レンズ群の駆動源であり、コイル１０、ヨーク１１・１３およびマグネット１２等を含む。
３２は第２レンズ群と第３レンズ群との間に配置された光量調整装置３の駆動源である。

フォトインタラプタ１５は第２レンズ群の光軸方向の絶対位置を検出し、基準位置に２群保持枠２を配置してから、ステッピングモータ２０に入力する動作パルス数を連続してカウントすることにより、第２レンズ群の光軸方向の移動と位置検出を行う。
また、ＳＲセンサ１６は、４群保持枠５の初期位置からの反射スケ−ル１４によって形成される出力信号に基づいて、第４レンズ群の光軸方向の移動と位置検出を行う。

３３は光量調整装置エンコーダであり、モータ等の光量調整駆動源３２の内部にホール素子を配置し、ローターとステーターの回転位置関係を検出する方式のものなどが用いられる。
３４は本カメラの制御を司るＣＰＵである。３５はカメラ信号処理回路であり、撮像素子１８の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＥゲート３６およびＡＦゲート３７を通過する。即ち、露出決定およびピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。このゲートの大きさは可変であったり、複数設けられたりする場合がある。
３８はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号を処理するＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。
３９はズームスイッチ、４０はズームトラッキングメモリである。ズームトラッキングメモリ４０は、変倍に際して被写体距離とバリエーターレンズ位置に応じてセットすべきフォーカシングレンズ位置の情報を記憶する。なお、ズームトラッキングメモリとしてＣＰＵ３４内のメモリを使用してもよい。

例えば、撮影者によりズームスイッチ３９が操作されると、ＣＰＵ３４は、ズームトラッキングメモリ４０の情報をもとに算出した第２レンズ群と第４レンズ群の所定の位置関係が保たれるように、現在の第２レンズ群光軸方向の絶対位置であるカウント値と算出された第２レンズ群のセットすべき位置、および現在の第４レンズ群光軸方向の絶対位置であるカウントされた値と算出されたフォーカスレンズのセットすべき位置がそれぞれ一致するように、第２レンズ群駆動源３０と第４レンズ群駆動源３１を駆動制御する。

また、オートフォーカス動作ではＡＦ信号処理回路３８の出力がピークを示すように、ＣＰＵ３４は、第４レンズ群駆動源３１を駆動制御する。
さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ３４は、ＡＥゲート３６を通過したＹ信号の出力の平均値を所定値として、光量調整装置エンコーダ３３の出力がこの所定値となるように光量調整装置駆動源３２を駆動制御して、光量をコントロールする。

本発明の実施例１におけるズームレンズ鏡筒の全体構成を示す図。本発明の実施例１における反射スケ−ルを４群保持枠に保持させる構成を示す図。本発明の実施例１における反射スケ−ルが４群保持枠に取り付けられた状態を示す図。本発明の実施例２の本発明の撮像装置におけるカメラ本体の電気的構成を示す図。

符号の説明

５：４群保持枠（移動物体）
５ａ：スリーブ部
５ｂ：Ｕ溝部
５ｃ：突起
５ｄ：反射スケ−ル収納するＢＯＸ形状部
５：４群保持枠（移動物体）
１４：反射スケ−ル（反射手段）
１６：ＳＲセンサ（光源手段兼受光手段）
１９：スケ−ル押え（固定手段）
１９ａ：角窓
１９ｂ：梁部
１９ｃ：梁部

Claims

光源と、前記光源からの光束を反射する反射手段と、前記反射手段によって反射された光束を受光する受光手段とを有し、前記受光手段からの出力に基づいて移動物体の移動方向における位置を検出する検出装置において、
前記移動物体に設けられ、前記反射手段を保持する保持手段を有し、
前記保持手段は、前記移動物体に設けられた前記反射手段を収納する箱部と、前記箱部に取り付けて前記箱部に収納される前記反射手段を固定する固定手段とを含んで構成され、
前記固定手段を、前記移動物体の移動方向における前記箱部の両端部近傍に設けられた取り付け手段に係止させ、前記反射手段を前記移動物体の移動方向に平行な方向および前記光源に対向する方向に弾性的に保持することを特徴とする検出装置。
前記反射手段は、前記固定手段に設けられた弾性部材により前記移動物体の移動方向と平行な方向に押圧されることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
光学装置において、
請求項１または請求項２に記載の検出装置を備え、前記検出装置によって前記移動物体であるレンズ保持枠の位置を検出することを特徴とする光学装置。