JP5747707B2 - レンズ鏡筒及びカメラ - Google Patents
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Description
また、レンズ保持枠の吸着状態と吸着が解除された直後の状態の吸着力の力量変化が大きく、ロック解除時におけるレンズ保持枠の駆動制御が難しくなる恐れがある。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載されたレンズ鏡筒(20)であって、前記移動部(40)は、前記駆動力と前記ロック用磁石(61)と前記磁性体(62A)との間の吸引力とにより、前記ロック位置(Xd)まで移動されること、を特徴とするレンズ鏡筒(20)である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載されたレンズ鏡筒(20)であって、前記ロック位置(Xd)において前記固定部(32)と前記移動部(40)とは、前記ロック用磁石(61)と前記磁性体(62A)との間に生じる磁力により吸着保持されること、を特徴とするレンズ鏡筒(20)である。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3に記載されたレンズ鏡筒(20)であって、前記移動部(40)の移動をパルス幅変調制御する制御部(22)を備え、該制御部(22)は、前記移動部(40)が前記ロック位置(Xd)へ移動する際に、前記駆動力の発生に用いる電圧のデューティー比が閾値に達した時点(Xc)で、前記駆動用コイル(51)への通電を切断すること、を特徴とするレンズ鏡筒(20)である。
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載されたレンズ鏡筒(20)であって、前記移動部(40)の移動を制御する制御部(22)を備え、前記制御部(22)は、ロック解除動作において、前記ロック解除用コイル(62C)に通電し、前記ロック用磁石(61)と前記磁性体(62A)との間の磁力を打ち消す磁界を生させること、を特徴とするレンズ鏡筒(20)である。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載されたレンズ鏡筒(20)であって、前記制御部(22)は前記ロック解除動作において、前記打ち消す磁界を生じさせたのち、前記駆動用コイル(51)に通電して前記移動部(40)を前記固定部(32)に対して前記ロック位置(Xd)から離れるように移動させ、前記打ち消す磁界が存在しない場合において、前記ロック用磁石(61)と前記磁性体(62A)との間の吸引力の前記駆動力に対する影響が所定量以下になるときに、前記ロック解除用コイル(62C)への通電を解除すること、を特徴とするレンズ鏡筒(20)である。
請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか1項に記載されたレンズ鏡筒(20)であって、撮影時において前記移動部(40)が前記固定部(32)に対して移動する撮影領域において、前記ロック用磁石(61)と前記磁性体(62A)との間の吸引力の前記駆動力に対する影響が所定量以下であること、を特徴とするレンズ鏡筒(20)である。
請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか1項に記載されたレンズ鏡筒(20)であって、前記駆動用磁石(53)及び前記駆動用コイル(51)の組は、前記レンズ(L4)の光軸と略直交する第1の直線上における、前記レンズ(L4)を中心とした対称位置のそれぞれに設けられ、前記ロック用磁石(61)は、前記レンズ(L4)の光軸と略直交し且つ前記第1の直線と直交する第2の直線上に配置されていること、を特徴とするレンズ鏡筒(20)である。
請求項9に記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載されたレンズ鏡筒(20)を備えるカメラ(1)である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明におけるレンズ鏡筒20およびカメラの一実施形態であるカメラ1を模式的に示す図である。
なお、以下に説明する各図には、説明と理解を容易にするために、XYZ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸OAを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラ1の位置(以下、正位置という)において撮影者から見て左側に向かう方向をX軸プラス方向、正位置において上側に向かう方向をY軸プラス方向、正位置において被写体に向かう方向をZ軸プラス方向とする。また、以下の説明では、光軸OAと平行な方向を「前後」とし、被写体側を「前面側」、他端側を「背面側」とそれぞれいう。
撮像素子11は、たとえばCCD等の光電変換素子によって構成され、結像光学系(カメラ本体10に装着されたレンズ鏡筒20)によって結像された被写体像を電気信号に変換する。
制御部12は、CPU等を備えて構成され、カメラ本体10および装着されたレンズ鏡筒20におけるフォーカシング駆動を含む撮影に係る当該カメラ1全体の動作を統括制御する。
レンズ鏡筒20は、外形を形成する外筒21の内部に、結像光学系を構成する複数のレンズ群(第1レンズ群L1,第2レンズ群L2,第3レンズ群L3,第4レンズ群L4および第5レンズ群L5)と、レンズ制御装置22等を備えている。
すなわち、第4レンズ群L4は、レンズ鏡筒20の内部に配設された後述する駆動支持機構30のレンズ群移動枠32に、ボイスコイルモータ50によって光軸OA方向に移動駆動操作されるように設けられている。
レンズ制御装置22は、カメラ本体10の制御部12による制御下で、第4レンズ群L4のフォーカシング駆動等を含む当該レンズ鏡筒20の作動を制御する。
図2は、第4レンズ群L4の駆動支持機構30を示す斜視図である。図3は、図2のA矢視に相当する駆動支持機構30の正面図である。図4は、図3のB−B断面図に相当する駆動支持機構30の縦断面図である。図5は、図3のC−C断面に相当する駆動支持機構30の横断面図である。
ガイド軸受部42における主軸受42Mは、主ガイドバー33Mと対応して、X軸上プラス側に配設されている。
また、この主軸受42Mの前面側(すなわち軸受板42Mfの前面側)には、レンズ保持枠40(第4レンズ群L4)の移動を規制するロック機構60を構成するロックマグネット61が装着されている。ロック機構60については、後に詳述する。
副軸受42Sは、X軸およびY軸を含む面と平行な所定厚さの板状であって、Z軸方向に貫通形成されたガイド孔42Saを備えている。図3に示すように、ガイド孔42Saは、X軸方向に長い長孔であって、ガイドバー33Sが、長径方向においては遊嵌し、短径方向においては摺動移動可能に嵌合するように形成されている。
駆動コイル51は、図2〜図4に示すように、中央に細長い矩形状の中心開口部51Aを有して所定長さに巻かれている。駆動コイル51は、レンズ保持枠40のコイル支持部43に、その巻線中心軸をZ軸と平行とし、中心開口部51Aの長辺を形成する面がX軸およびZ軸を含む面と平行となる姿勢で装着されている。
上下のボイスコイルモータ50U,50Lの駆動コイル51は、光軸OAを挟むY軸上の対称位置に配設されており、連動するように結線されて電源に接続されている。
アーム部52A,52Bは、駆動コイル51の移動距離(レンズ保持枠40の移動距離)と対応する長さに形成されており、一方のアーム部52Bの内面には、駆動マグネット53が装着されている。
駆動マグネット53は、アーム部52Bと略対応する矩形で所定厚さの板状に形成されており、その長さは駆動コイル51の移動距離と対応している。
このボイスコイルモータ50は、レンズ制御装置22によって駆動制御される。
そして、レンズ制御装置22は、カメラ本体10における制御部12から入力される合焦情報に基づく目標位置にレンズ保持枠40(第4レンズ群L4)を移動させるように、図示しない位置センサからの位置情報に基づくフィードバック制御によってボイスコイルモータ50を駆動する。
図6は、ロック機構60を示し、(a)は図5のD−D断面図,(b)は図5のE−E断面図である。図7は、図5に示す状態からレンズ保持枠40がロック範囲LRに移動した状態を概念的に示す断面図である。図8は、レンズ保持枠40のロック状態を概念的に示す断面図である。図9は、ロック状態におけるロック機構60の拡大断面図である。
ロックマグネット61は、図5および図6(a)に示すように、主ガイドバー33Mが遊嵌可能な円環状で、所定厚さに形成されている。ロックマグネット61は、永久磁石であって、その厚さ方向に分極されている。ロックマグネット61は、その中心をガイド孔42Maの中心に一致させて、主軸受42Mの前面に固定されている。
吸着板62Aは、ロックマグネット61と対応する円環状であって、磁性体によって所定厚さに形成されている。吸着板62Aは、レンズ群移動枠32における前面板32Fの内面に、主ガイドバー33Mに外挿された状態で固定され、ロックマグネット61と対向するように配設されている。
ロック解除コイル62Cの厚さは吸着板62Aより薄く設定されており、吸着板62Aはロック解除コイル62Cより所定量突出している。これにより、ロック解除コイル62Cが吸着板62Aとロックマグネット61との接触を阻害しないようになっている。なお、吸着板62Aの外径をロックマグネット61の外径より大きく設定し、ロックマグネット61がロック解除コイル62Cに嵌入してロック解除コイル62Cが吸着板62Aとロックマグネット61と接触するように構成してもよい。
このロック機構60によるレンズ保持枠40のロックおよびロック解除制御は、レンズ制御装置22によって、ボイスコイルモータ50によるレンズ保持枠40の移動制御と同期して行われる。
図10は、横軸にレンズ保持枠40(第4レンズ群L4)の位置:Xを採り、縦軸に駆動コイル51に通電する駆動電流のデューティー比:Vとロック機構60における磁気吸引力:Fm(縦軸)とを示したグラフである。また、図11は、比較例のグラフである。
m1:ロックマグネット61から生じる磁気量
m2:ロック解除コイル62Cと吸着板62Aから生じる磁気量
r:ロックマグネット61と吸着板62Aとの距離
μ0:真空の透磁率
として、一般式
Fm=(m1×m2)/(4×π×μ0×r2)=km・m1・m2/r2
で表される。なお、kmは定数である。
すなわち、磁気吸引力:Fmは、距離:rの2乗に反比例する。
Xa:フォーカシング範囲FRとロック範囲LRの境界位置。ロックマグネット61の磁気吸引力がロック部62における吸着板62Aに影響を及ぼし始める(影響はあっても無視できる程度の)位置に設定する。
Xb:ロック作動位置。レンズ保持枠40に対して極端な外乱が働かない限り、ロック動作を確実に行う十分な力(ロック作動磁気吸引力:Fm0)が得られる位置である。
Xc:ボイスコイルモータ50の駆動が停止される位置である。
Xd:ロック機構60によるロック位置。すなわち、ロックマグネット61がロック部62における吸着板62Aに吸着した位置である。
閾値:V1は、ロック機構60に、前述したロック作動磁気吸引力磁気吸引力:Fm0より所定量大きい停止時磁気吸引力:Fm1が作用する位置に設定される。このデューティー比が閾値:V1に達した時点におけるレンズ保持枠40(第4レンズ群L4)の位置が、駆動停止位置:Xcであり、この駆動停止位置:Xcは、ロック作動位置:Xbより、ロックマグネット61がロック部62における吸着板62Aに接近した位置となる。
すなわち、上記誤差やバラつきがあった場合、図10(b)に一例を示すように、ロック範囲の境界位置:Xaを基準として考えると、ロック機構60における磁気吸着力Fmは一点鎖線および破線で示すようにX軸方向に変位した状態となる。このような状態であっても、レンズ制御装置22は、ボイスコイルモータ50における駆動電流のデューティー比の閾値:V1に基づいてボイスコイルモータ50の駆動停止を判断するため、ボイスコイルモータ50は、ロック機構60に停止時磁気吸引力:Fm1が作用した位置(駆動停止位置:Xc′,Xc″)で駆動停止する。これにより、ボイスコイルモータ50の駆動停止時には、ロック機構60には常に一定の停止時磁気吸引力Fm1が作用していることとなり、安定したロック動作が可能となる。
本構成では、このような不具合を抑えることができるものである。また、レンズ鏡筒に対して外乱が働いた場合でも、確実にロック動作を行うことができる。
ステップ123において、レンズ保持枠40がロック作動位置:Xbへ未到達と判断された場合(No)には、ボイスコイルモータ50の駆動を継続する。
ステップ123において、レンズ保持枠40がロック作動位置:Xbに到達したと判断された場合(Yes)には、ついで、ボイスコイルモータ50の駆動電流のデューティー比が閾値:V1に達したか否かを判断する(S124)。
ここで、ステップ123における判断基準であるロック作動位置:Xbは、前述したように、レンズ保持枠40に対して極端な外乱が働かない限りロック動作を確実に行う十分なロック作動磁気吸引力:Fm0が得られる位置である。しかし、ロック機構60の磁気吸引力にはバラつきがあるため、ここでは設計値に基づいて定めた標準位置とする。
ステップ124において、ボイスコイルモータ50の駆動電流のデューティー比が閾値:V1に達したと判断された場合(Yes)には、ボイスコイルモータ50の駆動を停止する(S126)。
これにより、ロック機構60の磁気吸引力(停止時磁気吸引力:Fm1)によって、ロックマグネット61がロック部62における吸着板62Aに吸着移動し(S127)、ロック状態となる(S128)。
これにより、ロック解除コイル62Cへの通電によってロック部62における吸着力を消去する(S133)。
これにより、ボイスコイルモータ50によってレンズ保持枠40がロック解除方向に移動する(S135)。
ここで、所定時間Tは、ボイスコイルモータ50の駆動によってレンズ保持枠40がロック位置から離れてフォーカシング範囲FRに入るまでの時間(たとえば0.1〜0.2sec)に設定されるものである。
これにより、レンズ保持枠40は、フォーカシング範囲FRに移動し(S138)、ロックマグネット61の磁気吸引力はロック部62における吸着板62Aに影響することなく、レンズ保持枠40はボイスコイルモータ50によってフォーカシング制御可能となる。
つぎに、図14に示すフローチャートに沿って、レンズ制御装置22によるロック解除制御の第2実施形態について説明する。本第2実施形態のフローチャートにおけるロック解除制御は、駆動支持機構30がレンズ保持枠40の絶対位置を認識できる位置検出システム(たとえば、ホール素子やPSDを使った位置検出システム、または、絶対距離エンコーダによりレンズの絶対位置が分かる位置検出システム)を適用している場合の例である。この場合には、位置検出システムが検出したレンズ保持枠40の位置情報に基づいて、ロック機構60におけるロック部62のロック解除コイル62Cへの通電を制御する。
これにより、ロック解除コイル62Cへの通電によってロック部62における吸着力を消去する(S143)。
これにより、ボイスコイルモータ50によってレンズ保持枠40がロック解除方向に移動する(S145)。
そして、レンズ保持枠40がロック位置から離れて設定された目標位置に到達したか否かを判断する(S146)。
ここで、目標位置は、フォーカシング範囲FRの所定位置に設定されるものである。
これにより、レンズ保持枠40は、フォーカシング範囲FRに位置しており(S147)、ロックマグネット61の磁気吸引力はロック部62における吸着板62Aに影響することなく、レンズ保持枠40はボイスコイルモータ50によってフォーカシング制御可能となる。
つぎに、図15に示すフローチャートに沿って、レンズ制御装置22によるロック解除制御の第3実施形態について説明する。本第3実施形態のフローチャートにおけるロック解除制御は、駆動支持機構30がレンズ保持枠40の絶対位置を認識せず相対位置を検出する位置検出システムを適用している場合の例である。たとえば、図5中に2点鎖線で示す磁気式エンコーダを使った位置検出システムである。
このような場合には、磁気式エンコーダ35の検出信号によってロック状態を基点としたレンズ保持枠40の移動距離(磁気センサ35Aの出カパルス信号)に基づいて、ロック機構60におけるロック部62のロック解除コイル62Cへの通電を制御する。
これにより、ロック解除コイル62Cへの通電によってロック部62における吸着力を消去する(S153)。
これにより、ボイスコイルモータ50によってレンズ保持枠40がロック解除方向に移動する(S155)。
ステップ156において、出カパルス信号が所定数に達したと判断されると(Yes)、ロック解除コイル62Cへの通電を終了する(S157)。
これにより、レンズ保持枠40は、フォーカシング範囲FRに移動し(S158)、ロックマグネット61の磁気吸引力はロック部62における吸着板62Aに影響することなく、レンズ保持枠40はボイスコイルモータ50によってフォーカシング制御可能となる。
(1)本実施形態におけるレンズ鏡筒20は、フォーカシングレンズ群である第4レンズ群4Lをボイスコイルモータ50によって移動駆動すると共に、第4レンズ群4Lを保持するレンズ保持枠40をロックするロック機構60を備えている。
ロック機構60は、レンズ保持枠40に設けられたロックマグネット61が、レンズ群移動枠32に設けられたロック部62における吸着板62Aに吸着してレンズ保持枠40をロックする。ロック解除は、吸着板62Aに外挿配置されたロック解除コイル62Cに通電し、吸着板62Aにロックマグネット61の磁力を相殺する磁力を生じさせて行う。
このため、ロックを確実にするためにロックマグネット61の吸着力を強くしても、レンズ保持枠40を駆動するボイスコイルモータ50にこれに抗する大きな力を必要しない。これにより、ボイスコイルモータ50をレンズ保持枠40の駆動に必要な最小限なものとしてレンズ鏡筒を小型化できる。
しかし、本実施形態ではそのようなことがなく、レンズ保持枠40を安定して円滑に移動駆動することができる。
また、通電停止後の吸引力が弱いと、たとえば外乱等の影響により、確実に吸着できない恐れがあり、また、吸着直前の吸引力が所望の力よりも強くなると、吸着時の衝撃が強くなり、特に、重いレンズの場合は、耳障りな衝撃音が発生し、また衝撃により部品が破損する恐れもある。
しかし、本実施形態では、レンズ制御装置22は、ロック制御時において、ボイスコイルモータ50の駆動電流のデューティー比の閾値:V1に基づいて、ボイスコイルモータ50の駆動停止を判断している。これにより、ロックマグネット61および吸着板62Aの形状誤差や取り付け誤差、ロックマグネット61および吸着板62Aが発する磁気量のバラつき等があっても、ボイスコイルモータ50の駆動停止時における停止時磁気吸引力:Fm1を高い精度で一定化でき、安定した確実なロック動作が可能となる。
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
(1)上記実施形態は、本発明をフォーカシングレンズ群である第4レンズ群L4に適用したものである。しかし、本発明は、ボイスコイルモータを利用して移動駆動するレンズ群であれば、フォーカシングレンズ群に限らず、たとえばズーミングレンズ群等他のレンズ群に適用してもよい。
(4)本実施形態は、本発明を第4レンズ群L4(レンズ保持枠40)がガイドバー33に案内されて移動する構成に適用したものであるが、レンズの移動案内構成は、ガイドバーに限らず、適宜変更可能なものである。
Claims (9)
- 固定部と、
前記固定部に固定された駆動用磁石と、
レンズを保持するとともに駆動用コイルが設けられ、該駆動用コイルに生じた電界と前記駆動用磁石の磁界とにより生じる駆動力により、前記固定部に対して相対移動する移動部と、を備え、
前記固定部には、ロック用磁石、又は、該ロック用磁石を吸引する磁性体及び該磁性体の周りに巻かれたロック解除用コイル、の一方が配置され、
前記移動部には、前記ロック用磁石、又は、前記磁性体及び前記ロック解除用コイル、の他方が配置され、
前記移動部の前記固定部に対する相対位置は、前記ロック用磁石と前記磁性体とが吸着されるロック位置と、前記ロック位置より前記固定部との距離が大きくなりロックが解除されたロック解除位置とをとることが可能であること、
を特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1に記載されたレンズ鏡筒であって、
前記移動部は、前記駆動力と前記ロック用磁石と前記磁性体との間の吸引力とにより、前記ロック位置まで移動されること、
を特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1または2に記載されたレンズ鏡筒であって、
前記ロック位置において前記固定部と前記移動部とは、前記ロック用磁石と前記磁性体との間に生じる磁力により吸着保持されること、
を特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1から3に記載されたレンズ鏡筒であって、
前記移動部の移動をパルス幅変調制御する制御部を備え、
該制御部は、前記移動部が前記ロック位置へ移動する際に、前記駆動力の発生に用いる電圧のデューティー比が閾値に達した時点で、前記駆動用コイルへの通電を切断すること、
を特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載されたレンズ鏡筒であって、
前記移動部の移動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、ロック解除動作において、前記ロック解除用コイルに通電し、前記ロック用磁石と前記磁性体との間の磁力を打ち消す磁界を生させること、
を特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項5に記載されたレンズ鏡筒であって、
前記制御部は前記ロック解除動作において、
前記打ち消す磁界を生じさせたのち、
前記駆動用コイルに通電して前記移動部を前記固定部に対して前記ロック位置から離れるように移動させ、
前記打ち消す磁界が存在しない場合において、前記ロック用磁石と前記磁性体との間の吸引力の前記駆動力に対する影響が所定量以下になるときに、
前記ロック解除用コイルへの通電を解除すること、
を特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載されたレンズ鏡筒であって、
撮影時において前記移動部が前記固定部に対して移動する撮影領域において、前記ロック用磁石と前記磁性体との間の吸引力の前記駆動力に対する影響が所定量以下であること、
を特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載されたレンズ鏡筒であって、
前記駆動用磁石及び前記駆動用コイルの組は、前記レンズの光軸と略直交する第1の直線上における、前記レンズを中心とした対称位置のそれぞれに設けられ、
前記ロック用磁石は、前記レンズの光軸と略直交し且つ前記第1の直線と直交する第2の直線上に配置されていること、
を特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載されたレンズ鏡筒を備えるカメラ。
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