JPH03217806A - レンズ位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はズームレンズ等の光学装置に用いられるレンズ
位置検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のビデオカメラ等においてオートフォーカスシステ
ムや光量制御システムとして、ズームレンズのレンズ位
置を調整するためにレンズ位置検出装置が用いられる。

このようなレンズ位置検出装置では焦点距離情報や被写
体距離情報を得る必要がある。そのためにロータリエン
コーダやリニアエンコーダ等によって移動レンズの位置
を検出し、その位置信号に基づきアクチュエー夕等を用
いて移動レンズを移動していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこのような従来のレンズ位置検出装置に用
いられる反射型や透過型の光学式エンコーダにおいては
、いずれもスリット板の汚れの影響を受けやすく信幀性
に問題があった。又発光素子，受光素子とスリット板が
最適位置からずれると出力電圧が変化するため、経時変
化や外乱による影響を除去するために強固な構造で支持
する必要があった．又磁気式エンコーダにおいては、磁
気スケールとセンサの空隙寸法が変わると出一力電圧が
変化するため、直線移動するガイド機構を高精度に維持
しなければならず、構造が複雑となった。特にエンコー
ダの分解能を上げようとすると空隙寸法等も小さくする
必要があり、磁気スケールとセンサの間隔もレンズの移
動範囲にわたって許容間隔に保つことが難しいという問
題点があった。

本発明はこのような従来のレンズ位置検出装置の問題点
に鑑みてなされたものであって、発光素子と受光素子間
の距離に応じて受光位置の出力が変化することを利用し
て高精度でレンズ位置を検出できるようにすることを技
術的課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は移動レンズを含む光学装置に用いられ、駆動手
段により光軸に沿って移動する移動レンズの位置を検出
するレンズ位置検出装置であって、移動レンズ及びレン
ズ位置検出装置の本体のいずれか一方に取付けられ、受
光位置の変化を連続的に検出し、その位置信号を出力す
る受光手段と、移動レンズ及び本体のいずれか一方に受
光手段と対向して取付けられ、移動レンズの光軸に対し
て一定の傾きを設けて受光手段に光を出射する発光手段
と、受光手段と発光手段との距離に応じて変化する位置
信号に基づいて移動レンズの位置を検出するレンズ位置
検出手段と、を具備することを特徴とするものである． 〔作用〕 このような特徴を有する本発明によれば、発光手段と受
光″手段とを本体及び移動レンズの夫々に相対向して配
置し、移動レンズの位置に応じて発光手段より出射され
る光の受光位置の変化を受光手段によって連続的に検出
し、移動レンズの位置を検出するようにしている． 〔実施例〕 本発明のレンズ位置検出装置の一実施例について図面を
参照しつつ説明する。第１図は本発明の一実施例におけ
るレンズ位置検出装置を示す縦断面図、第２図は立面図
、第３図は第２図のレンズ枠とアクチェエータを示すＡ
−Ａ線断面図である．第１図に示すように、ズームレン
ズｌは被写体側より順に、合焦用の第１のレンズＩＡ、
光軸上を移動することにより倍率を変化させる第２のレ
ンズＩＢ，光を集光する第３のレンズＩＣ、被写体の移
動又は第２のレンズＩＢの移動によって、変動する像面
を所定の位置に保つために光軸上を移動する第４のレン
ズＩＤ（移動レンズ）により構成されている．又第２の
レンズＩＢのレンズ位置を検出するためにズームエンコ
ーダ２が取付けられている．第３のレンズＩＣは固定枠
３によって保持される。固定枠３にはガイドポール４ａ
，４ｂの一端が取付けられ、夫々のガイドポール４ａ，
４ｂの他端には、水晶枠５が取付けられている．ガイド
ポール４ａ．，４ｂには、第４のレンズＩＤを有するレ
ンズ枠６が光軸方向に移動１在に保持奄れている。レン
ズ枠６は、円筒形のアクチェエータ７及び切欠部８を有
しており、アクチュエータフの円筒部がガイドポール４
ａに挿入され、軸受９．１０によって支持されている。

又レンズ枠６の切欠部８はガイドボール４ｂに挿入され
ている． 第２図に示すように、アクチュエータフの両側面ｐ固定
枠３と水晶枠５の間には、鉄等の強磁性体からなる板状
の一方が折曲った形状のヨーク１１がアクチュエータ７
と僅かな間隔を保持して取付けられている。ヨーク１ｌ
は一方が固定枠３にビス止めされ、他方は水晶枠５に固
定されている。

又ヨーク１２はＬ字形の板状をしており、折曲げられた
一方の端部はヨークｌ１に接して固定枠３に取付けられ
ており、他方は水晶枠５側のヨーク１１．の端部に取付
けられている。マグネット１３の単極看磁された面１３
ａはヨーク１１に取付けられている．そしてマグネット
１３の磁束は単極看磁面１３ｂからヨーク１２、及びヨ
ーク１１をており、アクチェエータ７とヨーク１１，ヨ
ークｌ２及びマグネット１３によってリニアモー夕を構
成している． 第３図に示すように、レンズ枠６を有するアクチュエー
タフには、コイル１４が巻回された環状のボビン１５が
設けられている。ボビン１５の内側の夫々の空隙部１６
ａ，１６ｂには、ヨーク１２が挿入されており、ボビン
ｌ５はマグネット１３と僅かな間隔を保って光軸方向に
移動自在に保持されている。従って、コイルｌ４の磁束
はマグネット１３の磁束と鎖交しており、コイル１４に
電流が流れた場合には光軸方向に推力を発生することと
なる。

第１図に示すように、水晶枠５のガイドボール４ａが取
付けられた取付部分５ａの近傍の所定位置に発光手段で
ある発光素子１７を取付ける。発光素子１７は第２図に
示すようにズームレンズ１の光軸に対して角度θの傾き
をもって取付け、矢印の方向に光を照射するものとする
。そしてレンズ枠６の発光素子１７に対向する位置には
受光手段である受光素子ｌ８を固定する。受光素子ｌ８
には、連続的に受光位置が検出できる素子、例えばＰ　
Ｓ　Ｄ　（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄ
ｅｖｉｃｅ）等を用い、その両端より受光位置の変化に
基づく信号電流を出力している。

次にレンズ枠６が光軸方向に長さしだけ移動すると、受
光素子１８の受光位置Ｘは、 Ｘ＝Ｌ−ｔａｎθ　−−−−−−−｛１）となる。（１
）式において角度θは一定の値であるので長さしが変化
することによって受光位置Ｘも連続的に変化する。第４
図（ａ）に示すように、受光素子１８の受光位置を夫々
ＰＬ，Ｐ２，Ｐ３とすると、その両端から出力される電
流１＋，Ｉｚの間には、次式で示すような関係が成立す
る。

Ｉ．＝１．　　　（受光位置ＰＩ）一・−　（２）！．
＞Ｉ．　　　（受光位置Ｐ２）一・−・・（３）１．＜
１．　　　（受光位置Ｐ３）・−−−−−・（４）受光
位置ＰＬにおいては出力される電流Ｉ１と電流１ｚは等
しく、受光位置Ｐ２に近づくにつれて電流■１が増加し
、逆に受光位置Ｐ３に近づくにつれて電流■２が増加す
る。即ち第４図（ｂ）に示すように、電流■１と電流■
２の差と受光位置Ｘは比例している。

第５図はレンズ位置検出装置を含むレンズ位置駆動装置
の電気的構成を示すブロック図である。

本図において、レンズ位置検出手段である演算回路２１
は電流Ｉ１と電流Ｉ２の値を比較し、演算処理すること
によって受光位置を判別するものであり、その出力はマ
イクロコンピュータ２２に与えられる。一方第２のレン
ズＩＢの位置を検出するズームエンコーダ２の出力もマ
イクロコンピュータ２２に入力される。そしてマイクロ
コンピュータ２２はズーム用のレンズＩＢの位置に応じ
て受光面に焦点を結ぶよう第４のレンズＩＤの位置信号
を駆動回路２３に出力する。駆動回路２３はマイクロコ
ンピュータ２２から与えられる位置信号によりアクチュ
エータ７を駆動し、レンズＩＤの位置が調整される。

以上のように本実施例によれば、レンズの光軸方向への
移動に伴い受光素子の受光位置が変化することによって
、レンズ位置を検出するようにしている。従ってスリッ
ト板を用いた光方式や磁気式エンコーダと比べ経時変化
や外乱の影響を受け難く、調整が簡単となる。又アナロ
グ信号でレンズ位置が検出できるため、原理的に高精度
な位置検出が可能となる。更にスリット板を用いた光方
式のエンコーダ等のような位置検出のための可動部がな
いので、耐振動性に優れたものとする。

尚、本実施例は発光素子１７を本体側の水晶枠５に、受
光素子１８を移動レンズ側のレンズ枠６に設けているが
、発光素子１７と受光素子１８の固定位置を逆にしても
よいことはいうまでもない。

〔発明の効果］ 以上詳細に説明したように本発明によれば、スリット板
を用いた光学式や磁気式エンコーダと比べ経時変化や外
乱による影響を受けにくく、調整が簡単で高精度な位置
検出ができる。又構造上振動に対して強いため、屋外で
使用する頻度の高いカメラ一体型ＶＴＲ等に最適なレン
ズ位置検出装置とすることができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるレンズ位置検出装置
を示す縦断面図、第２図は本実施例の立面図、第３図は
本実施例のレンズ枠とアクチュエー夕を示すＡ−Ａ線断
面図、第４図（ａ）はＰＳＤと受光位置を示す図、第４
図（ロ）は電流Ｉ１と電流■２の差と受光位置の関係を
示す特性図、第５図はレンズ位置検出装置を含むレンズ
位置駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。 １−・−・・・ズームレンズ　　２−・−・−ズーム゛
エンコーダ３−・・・固定枠　　４ａ，４ｂ−・・・−
ガイドポール５−・・一水晶枠　　６−・・・−レンズ
枠　　７・・−・アクチュエータ　　１１．１２−・・
・・・・・ヨーク　　１３−・・−マグネット　゛　１
　，ｌ−−−−−−−コイル　　１５−・・−ボビン　
　１７・・一・一発光素子　　ｌ８・・一−−一一受光
素子２２・−−−−−・マイクロコンピュータ　　２１
〜−−−−・・演算回路　　２　３−−−−−−−一・
駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動レンズを含む光学装置に用いられ、駆動手段
   により光軸に沿って移動する移動レンズの位置を検出す
   るレンズ位置検出装置であって、前記移動レンズ及び前
   記レンズ位置検出装置の本体のいずれか一方に取付けら
   れ、受光位置の変化を連続的に検出し、その位置信号を
   出力する受光手段と、 前記移動レンズ及び前記本体のいずれか一方に前記受光
   手段と対向して取付けられ、前記移動レンズの光軸に対
   して一定の傾きを設けて前記受光手段に光を出射する発
   光手段と、前記受光手段と前記発光手段との距離に応じ
   て変化する前記位置信号に基づいて前記移動レンズの位
   置を検出するレンズ位置検出手段と、を具備することを
   特徴とするレンズ位置検出装置。