JP2008122583A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】１個の基準位置検出手段により２つの移動レンズ群の基準位置出しを可能とする。
【解決手段】ズームレンズ移動枠とフォーカスレンズ移動枠が同時に初期リセット位置に移動時は、移動枠同士が当接するが、その当接する範囲は、光学的に使用しない望遠、最至近範囲よりも更に至近の未使用範囲に設定する。撮影状態では、移動枠同士が当接することはなく、電源ＯＮ時に時系列に基準位置出しのリセット動作が実施できる。同時に、フォトインタラプタ内に２つの遮光板が入る必要が無いので、小型のフォトインタラプタでも、移動枠に一体的に成形可能な寸法が確保できる。そのため、低コストで、１個の小型のフォトインタラプタで２つの移動枠の原点位置出しが可能となり、レンズ鏡筒としても小型にすることが可能となる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、倍率変更用のズームレンズ群と焦点調整用のフォーカスレンズ群とを有し、基準位置を検出しモータによりこれらのレンズ群を駆動するレンズ鏡筒に関するものである。

従来のスチルカメラ用ズームレンズ鏡筒やビデオカメラ用ズームレンズ鏡筒として、レンズ鏡筒内のズームレンズ群や、フォーカスレンズ群をステッピングモータで駆動する型式のものが知られている。一般に、移動群をステッピングモータで駆動する場合は、駆動群の駆動及び位置決めのための制御として、オープンループ制御方式が採用されることが多い。オープンループ制御方式の場合は、移動群の時々刻々の位置を検出するための位置検出装置が不要であること、制御系の構成もクローズドループ制御方式に比べて簡単で小型になるためである。

更に、このような２つの移動群をステッピングモータでそれぞれ駆動する場合でも、例えば特許文献１にその初期位置検出のリセットセンサを１個のセンサで、時系列的に行うことが提案されている。

特許第２９２５３０２号公報

特許文献１のレンズ鏡筒におけるリセットセンサ位置についての記載は、ズームレンズ枠とフォーカスレンズ枠との間に配置されていることのみの記載しかない。通常では、このような１個のリセットセンサで基準位置出しをする場合に、その基準位置に同時に２つのレンズ移動枠が位置すると当接してしまう。そこで、この基準位置は２つの移動枠のそれぞれを個別に見ると撮影時の作動範囲外にその基準位置を設定し、基準位置出しするときだけ、その位置までレンズ移動枠を動作させる必要がある。

ところが、それぞれの移動枠の作動範囲外に基準位置を設定するためには、そのレンズ移動枠に通常作動範囲外まで移動可能にする必要があり、光学系としても通常作動範囲以上に隙間を設ける必要がある。そのために、光学系の各レンズ群間に隙間を確保するための余分な光学間隔を必要とし、大型化することになる。それでは、基準位置リセットセンサを１つにするために、高価な光学系を大型化することとなり無意味であり、通常作動範囲外に基準位置を設定することは、事実上不可能である。

別の例として、光学系の通常作動範囲内に基準位置を設ける場合に、リセットセンサに２つの移動枠が同時に至っても、当接しない構造を考慮することが好ましい。リセットセンサの投受光間に、両移動枠の遮光リブが同時に接触することなく配置可能とする場合を考えると、リセットセンサの隙間の中に２枚の遮光リブを配置することになる。

遮光リブを通常の合成樹脂で成形製作可能な肉厚を確保するには、図１３に示すように、２つの移動枠１、２にそれぞれ遮光リブ３、４を取り付け、リセットセンサであるフォトインタラプタ５は大型で隙間の広いものを使用する必要がある。しかしこれでは、フォトインタラプタ５が大きくなり、鏡筒の小型化を要求される場合には使用できない。

更に別の手段として、通常の小型のフォトインタラプタを使用する場合は、図１４に示すようにそのフォトインタラプタ５の投受光間に挿入する両移動枠１、２の遮光リブ３、４は合成樹脂では成型不能な肉厚が要求される。従って、遮光リブ３、４として薄い金属板を移動枠１、２に別途に取り付ける等の対策が必要となり、コストアップとなる。

これらのことから、小型を要求された製品で、基準位置検出用の１個のフォトインタラプタで、２つのレンズ移動枠の基準位置出しする場合には、大型のフォトインタラプタを使用する必要がある。或いは、コストを掛けて、金属の遮光板を使用しなければならないという問題が生ずる。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、１個の基準位置検出手段により２つの移動レンズ群の遮光用リブの通路を同じとして、基準位置出しを可能とするレンズ鏡筒を提供することにある。

上述の目的を達成するための本発明に係るレンズ鏡筒の技術的特徴は、ズームレンズ移動枠と、該ズームレンズ移動枠と当接する範囲を有するフォーカスレンズ移動枠と、前記ズームレンズ移動枠を移動させるための第１のモータと、前記フォーカスレンズ移動枠を移動させるための第２のモータと、前記ズームレンズ移動枠及び前記フォーカスレンズ移動枠にそれぞれ同一検出路を通過するように設けた検出端と、前記ズームレンズ移動枠の基準位置への移動と前記フォーカスレンズ移動枠の基準位置への移動とを前記検出端を用いて検出する基準位置検出手段と、該基準位置検出手段が前記ズームレンズ移動枠の基準位置への移動と、前記フォーカスレンズ移動枠の基準位置への移動とを時系列的に検出するように前記第１のモータ及び前記第２のモータを制御する制御手段とを備えたことにある。

本発明に係るレンズ鏡筒によれば、２つの移動レンズ枠で原点位置検出の１個の基準位置検出手段を共通に使用し、移動枠に設けた検出端の通路を同一としながら検出端の肉厚が確保できる。また、小型の基準位置検出手段の使用が可能で、コンパクトで低コストが実現できる。

本発明を図１〜図１２に図示の実施例により詳細に説明する。

図１は実施例のレンズ鏡筒の構成を示す斜視図である。光軸Ｏ上に、倍率変化を行うためのズームレンズ群を備えたズームレンズ移動枠１１、焦点調整を行うためのフォーカスレンズ群を備えたフォーカスレンズ移動枠１２が移動自在に配置されている。これらのレンズ移動枠１１、１２はそれぞれズームレンズ駆動用ステッピングモータ１３、フォーカスレンズ駆動用ステッピングモータ１４により、送りねじ１５、１６を介してガイドバー１７、１８に沿って移動自在とされている。レンズ移動枠１１、１２にはそれぞれ検出端となる遮光板１９、２０が付設され、これらの遮光板１９、２０の動きを基準位置検出手段であるフォトインタラプタ２１により検知するようにされている。そして、ステッピングモータ１３、１４、フォトインタラプタ２１には制御装置２２が接続されている。

制御装置２２によりズームレンズ駆動用ステッピングモータ１３を駆動し、送りねじ１５の回転により、ズームレンズ移動枠１１をガイドバー１７、１８に沿って駆動する。同様に、制御装置２２により、フォーカス駆動用ステッピングモータ１４を駆動し、送りねじ１６の回転により、フォーカスレンズ移動枠１２をガイドバー１７、１８に沿って駆動する。

図２はフォトインタラプタの光軸方向から見た構成図、図３は上方から見た構成図である。遮光板１９、２０はフォトインタラプタ２１に対して、同一検出路を通過するように配置され、レンズ移動枠１１、１２同士はその作動位置によって一体的に設けられた遮光板１９、２０が同一検出路を用いているため当接することがある。

図４において、横軸はズームレンズ移動枠１１の移動範囲を示し、縦軸はフォーカスレンズ移動枠１２の移動範囲を表した説明図である。本実施例では、ズームレンズ移動枠１１の最大ストロークは範囲Ａであり、望遠位置から範囲Ｃだけ戻った位置で、フォトインタラプタ２１の出力が「Ｌｏｗ」＝ＯＮから「Ｈｉ」＝ＯＦＦに切換わり、範囲Ｂで「Ｈｉ」、範囲Ｃで「Ｌｏｗ」となる。

フォーカスレンズ移動枠１２の最大ストロークは範囲Ｄであり、至近端から範囲「Ｆ」だけ戻った位置でフォトインタラプタ２１の出力が、「Ｌｏｗ」＝ＯＮから「Ｈｉ」＝ＯＦＦに切換わり、範囲Ｅで「Ｈｉ」、範囲Ｆで「Ｌｏｗ」となる。

図５、図６は例外的な移動枠１１、１２の当接状態を示し、ズームレンズ移動枠１１がリセット位置、フォーカスレンズ移動枠１２もリセット位置にあると、遮光板１９、２０同士が当接する。これは、図４で示すズームレンズ移動枠１１がズームリセット位置、フォーカスレンズ移動枠１２もフォーカスリセット位置のクロス位置「Ｒ」にあることを示している。

この当接位置は、その位置からズームレンズ移動枠１１が広角側に移動した分だけ、フォーカスレンズ移動枠１２が移動すると当接状態のままなので、図４では、右上隅の「移動枠当接線」上は当接関係であることが分かる。このような状態となることは通常は存在しないが、例えば撮影時に光軸Ｏ方向に強い衝撃が加わることがある。つまり、レンズが下向きや上向き状態で、カメラを落下させてしまった時など、その衝撃でステッピングモータ１３、１４が回転し、オープンループ制御のため、通常では未使用範囲に移動群１１、１２が入ってしまった場合などがある。また、カメラ未使用時つまり電源ＯＦＦ時で、同様にレンズが下向きや上向きで落下させた時などは、容易にステッピングモータ１３、１４が回転してしまい、このような状態となる場合もあり得る。ただし、これらは確率的に殆んどあり得ないことであり、当接したとしても故障することはない。

図７はズームレンズ移動枠１１と、フォーカスレンズ移動枠１２の光学的な関係からの未使用範囲のグラフ図である。先ず、「超無限側 未使用範囲」とは、「無限カム軌跡」と示した曲線の下側であり、無限よりも遠方の範囲のため、撮影時に使用されることはない。この範囲に入ると、ピントの合う位置がないレンズとなってしまうからである。

「望遠、至近側未使用範囲」とは、「最至近カム軌跡」と示した曲線の上側の範囲であり、この「最至近カム軌跡」とはズーム全域で撮影可能な最短撮影距離のカム軌跡のことである。フォーカスレンズ移動枠１２の最大繰り出し位置、つまり望遠端よりもズームレンズ移動枠１１がＪだけ戻った位置では、フォーカスレンズ移動枠１２の作動範囲端まで繰り出している。これ以上の至近距離の物体の場合に、この最大繰り出し位置、つまり望遠端からズームレンズ移動枠１１がＪだけ戻った位置では、ピントを合わせることができない。

ところが、ズームレンズ移動枠１１が望遠端の場合に、その「最至近カム軌跡」よりもフォーカスレンズ移動枠１２の作動範囲は、至近側にも存在するので、ピントを合わせることが可能な範囲がある。しかし、この範囲まで使用してしまうと、望遠端でこの範囲つまり最至近カムよりも近い距離の被写体にピントを合わせ、ズームレンズ移動枠１１によりそのまま変倍してゆくと、フォーカスレンズ移動枠１２の最大ストローク端に衝突する。これにより、ピントがぼけてしまうので、ズームレンズとして使い勝手が悪くなる。

そこで、その範囲を「望遠、至近側未使用範囲」として、ソフト的に使用しないようにしている。この「望遠、至近側未使用範囲」と図５、図６に示したレンズ移動枠１１、１２同士の当接状態範囲の関係は、図７でも分かるように、「移動枠当接線」として「望遠、至近側未使用範囲」に含まれるように設定している。即ち、通常撮影状態ではズームレンズ移動枠１１とフォーカスレンズ移動枠１２の干渉は、起こらないように制御している。

本実施例では、ズームレンズ移動枠１１及びフォーカスレンズ移動枠１２が当接する範囲は、ズームレンズ移動枠１１及びフォーカスレンズ移動枠１２が撮影時に使用しない長焦点側の最至近距離側よりも更に至近側の範囲となるようにしている。

図４、図７でも分かるように、ズームレンズ移動枠１１、フォーカスレンズ移動枠１２が当接する範囲の境界線上、又は当接範囲よりも手前にズームレンズ移動枠１１、フォーカスレンズ移動枠１２の基準位置を設定した。

上述の説明では、光学余裕を含まずに説明しており、実際の製品には、「無限カム軌跡」から更に無限側や、「最至近カム軌跡」から更に至近方向も寸法的な余裕を持たせており、温度や湿度特性でピントの変化があることを考慮している。

図８は電源投入直後のリセット動作のフローチャート図である。「電源ＯＮ」の後に、最初にフォトインタラプタ２１の状態を確認し、ＯＦＦ（Ｈｉ）ならば、ズームレンズ移動枠１１もフォーカスレンズ移動枠１２もリセット位置にないことが分かる。この例では、次にズームレンズ移動枠１１をリセット位置に移動させ、原点位置出しつまりリセット動作を行い、ズームリセット動作の終了後に、フォーカスレンズ移動枠１２をリセット位置に移動し、原点位置出し動作を行っている。

ズームレンズ移動枠１１とフォーカスレンズ移動枠１２のリセット動作が終了すれば、通常の撮影可能状態となる。このとき、ズームレンズ移動枠１１とフォーカスレンズ移動枠１２は、電源ＯＦＦ時の状態に戻すことや、決められた初期位置があれば、その位置関係に戻すなどはそのカメラの仕様によって設定可能である。

電源投入直後のフォトインタラプタ２１がＯＮ（Ｌｏｗ）であれば、フォーカスレンズ移動枠１２を図４のＦ＋αだけ無限側に移動させる。これは、フォーカスレンズ移動枠１２がフォトインタラプタ２１を遮光していれば、最小移動量として、至近端からリセット位置までのストロークＦに、多少の余裕＋αを加えただけ動かせば、必ずフォトインタラプタ２１がＯＦＦとなるはずだからである。次に、フォトインタラプタ２１の状態を確認しＯＦＦとなっていれば、電源投入直後のフォトインタラプタ２１で確認してＯＦＦと同等の状態となる。従って、ズームレンズ移動枠１１のリセット動作→フォーカスレンズ移動枠１２のリセット動作→撮影可能状態に移行してゆけばよい。それでもＯＮのままならば、これはズームレンズ移動枠１１がリセットスイッチを遮光しており、図４の範囲Ｃにあると判断できる。この場合には、ズームレンズ移動枠１１を広角側に移動させて、ズームレンズ移動枠１１のリセット動作と、続いてフォーカスレンズ移動枠１２のリセット動作を行い、撮影可能状態とすればよい。

本実施例では、フォトインタラプタ２１がズームレンズ移動枠１１の基準位置への移動と、フォーカスレンズ移動枠１２の基準位置への移動とを時系列的に検出している。

図９、図１０は実施例２を示し、ズームレンズ移動枠１１とフォーカスレンズ移動枠１２の遮光板１９、２０の先端に、斜面部１９ａ、２０ａが設けられている。この斜面部１９ａ、２０ａを設けることにより、両移動枠１１、１２の遮光板１９、２０がフォトインタラプタ２１を遮光する位置と、移動枠１１、１２同士の当接位置をずらすことができる。つまり、遮光板１９、２０同士の当接に先立ち、遮光板１９、２０による遮光がなされることになる。

図１１は実施例２の変形例を示し、遮光板１９、２０のそれぞれに段差部１９ｂ、２０ｂが設けられており、図１０の斜面部１９ａ、２０ａと同等の作用を有している。

図１２はこの実施例２における移動枠１１、１２の移動範囲のグラフ図を示す。ズームレンズ移動枠１１のリセット位置とフォーカスレンズ移動枠１２のリセット位置の交点を「Ｓ」とし、移動枠１１、１２の当接線と隙間が生じている。電源ＯＮ時にフォトインタラプタ２１が「Ｈｉ」であっても、移動枠が何れか一方のフォトインタラプタ２１方向に移動して遮光状態となると、他の移動枠に当接する可能性がある。

つまり、フォトインタラプタ２１が「Ｈｉ」＝ＯＦＦであっても、両レンズ移動枠１１、１２がリセット位置からどれだけ離れた位置にあるかが不明のため、直前に相手のレンズ移動枠１１、１２があっても分からない。そのため、他の移動枠がリセット動作時にリセット位置を多少通り超える必要があり、その量により移動枠１１、１２の当接が生ずる恐れがある。

しかし、遮光板１９、２０の先端に斜面部１９ａ、２０ａ又は段差部１９ｂ、２０ｂを設けることにより、当接位置とフォトインタラプタ２１を遮光する位置がずれることになる。これにより、フォトインタラプタ２１の切換え直後にレンズ移動枠１１、１２を止めて、レンズ移動枠１１、１２同士の当接を防止することができる。

なお、本発明は上記の実施例の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲において他の構成を採用することができる。また、本発明は例えばビデオカメラ、デジタルスチルカメラや３５ｍｍフィルム用の写真カメラ等のレンズ鏡筒及びレンズ鏡筒を備えた撮像装置等の光学機器に適用することができる。

実施例１のレンズ鏡筒の構成の斜視図である。 遮光板とインタラプタの関係を光軸方向から見た構成図である。 遮光板とインタラプタの関係の平面図である。 レンズ移動枠の移動範囲の説明図である。 移動枠同士の当接状態の平面図である。 移動枠同士の当接状態の側面図である。 レンズ移動枠の未使用範囲のグラフ図である。 フローチャート図である。 実施例２の遮光板とインタラプタの関係の平面図である。 遮光板とインタラプタの関係の側面図である。 遮光板とインタラプタの関係の変形例の側面図である。 レンズ移動枠の移動範囲のグラフ図である。 従来例の大型インタラプタの構成図である。 従来例の小型インタラプタの構成図である。

符号の説明

１１ ズームレンズ移動枠
１２ フォーカスレンズ移動枠
１３、１４ ステッピングモータ
１９、２０ 遮光板
１９ａ、２０ａ 斜面部
１９ｂ、２０ｂ 段差部
２１ フォトインタラプタ
２２ 制御装置

Claims (4)

1. ズームレンズ移動枠と、該ズームレンズ移動枠と当接する範囲を有するフォーカスレンズ移動枠と、前記ズームレンズ移動枠を移動させるための第１のモータと、前記フォーカスレンズ移動枠を移動させるための第２のモータと、前記ズームレンズ移動枠及び前記フォーカスレンズ移動枠にそれぞれ同一検出路を通過するように設けた検出端と、前記ズームレンズ移動枠の基準位置への移動と前記フォーカスレンズ移動枠の基準位置への移動とを前記検出端を用いて検出する基準位置検出手段と、該基準位置検出手段が前記ズームレンズ移動枠の基準位置への移動と、前記フォーカスレンズ移動枠の基準位置への移動とを時系列的に検出するように前記第１のモータ及び前記第２のモータを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記ズームレンズ移動枠及び前記フォーカスレンズ移動枠が当接する範囲は、前記ズームレンズ移動枠及びフォーカスレンズ移動枠が撮影時に使用しない長焦点側の最至近距離側よりも更に至近側の範囲となるようにすることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記ズームレンズ移動枠及び前記フォーカスレンズ移動枠が当接する当接範囲又は当接範囲よりも手前に、前記ズームレンズ移動枠、前記フォーカスレンズ移動枠の前記基準位置を設定したことを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のレンズ鏡筒を備えた撮像装置。

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