JP2010243876A - Optical equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、交換レンズ等の光学機器に関し、特に、移動可能な光学素子又は該光学素子を移動させるために操作される操作部材の位置を検出する検出器を有する光学機器に関する。 The present invention relates to an optical apparatus such as a digital still camera, a video camera, and an interchangeable lens, and in particular, an optical device having a detector that detects the position of a movable optical element or an operation member operated to move the optical element. Regarding equipment.
レンズ等の光学素子と該光学素子を移動させるために操作される操作部材とを有する光学機器には、特許文献1にて開示されたものがある。
この光学機器は、光学素子や操作部材(以下、可動部材という)の絶対位置を検出する絶対位置検出器と、移動量(相対位置)を検出する移動量(相対位置)検出器と、可動部材が所定のリセット位置に移動したことを検出するリセット検出器とを備えている。該光学機器では、可動部材がリセット位置に移動したことがリセット検出器により検出されるまでは、絶対位置検出器を使用して可動部材の位置を検出する。そして、操作部材が操作されて可動部材がリセット位置に移動したことが検出されると、移動量検出器により検出された移動量を用いて可動部材の位置を検出(算出)する。
An optical apparatus having an optical element such as a lens and an operation member operated to move the optical element is disclosed in Patent Document 1.
This optical apparatus includes an absolute position detector that detects an absolute position of an optical element and an operation member (hereinafter referred to as a movable member), a movement amount (relative position) detector that detects a movement amount (relative position), and a movable member. And a reset detector for detecting that has moved to a predetermined reset position. In the optical apparatus, the absolute position detector is used to detect the position of the movable member until the reset detector detects that the movable member has moved to the reset position. Then, when it is detected that the operation member has been operated and the movable member has moved to the reset position, the position of the movable member is detected (calculated) using the movement amount detected by the movement amount detector.
特許文献1にて開示された光学機器では、可動部材がリセット位置に移動したことが検出された後は、移動量検出器により検出された移動量から可動部材の位置を精度良く検出することができる。
しかしながら、可動部材のリセット位置への移動が検出されるまで使用される絶対位置検出器は、一般に相対位置検出器に比べて位置検出精度が低い場合が多い。このため、絶対位置検出器により検出された位置を用いて光学素子の位置(移動)を制御すると、あまり高い光学素子の位置制御精度が得られない。
例えば、変倍が可能な光学機器では、変倍操作に伴う像面移動を補正するためにフォーカスレンズをアクチュエータによって移動させる制御が行われるものがある。フォーカスレンズの位置は、被写体距離と変倍レンズの位置に応じて決定される。
しかし、絶対位置検出器を用いて変倍レンズの位置を検出し、該検出された位置に基づいてフォーカスレンズの移動を制御すると、変倍レンズの位置検出精度の低さに起因してピントずれが発生するおそれがある。
本発明は、絶対位置検出器を用いずに、可動部材の位置を精度良く検出することができるようにした光学機器を提供する。
In the optical apparatus disclosed in Patent Document 1, after detecting that the movable member has moved to the reset position, the position of the movable member can be accurately detected from the movement amount detected by the movement amount detector. it can.
However, the absolute position detector used until the movement of the movable member to the reset position is detected generally has a lower position detection accuracy than the relative position detector. For this reason, if the position (movement) of the optical element is controlled using the position detected by the absolute position detector, a very high position control accuracy of the optical element cannot be obtained.
For example, in some optical devices capable of zooming, control is performed to move the focus lens by an actuator in order to correct the image plane movement accompanying the zooming operation. The position of the focus lens is determined according to the subject distance and the position of the zoom lens.
However, if the position of the variable magnification lens is detected using an absolute position detector and the movement of the focus lens is controlled based on the detected position, the focal point shifts due to the low position detection accuracy of the variable magnification lens. May occur.
The present invention provides an optical apparatus that can accurately detect the position of a movable member without using an absolute position detector.
本発明の一側面としての光学機器は、移動可能な第1の光学素子と、該第1の光学素子を移動させるために操作される操作部材と、相対移動するスケールと移動量センサとにより構成され、第1の光学素子、操作部材、及び該操作部材の操作に応じて第1の光学素子を駆動する駆動部材のうちいずれかである可動部材の移動量を検出する移動量検出手段と、スケール又は移動量センサを保持する保持部材と、該保持部材を移動させるアクチュエータと、保持部材がアクチュエータによって可動部材に対する所定のリセット位置に移動されたことを検出するリセット検出手段とを有する。そして、移動量検出手段により検出されたリセット位置からの移動量を用いて可動部材の位置を検出することを特徴とする。 An optical apparatus according to one aspect of the present invention includes a movable first optical element, an operation member operated to move the first optical element, a relative moving scale, and a movement amount sensor. A movement amount detecting means for detecting a movement amount of a movable member that is one of the first optical element, the operation member, and a drive member that drives the first optical element in accordance with the operation of the operation member; A holding member that holds the scale or the movement amount sensor, an actuator that moves the holding member, and a reset detection unit that detects that the holding member has been moved to a predetermined reset position with respect to the movable member by the actuator. And the position of a movable member is detected using the movement amount from the reset position detected by the movement amount detection means.
本発明では、スケール又は移動量センサを保持する保持部材をアクチュエータによって可動部材に対するリセット位置に移動させることで、移動量検出手段のリセット動作を行う。これにより、リセット位置から移動量検出手段により検出された移動量を用いて、可動部材の位置を検出することができる。したがって、一般に移動量検出手段に比べて検出精度が低い絶対位置検出手段を用いることなく、良好な精度で可動部材の位置を検出することができる。しかも、本発明では、保持部材をリセット位置に移動させるために操作部材を操作する必要がないので、操作部材が手で止められているような場合でも、保持部材をリセット位置に移動させることができる。 In the present invention, the movement amount detecting means is reset by moving the holding member holding the scale or the movement amount sensor to the reset position with respect to the movable member by the actuator. Thereby, the position of the movable member can be detected using the movement amount detected by the movement amount detection means from the reset position. Accordingly, it is possible to detect the position of the movable member with good accuracy without using an absolute position detection unit that is generally lower in detection accuracy than the movement amount detection unit. Moreover, in the present invention, since it is not necessary to operate the operating member in order to move the holding member to the reset position, the holding member can be moved to the reset position even when the operating member is stopped by hand. it can.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1には、本発明の実施例1である光学機器としてのビデオカメラのレンズ鏡筒部の側面断面を示している。また、図2には、該レンズ鏡筒部の光軸方向視における断面(正面断面)を示している。
1は固定された第1レンズユニットである。2は変倍のために光軸方向に移動する第2レンズユニット(変倍レンズユニット:第1の光学素子)である。3は固定された第3レンズユニットである。4は変倍に伴う像面変動を補正するため及び焦点調節のために光軸方向に移動する第4レンズユニット(フォーカスレンズユニット:第2の光学素子)である。5は固定された絞りである。第1レンズユニット1〜第4レンズユニット4及び絞り5により、撮像光学系が構成される。
6は不図示のカメラ本体に取り付けられる後部枠である。7は後部枠6に取り付けられた前部枠である。8は第1レンズユニット1を保持し、前部枠7に固定された第1レンズ枠である。9は第3レンズユニット3を保持し、後部枠6に固定された第3レンズ枠である。
10,11は光軸方向に延び、その両端が後部枠6と第3レンズ枠9により保持されたガイドバーである。12は第4レンズユニット4を保持し、ガイドバー10,11に光軸方向に移動可能に係合した第4レンズ枠である。第4レンズ枠12は、ガイドバー10によって光軸方向にガイドされ、ガイドバー11によってガイドバー10回りでの回転が阻止される。
13は第4レンズ枠12に固定された第1コイルである。14は後部枠6に固定された第1ヨークである。15は第1ヨーク14の前端に固定された第2ヨークである。16は第1ヨーク14に固定された第1磁石である。第1コイル13と第1及び第2ヨーク14,15と第1磁石16とによりリニア電磁アクチュエータとしての第4レンズアクチュエータが構成される。第4レンズアクチュエータは、第1コイル13に通電されることで光軸方向に推力を発生し、第4レンズ枠12を光軸方向に移動させる。
17,18は光軸方向に延び、その両端が後部枠6と第1レンズ枠8とにより保持されたガイドバーである。19は第2レンズユニット2を保持し、ガイドバー17,18に光軸方向に移動可能に係合した第2レンズ枠である。第2レンズ枠19は、ガイドバー17によって光軸方向にガイドされ、ガイドバー18によってガイドバー17回りでの回転が阻止される。第2レンズ枠19は、第2レンズユニット2とともに可動部材を構成する。
20は第2レンズ枠19に固定されたスケールである。21,22は光軸方向に延び、その両端が第3レンズ枠9と第1レンズ枠8とにより保持されたガイドバーである。23はガイドバー21,22に光軸方向に移動可能に係合したセンサ枠(保持部材)である。センサ枠23は、ガイドバー21により光軸方向にガイドされ、ガイドバー22によりガイドバー21回りでの回転が阻止される。
24はスケール20に対向するように配置された移動量センサである。移動量センサ24とスケール20は互いに相対移動して、これらの相対移動量(相対位置)を検出する移動量検出手段(相対位置検出手段)としての第2レンズエンコーダを構成する。移動量センサ24は、センサ枠23によって保持され、センサ枠23とともに光軸方向に移動する。
スケール20は、所定ピッチで着磁された磁石により構成され、移動量センサ24はMRセンサにより構成されている。MRセンサは、スケール20に対する移動に伴う磁気の変化に応じた電気信号を出力する。
ただし、スケール20に所定ピッチで光を反射する反射パターンを設け、移動量センサ24を、該反射パターンに光を照射し、反射光に応じた電気信号を出力するフォトリフレクタにより構成してもよい。
25,26はセンサ枠23における光軸方向(センサ枠23の移動方向)に離れた2箇所にそれぞれ固定されたリセット検出手段としてのフォトインタラプタである。フォトインタラプタ25は、フォトインタラプタ26よりも光軸方向の被写体側(前側)に配置されている。
フォトインタラプタ25,26はそれぞれ、発光部と受光部とを有する。各フォトインタラプタは、第2レンズ枠19に形成された遮光部19aが発光部と受光部との間に入り込んで発光部から受光部に向かう検出光を遮ることにより、センサ枠23が第2レンズ枠19に対する所定のリセット位置に移動したことを検出する。以下、センサ枠23のリセット位置を、センサ枠リセット位置という。
27は前部枠7に固定された第3ヨークである。28は第3ヨークの前端に固定された第4ヨークである。29は第3ヨーク27に取り付けられた第2コイルである。30はセンサ枠23に取り付けられた第2磁石である。第3及び第4ヨーク27,28と第2コイル29と第2磁石30とによりリニア電磁アクチュエータとしてのセンサ枠アクチュエータが構成される。センサ枠アクチュエータは、第2コイル29に通電されることで光軸方向に推力を発生し、センサ枠23を光軸方向に移動させる。第2磁石30の後端部が第3ヨーク27のストッパー部27aに当接することで、センサ枠23の光軸方向後側での移動端が決められる。
31は前部枠7の外周に、光軸回りで回転可能に配置されたカム環である。該カム環31は、前部枠7と第1レンズ枠8との間に挟まれて光軸方向への移動が阻止されている。カム環31には不図示のカム溝部が形成されており、該カム溝部には第2レンズ枠19に取り付けられた不図示のカムフォロアが係合している。カム環31が回転すると、カムフォロアがカム溝部のリフトによって光軸方向に移動し、これにより第2レンズ枠19が光軸方向に移動する。
33は前部枠7に取り付けられた第1外装枠である。34は第1レンズ枠8に取り付けられた第2外装枠である。35は第1外装枠33の外周に、光軸回りで回転可能に配置されたマニュアル操作環(操作部材)である。該マニュアル操作環35は、第1外装枠33と第2外装枠34との間に挟まれて光軸方向への移動が阻止されている。36はマニュアル操作環35の外周に取り付けられた滑り止め用のゴムリングである。マニュアル操作環35に形成されたキー35aは、カム環31に係合している。このため、マニュアル操作環35がユーザによって手動操作されて回転すると、カム環31も回転する。
37は前部枠7に取り付けられた、モータやギヤ等を含む駆動ユニットである。駆動ユニット37の出力ギヤ37aはマニュアル操作環35の内周に形成されたギヤ部35bに噛み合っている。これにより、駆動ユニット37は、マニュアル操作環35を回転駆動することができる。
図3には、本実施例のビデオカメラにおける電気的構成を示している。なお、図1に示した撮像光学系の構成要素(1〜5)には、図1と同じ符号を付している。
101はCCDセンサやCMOSセンサ等により構成される撮像素子である。102は第2レンズユニット2(第2レンズ枠19)を光軸方向に移動させる第2レンズアクチュエータであり、図1に示した駆動ユニット37内のモータに相当する。
103は図1に示した第1及び第2ヨーク14,15と第1磁石16と第1コイル13とにより構成される第4レンズアクチュエータである。
104は絞り5を駆動する絞りアクチュエータである。105は図1に示したスケール20及び移動量センサ24により構成される第2レンズエンコーダである。第2レンズエンコーダ105は、前述したセンサ枠リセット位置を基準とした第2レンズ枠19の移動量を検出する。118はフォトインタラプタ25,26を含むセンサ枠リセットセンサである。
106は不図示のスケール及び不図示の移動量センサにより構成され、所定のリセット位置(以下、第4レンズリセット位置という)からの第4レンズ枠12の移動量を検出する第4レンズエンコーダである。
119はフォトインタラプタ等により構成される第4レンズリセットセンサであり、第4レンズ枠12が第4レンズリセット位置に移動したことを検出する。
107は絞りエンコーダであり、例えば、絞りアクチュエータ104の内部に設けられたホール素子によって該絞りアクチュエータ104のロータとステータの回転位置の関係を検出する方式のものが用いられる。
117はビデオカメラの動作の制御を司るコントローラ(制御手段)としてのCPUである。108は映像信号処理回路であり、撮像素子101からの出力信号に対して増幅やガンマ補正等の処理を行い、映像信号を生成する。映像信号のうちコントラスト成分(輝度成分)は、AEゲート109及びAFゲート110に入力される。AEゲート109及びAFゲート110は、映像画面の全体から露出決定及びオートフォーカス(AF)のための信号の取り出し範囲を設定し、該範囲内のコントラスト成分を出力する。
114はAF信号処理回路であり、AFゲート110から出力されたコントラスト成分のうち高周波成分を抽出してAF評価値信号を生成する。115は電動ズームを行う際に操作されるズームスイッチである。116はズームトラッキングメモリであり、変倍に際して合焦状態を維持する(像面移動を補正する)ために、被写体距離と第2レンズユニット2の位置と第4レンズユニット4の位置の関係を示すズームトラッキング情報を記憶している。
120は図1及び図2に示した第3及び第4ヨーク27,28と第2コイル29と第2磁石30とにより構成されるセンサ枠アクチュエータである。
ユーザによりズームスイッチ115が操作されると、CPU117は、第2レンズユニット2を移動させるために第2レンズアクチュエータ102を制御する。また、これとともにCPU117は、ズームトラッキングメモリ116内のズームトラッキング情報と第2レンズエンコーダ105により検出された第2レンズユニット2の位置とに基づいて第4レンズユニット4の目標移動量を算出する。そして、該目標移動量だけ第4レンズユニット4を移動させるように第4レンズアクチュエータ103を制御する。
第4レンズユニット4の移動量が目標移動量に達したか否かは、第4レンズエンコーダ106の検出結果により判定される。
FIG. 1 shows a side sectional view of a lens barrel portion of a video camera as an optical apparatus that is Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 shows a cross section (front cross section) of the lens barrel when viewed in the optical axis direction.
Reference numeral 1 denotes a fixed first lens unit. Reference numeral 2 denotes a second lens unit (variable lens unit: first optical element) that moves in the optical axis direction for variable magnification. Reference numeral 3 denotes a fixed third lens unit. Reference numeral 4 denotes a fourth lens unit (focus lens unit: second optical element) that moves in the direction of the optical axis in order to correct image plane fluctuations accompanying zooming and focus adjustment. Reference numeral 5 denotes a fixed diaphragm. The first lens unit 1 to the fourth lens unit 4 and the diaphragm 5 constitute an imaging optical system.
Reference numeral 6 denotes a rear frame attached to a camera body (not shown). Reference numeral 7 denotes a front frame attached to the rear frame 6. Reference numeral 8 denotes a first lens frame that holds the first lens unit 1 and is fixed to the front frame 7. Reference numeral 9 denotes a third lens frame that holds the third lens unit 3 and is fixed to the rear frame 6.
Reference numerals 10 and 11 denote guide bars which extend in the optical axis direction and whose both ends are held by the rear frame 6 and the third lens frame 9. Reference numeral 12 denotes a fourth lens frame that holds the fourth lens unit 4 and is engaged with the guide bars 10 and 11 so as to be movable in the optical axis direction. The fourth lens frame 12 is guided in the optical axis direction by the guide bar 10 and is prevented from rotating around the guide bar 10 by the guide bar 11.
Reference numeral 13 denotes a first coil fixed to the fourth lens frame 12. Reference numeral 14 denotes a first yoke fixed to the rear frame 6. Reference numeral 15 denotes a second yoke fixed to the front end of the first yoke 14. Reference numeral 16 denotes a first magnet fixed to the first yoke 14. The first coil 13, the first and second yokes 14, 15 and the first magnet 16 constitute a fourth lens actuator as a linear electromagnetic actuator. The fourth lens actuator generates a thrust in the optical axis direction by energizing the first coil 13, and moves the fourth lens frame 12 in the optical axis direction.
Reference numerals 17 and 18 denote guide bars which extend in the optical axis direction and whose both ends are held by the rear frame 6 and the first lens frame 8. Reference numeral 19 denotes a second lens frame that holds the second lens unit 2 and engages the guide bars 17 and 18 so as to be movable in the optical axis direction. The second lens frame 19 is guided in the optical axis direction by the guide bar 17 and is prevented from rotating around the guide bar 17 by the guide bar 18. The second lens frame 19 constitutes a movable member together with the second lens unit 2.
Reference numeral 20 denotes a scale fixed to the second lens frame 19. Reference numerals 21 and 22 denote guide bars that extend in the optical axis direction and whose both ends are held by the third lens frame 9 and the first lens frame 8. Reference numeral 23 denotes a sensor frame (holding member) engaged with the guide bars 21 and 22 so as to be movable in the optical axis direction. The sensor frame 23 is guided in the optical axis direction by the guide bar 21 and is prevented from rotating around the guide bar 21 by the guide bar 22.
Reference numeral 24 denotes a movement amount sensor arranged to face the scale 20. The movement amount sensor 24 and the scale 20 move relative to each other to constitute a second lens encoder as movement amount detection means (relative position detection means) for detecting the relative movement amount (relative position). The movement amount sensor 24 is held by the sensor frame 23 and moves in the optical axis direction together with the sensor frame 23.
The scale 20 is composed of magnets magnetized at a predetermined pitch, and the movement amount sensor 24 is composed of MR sensors. The MR sensor outputs an electrical signal corresponding to a change in magnetism accompanying movement with respect to the scale 20.
However, the scale 20 may be provided with a reflection pattern that reflects light at a predetermined pitch, and the movement amount sensor 24 may be configured by a photo reflector that irradiates the reflection pattern with light and outputs an electrical signal corresponding to the reflected light. .
Reference numerals 25 and 26 denote photo-interrupters as reset detecting means fixed at two positions apart in the optical axis direction (movement direction of the sensor frame 23) in the sensor frame 23, respectively. The photo interrupter 25 is disposed closer to the subject side (front side) in the optical axis direction than the photo interrupter 26.
Each of the photo interrupters 25 and 26 has a light emitting part and a light receiving part. In each photo interrupter, the light shielding part 19a formed in the second lens frame 19 enters between the light emitting part and the light receiving part and blocks the detection light directed from the light emitting part to the light receiving part, whereby the sensor frame 23 becomes the second lens. It is detected that the frame 19 has been moved to a predetermined reset position. Hereinafter, the reset position of the sensor frame 23 is referred to as a sensor frame reset position.
Reference numeral 27 denotes a third yoke fixed to the front frame 7. Reference numeral 28 denotes a fourth yoke fixed to the front end of the third yoke. Reference numeral 29 denotes a second coil attached to the third yoke 27. Reference numeral 30 denotes a second magnet attached to the sensor frame 23. The third and fourth yokes 27 and 28, the second coil 29, and the second magnet 30 constitute a sensor frame actuator as a linear electromagnetic actuator. When the second coil 29 is energized, the sensor frame actuator generates a thrust in the optical axis direction and moves the sensor frame 23 in the optical axis direction. When the rear end portion of the second magnet 30 abuts against the stopper portion 27a of the third yoke 27, the moving end of the sensor frame 23 on the rear side in the optical axis direction is determined.
A cam ring 31 is arranged on the outer periphery of the front frame 7 so as to be rotatable around the optical axis. The cam ring 31 is sandwiched between the front frame 7 and the first lens frame 8 and is prevented from moving in the optical axis direction. A cam groove portion (not shown) is formed in the cam ring 31, and a cam follower (not shown) attached to the second lens frame 19 is engaged with the cam groove portion. When the cam ring 31 rotates, the cam follower moves in the optical axis direction due to the lift of the cam groove, and thereby the second lens frame 19 moves in the optical axis direction.
Reference numeral 33 denotes a first exterior frame attached to the front frame 7. Reference numeral 34 denotes a second exterior frame attached to the first lens frame 8. Reference numeral 35 denotes a manual operation ring (operation member) disposed on the outer periphery of the first exterior frame 33 so as to be rotatable around the optical axis. The manual operation ring 35 is sandwiched between the first exterior frame 33 and the second exterior frame 34 and is prevented from moving in the optical axis direction. Reference numeral 36 denotes an anti-slip rubber ring attached to the outer periphery of the manual operation ring 35. A key 35 a formed on the manual operation ring 35 is engaged with the cam ring 31. For this reason, when the manual operation ring 35 is manually operated and rotated by the user, the cam ring 31 also rotates.
Reference numeral 37 denotes a drive unit that is attached to the front frame 7 and includes a motor, gears, and the like. The output gear 37 a of the drive unit 37 is engaged with a gear portion 35 b formed on the inner periphery of the manual operation ring 35. Thereby, the drive unit 37 can rotationally drive the manual operation ring 35.
FIG. 3 shows an electrical configuration of the video camera of this embodiment. In addition, the same code | symbol as FIG. 1 is attached | subjected to the component (1-5) of the imaging optical system shown in FIG.
Reference numeral 101 denotes an image sensor composed of a CCD sensor, a CMOS sensor, or the like. Reference numeral 102 denotes a second lens actuator that moves the second lens unit 2 (second lens frame 19) in the optical axis direction, and corresponds to a motor in the drive unit 37 shown in FIG.
A fourth lens actuator 103 includes the first and second yokes 14 and 15, the first magnet 16, and the first coil 13 shown in FIG. 1.
A diaphragm actuator 104 drives the diaphragm 5. Reference numeral 105 denotes a second lens encoder configured by the scale 20 and the movement amount sensor 24 shown in FIG. The second lens encoder 105 detects the movement amount of the second lens frame 19 based on the sensor frame reset position described above. Reference numeral 118 denotes a sensor frame reset sensor including photo interrupters 25 and 26.
A fourth lens encoder 106 includes a scale (not shown) and a movement amount sensor (not shown), and detects a movement amount of the fourth lens frame 12 from a predetermined reset position (hereinafter referred to as a fourth lens reset position). .
Reference numeral 119 denotes a fourth lens reset sensor constituted by a photo interrupter or the like, which detects that the fourth lens frame 12 has moved to the fourth lens reset position.
Reference numeral 107 denotes a diaphragm encoder. For example, a system that detects the relationship between the rotational position of the rotor of the diaphragm actuator 104 and the stator by a Hall element provided in the diaphragm actuator 104 is used.
Reference numeral 117 denotes a CPU as a controller (control means) that controls the operation of the video camera. A video signal processing circuit 108 performs processing such as amplification and gamma correction on the output signal from the image sensor 101 to generate a video signal. A contrast component (luminance component) of the video signal is input to the AE gate 109 and the AF gate 110. The AE gate 109 and the AF gate 110 set a signal extraction range for exposure determination and autofocus (AF) from the entire video screen, and output a contrast component within the range.
Reference numeral 114 denotes an AF signal processing circuit that extracts a high frequency component from the contrast component output from the AF gate 110 to generate an AF evaluation value signal. Reference numeral 115 denotes a zoom switch that is operated when the electric zoom is performed. Reference numeral 116 denotes a zoom tracking memory, which indicates the relationship between the subject distance, the position of the second lens unit 2 and the position of the fourth lens unit 4 in order to maintain a focused state during zooming (correct the image plane movement). Zoom tracking information is stored.
A sensor frame actuator 120 includes the third and fourth yokes 27 and 28, the second coil 29, and the second magnet 30 shown in FIGS.
When the zoom switch 115 is operated by the user, the CPU 117 controls the second lens actuator 102 to move the second lens unit 2. At the same time, the CPU 117 calculates the target movement amount of the fourth lens unit 4 based on the zoom tracking information in the zoom tracking memory 116 and the position of the second lens unit 2 detected by the second lens encoder 105. Then, the fourth lens actuator 103 is controlled to move the fourth lens unit 4 by the target movement amount.
Whether or not the movement amount of the fourth lens unit 4 has reached the target movement amount is determined based on the detection result of the fourth lens encoder 106.
また、オートフォーカスにおいては、CPU117は、AF信号処理回路114で生成されたAF評価値信号の値がピークを示す位置に向けて第4レンズユニット4を移動させるよう第4レンズアクチュエータ103を制御する。
さらに、適正露出を得るために、CPU117は、AEゲート109を通過した輝度成分の平均値が所定値となるように、すなわち絞りエンコーダ107の出力が該所定値に対応した値となるように絞りアクチュエータ104を制御して開口径をコントロールする。
次に、ビデオカメラの電源を投入したとき等に行われる、第2レンズエンコーダ105のリセット動作の概要について、図4のフローチャートを用いて説明する。このリセット動作は、CPU117が、コンピュータプログラムに従って実行する。
ステップ1では、CPU117は、第2レンズエンコーダ105のリセット動作を開始する。ステップ2では、CPU117は、センサ枠リセットセンサ118によってセンサ枠23がセンサ枠リセット位置に移動したことを検出するまでセンサ枠アクチュエータ120を駆動する。
次に、ステップ3では、CPU117は、第2レンズエンコーダ105(移動量センサ24)による移動量検出を開始する。
次に、ステップ4では、CPU117は、センサ枠23(移動量センサ24)をセンサ枠リセット位置から所定の移動量検出位置に移動させるようにセンサ枠アクチュエータ120を駆動する。
次に、ステップ5では、CPU117は、第2レンズエンコーダ105の出力に応じて第2レンズ枠19(第2レンズユニット2)の初期位置を求める。そして、ステップ6で第2レンズエンコーダ105のリセット動作を終了する。
図5を用いて、上述した第2レンズエンコーダ105のリセット動作についてさらに詳細に説明する。
ステップ11では、CPU117は、第2レンズエンコーダ105のリセット動作を開始する。
ステップ12では、CPU117は、センサ枠アクチュエータ120の第2コイル29に通電してセンサ枠23を被写体側に移動させる。ここで、センサ枠23が被写体側に移動すると、センサ枠リセットセンサ118であるフォトインタラプタ25,26もセンサ枠23とともに被写体側に移動する。
次に、ステップ13では、CPU117は、フォトインタラプタ25又は26によってセンサ枠23がセンサ枠リセット位置に移動したことが検出されたか否かを判別する。フォトインタラプタ25,26が被写体側に移動すると、第2レンズ枠19の遮光部19aがフォトインタラプタ25又は26の検出光を遮る。これにより、フォトインタラプタ25又26の出力が変化して、センサ枠23がセンサ枠リセット位置に移動したこと、つまりはセンサ枠23と第2レンズ枠19(第2レンズユニット2)とが所定の位置関係になったことを検出することができる。
センサ枠23がセンサ枠リセット位置に移動したことが検出された場合はステップ14に進み、検出されない場合はステップ12に戻って、さらにセンサ枠23を被写体側に移動させる。
ステップ14では、CPU117は、ステップ13においてセンサ枠23がセンサ枠リセット位置に移動したことがフォトインタラプタ25で検出されたかフォトインタラプタ26で検出されたかを判定する。フォトインタラプタ25で検出された場合とフォトインタラプタ26で検出された場合とではセンサ枠23の位置が異なるので、以後の処理を分ける必要がある。そこで、CPU117は、フォトインタラプタ25で検出された場合はステップ15に進み、フォトインタラプタ26で検出された場合にはステップ16に進む。
ステップ15では、CPU117は、フォトインタラプタフラグに0をセットし、ステップ17に進む。ステップ16では、CPU117は、フォトインタラプタフラグを1にセットし、ステップ17に進む。
ステップ17では、CPU117は、センサ枠23と第2レンズ枠19(第2レンズユニット2)とが所定の位置関係になった状態からのセンサ枠23の移動量を検出するために、移動量センサ24を動作させ、移動量センサ24による移動量検出を開始する。そして、ステップ18に進む。
ステップ18では、CPU117は、センサ枠23(移動量センサ24)を所定の移動量検出位置に保持するために第2コイル29に通電して、センサ枠23を像面側(後側)に移動させる。センサ枠23が像面側に移動して第3ヨーク27のストッパー部27aに突き当たると、センサ枠23はそれ以上移動できなくなる。また、センサ枠23に取り付けられた第2磁石30がストッパー部27aに吸着することで、センサ枠23が固定される。センサ枠23が移動しなくなると、移動量センサ24の出力も変化しなくなる。
ステップ19では、CPU117は、移動量センサ24の出力が変化しなくなったか否かを判別し、変化しなくなった場合はセンサ枠23が移動量検出位置に到達した(固定された)ものとして、ステップ20に進む。CPU117は、センサ枠リセット位置から移動量検出位置までに移動量センサ24によって検出された移動量を、初期移動量検出値としてCPU117に設けられた不図示の内部メモリに記憶する。
移動量センサ24の出力が変化している場合は、センサ枠23が移動量検出位置に到達していないものとして、ステップ18に戻り、さらに像面側にセンサ枠23を移動させる。
ステップ20では、CPU117は、フォトインタラプタフラグが0か否かを判別する。ここで、ステップ13にてセンサ枠23のセンサ枠リセット位置への移動がフォトインタラプタ25で検出された場合(フォトインタラプタフラグが0の場合)は、フォトインタラプタ26で検出された場合よりも第2レンズ枠19が被写体側に位置する。
このため、フォトインタラプタ25で検出された場合は、第2レンズ枠19の初期位置を求める際に、フォトインタラプタ25とフォトインタラプタ26との間の位置の差だけ、フォトインタラプタ26で検出された場合よりも被写体側に位置するものとする。フォトインタラプタ25とフォトインタラプタ26との間の位置の差は、CPU117が内部メモリに予め記憶している。
フォトインタラプタフラグが0である場合はステップ21に進み、0でない(1である)場合はステップ22に進む。
ステップ21では、CPU117は、第2レンズ枠19(第2レンズユニット2)の初期位置を、前述した初期移動量検出値とフォトインタラプタ25,26間の位置差との和として求める。そして、ステップ23に進む。一方、ステップ22では、CPU117は、第2レンズ枠19(第2レンズユニット2)の初期位置を初期移動量検出値とする。そして、ステップ23に進む。
ステップ23では、CPU117は、第2レンズエンコーダ105のリセット動作(第2レンズユニット2の初期位置検出動作)を終了する。
In autofocus, the CPU 117 controls the fourth lens actuator 103 to move the fourth lens unit 4 toward a position where the value of the AF evaluation value signal generated by the AF signal processing circuit 114 exhibits a peak. .
Further, in order to obtain an appropriate exposure, the CPU 117 stops the aperture so that the average value of the luminance components that have passed through the AE gate 109 becomes a predetermined value, that is, the output of the aperture encoder 107 becomes a value corresponding to the predetermined value. The actuator 104 is controlled to control the opening diameter.
Next, an outline of the reset operation of the second lens encoder 105 performed when the power of the video camera is turned on will be described with reference to the flowchart of FIG. This reset operation is executed by the CPU 117 according to the computer program.
In step 1, the CPU 117 starts a reset operation of the second lens encoder 105. In step 2, the CPU 117 drives the sensor frame actuator 120 until the sensor frame reset sensor 118 detects that the sensor frame 23 has moved to the sensor frame reset position.
Next, in step 3, the CPU 117 starts detecting the movement amount by the second lens encoder 105 (movement amount sensor 24).
Next, in step 4, the CPU 117 drives the sensor frame actuator 120 so as to move the sensor frame 23 (movement amount sensor 24) from the sensor frame reset position to a predetermined movement amount detection position.
Next, in step 5, the CPU 117 obtains an initial position of the second lens frame 19 (second lens unit 2) according to the output of the second lens encoder 105. In step 6, the reset operation of the second lens encoder 105 is terminated.
The reset operation of the second lens encoder 105 described above will be described in more detail with reference to FIG.
In step 11, the CPU 117 starts a reset operation of the second lens encoder 105.
In step 12, the CPU 117 energizes the second coil 29 of the sensor frame actuator 120 to move the sensor frame 23 to the subject side. Here, when the sensor frame 23 moves to the subject side, the photo interrupters 25 and 26 as the sensor frame reset sensor 118 also move to the subject side together with the sensor frame 23.
Next, in step 13, the CPU 117 determines whether or not the photo interrupter 25 or 26 detects that the sensor frame 23 has been moved to the sensor frame reset position. When the photo interrupters 25 and 26 move to the subject side, the light shielding portion 19a of the second lens frame 19 blocks the detection light of the photo interrupter 25 or 26. As a result, the output of the photo interrupter 25 or 26 changes and the sensor frame 23 has moved to the sensor frame reset position, that is, the sensor frame 23 and the second lens frame 19 (second lens unit 2) It is possible to detect that the positional relationship has been reached.
If it is detected that the sensor frame 23 has moved to the sensor frame reset position, the process proceeds to step 14, and if not detected, the process returns to step 12 to further move the sensor frame 23 to the subject side.
In step 14, the CPU 117 determines whether the photo interrupter 25 or the photo interrupter 26 detects that the sensor frame 23 has been moved to the sensor frame reset position in step 13. Since the position of the sensor frame 23 is different between the case detected by the photo interrupter 25 and the case detected by the photo interrupter 26, it is necessary to divide the subsequent processing. Therefore, the CPU 117 proceeds to step 15 when it is detected by the photo interrupter 25 and proceeds to step 16 when it is detected by the photo interrupter 26.
In step 15, the CPU 117 sets 0 to the photo interrupter flag and proceeds to step 17. In step 16, the CPU 117 sets the photo interrupter flag to 1 and proceeds to step 17.
In step 17, the CPU 117 detects a movement amount of the sensor frame 23 from a state where the sensor frame 23 and the second lens frame 19 (second lens unit 2) are in a predetermined positional relationship. 24 is operated, and movement amount detection by the movement amount sensor 24 is started. Then, the process proceeds to Step 18.
In step 18, the CPU 117 energizes the second coil 29 to hold the sensor frame 23 (movement amount sensor 24) at a predetermined movement amount detection position, and moves the sensor frame 23 to the image plane side (rear side). Let When the sensor frame 23 moves to the image plane side and abuts against the stopper portion 27a of the third yoke 27, the sensor frame 23 cannot move any further. Further, the second magnet 30 attached to the sensor frame 23 is attracted to the stopper portion 27a, so that the sensor frame 23 is fixed. When the sensor frame 23 stops moving, the output of the movement amount sensor 24 also does not change.
In step 19, the CPU 117 determines whether or not the output of the movement amount sensor 24 has changed, and if it does not change, it is assumed that the sensor frame 23 has reached (fixed) the movement amount detection position. Proceed to 20. The CPU 117 stores the movement amount detected by the movement amount sensor 24 from the sensor frame reset position to the movement amount detection position in an internal memory (not shown) provided in the CPU 117 as an initial movement amount detection value.
If the output of the movement amount sensor 24 has changed, it is determined that the sensor frame 23 has not reached the movement amount detection position, and the process returns to step 18 to move the sensor frame 23 further to the image plane side.
In step 20, the CPU 117 determines whether the photo interrupter flag is 0 or not. Here, when the movement of the sensor frame 23 to the sensor frame reset position is detected by the photo interrupter 25 in Step 13 (when the photo interrupter flag is 0), the second is greater than that detected by the photo interrupter 26. The lens frame 19 is located on the subject side.
For this reason, when it is detected by the photo interrupter 25, when the initial position of the second lens frame 19 is obtained, only the difference in position between the photo interrupter 25 and the photo interrupter 26 is detected by the photo interrupter 26. It is assumed that it is located closer to the subject. The CPU 117 stores the position difference between the photo interrupter 25 and the photo interrupter 26 in the internal memory in advance.
If the photo interrupter flag is 0, the process proceeds to step 21, and if it is not 0 (1), the process proceeds to step 22.
In step 21, the CPU 117 obtains the initial position of the second lens frame 19 (second lens unit 2) as the sum of the aforementioned initial movement amount detection value and the position difference between the photo interrupters 25 and 26. Then, the process proceeds to Step 23. On the other hand, in step 22, the CPU 117 sets the initial position of the second lens frame 19 (second lens unit 2) as the initial movement amount detection value. Then, the process proceeds to Step 23.
In step 23, the CPU 117 ends the reset operation of the second lens encoder 105 (the initial position detection operation of the second lens unit 2).
以上説明したように、本実施例では、センサ枠アクチュエータ120によって移動量センサ24を保持したセンサ枠23を移動させ、センサ枠23上のフォトインタラプタ25,26によってセンサ枠23がセンサ枠リセット位置に移動したことを検出する。これにより、第2レンズ枠19を移動させるためのマニュアル操作環35を操作しなくても、また、マニュアル操作環35がユーザの手で止められていても、センサ枠23をセンサ枠リセット位置に移動させることができる。
このようにセンサ枠23をセンサ枠リセット位置に移動させることで、その後に第2レンズエンコーダ105によって検出される第2レンズ枠19の移動量を用いた第2レンズ枠19の精度の高い位置検出が可能となる。そして、高い精度で第2レンズ枠19(第2レンズユニット2)の位置が検出されることで、該検出位置に基づく第4レンズ枠12(第4レンズユニット4)の位置制御によって変倍時におけるピントずれを低減することができる。
なお、本実施例では、センサ枠23がセンサ枠リセット位置に移動したことを2つのフォトインタラプタ(リセット検出手段)25,26を用いて検出する場合について説明したが、リセット検出手段は1つでもよい。ただし、2つのリセット検出手段を用いることにより、センサ枠23のセンサ枠リセット位置への移動量を小さくすることができ、レンズ鏡筒部の小型化が可能となる。
また、リセット検出手段として、フォトインタラプタ以外の検出手段を用いてもよい。例えば、グレイコードパターンが形成された基板と該基板に対して摺動するブラシとを用いてグレイコードパターンが切り替わる位置を検出することで、センサ枠がセンサ枠リセット位置に移動したことを検出してもよい。
また、本実施例では、センサ枠23(移動量センサ24)を磁石の吸着力によって移動量検出位置に固定する場合について説明したが、これ以外の方法を用いてもよい。例えば、ばね力によってセンサ枠23を所定のストッパー部に押し付けて固定する機械的方法や、電気的にセンサ枠23を固定する方法でもよい。
さらに、本実施例では、第2レンズエンコーダ105のリセット動作においてセンサ枠23とともに移動量センサ24を移動させる場合について説明したが、スケール20を移動させてもよい。
また、本実施例で説明した位置検出方法を、第2レンズユニット2以外の光学素子(例えば、第4レンズユニット4や移動可能な絞り)の位置検出に使用してもよい。
As described above, in this embodiment, the sensor frame 23 holding the movement amount sensor 24 is moved by the sensor frame actuator 120, and the sensor frame 23 is moved to the sensor frame reset position by the photo interrupters 25 and 26 on the sensor frame 23. Detect that it has moved. As a result, even if the manual operation ring 35 for moving the second lens frame 19 is not operated or the manual operation ring 35 is stopped by the user's hand, the sensor frame 23 is set to the sensor frame reset position. Can be moved.
By moving the sensor frame 23 to the sensor frame reset position in this way, a highly accurate position detection of the second lens frame 19 using the amount of movement of the second lens frame 19 detected by the second lens encoder 105 thereafter. Is possible. When the position of the second lens frame 19 (second lens unit 2) is detected with high accuracy, the position of the fourth lens frame 12 (fourth lens unit 4) is controlled based on the detected position during zooming. It is possible to reduce the focus shift.
In this embodiment, the case where the sensor frame 23 is moved to the sensor frame reset position is detected using the two photo interrupters (reset detection means) 25 and 26. However, at least one reset detection means is used. Good. However, by using two reset detection means, the amount of movement of the sensor frame 23 to the sensor frame reset position can be reduced, and the lens barrel portion can be downsized.
Moreover, you may use detection means other than a photo interrupter as a reset detection means. For example, it detects that the sensor frame has moved to the sensor frame reset position by detecting the position at which the gray code pattern switches using a substrate on which the gray code pattern is formed and a brush that slides against the substrate. May be.
Moreover, although the present Example demonstrated the case where the sensor frame 23 (movement amount sensor 24) was fixed to a movement amount detection position with the attraction | suction force of a magnet, you may use methods other than this. For example, a mechanical method in which the sensor frame 23 is pressed against a predetermined stopper portion by a spring force and fixed, or a method in which the sensor frame 23 is electrically fixed may be used.
Further, in the present embodiment, the case where the movement amount sensor 24 is moved together with the sensor frame 23 in the reset operation of the second lens encoder 105 has been described, but the scale 20 may be moved.
Further, the position detection method described in the present embodiment may be used for position detection of optical elements other than the second lens unit 2 (for example, the fourth lens unit 4 or a movable diaphragm).
図6には、本発明の実施例2である光学機器としてのビデオカメラのレンズ鏡筒部の側面断面を示している。また、図7には、該レンズ鏡筒部の光軸方向視における断面(正面断面)を示している。
201は固定された第1レンズユニットである。202は変倍のために光軸方向に移動する第2レンズユニット(変倍レンズユニット:第1の光学素子)である。203は固定された第3レンズユニットである。204は変倍に伴う像面変動を補正するため及び焦点調節のために光軸方向に移動する第4レンズユニット(フォーカスレンズユニット:第2の光学素子)である。205は固定された絞りである。第1レンズユニット101〜第4レンズユニット104及び絞り105により、撮像光学系が構成される。
206は不図示のカメラ本体に取り付けられる後部枠である。207は後部枠206に取り付けられた前部枠である。208は第1レンズユニット201を保持し、前部枠207に固定された第1レンズ枠である。209は第3レンズユニット203を保持し、後部枠206に固定された第3レンズ枠である。
210,211は光軸方向に延び、その両端が後部枠206と第3レンズ枠209により保持されたガイドバーである。212は第4レンズユニット204を保持し、ガイドバー210,211に光軸方向に移動可能に係合した第4レンズ枠である。第4レンズ枠212は、ガイドバー210によって光軸方向にガイドされ、ガイドバー211によってガイドバー210回りでの回転が阻止される。
213は第4レンズ枠212に固定された第1コイルである。214は後部枠206に固定された第1ヨークである。215は第1ヨーク214の前端に固定された第2ヨークである。216は第1ヨーク14に固定された第1磁石である。第1コイル213と第1及び第2ヨーク214,215と第1磁石216とによりリニア電磁アクチュエータとしての第4レンズアクチュエータが構成される。第4レンズアクチュエータは、第1コイル213に通電されることで光軸方向に推力を発生し、第4レンズ枠212を光軸方向に移動させる。
217は前部枠207の外周に、光軸回りで回転可能に配置された駆動部材(可動部材)としてのカム環である。カム環217は、前部枠207と第1レンズ枠208との間に挟まれて光軸方向への移動が阻止されている。
219は第2レンズユニット202を保持する第2レンズ枠である。218は第2レンズ枠219に取り付けられたカムフォロアである。該カムフォロア218は、前部枠207に光軸方向に延びるように形成された直進溝部207aと、カム環217に形成されたカム溝部217aとに係合している。カム環217が回転すると、カムフォロア218は、直進溝部207aによって光軸回りでの回転が阻止されながらカム溝部217aのリフトによって光軸方向に移動される。これにより、第2レンズ枠219が光軸方向に移動する。なお、第2レンズ枠219(第2レンズユニット202)は、カム環217の回転に連動して移動するので、カム環217とともに可動部材と言える。
220はカム環217の外周に固定されたスケールである。スケール220は、カム環217とともに光軸回りで回転する。
221は前部枠207に取り付けられた第1外装枠である。222は第1レンズ枠208に取り付けられた第2外装枠である。223は第1外装枠221の外周に、光軸回りで回転可能に配置されたマニュアル操作環(操作部材:可動部材)である。該マニュアル操作環223は、第1外装枠221と第2外装枠222との間に挟まれて光軸方向への移動が阻止されている。224はマニュアル操作環223の外周に取り付けられた滑り止め用のゴムリングである。マニュアル操作環223に形成されたキー223aは、カム環217に係合している。このため、マニュアル操作環223がユーザによって手動操作されて回転すると、カム環217も回転する。
225は前部枠207に取り付けられた、モータやギヤ等を含む駆動ユニットである。駆動ユニット225の出力ギヤ225aはマニュアル操作環223の内周に形成されたギヤ部223bに噛み合っている。これにより、駆動ユニット225は、マニュアル操作環223を回転駆動することができる。
226は前部枠207に取り付けられたセンサ枠保持環である。227はセンサ枠保持環226によって、光軸回りで回転可能に保持されたセンサ枠である。228はスケール220に対向する位置に配置され、センサ枠227により保持された回転量センサ(移動量センサ)である。回転量センサ228とスケール220は互いに相対回転して、これらの相対回転量(相対移動量又は相対位置)を検出する移動量検出手段(相対位置検出手段)としての第2レンズエンコーダを構成する。回転量センサ228とスケール220は、実施例1で説明した移動量センサ24とスケール20と同様に構成されている。回転量センサ228は、センサ枠227とともに光軸回りで回転する。
229はセンサ枠227に固定されたリセット検出手段としてのフォトインタラプタである。フォトインタラプタ229は発光部と受光部とを有する。フォトインタラプタ229の出力は、カム環217に形成された遮光部217bが発光部と受光部との間に入り込んで発光部から受光部に向かう検出光を遮ることにより変化する。これにより、センサ枠227がカム環217(つまりはカム環217によって駆動される第2レンズ枠219)に対する所定のリセット位置に回転したことを検出できる。以下、センサ枠227のリセット位置を、センサ枠リセット位置という。
230は前部枠207に固定され、センサ枠227が前部枠207に対する所定の回転量検出位置(移動量検出位置)に移動したことを検出するためのフォトインタラプタである。フォトインタラプタ230は発光部と受光部とを有する。フォトインタラプタ230は、センサ枠227に形成された遮光部227aが発光部と受光部との間に入り込んで発光部から受光部に向かう検出光を遮ることにより、センサ枠227が回転量検出位置に回転したことを検出する。
231はセンサ枠227を回転移動させるセンサ枠アクチュエータである。センサ枠アクチュエータ231によってセンサ枠227を回転させることにより、回転量センサ228とスケール220との相対位置を変えることができる。また、フォトインタラプタ230によってセンサ枠227が回転量検出位置に回転(移動)したことを検出することに応じてセンサ枠アクチュエータ231を停止させることにより、センサ枠227を回転量検出位置に保持することができる。
図8には、本実施例のビデオカメラにおける電気的構成を示している。なお、図6及び図7に示した撮像光学系の構成要素(201〜205)とセンサ枠アクチュエータ231には、図6及び図7と同じ符号を付している。
301はCCDセンサやCMOSセンサ等により構成される撮像素子である。302は第2レンズユニット2(第2レンズ枠19)を光軸方向に移動させる第2レンズアクチュエータであり、図6に示した駆動ユニット225内のモータに相当する。
303は図6に示した第1及び第2ヨーク214,215と第1磁石216と第1コイル213とにより構成される第4レンズアクチュエータである。
304は絞り205を駆動する絞りアクチュエータである。305は図6及び図7に示したスケール220及び回転量センサ228により構成される第2レンズエンコーダである。第2レンズエンコーダ305は、前述したセンサ枠リセット位置を基準とした第2レンズ枠219の移動量(カム環217の回転量)を検出する。318はフォトインタラプタ229を含むセンサ枠リセットセンサである。
306は不図示のスケール及び不図示の移動量センサにより構成され、所定のリセット位置(以下、第4レンズリセット位置という)からの第4レンズ枠212の移動量を検出する第4レンズエンコーダである。
319はフォトインタラプタ等により構成される第4レンズリセットセンサであり、第4レンズ枠212が第4レンズリセット位置に移動したことを検出する。
307は絞りエンコーダであり、例えば、絞りアクチュエータ304の内部に設けられたホール素子によって該絞りアクチュエータ304のロータとステータの回転位置の関係を検出する方式のものが用いられる。
317はビデオカメラの動作の制御を司るコントローラ(制御手段)としてのCPUである。308は映像信号処理回路であり、309,310はそれぞれAEゲート及びAFゲートである。314はAF信号処理回路である。これら映像信号処理回路308、AEゲート309、AFゲート310及びAF信号処理回路314の役割は、実施例1と同じである。
315は電動ズームを行う際に操作されるズームスイッチである。316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316の役割も、実施例1と同じである。
321はフォトインタラプタ230を含み、センサ枠227が回転量検出位置に回転(移動)したことを検出するエンコーダ回転量検出位置センサである。
FIG. 6 shows a side sectional view of a lens barrel of a video camera as an optical apparatus that is Embodiment 2 of the present invention. FIG. 7 shows a cross section (front cross section) of the lens barrel when viewed in the optical axis direction.
Reference numeral 201 denotes a fixed first lens unit. Reference numeral 202 denotes a second lens unit (magnifying lens unit: first optical element) that moves in the optical axis direction for zooming. Reference numeral 203 denotes a fixed third lens unit. Reference numeral 204 denotes a fourth lens unit (focus lens unit: second optical element) that moves in the direction of the optical axis in order to correct image plane fluctuations associated with zooming and focus adjustment. Reference numeral 205 denotes a fixed diaphragm. The first lens unit 101 to the fourth lens unit 104 and the diaphragm 105 constitute an imaging optical system.
Reference numeral 206 denotes a rear frame attached to a camera body (not shown). Reference numeral 207 denotes a front frame attached to the rear frame 206. Reference numeral 208 denotes a first lens frame that holds the first lens unit 201 and is fixed to the front frame 207. Reference numeral 209 denotes a third lens frame that holds the third lens unit 203 and is fixed to the rear frame 206.
Reference numerals 210 and 211 denote guide bars that extend in the optical axis direction and whose both ends are held by the rear frame 206 and the third lens frame 209. A fourth lens frame 212 holds the fourth lens unit 204 and is engaged with the guide bars 210 and 211 so as to be movable in the optical axis direction. The fourth lens frame 212 is guided in the optical axis direction by the guide bar 210, and is prevented from rotating around the guide bar 210 by the guide bar 211.
Reference numeral 213 denotes a first coil fixed to the fourth lens frame 212. Reference numeral 214 denotes a first yoke fixed to the rear frame 206. Reference numeral 215 denotes a second yoke fixed to the front end of the first yoke 214. Reference numeral 216 denotes a first magnet fixed to the first yoke 14. The first coil 213, the first and second yokes 214 and 215, and the first magnet 216 constitute a fourth lens actuator as a linear electromagnetic actuator. The fourth lens actuator generates a thrust in the optical axis direction by energizing the first coil 213, and moves the fourth lens frame 212 in the optical axis direction.
Reference numeral 217 denotes a cam ring as a driving member (movable member) disposed on the outer periphery of the front frame 207 so as to be rotatable around the optical axis. The cam ring 217 is sandwiched between the front frame 207 and the first lens frame 208 and is prevented from moving in the optical axis direction.
Reference numeral 219 denotes a second lens frame that holds the second lens unit 202. Reference numeral 218 denotes a cam follower attached to the second lens frame 219. The cam follower 218 is engaged with a rectilinear groove 207 a formed in the front frame 207 so as to extend in the optical axis direction and a cam groove 217 a formed in the cam ring 217. When the cam ring 217 rotates, the cam follower 218 is moved in the optical axis direction by the lift of the cam groove portion 217a while being prevented from rotating around the optical axis by the rectilinear groove portion 207a. As a result, the second lens frame 219 moves in the optical axis direction. Since the second lens frame 219 (second lens unit 202) moves in conjunction with the rotation of the cam ring 217, it can be said to be a movable member together with the cam ring 217.
A scale 220 is fixed to the outer periphery of the cam ring 217. The scale 220 rotates around the optical axis together with the cam ring 217.
Reference numeral 221 denotes a first exterior frame attached to the front frame 207. Reference numeral 222 denotes a second exterior frame attached to the first lens frame 208. Reference numeral 223 denotes a manual operation ring (operation member: movable member) disposed on the outer periphery of the first exterior frame 221 so as to be rotatable around the optical axis. The manual operation ring 223 is sandwiched between the first exterior frame 221 and the second exterior frame 222 and is prevented from moving in the optical axis direction. An anti-slip rubber ring 224 is attached to the outer periphery of the manual operation ring 223. A key 223 a formed on the manual operation ring 223 is engaged with the cam ring 217. For this reason, when the manual operation ring 223 is manually operated and rotated by the user, the cam ring 217 also rotates.
Reference numeral 225 denotes a drive unit that is attached to the front frame 207 and includes a motor, gears, and the like. The output gear 225a of the drive unit 225 is engaged with a gear portion 223b formed on the inner periphery of the manual operation ring 223. Accordingly, the drive unit 225 can rotationally drive the manual operation ring 223.
Reference numeral 226 denotes a sensor frame holding ring attached to the front frame 207. A sensor frame 227 is held by a sensor frame holding ring 226 so as to be rotatable about the optical axis. Reference numeral 228 denotes a rotation amount sensor (movement amount sensor) that is disposed at a position facing the scale 220 and is held by the sensor frame 227. The rotation amount sensor 228 and the scale 220 rotate relative to each other to constitute a second lens encoder as movement amount detection means (relative position detection means) for detecting the relative rotation amount (relative movement amount or relative position). The rotation amount sensor 228 and the scale 220 are configured in the same manner as the movement amount sensor 24 and the scale 20 described in the first embodiment. The rotation amount sensor 228 rotates around the optical axis together with the sensor frame 227.
Reference numeral 229 denotes a photo interrupter as reset detecting means fixed to the sensor frame 227. The photo interrupter 229 has a light emitting part and a light receiving part. The output of the photo interrupter 229 changes when the light shielding part 217b formed on the cam ring 217 enters between the light emitting part and the light receiving part and blocks detection light from the light emitting part toward the light receiving part. Thereby, it can be detected that the sensor frame 227 has rotated to a predetermined reset position with respect to the cam ring 217 (that is, the second lens frame 219 driven by the cam ring 217). Hereinafter, the reset position of the sensor frame 227 is referred to as a sensor frame reset position.
A photo interrupter 230 is fixed to the front frame 207 and detects that the sensor frame 227 has moved to a predetermined rotation amount detection position (movement amount detection position) with respect to the front frame 207. The photo interrupter 230 has a light emitting part and a light receiving part. In the photo interrupter 230, the light shielding part 227a formed in the sensor frame 227 enters between the light emitting part and the light receiving part and blocks the detection light traveling from the light emitting part to the light receiving part, whereby the sensor frame 227 is positioned at the rotation amount detection position. Detects rotation.
Reference numeral 231 denotes a sensor frame actuator that rotates and moves the sensor frame 227. By rotating the sensor frame 227 by the sensor frame actuator 231, the relative position between the rotation amount sensor 228 and the scale 220 can be changed. Further, the sensor frame 227 is held at the rotation amount detection position by stopping the sensor frame actuator 231 in response to detecting that the sensor frame 227 is rotated (moved) to the rotation amount detection position by the photo interrupter 230. Can do.
FIG. 8 shows an electrical configuration of the video camera of this embodiment. The components (201 to 205) of the imaging optical system and the sensor frame actuator 231 shown in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
Reference numeral 301 denotes an image sensor composed of a CCD sensor, a CMOS sensor, or the like. Reference numeral 302 denotes a second lens actuator that moves the second lens unit 2 (second lens frame 19) in the optical axis direction, and corresponds to a motor in the drive unit 225 shown in FIG.
A fourth lens actuator 303 includes the first and second yokes 214 and 215, the first magnet 216, and the first coil 213 shown in FIG.
A diaphragm actuator 304 drives the diaphragm 205. Reference numeral 305 denotes a second lens encoder including the scale 220 and the rotation amount sensor 228 shown in FIGS. The second lens encoder 305 detects the amount of movement of the second lens frame 219 (the amount of rotation of the cam ring 217) based on the sensor frame reset position described above. Reference numeral 318 denotes a sensor frame reset sensor including a photo interrupter 229.
Reference numeral 306 denotes a fourth lens encoder that includes a scale (not shown) and a movement amount sensor (not shown), and detects the movement amount of the fourth lens frame 212 from a predetermined reset position (hereinafter referred to as a fourth lens reset position). .
Reference numeral 319 denotes a fourth lens reset sensor constituted by a photo interrupter or the like, which detects that the fourth lens frame 212 has moved to the fourth lens reset position.
Reference numeral 307 denotes an aperture encoder. For example, an aperture encoder that detects the relationship between the rotational position of the rotor of the aperture actuator 304 and the stator by a Hall element provided inside the aperture actuator 304 is used.
Reference numeral 317 denotes a CPU as a controller (control means) that controls the operation of the video camera. Reference numeral 308 denotes a video signal processing circuit, and reference numerals 309 and 310 denote an AE gate and an AF gate, respectively. Reference numeral 314 denotes an AF signal processing circuit. The roles of the video signal processing circuit 308, the AE gate 309, the AF gate 310, and the AF signal processing circuit 314 are the same as those in the first embodiment.
Reference numeral 315 denotes a zoom switch that is operated when the electric zoom is performed. Reference numeral 316 denotes a zoom tracking memory. The role of the zoom tracking memory 316 is also the same as in the first embodiment.
Reference numeral 321 denotes an encoder rotation amount detection position sensor that includes the photo interrupter 230 and detects that the sensor frame 227 has rotated (moved) to the rotation amount detection position.
以上の構成における、ユーザによりズームスイッチ315が操作された場合の動作、オートフォーカスでの動作及び適正露出を得るための動作は、実施例1と同じである。
次に、ビデオカメラの電源を投入したとき等に行われる、第2レンズエンコーダ305のリセット動作の概要について、図9のフローチャートを用いて説明する。このリセット動作は、CPU317が、コンピュータプログラムに従って実行する。
ステップ101では、CPU317は、第2レンズエンコーダ305のリセット動作を開始する。ステップ102では、CPU317は、センサ枠リセットセンサ318によってセンサ枠227がセンサ枠リセット位置に回転したことを検出するまでセンサ枠アクチュエータ231を駆動する。
次に、ステップ103では、CPU317は、第2レンズエンコーダ305(回転量センサ228)による回転量検出を開始する。
次に、ステップ104では、CPU317は、センサ枠227(回転量センサ228)をセンサ枠リセット位置から回転量検出位置に移動させるようにセンサ枠アクチュエータ231を駆動する。
次に、ステップ105では、CPU317は、第2レンズエンコーダ305の出力に応じて第2レンズ枠219(第2レンズユニット202)の初期位置を求める。そして、ステップ106で第2レンズエンコーダ305のリセット動作を終了する。
図10を用いて、上述した第2レンズエンコーダ105のリセット動作についてさらに詳細に説明する。
ステップ111では、CPU317は、第2レンズエンコーダ305のリセット動作を開始する。
ステップ112では、CPU317は、センサ枠アクチュエータ231に通電してセンサ枠227を図7における時計回り方向に回転させる。ここで、センサ枠227が回転すると、センサ枠リセットセンサ318であるフォトインタラプタ229もセンサ枠227とともに回転する。
次に、ステップ113では、CPU317は、フォトインタラプタ229によってセンサ枠227がセンサ枠リセット位置に回転したことが検出されたか否かを判別する。フォトインタラプタ229が図7における時計回り方向に回転すると、カム環217の遮光部217bがフォトインタラプタ229の検出光を遮り、フォトインタラプタ229の出力が変化する。これにより、センサ枠227がセンサ枠リセット位置に回転したこと、つまりはセンサ枠227とカム環217(つまりは第2レンズ枠219に保持された第2レンズユニット202)とが所定の位置関係になったことを検出することができる。
フォトインタラプタ229の出力が変化してセンサ枠227がセンサ枠リセット位置に回転したことが検出できた場合はステップ114に進み、検出できなければステップ112に戻って、さらにセンサ枠227を図7における時計回り方向に回転させる。
ステップ114では、CPU317は、センサ枠227とカム環217とが所定の位置関係になった状態からのセンサ枠227の回転量を検出するために、回転量センサ228を動作させ、回転量センサ228による回転量検出を開始する。そして、ステップ115に進む。
ステップ115では、CPU317は、センサ枠227を回転量検出位置に回転させるために、センサ枠アクチュエータ231に通電してセンサ枠227を図7における反時計回り方向に回転させる。センサ枠227が図7における反時計回り方向に回転すると、センサ枠227の遮光部227aがフォトインタラプタ230(エンコーダ回転量検出位置センサ321)の検出光を遮り、その出力が変化する。これにより、センサ枠227が回転量検出位置に移動したことが検出できる。
次に、ステップ116では、CPU317は、フォトインタラプタ230の出力が変化したか否かを判別する。変化した場合はセンサ枠227が回転量検出位置に回転したものとしてステップ117に進む。CPU117は、センサ枠リセット位置から回転量検出位置までに回転量センサ228によって検出された回転量を、初期回転量検出値としてCPU317に設けられた不図示の内部メモリに記憶する。
フォトインタラプタ230の出力が変化しない場合は、センサ枠227が回転量検出位置まで回転していないものとしてステップ115に戻り、さらにセンサ枠227を図7における反時計回り方向に回転させる。
ステップ117では、CPU317は、センサ枠アクチュエータ231を停止させてセンサ枠227を回転量検出位置に保持する。そして、ステップ118に進む。
ステップ118では、CPU317は、は、第2レンズユニット202の初期位置(カム環217の初期回転位置)を初期回転量検出値とする。そして、ステップ119では、第2レンズエンコーダ305のリセット動作(第2レンズユニット202の初期回転位置検出動作)を終了する。
以上説明したように、本実施例では、センサ枠アクチュエータ231によって回転量センサ228を保持したセンサ枠227を回転させ、センサ枠227上のフォトインタラプタ229によってセンサ枠227がセンサ枠リセット位置に回転したことを検出する。これにより、第2レンズ枠219を移動させるためのマニュアル操作環223を操作しなくても、また、マニュアル操作環223がユーザの手で止められていても、センサ枠227をセンサ枠リセット位置に回転させることができる。
このようにセンサ枠227をセンサ枠リセット位置に移動させることで、その後に第2レンズエンコーダ305によって検出される第2レンズ枠219の移動量を用いた第2レンズ枠219の精度の高い位置検出が可能となる。そして、高い精度で第2レンズ枠219(第2レンズユニット202)の位置が検出されることで、該検出位置に基づく第4レンズ枠212(第4レンズユニット204)の位置制御によって変倍時におけるピントずれを低減することができる。
また、リセット検出手段として、フォトインタラプタ以外の検出手段を用いてもよい。例えば、グレイコードパターンが形成された基板と該基板に対して摺動するブラシとを用いてグレイコードパターンが切り替わる位置を検出することで、センサ枠がセンサ枠リセット位置に移動したことを検出してもよい。
また、本実施例では、第2レンズエンコーダ305によりカム環217の回転量を検出する場合について説明したが、カム環217と一体回転するマニュアル操作環223の回転量を検出してもよい。
さらに、本実施例では、第2レンズエンコーダ305のリセット動作においてセンサ枠227とともに回転量センサ228を回転させる場合について説明したが、スケール220を回転させてもよい。
また、本実施例で説明した位置検出方法を、第2レンズユニット202以外の光学素子(例えば、第4レンズユニット204や移動可能な絞り)の位置検出に使用してもよい。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記各実施例ではビデオカメラについて説明したが、本発明は、デジタルスチルカメラや交換レンズ等の各種光学機器に適用することができる。
In the above configuration, the operation when the zoom switch 315 is operated by the user, the operation in autofocus, and the operation for obtaining proper exposure are the same as those in the first embodiment.
Next, an outline of the reset operation of the second lens encoder 305 performed when the video camera is turned on will be described with reference to the flowchart of FIG. This reset operation is executed by the CPU 317 in accordance with the computer program.
In step 101, the CPU 317 starts a reset operation of the second lens encoder 305. In step 102, the CPU 317 drives the sensor frame actuator 231 until the sensor frame reset sensor 318 detects that the sensor frame 227 has rotated to the sensor frame reset position.
Next, in step 103, the CPU 317 starts detecting the rotation amount by the second lens encoder 305 (rotation amount sensor 228).
Next, in step 104, the CPU 317 drives the sensor frame actuator 231 to move the sensor frame 227 (rotation amount sensor 228) from the sensor frame reset position to the rotation amount detection position.
Next, in step 105, the CPU 317 obtains the initial position of the second lens frame 219 (second lens unit 202) according to the output of the second lens encoder 305. In step 106, the reset operation of the second lens encoder 305 is terminated.
The above-described reset operation of the second lens encoder 105 will be described in more detail with reference to FIG.
In step 111, the CPU 317 starts the reset operation of the second lens encoder 305.
In step 112, the CPU 317 energizes the sensor frame actuator 231 to rotate the sensor frame 227 in the clockwise direction in FIG. Here, when the sensor frame 227 rotates, the photo interrupter 229 that is the sensor frame reset sensor 318 also rotates together with the sensor frame 227.
Next, in step 113, the CPU 317 determines whether or not the photo interrupter 229 has detected that the sensor frame 227 has been rotated to the sensor frame reset position. When the photo interrupter 229 rotates in the clockwise direction in FIG. 7, the light shielding portion 217b of the cam ring 217 blocks the detection light of the photo interrupter 229, and the output of the photo interrupter 229 changes. As a result, the sensor frame 227 is rotated to the sensor frame reset position, that is, the sensor frame 227 and the cam ring 217 (that is, the second lens unit 202 held by the second lens frame 219) have a predetermined positional relationship. Can be detected.
If it is detected that the output of the photo interrupter 229 has changed and the sensor frame 227 has rotated to the sensor frame reset position, the process proceeds to step 114. If not detected, the process returns to step 112, and the sensor frame 227 is further moved to the position shown in FIG. Rotate clockwise.
In step 114, the CPU 317 operates the rotation amount sensor 228 to detect the rotation amount of the sensor frame 227 from the state where the sensor frame 227 and the cam ring 217 are in a predetermined positional relationship, and the rotation amount sensor 228. The rotation amount detection by is started. Then, the process proceeds to step 115.
In step 115, the CPU 317 energizes the sensor frame actuator 231 to rotate the sensor frame 227 in the counterclockwise direction in FIG. 7 in order to rotate the sensor frame 227 to the rotation amount detection position. When the sensor frame 227 rotates counterclockwise in FIG. 7, the light shielding portion 227a of the sensor frame 227 blocks the detection light of the photo interrupter 230 (encoder rotation amount detection position sensor 321), and the output changes. Thereby, it can be detected that the sensor frame 227 has moved to the rotation amount detection position.
Next, in step 116, the CPU 317 determines whether or not the output of the photo interrupter 230 has changed. If changed, it is assumed that the sensor frame 227 has rotated to the rotation amount detection position, and the process proceeds to step 117. The CPU 117 stores the rotation amount detected by the rotation amount sensor 228 from the sensor frame reset position to the rotation amount detection position in an internal memory (not shown) provided in the CPU 317 as an initial rotation amount detection value.
If the output of the photo interrupter 230 does not change, it is determined that the sensor frame 227 has not rotated to the rotation amount detection position, and the process returns to step 115, and the sensor frame 227 is further rotated counterclockwise in FIG.
In step 117, the CPU 317 stops the sensor frame actuator 231 and holds the sensor frame 227 at the rotation amount detection position. Then, the process proceeds to Step 118.
In step 118, the CPU 317 sets the initial position of the second lens unit 202 (the initial rotation position of the cam ring 217) as the initial rotation amount detection value. In step 119, the reset operation of the second lens encoder 305 (the initial rotation position detection operation of the second lens unit 202) is terminated.
As described above, in this embodiment, the sensor frame 227 holding the rotation amount sensor 228 is rotated by the sensor frame actuator 231, and the sensor frame 227 is rotated to the sensor frame reset position by the photo interrupter 229 on the sensor frame 227. Detect that. As a result, even if the manual operation ring 223 for moving the second lens frame 219 is not operated or the manual operation ring 223 is stopped by the user's hand, the sensor frame 227 is set to the sensor frame reset position. Can be rotated.
By moving the sensor frame 227 to the sensor frame reset position in this way, a highly accurate position detection of the second lens frame 219 using the amount of movement of the second lens frame 219 detected by the second lens encoder 305 thereafter. Is possible. When the position of the second lens frame 219 (second lens unit 202) is detected with high accuracy, the position of the fourth lens frame 212 (fourth lens unit 204) is controlled based on the detected position during zooming. It is possible to reduce the focus shift.
Moreover, you may use detection means other than a photo interrupter as a reset detection means. For example, it detects that the sensor frame has moved to the sensor frame reset position by detecting the position at which the gray code pattern switches using a substrate on which the gray code pattern is formed and a brush that slides against the substrate. May be.
In the present embodiment, the case where the second lens encoder 305 detects the rotation amount of the cam ring 217 has been described. However, the rotation amount of the manual operation ring 223 that rotates integrally with the cam ring 217 may be detected.
Furthermore, in the present embodiment, the case where the rotation amount sensor 228 is rotated together with the sensor frame 227 in the reset operation of the second lens encoder 305 has been described, but the scale 220 may be rotated.
Further, the position detection method described in the present embodiment may be used for position detection of an optical element other than the second lens unit 202 (for example, the fourth lens unit 204 or a movable diaphragm).
Each embodiment described above is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention.
For example, although the video camera has been described in each of the above embodiments, the present invention can be applied to various optical devices such as a digital still camera and an interchangeable lens.
絶対位置検出器を用いずに、可動部材の位置を精度良く検出することができるようにした光学機器を実現できる。 An optical apparatus that can detect the position of the movable member with high accuracy without using the absolute position detector can be realized.
1,201 第1レンズユニット
2,202 第2レンズユニット
3,203 第3レンズユニット
4,204 第4レンズユニット
5,205 絞り
12,212 第4レンズ枠
19,219 第2レンズ枠
20,220 スケール
23,227 センサ枠
24 移動量センサ
25,26,229 フォトインタラプタ
31,217 カム環
35,223 マニュアル操作環
120,231 センサ枠アクチュエータ
226 センサ枠保持環
228 回転量センサ
230 フォトインタラプタ
1,201 First lens unit 2,202 Second lens unit 3,203 Third lens unit 4,204 Fourth lens unit 5,205 Aperture 12,212 Fourth lens frame 19,219 Second lens frame 20,220 Scale 23, 227 Sensor frame 24 Movement amount sensor 25, 26, 229 Photo interrupter 31, 217 Cam ring 35, 223 Manual operation ring 120, 231 Sensor frame actuator 226 Sensor frame holding ring 228 Rotation amount sensor 230 Photo interrupter
Claims (3)
該第1の光学素子を移動させるために操作される操作部材と、
相対移動するスケールと移動量センサとにより構成され、前記第1の光学素子、前記操作部材、及び該操作部材の操作に応じて前記第1の光学素子を駆動する駆動部材のうちいずれかである可動部材の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記スケール又は前記移動量センサを保持する保持部材と、
該保持部材を移動させるアクチュエータと、
前記保持部材が前記アクチュエータによって前記可動部材に対する所定のリセット位置に移動されたことを検出するリセット検出手段とを有し、
前記移動量検出手段により検出された前記リセット位置からの移動量を用いて前記可動部材の位置を検出することを特徴とする光学機器。 A movable first optical element;
An operating member operated to move the first optical element;
The first optical element, the operation member, and a drive member that drives the first optical element in accordance with an operation of the operation member. A movement amount detecting means for detecting a movement amount of the movable member;
A holding member for holding the scale or the movement amount sensor;
An actuator for moving the holding member;
Reset detecting means for detecting that the holding member has been moved to a predetermined reset position with respect to the movable member by the actuator;
An optical apparatus that detects a position of the movable member using a movement amount from the reset position detected by the movement amount detection means.
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Cited By (1)
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KR101924814B1 (en) | 2014-12-01 | 2018-12-04 | 캐논 가부시끼가이샤 | Rotatable operating member and electronic device having the same |
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