JP2694155B2 - ズームレンズ装置 - Google Patents
ズームレンズ装置Info
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Description
ンズ装置の改良に関するものである。
来型ズームレンズの構造例を第14図に従って説明する。
系Z′の最先頭に位置する第1レンズ群L1と被写界側か
ら数えて3番目に位置する第3レンズ群L3とが、固定レ
ンズ群として構成され、被写界側から数えて2番目に位
置する第2レンズ群L2(以下、バリエータと称する)と
最後尾の第4レンズ群L4(以下、マスターレンズと称す
る)とが、可動レンズ群として構成されている。
動線図Aに則って光軸上を移動し、マスターレンズL
4が、そのときの被写体距離に応じて、第15図の移動線
図B1〜B2の間に設定された移動線図に則って同時に光軸
上を移動することにより、ズームレンズ1の焦点距離を
変更できるように構成されている。
により駆動され、そのときの光軸上の位置がエンコーダ
61によりディジタル的に検出されるように、また、マス
ターレンズL4は、ステッピングモータ71により駆動さ
れ、そのときの光軸上の位置が基準位置検出装置81で検
出される基準位置からのパルス数として検出されるよう
に構成されている。
線図AおよびB1〜B2をエンコーダ61の分割数および前述
の基準位置からのパルス数に置き換えてテーブル化し、
これを変倍制御システム内に記憶させて置いて、バリエ
ータL2とマスターレンズL4との移動を制御するように構
成されている。
してマスターレンズL4を光軸方向へ微小振動させること
により、焦点面側に置かれた撮像素子(図示せず)から
高周波成分を出力させ、第16図に示すように、この高周
波成分のレベル変化を検出して前ピン・後ピンを判別
し、さらに、高周波成分のピークが得られる位置までマ
スターレンズL4を移動させるという方法によって、フォ
ーカシングを行うように構成されている。
するレンズ鏡胴は、鏡胴の前半部を構成する固定胴2と
鏡胴の後半部を構成する取付け座部材3とから構成され
ている。
られ、第1レンズ群L1は、この押えリング4aによって固
定胴2に直接固定されている。
止めリング4bとの間の固定胴2の内周面には、カム筒11
が回転可能に且つ光軸方向には移動しないように設けら
れている。
動線図Aの通りに移動させるためのバリエータ用カム溝
12が形成され、後端部にはズームモータ51の駆動ギア52
と連結するギア部13が形成されている。
内周中間壁2aと抜け止めリング4bとの間には、ズームガ
イド棒14と旋回運動阻止棒15とが、互いに光軸Oに対し
て平行になるように配設されている。
2は、バリエータ保持枠21によって保持されるように構
成されている。
ブッシュ22がズームガイド棒14に摺動可能に嵌合し、ま
た、下部に形成されたU字溝23が旋回運動阻止棒15に係
合し、さらに、ブッシュ22の上部に形成されたカムフォ
ロアー24が前述のバリエータ用カム溝12内に精密に係合
するように構成されている。
は、この回転運動で生じたバリエータ用カム溝12のカム
作用によって、バリエータ保持枠21(バリエータL2)が
回転することなく光軸方向に移動することになる。
置情報は、カム筒11のギア部13に連結されたエンコーダ
61によってデジタル的な回転数(回転角)情報として検
出されるように構成されている。なお、エンコーダ61と
カム筒11のギア部13とは、適宜の中間ギア列62・63を介
して互いに連結されている。
宜のオートアイリス絞り手段91の絞り羽根群92を挟んで
固定胴2に結合しており、第3レンズ群L3がこの取付け
座部材3に直接固定されている。
41は、下側部分に設けたブッシュ42が取付け座部材3の
前方壁部3aと後方壁部3bとの間に平行に設置されたマス
ターレンズガイド棒31に嵌合することによって、光軸O
に沿って直進可能に案内されるように構成されている。
43が、取付け座部材3の上壁部3cに形成されたU字溝34
に精密に係合することにより、マスター保持枠41の旋回
運動を阻止するように構成されている。
ッピングモータ71の回転動作により光軸方向に移動され
るように構成されている。
たリードスクリュー72にはナット73が螺合し、このナッ
ト73の外周に形成された突起73aが、マスター保持枠41
に備えられたゴム係合部材の溝33内に嵌入し、ナット73
の回転を阻止している。さらに、マスター保持枠41の下
側部分に突出形成されたアーム44が、コイルバネ35によ
り矢印方向に付勢され、常に、ナット73の端面に押圧さ
れるように構成されている。
ュー72が回転されると、ナット73が光軸方向に直進的に
移動し、このナット73の移動に追従してアーム44(マス
ター保持枠41)が光軸方向に直進的に移動することにな
る。
72とナット73との間のバックラッシュ、および、ステッ
ピングモータ71とリードスクリュー72との間の軸方向ガ
タを除く作用をも果たしている。
ッピングモータ71により移動させられるため、数値制御
の際に基準とすべき位置を設定する必要がある。この基
準位置を検出するため、取付け座部材3の上壁部3cの上
には、適宜構造の基準位置検出装置(例えば、フォトイ
ンタラプタ)81が設けられている。
なっている関係で、固定胴2の径寸法がレンズ有効径の
2倍近くにまでなり、これが、ズームレンズのコンパク
ト化を阻害する一因になっていた。
式であるため、固定胴2も円筒形に構成しなければなら
ないという結果を招く。しかし、固定胴2の内部に設置
される各種部材は必ずしも円筒形であるとは限らず、空
間利用効率の低下を招くこととなる。
ように、「井戸の底から部材を組み付けていく」ような
煩わしさがあり、特に、組み立ての自動化は困難であ
る。
テッピングモータが様々な問題を招来する。すなわち、
ステッピングモータは、力率や定速度性に優れ、パルス
制御によるシステムの簡素化が可能であるという利点を
持つ反面、ホールド時の消費電力が大きく、単位回転角
度程度の位置ズレを起こしやすいという問題点を有して
いる。
構成部品点数が少なく、コンパクトで、作動音を抑制し
つつ正確に可動レンズ群を駆動できるズームレンズ装置
を提供することを目的としている。
の発明は、変倍時に光軸方向に移動される第1の可動レ
ンズ群と第2の可動レンズ群とを有するズームレンズ装
置であって、前記第1の可動レンズ群を光軸方向に移動
可能に案内する、光軸と平行な方向に延びる第1の案内
部材と、光軸と平行な出力軸に、前記第1の可動レンズ
群を光軸方向に移動させるリードスクリューが一体的に
設けられた第1のステッピングモータと、前記第2の可
動レンズ群を光軸方向に移動可能に案内する、光軸と平
行な方向に延びる第2の案内部材と、光軸と平行な出力
軸に、前記第2の可動レンズ群を光軸方向に移動させる
リードスクリューが一体的に設けられた第2のステッピ
ングモータと、変倍時において前記第1の可動レンズ群
と前記第2の可動レンズ群が所定の移動をするように前
記第1のステッピングモータと前記第2のステッピング
モータをオープンループ制御する制御手段と、を有し、
前記第1の可動レンズ群は前記第2の可動レンズ群より
も被写界側に位置するレンズ群であり、前記第1のステ
ッピングモータを、該ステッピングモータ本体の被写界
側外壁が、前記第2の案内部材の像側端に接する光軸に
垂直な面よりも被写界側に位置するように配置したこと
を特徴とするものである。
光軸方向に移動される第1の可動レンズ群と第2の可動
レンズ群とを有するズームレンズ装置であって、前記第
1の可動レンズ群を光軸方向に移動可能に案内する、光
軸と平行な方向に延びる第1の案内部材と、光軸と平行
な出力軸に、前記第1の可動レンズ群を光軸方向に移動
させるリードスクリューが一体的に設けられた第1のス
テッピングモータと、前記第2の可動レンズ群を光軸方
向に移動可能に案内する、光軸と平行な方向に伸びる第
2の案内部材と、光軸と平行な出力軸に、前記第2の可
動レンズ群を光軸方向に移動させるリードスクリューが
一体的に設けられた第2のステッピングモータと、前記
第1の可動レンズ群に対して一体的に設けられた遮光手
段と、固定位置に固定されたフォトインタラプタにより
構成され、前記第1の可動レンズが基準位置に移動した
ことを検出する第1の位置検出手段と、前記第2の可動
レンズ群に対して一体的に設けられた遮光手段と、固定
位置に固定されたフォトインタラプタにより構成され、
前記第2の可動レンズが基準位置に移動したことを検出
する第2の位置検出手段と、前記第1の位置検出手段か
らの情報と、前記第2の位置検出手段からの情報とに基
づいて前記第1のステッピングモータと前記第2のステ
ッピングモータとをオープンループ制御する制御手段
と、を有することを特徴とするものである。
1の可動レンズ群が、光軸方向に移動することにより変
倍作用を行わせるレンズ群であり、前記第2の可動レン
ズ群が、変倍時の補正及び焦点合わせの作用を有するレ
ンズ群であり、前記制御手段が、変倍時、テーブルに記
憶されている前記第1の可動レンズ群の移動線図と前記
第2の可動レンズ群の移動線図にもとづいて前記第1の
ステッピングモータと前記第2のステッピングモータを
オープンループ制御することを特徴とするものである。
記制御手段として、前記第1のステッピングモータおよ
び前記第2のステッピングモータの停止位置が、該第1
のステッピングモータ、第2のステッピングモータのデ
ィテント・トルクのホールド位置と常に一致するように
前記第1のステッピングモータおよび前記第2のステッ
ピングモータの駆動を制御することを特徴とするもので
ある。
式のビデオカメラに装備するズームレンズに適用する場
合の実施例に基いて、詳細に説明する。
図、第2図は第1図におけるA−A′視の断面図、第3
図は内部に必要部材を組み込む前の外函の水平断面図、
第4図はその左側面図、第5図は同じく右側面図、第6
図は第3図おけるB−B′視の断面図、および第7図は
第3図のC−C′視の断面図、第8図は第3図に示す外
函に取付るための蓋部材の断面図である。
測距手段の窓部を示す斜視図、第10図は蓋部材をプリン
ト基板として構成した場合の斜視図、第11図はビデオカ
メラの一部を蓋部材として利用した場合の斜視図、第12
図はステッピングモータの一般的構造を説明する略式構
成図、第13図はこの発明に使用するステッピングモータ
に対する1−2相励磁法を説明するための原理図、第15
図は従来型ズームレンズ鏡胴と本願ズームレンズ装置に
おけるバリエータとマスターレンズの変倍時の移動線
図、第16図は、本願ズームレンズ装置及び従来鏡胴にお
けるマスターレンズのフォーカシング作用を説明するた
めの説明図である。
ンズ群から成るズーム光学系L11〜L15と1個のCCD光学
部材102とから構成されている。
学系の最先頭に位置する第1レンズ群L11と、被写界側
から数えて3番目に位置する第3レンズ群L13と、5番
目に位置する第5レンズ群とが、いずれも固定レンズ群
として構成され、被写界側から数えて2番目と4番目に
位置する第2レンズ群(バリエータ)L12と第4レンズ
群(マスターレンズ)L14とが、ともに可動レンズ群と
して構成され、さらに、最後尾に位置する光学部材は、
撮像素子(CCD)および水晶板からなる全体として四角
形の外周を持つCCD光学部材102として構成されている。
は、変倍時に例えば第15図に示す移動線図Aに則って光
軸O上を移動することによってズームレンズ101の焦点
距離を連続的に変更し得るように構成されている。
12の動きに同期して、例えば第15図の移動線図B1〜B2に
則って光軸上を移動することにより、変倍時における焦
点面の移動補正と、被写体距離に応じたフォーカシング
を行い得るように構成されている。
については、第14図に示す従来型ズームレンズにおける
フォーカシング作用と同じであるので、その説明を省略
する。
鏡胴内に設けられたビデオ信号回路、または、外部に用
意された制御ボックスまたは例えばビデオカメラ(いず
れも、図示せず)に接続されるように構成されている。
02は、それぞれの機能を発揮し得るような状態でズーム
レンズ101の鏡胴内に収容されるが、この鏡胴は、鏡胴
本体である外函103と後述する蓋部材201とから構成され
ている。
は、第3図〜第7図に示すように、光軸Oに平行な4つ
の面のうち、例えば第1図において紙面に垂直な方向に
位置する空中の面だけが開放面104として構成され、他
の5面はそれぞれ平面状の壁として構成されている。
群L11を保持する円形枠部106が、また、光軸上に位置す
る後面壁107の内側には第5レンズ群L15を保持する円形
枠部108が、さらに、後面壁107の外側にはCCD光学部材1
02を保持する四角形枠部109が形成されている。
15は、従来技術のように、先ず、レンズ落し込み法によ
りそれぞれの枠部106・108内に落し込み、その後、熱加
締め法によりレンズ縁部を枠部に固定するような方法で
組み込まれている。
4個所のガイド棒支持部で、第3図に示すように、前方
2箇所のガイド棒支持部111および112は、前面壁105の
内側面であってそれぞれ光軸Oを挟んで上下に設定され
た所定位置に、また、後方2箇所の支持部113および114
は、後面壁107の内側面であってそれぞれ光軸Oを挟ん
で上下に設定された所定位置に、それぞれ外函103の背
面壁110から突出するような状態で設けられている。
に位置する一対のガイド棒支持部111・113が後述する上
側ガイド棒121の両端部支持用として、また、下側に位
置する一対のガイド棒支持部112・114が下側ガイド棒12
2の両端部支持用として使用されるように構成されてい
る。
を通る仮想直線イと、下側2個所の軸支凹部112a・114a
の中心点を通る仮想直線ロとが、光軸Oを含む定面で且
つ外函103の背面壁110と平行な面内において、光軸Oに
対して互いに平行になるように設定されている。
6図および第7図に示すように、それぞれの軸支凹部の
開き口が、いずれも外函103の開放面104に向くような
「横向きU字形」の凹部として形成されている。
面は、上側ガイド棒121の両端部と円筒嵌合するように
構成され、それらの深さは、上側ガイド棒121の直径と
実質的に同一の値に設定されている。
は、下側ガイド棒122の両端部と円筒嵌合するように構
成され、それぞれの深さは、後述の下側ガイド棒122の
直径と実質的に同一の値に設定されている。
14が、いずれも外函103の背面壁110から突出するような
状態に設けられているが、これらは、前面壁105よび後
面壁107の内側面の中途部位から部分的に突出するよう
な状態に設けてもよいものである。
側のガイド棒で、それぞれの両端部が、一対の上側ガイ
ド棒支持部111・113の軸支凹部111a・113aおよび一対の
下側ガイド棒支持部112・114の軸支凹部112a・114aに、
それぞれ着脱可能な状態で係合し得るように構成されて
いる。
22がそれぞれの軸支凹部111a〜114aに係合して、光軸O
に平行な2本の棒状案内部材を構成している。
値に設定することもできるが、製造コストの低減と組み
立て工程の簡素化の便宜から同一直径に設定するのが好
ましい。
するための第1可動保持枠で、その上側部位には、上側
ガイド棒121に摺動可能に係合するブッシュ123aが、下
側部位には、下側ガイド棒122と摺動可能にかつ着脱可
能に係合する下向きのU字溝123bがそれぞれ設けられて
いる。
ように、後述の一方のズーム用ナット143とワッシャー1
45との間に挟持されるフォーク状の突起123cが形成さ
れ、さらに、その近傍位置には、中央に適宜の溝を有す
るゴム係合部材123dが取付けられている。
で、先の第1可動保持枠123とは逆に、その下側部位に
は、下側ガイド棒122に摺動可能に係合するブッシュ124
aが、上側の部位には、上側ガイド棒121と摺動可能にか
つ着脱し易いように係合する上向きのU字溝124bがそれ
ぞれ設けられている。
21・122に案内されて光軸方向に移動可能に設けられて
いるものであるが,外函103内に組み込む際に、外函103
の適宜個所に設けられた位置固定用の部材(図示せず)
によって光軸上の所定位置に固定されるように構成され
ている。
保持する第2可動保持枠で、固定保持枠124と同様に、
その下側部位には、下側ガイド棒122に摺動可能に係合
するブッシュ125aが、上側の部位には、上側ガイド棒12
1と摺動可能に且つ着脱し易いように係合する上向きの
U字溝125bがそれぞれ設けられている。
ように、後述のAF用ナット163と接触するフォーク状の
突起125cが形成され、さらに、その近傍位置には、中央
に適宜の溝を有するゴム係合部材125dが取付けられてい
る。
沿って移動させるためのズーム用モータで、その外函10
3への取付けは、例えば開放面104から挿入されたズーム
用モータ141を、そのままの姿勢で外函103の壁面に固定
するという方法で行われるように設計されている。
にステッピングモータとしてPM型ステッピングモータを
用い、これをオープンループ制御するように構成してい
る。
ルド時の位置ずれや高消費電力、あるいは振動・騒音発
生などの問題点を持っている。そこで、こうした問題点
を回避するため、本願実施例では、第12図に示すような
1−2相励磁法により該ステッピングモータを駆動する
ようになっている。
クが小さく、精密な位置決め制御には不向きである。ま
た、の2相励磁は、発生トルクは大であるが、振動・
騒音が大きく、電力消費量も大きいという性質を有して
いる。これに対し、の1−2相励磁法は、わずかに複
雑ではあるが、振動・騒音が2相励磁法より少なく、ま
た、1ハルス当たりの回転角が、1シーケンス・4ステ
ップからなる2相励磁法では18°であるのに対し、1シ
ーケンスを8ステップのパルス付与で励磁する1−2相
励磁法では9°であるという利点を有している。従っ
て、低騒音で、しかもきめの細かい制御が可能となるわ
けである。
せる際の回転子のホールド位置を、第12図における第1
・第3・第5・第7の奇数ステップ位置に限定し、停止
位置精度の向上をも改善するように構成されている。即
ち、回転子は、第2・第4・第6・第8のステップでは
単に通過するだけとなり、第1・第3・第5・第7のス
テップ位置でのみホールドされることになる。
が、無通電時におけるPM型ステッピングモータの持つ保
持トルク位置(ディテント・トルクの位置)である点に
着目したものである。つまり、このように構成(制御)
すれば、ズーム用モータ141が停止した時点で通電を止
めても、回転子はディテント・トルクによってその位置
を保持されることになる。このため、回転時以外はモー
タ141に通電しなくても済み、駆動系全体の消費電力は
大幅に節減される。
ことは、モータの停止位置精度を向上させることにもな
る。この点を、ホールド位置の限定策を講じていない場
合のホールド状況と対比して説明する。
プ)で停止させてホールドし、ズーム用モータ141への
通電を止めたと仮定すると、回転子は、このホールド位
置から、より安定した状態で固定子と対峙できる位置、
即ち、隣の第3或いは第5ステップの位置を求めて、9
°だけ回転してしまう。
プ位置にホールドした状態でズーム用モータ141への通
電を止めると、基準位置からのパルスカウント数が+1
または−1だけずれてしまうことを意味している。しか
も、このずれは、+1であるか−1であるかが全く予測
できないうえ、起動・停止を繰り返すうちに累積する虞
れもあるから、マイコンによる精密な位置制御の大きな
妨げとなる。
・第7の各奇数ステップでホールドするように制御すれ
ば、こうした位置ずれは発生しないから、オープンルー
プ制御であっても、モータの停止位置精度が著しく向上
することになる。
ードスクリューであるが、これを、出力軸と一体的に形
成することも可能である。ここで重要なことは、前記リ
ードスクリュー142が延出している、ステッピングモー
タ本体141aの被写界側外壁141bが、前記下側ガイド棒
(第2の案内部材)122の像端側(後面壁107側端)に接
する光軸Oに垂直な面122aよりも被写界側(前面壁105
側)に位置していることである。即ち、リードスクリュ
ー142の軸長が短くなり、前記モータ141の回転時の振れ
を小さくして、スムーズなレンズ移動を可能にする。
螺合している2つのズーム用ナットで、それぞれのナッ
ト143・144には、前記第1可動保持枠123のゴム係合部
材123dの溝内に嵌入し得る突起143aおよび144aが設けら
れている。
きに、この回転につれてナット143・144が連れ回りしな
いようにするためである。
持枠123のフォーク状突起123cを挟持するワッシャーで
ある。
第1フライホイールで、ズーム用モータ141の後方出力
軸上に固定され、第1の「O」リング147により後方出
力軸上の位置を規制されている。
間に位置するズーム用リードスクリュー142の周囲に巻
回された第1コイルばねで、両者145・144を離れさせる
方向に作用する付勢力を有する。
ワッシャー145および第1可動保持枠123のフォーク状突
起123cを介して、一方のズーム用ナット143を光軸Oに
沿って被写界方向に押圧するように作用して、一方のズ
ーム用ナット143とズーム用リードスクリュー142との間
に存在するバックラッシュを除去する。
48の作用によりズーム用モータ141の回転動作に精確に
追従して光軸方向に移動することになる。
ドスクリュー142との間に存在するバックラッシュを除
去するに当って、図示のような形式のばね掛け方式を採
用したのには、以下に述べるような理由がある。
るに当って、若し、後述の第2可動保持枠125に用いて
いるような構造のばね掛け方式(片寄せばね方式)、す
なわち、下側ガイド棒122に第2コイルばね166を巻回し
て、第2可動保持枠125を一方の方向に押圧するような
構造のばね掛け方式を用いたとすると、ズームレンズの
コンパクト化が達せられなくなるからである。
保持枠125に比べて光軸方向の移動量が大きいために、
使用するコイルばねのコイル径に対する第1可動保持枠
123の移動時における圧縮量の変動が大きくなって、一
方の移動端(例えば、WIDE端)では、ばね荷重が著しく
軽くなり、他方の移動端(例えば、TELE端)では、ばね
荷重が著しく重くなるという現象が発生する。
ーミング操作に必要な最小限のばね圧を設定したとする
と、他方の移動端(TELE端)では必要以上のばね圧とな
ってしまうという結果を招くことになる。
は、前述したようにオープンループ制御で作動されるよ
うに構成されている関係で、このステッピングモータを
作動させるのに要するトルクとして、前述の必要最小限
のトルクに1.5〜2の安全率を乗じた値のトルクが必要
になる。
ね荷重の増大現象が、そのままステッピングモータの大
型化・出力増大化につながることを意味し、これが、ズ
ームレンズのコンパクト化に反することになるからであ
る。
ばね掛け方式を採用しているのである。
寄せばね方式の場合とは異って、移動物体の重量よりも
大きな値であればその目的を達し、しかも、第1可動保
持枠123が移動した場合でも全く荷重の変化が生じない
から、ばね圧の選定に当たっては、必要最小限の荷重値
に適度の安全率を乗じたトルクで充分となる。
モータ141に対するズーム用リードスクリュー142の軸方
向ガタについては除去することが出来ないが、若し、こ
の軸方向ガタまでも除去したい場合には、例えば特開平
2−20814号公報に開示されているような公知技術を用
いて、適宜に除去するように構成するものとする。
軸Oに沿って移動させるためのAF用モータで、例えばPM
型ステッピングモータから構成されている。
例えば開放面104から挿入されたAF用モータ161を、その
ままの姿勢で外函103の壁面に固定するという方法で行
われるように設計されている。
るように構成され、しかも、前述のズーム用モータ141
の場合と同様に、振動および騒音の問題に対しては、第
12図に示すような1−2相励磁法を用いることによっ
て、振動および騒音を大幅に軽減し得るように構成さ
れ、また、消費電力の問題に対しては、AF用モータ161
を停止させる際の回転子(すなわち、モータの出力軸)
のホールド位置を、第12図における第1・第3・第5・
第7のステップ位置に限定するように構成されている。
スクリューであるが、これを、出力軸と一体的に形成す
ることも可能である。
ットで、第2可動保持枠125のゴム部材125dの溝内に嵌
入し得る突起163aを有する。
に、この回転につれて自身163が回転されないようにす
るためのものである。
第1フライホイール、165はこのフライホイール164の軸
方向の位置を制限するための第1のOリングである。
るための第2コイルばねで、固定保持枠124と第2可動
保持枠125との間の下側ガイド棒122の周囲に巻回されて
いる。
とAF用ナット163との間に存在するバックラッシュ「ガ
タ」、および、AF用モータ161に対するAF用リードスク
リュー162の軸方向の「ガタ」を取り除く作用を果たす
ためのものである。
ね166の作用によりAF用モータ161の回転動作に精確に追
従して移動することになる。
おけるズームレンズ101の姿勢差の影響が生じないよう
に、第2可動保持枠125に関係する移動部品とAF用リー
ドスクリュー162を含む部品との合計重量よりも大きな
値に設定して置くものとする。
25の光軸方向の位置制御は、いずれも、ズーム用モータ
141とAF用モータ161のオープンループ制御で行われる
が、この制御では、モータ起動時に、先ず第1可動保持
枠123と第2可動保持枠125とが基準位置まで移動して基
準信号を発生させ、その後に、基準位置からのパルス数
によりそれぞれの保持枠123・125の位置設定を行うシス
テムであるため、基準位置を知るための検知手段が必要
になる。
1可動保持枠123のためのズーム用光電位置検出手段170
と、第2可動保持枠125のためのAF用光電位置検出手段1
75とを設けている。
置に固定的に設けられたフォトインタラプタ171と、第
1可動保持枠123に取付けられた遮光板部172と、図示な
き適宜の検出回路とから構成されているが、このうちの
フォトインタラプタ171は、以下に述べるように、それ
自体公知の構造を持つ部材として構成されている。
は、光軸方向(紙面に垂直な方向)に適度の長さを有す
る「コの字形断面」を持つ部材として構成されている。
動保持枠123の位置を光電的に読み取るのに必要な数の
投光器−受光器群が光軸Oに沿って整列的に配列されて
いて、これが、フォトインタラプタ171の光電検出光路
部となっている。
光電検出光路部に突出するような状態で第1可動保持枠
123に取付けられ、第1可動保持枠123が光軸に沿って移
動したときに、この遮光板部172が、光電検出光路部の
投光器−受光器群のいずれかの投光器−受光器の光路を
遮ることが出来るように構成されている。
たときには、検出回路が遮光板部172により遮られた投
光器−受光器の位置を検出して、このときの第1可動保
持枠123の光軸方向の位置を検出し得ることになる。
電位置検出手段170の場合と同様に構成されている。
位置検出手段175は、外函103内の適宜位置に固設された
フォトインタラプタ177と、第2可動保持枠125に突出的
に取付けられた遮光板部176と、図示なき適宜の検出回
路とから構成され、さらに、第2可動保持枠125が光軸
に沿って移動したときに、遮光板部176が、フォトイン
タラプタ177に形成された光電検出光路部の投光器−受
光器群のいずれかの投光器−受光器の光路を遮ることが
出来るように構成されている。
器−受光器の位置を検出して、このときの第2可動保持
枠125の光軸方向の位置を検出し得るように構成されて
いる。
トアイリスユニットである。
エータL12(第1可動保持枠123)の移動と、変倍補正時
およびフォーカシング時におけるマスターレンズL
14(第2可動保持枠125)の移動とが、ズーム用モータ1
41およびAF用モータ161のオープンループ制御により行
なわれ、さらに、それらの移動位置の設定が、ズーム用
光電位置検出手段170とAF用光電位置検出手段175との検
知作用で行われるように構成されている。
は、それ自体公知の構成から成る適宜の電気的制御手段
(図示せず)によって行われることになる。
て構成され、2つのモータ141・161、2つの光電位置検
出手段170・175、オートアイリスユニット191等が接続
されている。また、そのCPUのテーブルには、変倍時の
バリエータL12の移動線図Aおよび変倍補正時およびフ
ォーカシング時の移動線図Bやシーケンス用の演算式な
どが記憶されている。
から、その設置個所を例えばズームレンズ101の外函103
内部に選定し、或いは、外部の制御ボックス内または例
えばビデオカメラ内に選定することが出来る。
8図にしめすように、その外周縁の形状・大きさは、外
函103の外周縁形状・大きさと同寸法に設定され、適宜
の取付け方法によって外函103の開放面104に着脱可能に
取付けられる構造を有している。
造にするときには、この蓋部材201と外函103との取付け
面に適宜のゴムパッキングを介在させるようにする。
成された4本の軸抑え突起で、その位置は、前述のガイ
ドピン支持部111〜114の形成位置に対応する位置に設定
されている。
高さは、蓋部材201を外函103の開放面104に取付けた状
態において、この軸抑え突起の端面202a・204aが対応す
るガイドピン支持部111・113の端面と一致するような値
に設定され、下側に位置する2本の軸抑え突起203・205
の高さは、この軸抑え突起の端面203a・205aが対応する
ガイドピン支持部112・114の端面と一致するような値に
設定されている。
られたときには、上側ガイド棒121は、上側に位置する
ガイドピン支持部111・113の軸支凹部111a・113aとこの
軸抑え突起202・204の端面202a・204aとの間で挟持的に
軸支されることになる。
ガイドピン支持部112・114の軸支凹部112a・114aと軸抑
え突起203・205の端面203a・205aとの間で挟持的に軸支
されることになる。
111〜114の軸支凹部111a〜114aとの嵌合の度合いを締り
嵌めの状態に設定し、さらに、外部から衝撃が加わった
ときでも外れないような状態に、両者の結合部分を適宜
の接着剤で固定するように構成したときには、この軸抑
え突起202〜205を省略して、蓋部材201を単純な平板状
部材として製作することが可能になる。
部材201の適宜個所に設けられた電気的通信端子手段
で、外函103内に設置されたCCD光学部材102、2つのモ
ータ141・161、2つの光電位置検出手段170・175、オー
トアイリスユニット191、AF測距手段等の電気的部材
と、外部の制御ボックス内または例えばビデオカメラと
を接続し得るように構成されている。
1は、次のような組立て方法によって組立てられる。
03(鏡胴本体)の内部に組み込むべき各ユニットの事前
準備作業から開始される。
れる3つの保持枠ユニットの組立て作業について説明す
る。
ゴム係合部材123d・125dを取付ける。
レンズL14を、落し込み法を用いて第1可動保持枠123・
固定保持枠124・第2可動保持枠125内に挿入し且つ固定
する。
3・124・125と、上下のガイド棒121・122との組立て作
業を行う。
いるブッシュ123aを、上側ガイド棒121に嵌合させ、そ
の下向きU字溝123bを、下側ガイド棒122に係合させ
る。
れ一体に成形されているブッシュ124a・125aを、それぞ
れ下側ガイド棒122に嵌合させ、両方の上向きU字溝124
b・125bを、それぞれ上側ガイド棒121に係合させる。そ
の時、ブッシュ124aと125aの間のガイドピンまわりに、
コイルバネ166をセットする。
の組立て作業について説明する。
イホイール146と第1「O」リング147とを取付け、ズー
ム用リードスクリュー142の先端領域に、2つのズーム
用ナット143および144・ワッシャー145・第1コイルば
ね148をそれぞれ取付ける。
ホイール164と第2「O」リング165とを取付け、AF用リ
ードスクリュー162の中間領域に、AF用ナット163を取付
ける。
の前面壁105に形成された円形枠部106内に第1レンズ群
L11を、また、後面壁107に形成された円形枠部108内お
よび四角枠部109内に、それぞれ第5レンズ群L15および
CCD光学部材102を組み込む。
電位置検出手段175のフォトインタラプタ171・176を、
外函103の開放面104から挿入してそれぞれの所定個所に
取付ける。
状態の上側ガイド棒121と下側ガイド棒122とを、開放面
104から外函103内に挿入し、2対のガイドピン支持部11
1・113および112・114の軸支凹部111a・112a・113a・11
4a内にそれぞれ嵌着する。
部材(図示せず)によって光軸上の所定位置に固定され
るが、第1可動保持枠123と第2可動保持枠125とは、上
側ガイド棒121と下側ガイド棒122とに案内されて光軸方
向に移動し得る状態に組み込まれることになる。
タ161のユニットとを、開放面104からそれぞれ外函103
内に挿入して所定の位置に取付ける。
を、一方のズーム用ナット143とワッシャー145との間に
挟み込ませながら、また、2つのズーム用ナット143・1
44の突起143a・144aを、このフォーク状突起123cのゴム
係合部材123dの溝内に係合させながら、第1可動保持枠
123とズーム用モータ141のユニットとを結合する。
起125cをAF用ナット163に圧接させながら、しかも、AF
用ナット163の突起163aをこのフォーク状突起125cのゴ
ム係合部材125d溝内に係合させながら、第2可動保持枠
125とAF用モータ161のユニットとを結合する。
動保持枠125側の遮光板部177とを、それぞれの光電位置
検出手段170・175のフォトインタラプタ171・176の光電
検出光路部内に位置させて、ズーム用光電位置検出手段
170およびAF用光電位置検出手段175による位置検出が可
能な状態にセットする。
ては、組立て作業中の適宜の時期に行うものとする。
材の取付け作業が終了した後は、これら各部材間の電気
的結線を行い、さらに、それらの最終的なリード線端部
を、例えば外函103の背面壁110に設けられた電気的通信
端子手段251に接続する電気実装作業を行う。
いて外函103の開放面104に取付けることによって組立て
作業の全てを完了する。
5の各端面202a・203a・204a・205aが、外函103の各ガイ
ドピン支持部111〜114に接して、上側ガイド棒121およ
び下側ガイド棒122の浮き上りを防止する。
材201と外函103の開放面104との間に適当なパッキング
を介在させたときには、レンズ鏡胴が水密構造または湿
気防止構造になることは云うまでもない。
要を説明する。
ン支持部111〜114とを締り嵌めの状態に嵌合させ、さら
に、両者の結合部分を接着剤で固定した場合には、蓋部
材201を単純な平板状部材として製作することが可能で
ある。
々の利用法が考えられるようになる。
すような端子パターン(斜線領域)を備えたプリント基
板として構成し、さらに、外函103内に内蔵した電気的
部品の全てのリード線を集中的にこの端子パターンに結
線した場合には、組立て完了後のズームレンズ101をビ
デオカメラに組み込む際に、ズームレンズ101とビデオ
カメラとの電気的結合をワンタッチで行い得るという効
果を生じる。
第10図に示すような端子パターンをフレキシブル基板と
して形成し、それを蓋部材201の外表面に張り付けるよ
うに構成した場合にも、同様な効果が得られる。
きには、これにAF回路やビデオ信号回路を組み込むこと
ことも出来る。
にもスペースを選んで電気的部品を取付けることが出来
るので、従来の円筒型のレンズ鏡胴に比べて、スペース
の有効利用を図ることが出来るようになる。
デオカメラの一部を構成する部材として構成することも
可能である。
ラ300を、光軸Oを含む面を分割面として2つのカメラ
部分301・302に2分割し得る構造に構成し、必要な部材
を内蔵させた外函103を、適宜の小ねじ手段303を用いて
一方のカメラ部分301の内面に取付るようにすることも
できる。
体が収納されてしまう構造になっているが、蓋部材201
以外の鏡胴の壁部分を、カメラの外装体となり得るよう
に構成してもよい。さらに、この場合、カメラ外装体で
ある鏡胴壁に、撮影のための各種操作スイッチなどを取
りつけてもよい。
限定されることはなく、その要旨を変更しない範囲内に
おいて、種々に変形実施することが出来る。
を例にして説明したが、他の形式のビデオカメラ、例え
ばTCL等のパッシブAF方式或いはIR等のアクティブAF方
式のビデオカメラにも適用できることはいうまでもな
い。
光学系192を組み込み、蓋部材201にその処理回路を組み
付けてしまう構成としてもよい。
部材102を取外してズームレンズを構成し、ズーム光学
系L11〜L15からの出射光を直接フィルム面に結像させ得
るように構成したときには、この発明を通常型カメラに
も適用することができる。
学系L11〜L15からの出射光がCCD光学部材102上に結像す
るのか、または、フィルム面上に結像するのかという相
違点を除いて、全て同一構成となる。
ータ161とにステッピングモータを用いているが、いず
れか一方のモータのみにステッピングモータを使用する
場合や、これら以外にステッピングモータを使用する場
合でも、この発明を適用することができる。
適用した場合を例にして説明しているが、この発明は、
それだけに止まらず、全ての可変焦点距離レンズに適用
することが出来ることを付記する。
発明においては、以下に列挙するような基本的な効果を
得ることができた。
動精度を高い精度で実現することができ、しかもその駆
動系を簡素かつ低コストで、しかもコンパクトに構成で
きるようになった。
ム溝とレンズ保持枠の係合ピンとの間、および、カム筒
と固定胴との間のガタを除去する必要があるため、カム
筒や固定胴等の部品を高精度で製造しなければならず、
その結果、これらの製造単価が高くなっていたが、この
発明では、リードスクリュー142・162を転造ローラで製
造できるので、高精度(例えば、送り精度を数μmの精
度で実現し得る)で且つ品質の均一なものが低コストで
得られるようになる。また、リードスクリューの組み付
けは簡単であり、オープンループ制御なので連続的な位
置検出器は不要である。
リードスクリューが短く、第1のステッピングモータの
回転時の振れが小さいために、スムーズなレンズ移動が
可能となる。
は、 (c)第1の可動レンズ群、第2の可動レンズ群の基準
位置を正確に得ることができ、第1、第2の可動レンズ
群の移動の制御をより一層正確に行うことができる。
は、前述の第1項、第2項記載の発明で得られる効果に
加えて、 (d)第1、第2の可動レンズ群を正確に、しかも高速
に移動させることができる。
は、さらに、 (e)モータの停止位置を確定でき、高精度の位置制御
を実現できるとともに、ステッピングモータの持つ問題
点の一つであった消費電力の節減を達成することができ
る。
図、第2図は第1図におけるA−A′視の断面図、第3
図は内部に必要部材を組み込む前の外函の水平断面図、
第4図はその左側面図、第5図は同じく右側面図、第6
図は第3図おけるB−B′視の断面図、および第7図は
第3図のC−C′視の断面図、第8図は第3図に示す外
函に取付るための蓋部材の断面図である。 第9図は、第3図に示す外函の前面壁に装置されたAF測
距手段の窓部を示す斜視図、第10図は蓋部材をプリント
基板として構成した場合の斜視図、第11図はビデオカメ
ラの一部を蓋部材として利用した場合の斜視図、第12図
はステッピングモータの一般的構造を説明する略式構成
図、第13図はこの発明に使用するステッピングモータに
対する1−2相励磁法を説明するための原理図、第14図
は従来型ズームレンズ鏡胴の構成を説明するための断面
図、第15図は従来型ズームレンズおよびこの発明に係る
ズームレンズにおけるバリエータとマスターレンズの変
倍時の移動線図、第16図は、従来型ズームレンズおよび
この発明に係るズームレンズにおけるマスターレンズの
フォーカシング作用を説明するための説明図、第17図は
従来型ズームレンズの円筒状レンズ鏡胴における組立て
作業の説明図である。 符号の説明 O…光軸、L1…第1レンズ群 L2…バリエータ、L3…第3レンズ群 L4…マスターレンズ、10…ズームレンズ鏡胴 2…固定胴、2a…内周中間壁 3…取付け座部材、3a…前方壁部 3b…後方壁部、3c…上壁部 3d…下壁部 4a…押えリング、4b…抜け止めリング 11…カム筒 12…バリエータ用カム溝、13…ギア部 14…ズームガイド棒、15…旋回運動阻止棒 21…バリエータ保持枠、22…ブッシュ 23…U字溝、24…カムフォロアー 25…ガタ取り用ばね 31…マスター用カム溝 32…マスターレンズガイド棒 33…直進案内溝、35…コイルばね 41…マスター保持枠、42…ブッシュ 43…係合ピン、44…アーム 51…ズームモータ、52…駆動ギア 61…エンコーダ 62・63…中間ギア列 71…ステッピングモータ 72…リードスクリュー、73…ナット 73a…突起、81…基準位置検出装置 L11…第1レンズ群、L12…バリエータ L13…第3レンズ群、L14…マスターレンズ L15…第5レンズ群、101…ズームレンズ 102…CCD光学部材、103,201…レンズ鏡胴 103…外函(鏡胴本体)、104…開放面 105…前面壁、106…円形枠部 107…後面壁、108…円形枠部 109…四角枠部、110…背面壁 111,112…前方のガイドピン支持部 113,114…後方のガイドピン支持部 111a・112a・113a・114a…軸支凹部 121…上側ガイド棒、122…下側ガイド棒 123…第1可動保持枠、123a…ブッシュ 123b…下向きU字溝、123c…フォーク状突起 123d…ゴム係合部材、124…固定保持枠 124a…ブッシュ、124b…上向きU字溝 125…第2可動保持枠、125a…ブッシュ 125b…上向きU字溝、125c…フォーク状突起 125d…ゴム係合部材、141…ズーム用モータ 142…ズーム用リードスクリュー 143…一方のズーム用ナット 144…他方のズーム用ナット 143a・144a…突起、145…ワッシャー 146…第1フライホイール 147…第1「O」リング、148…第1コイルばね 161…AF用モータ 162…AF用リードスクリュー 163…AF用ナット、163a…突起 164…第2フライホイール 165…第2「O」リング、166…第2コイルばね 170…ズーム用光電位置検出手段 175…AF用光電位置検出手段 171、177…フォトインタラプタ 172、176…遮光板部 191…オートアイリスユニット 192…AF測距手段 201…蓋部材 202〜205…軸抑え突起 202a・203a・204a・205a…端面 300…ビデオカメラ 301,302…2つのカメラ部分 303…小ねじ手段 O…撮影光軸 Z、Z′…ズームレンズ系
Claims (4)
- 【請求項1】変倍時に光軸方向に移動される第1の可動
レンズ群と第2の可動レンズ群とを有するズームレンズ
装置であって; 前記第1の可動レンズ群を光軸方向に移動可能に案内す
る、光軸と平行な方向に伸びる第1の案内部材と; 光軸と平行な出力軸に、前記第1の可動レンズ群を光軸
方向に移動させるリードスクリューが一体的に設けられ
た第1のステッピングモータと; 前記第2の可動レンズ群を光軸方向に移動可能に案内す
る、光軸と平行な方向に伸びる第2の案内部材と; 光軸と平行な出力軸に、前記第2の可動レンズ群を光軸
方向に移動させるリードスクリューが一体的に設けられ
た第2のステッピングモータと; 変倍時において前記第1の可動レンズ群と前記第2の可
動レンズ群が所定の移動をするように前記第1のステッ
ピングモータと前記第2のステッピングモータを制御す
る制御手段と; を有し、 前記第1の可動レンズ群は前記第2の可動レンズ群より
も被写界側に位置するレンズ群であり、 前記第1のステッピングモータを、該ステッピングモー
タ本体の被写界側外壁が、前記第2の案内部材の像側端
に接する光軸に垂直な面よりも被写界側に位置するよう
に配置したことを特徴とするズームレンズ装置。 - 【請求項2】変倍時に光軸方向に移動される第1の可動
レンズ群と第2の可動レンズ群とを有するズームレンズ
装置であって; 前記第1の可動レンズ群を光軸方向に移動可能に案内す
る、光軸と平行な方向に伸びる第1の案内部材と; 光軸と平行な出力軸に、前記第1の可動レンズ群を光軸
方向に移動させるリードスクリューが一体的に設けられ
た第1のステッピングモータと; 前記第2の可動レンズ群を光軸方向に移動可能に案内す
る、光軸と平行な方向に伸びる第2の案内部材と; 光軸と平行な出力軸に、前記第2の可動レンズ群を光軸
方向に移動させるリードスクリューが一体的に設けられ
た第2のステッピングモータと; 前記第1の可動レンズ群に対して一体的に設けられた遮
光手段と、固定位置に固定されたフォトインタラプタに
より構成され、前記第1の可動レンズが基準位置に移動
したことを検出する第1の位置検出手段と; 前記第2の可動レンズ群に対して一体的に設けられた遮
光手段と、固定位置に固定されたフォトインタラプタに
より構成され、前記第2の可動レンズが基準位置に移動
したことを検出する第2の位置検出手段と; 前記第1の位置検出手段からの情報と、前記第2の位置
検出手段からの情報とに基づいて、前記第1のステッピ
ングモータと前記第2のステッピングモータとをオープ
ンループ制御する制御手段と; を有することを特徴とするズームレンズ装置。 - 【請求項3】前記第1の移動レンズ群は、光軸方向に移
動することにより変倍作用を行なわせるレンズ群であ
り、前記第2のレンズ群は、変倍時の補正および焦点合
わせの作用を有するレンズ群であり、前記制御手段は、
変倍時、テーブルに記憶されている前記第1の移動レン
ズ群の移動線図と前記第2の移動レンズ群の移動線図に
もとづいて前記第1のステッピングモータと前記第2の
ステッピングモータをオープンループ制御することを特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に記載のズ
ームレンズ装置。 - 【請求項4】前記制御手段は、前記第1のステッピング
モータおよび前記第2のステッピングモータの停止位置
が、該第1のステッピングモータ、第2のステッピング
モータのディテント・トルクのホールド位置と常に一致
するように前記第1のステッピングモータおよび前記第
2のステッピングモータの駆動を制御することを特徴と
する特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか1項に
記載のズームレンズ装置。
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---|---|---|---|
JP2305427A JP2694155B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | ズームレンズ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2305427A JP2694155B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | ズームレンズ装置 |
Publications (2)
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JPH04177206A JPH04177206A (ja) | 1992-06-24 |
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JP2305427A Expired - Lifetime JP2694155B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | ズームレンズ装置 |
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-
1990
- 1990-11-09 JP JP2305427A patent/JP2694155B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102011417B1 (ko) * | 2018-06-04 | 2019-08-16 | 주식회사 옵티바이오 | 3중 배율형 머신 비전 검사모듈 |
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Publication number | Publication date |
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JPH04177206A (ja) | 1992-06-24 |
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