JP2965706B2 - Position detecting device and optical equipment - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はカメラ等のレンズ内蔵機
器に装備するのに好適なレンズ位置検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lens position detecting device suitable for mounting on a device having a built-in lens such as a camera.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、ビデオカメラ等のレンズ位置検出
装置として、鏡筒上に形成した検出パターン（たとえば
基盤上にグレイコードパターンを形成したもの）へ発光
ダイオードから光を照射し、ホトトランジスタでこの反
射光を読み取り、検出パターンを読み取り位置情報とす
るものや、いわゆる非接触の周波数ジェネレータがあ
る。たとえば、ＤＣモータの回転数を前述したものと同
様の原理でモータにパルス板を設けて光学式に検出する
ものがある。Conventionally, as a lens position detecting apparatus such as a video camera, a light irradiated from the light emitting diode to detect a pattern formed on a lens barrel (for example those forming the gray code pattern on a substrate), Hototoran di Star in reading the reflected light, and that the detection pattern and reading position information, there is a frequency-di E Nereta of so-called non-contact. For example, there is a DC motor in which a pulse plate is provided on a motor based on a principle similar to that described above and optically detected.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のグレイコードを検出するものでは、レンズ位置検
出精度及び分解能をよくしようとするとグレイコードの
ビット数を増す必要があり、これは検出部の大型化につ
ながってしまう。しかもグレイコードのパターンの微細
化にも限界がある。また、上記従来例の周波数ジェネレ
ータでは、ＤＣモータ等に減速機構を設けたもの（すな
わち、高回転で使用するもの）に対しては有効である
が、減速機構なしにレンズをダイレクトに駆動するもの
には適さない。それ故、本発明の目的は、前述の問題点
を有することなく、小型且つ高精度であるとともに安価
なコストで実現できるレンズ位置検出装置を提供するこ
とである。[SUMMARY OF THE INVENTION However, the in be in detecting the gray code of the prior art, it is necessary to increase the number of bits of the gray code when you try to improve lens position detection accuracy and resolution, which detection unit Will lead to an increase in size. In addition, there is a limit to miniaturization of the gray code pattern. Further, the above-described conventional frequency generator is effective for a motor provided with a speed reduction mechanism in a DC motor or the like (that is, used at a high speed), but directly drives a lens without a speed reduction mechanism. Not suitable for Therefore, an object of the present invention is to provide a lens position detecting device which is small, has high accuracy, and can be realized at low cost without having the above-mentioned problems.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するた
めに、本発明では、光軸方向に延びる突起を有するレン
ズ枠と、前記突起を挟むように配された一対の電極とを
有し、前記一対の電極間の静電容量に基づいて前記レン
ズの位置を検出する位置検出装置において、前記突起を
有するレンズ枠を、誘電体又は導電体により形成すると
ともに、前記突起を、前記レンズ枠の外周から光軸直交
方向に突出する位置にて光軸方向に延ばしている。すな
わち、一対の電極間にて誘電体又は導電体からなる突起
を移動させることにより変化するこれら電極間の静電容
量に基づいて上記突起が一体形成されたレンズ枠の位置
を検出する方法を用いているので、小型且つ高精度のレ
ンズの位置検出装置を低コストで実現し、さらに上記突
起を有するレンズ枠の全体を誘電体又は導電体により一
体形成することにより部品点数や組立て工数の削減を図
っている。また、突起をレンズ枠の外周から光軸直交方
向に突出する位置にて光軸方向に延ばし、レンズ枠全体
をレンズに対して大きめに形成する場合に比べてレンズ
枠の材料費が増加するのを防止しつつ、突起を挟むよう
に配置された電極のうちレンズに近い側の電極が光学性
能に悪影響を及ぼすことがないようにしている。なお、
レンズ枠を形成する誘電体としては、アルミナが望まし
い。To achieve the above object SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, Ren having projections which extend in the optical axis direction
Closed frame and a pair of electrodes arranged so as to sandwich the protrusion.
The lens based on the capacitance between the pair of electrodes.
In the position detecting device for detecting the position of the
When forming a lens frame with a dielectric or conductor
In both cases, the projection is perpendicular to the optical axis from the outer circumference of the lens frame.
It extends in the optical axis direction at the position protruding in the direction . sand
KazuSatoshi, a method of detecting the position of said projection lens frame integrally formed on the basis of the electrostatic capacitance between these electrodes is changed by moving the projection made of a dielectric or conductors in between a pair of electrodes Since it is used , a small and high-precision lens position detection device is realized at low cost, and the number of parts and the number of assembling steps are reduced by integrally forming the entire lens frame having the protrusions with a dielectric or a conductor. Is being planned. Also, project the projection from the outer circumference of the lens frame in the direction orthogonal to the optical axis.
Extend in the direction of the optical axis at the position where
The lens is larger than when the
Hold the protrusions while preventing the material cost of the frame from increasing.
The electrode closer to the lens among the electrodes placed in
It does not adversely affect performance . In addition,
Alumina is desirable as the dielectric material forming the lens frame.

【０００５】[0005]

【作用】レンズ枠２がガイドバー３及び４に沿って移動
すると、突起部２ａが電極３及び４の間に入る長さも変
化し、その結果、電極３及び４の間の静電容量が変化す
る。従って、電極３及び４の間に接続した検出回路で静
電容量を検出することによりレンズ枠２の位置を検出で
きる。When the lens frame 2 moves along the guide bars 3 and 4, the length of the projection 2a between the electrodes 3 and 4 also changes, and as a result, the capacitance between the electrodes 3 and 4 changes. I do. Therefore, the position of the lens frame 2 can be detected by detecting the capacitance with a detection circuit connected between the electrodes 3 and 4.

【０００６】[0006]

【実施例】以下に図面を参照しつつ本発明の実施例を説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【０００７】図１は本発明の実施例の構成断面図であ
り、図２は図１のＡ視図である。以下図に従い本実施例
を説明する。FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view as viewed from A in FIG. This embodiment will be described below with reference to the drawings.

【０００８】１はレンズであり、２はレンズ１を固定保
持するためのレンズ枠である。レンズ枠２は例えばアル
ミナのような比誘電率の高い誘電体により形成され、突
起部２ａを有している。突起部２ａは、レンズ枠２の外
周から突出した位置にて光軸方向に延びている。これに
より、突起部２ａよりもレンズ光軸側に設けられる電極
３ｂをレンズ１から遠ざけることができ、電極３ｂでの
光の反射等により光学性能に悪影響が出ることを防止で
きる。また、レンズ枠２は図２に示すガイドバー３及び
４により光軸方向に摺動可能に案内支持されている。な
お、本実施例においてはレンズを駆動するための動力源
は省略してあるが、電磁式モータでもよいし、圧電素子
を用いた駆動装置を用いてもよく特に限定しない。1 is a lens, and 2 is a lens frame for holding the lens 1 fixedly. The lens frame 2 is formed of a dielectric having a high relative permittivity, such as alumina, and has a projection 2a. The protrusion 2a is located outside the lens frame 2.
It extends in the optical axis direction at a position protruding from the periphery . to this
Electrode provided on the lens optical axis side of the projection 2a
3b can be moved away from the lens 1 and the electrode 3b
Prevents adverse effects on optical performance due to light reflection, etc.
I can . The lens frame 2 is slidably guided in the optical axis direction by guide bars 3 and 4 shown in FIG. In this embodiment, a power source for driving the lens is omitted, but an electromagnetic motor or a driving device using a piezoelectric element may be used, and there is no particular limitation.

【０００９】３ａ及び３ｂは一対の電極であり、図２に
示すようにレンズ枠２の突起部２ａをはさみ込むように
配置され、鏡筒５に固定される。Reference numerals 3a and 3b denote a pair of electrodes, which are arranged so as to sandwich the protrusion 2a of the lens frame 2 as shown in FIG.

【００１０】以上説明したように、レンズ枠２はガイド
バー３及び４によって案内支持されて光軸方向へ移動す
ることができる。レンズ枠２が移動すると、突起部２ａ
は電極３ａ及び３ｂの間を移動し、レンズ枠２の位置に
よって両電極間に突起部２ａの侵入している長さが変化
する。従って、両電極３及び４の間に接続した検出回路
で両電極間の静電容量を測定することによりレンズ枠２
の位置を検出することができる。As described above, the lens frame 2 is guided and supported by the guide bars 3 and 4, and can move in the optical axis direction. When the lens frame 2 moves, the protrusion 2a
Moves between the electrodes 3a and 3b, and the length of the protrusion 2a between the electrodes changes depending on the position of the lens frame 2. Therefore, by measuring the capacitance between the two electrodes with a detection circuit connected between the two electrodes 3 and 4, the lens frame 2 is measured.
Can be detected.

【００１１】次に、位置検出の原理について説明する。Next, the principle of position detection will be described.

【００１２】本発明のレンズ位置検出装置は電気容量型
のセンサであり、電極３ａ及び３ｂの間の電気容量Ｃは
数１で表わされる。The lens position detecting device of the present invention is a capacitance type sensor, and the capacitance C between the electrodes 3a and 3b is expressed by the following equation (1).

【００１３】[0013]

【数１】 (Equation 1)

【００１４】両電極間に突起部２ａが侵入していない状
態では両電極間の媒質の誘電率は数２で表わされる値で
あるが、両電極間に比誘電率ｋの突起部２ａが挿入され
ると両電極間の電気容量Ｃは、突起部２ａの挿入された
分だけ変化する。When the protrusion 2a does not penetrate between the two electrodes, the dielectric constant of the medium between the two electrodes is a value represented by Formula 2, but the protrusion 2a having a relative dielectric constant k is inserted between the two electrodes. Then, the electric capacitance C between both electrodes changes by the amount of insertion of the protrusion 2a.

【００１５】[0015]

【数２】 (Equation 2)

【００１６】この変化を一般的に知られている交流法に
より検出する。この交流法には一般的にはブリッジ法と
共振法とがあり、ブリッジ法はインピーダンスブリッジ
のアンバランス電圧をみながらＣを測定するもので、ブ
リッジのアンバランスの検出法としては位相敏感検波す
る方式が高感度な方式として知られる。共振法ではＣは
既知のインダクタンスＬとで共振回路を形成し、その共
振周波数ｆとＬ及びＣとの関係を表わす数３に基いてＣ
を求めることができる。なお、Ｃの測定はブリッジ法で
も共振法でも良く、特に限定しない。This change is detected by a generally known AC method. The AC method generally includes a bridge method and a resonance method. The bridge method measures C while observing the unbalance voltage of the impedance bridge. As a method for detecting the unbalance of the bridge, phase-sensitive detection is performed. The system is known as a highly sensitive system. In the resonance method, C forms a resonance circuit with the known inductance L, and C is calculated based on the resonance frequency f and the relationship between L and C based on Equation (3).
Can be requested. The measurement of C may be performed by a bridge method or a resonance method, and is not particularly limited.

【００１７】[0017]

【数３】 (Equation 3)

【００１８】以上の構成、原理により、レンズ位置によ
る電気容量Ｃの変化を検出し、そのレンズの位置を検出
することができる。According to the above configuration and principle, it is possible to detect a change in the capacitance C due to the position of the lens and to detect the position of the lens.

【００１９】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。本実施例の構成は第１の実施例と同様であり、図
１、図２に示すものと同じであるが本実施例ではレンズ
枠を導体で形成したことを特徴とする。Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and is the same as that shown in FIGS. 1 and 2, but the present embodiment is characterized in that the lens frame is formed of a conductor.

【００２０】電極３ａ及び３ｂの間に導体を挿入したと
きと、していないときとでは、その電気容量は異なって
くる。本実施例では、突起部２ａが電極３ａ及び３ｂ間
に挿入された長さによってＣが変化することを利用して
前記と同じ原理でレンズの位置検出をする。なお、Ｃの
検出法については第１の実施例と同じであり、従って第
１の実施例に示した検出回路を使用することができる。The capacitance differs between when the conductor is inserted between the electrodes 3a and 3b and when the conductor is not inserted. In the present embodiment, the position of the lens is detected based on the same principle as described above by utilizing the fact that C changes depending on the length of the protrusion 2a inserted between the electrodes 3a and 3b. Note that the method of detecting C is the same as that of the first embodiment, so that the detection circuit shown in the first embodiment can be used.

【００２１】[0021]

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれば、
一対の電極間にて誘電体又は導電体からなる突起を移動
させることにより変化するこれら電極間の静電容量に基
づいて上記突起が一体形成されたレンズ枠の位置を検出
する方法を用いているので、従来の回転型検出器を不要
とし、回転型駆動源のないレンズ移動装置に適用できる
小型且つ高精度のレンズの位置検出装置を低コストで実
現することができる。しかも、上記突起を有するレンズ
枠の全体を誘電体又は導電体により一体形成しているの
で、部品点数や組立て工数の削減を図ることができ、さ
らなる低コスト化に有効である。さらに、突起をレンズ
枠の外周から光軸直交方向に突出する位置にて光軸方向
に延ばしているので、レンズ枠全体をレンズに対して大
きめに形成する場合に比べてレンズ枠の材料費が増加す
るのを防止できるとともに、突起を挟むように配置され
た電極のうちレンズに近い側の電極が光学性能に悪影響
を及ぼすことがないようにしている。 As described above, according to the present invention,
The projection on the basis of the electrostatic capacitance between these electrodes is changed by moving the projection made of a dielectric or conductive material is used a method of detecting the position of the lens frame which is integrally formed at the pair of electrodes This eliminates the need for a conventional rotary detector and makes it possible to realize at a low cost a small and highly accurate lens position detector applicable to a lens moving device having no rotary drive source. In addition, since the entirety of the lens frame having the projections is integrally formed of a dielectric or a conductor, the number of parts and the number of assembling steps can be reduced, which is effective for further cost reduction. In addition, the projection
Optical axis direction at a position protruding from the outer periphery of the frame in the direction orthogonal to the optical axis
Extend the entire lens frame to the lens.
The material cost of the lens frame increases compared to the case of forming
Can be prevented, and the
Electrode closer to the lens has a negative effect on optical performance
Not to affect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明のレンズ位置検出装置の実施例の概略
図。FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of a lens position detecting device according to the present invention.

【図２】図１を左側から見た図。FIG. 2 is a view of FIG. 1 as viewed from the left side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…レンズ ２…レンズ枠 ３ａ，３ｂ…電極 ３，４…ガイドバ
ー ５…鏡筒DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lens 2 ... Lens frame 3a, 3b ... Electrode 3, 4 ... Guide bar 5 ... Lens barrel

フロントページの続き (72)発明者 高原浩行 東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−83711（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−97464（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 7/02 - 7/16 Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyuki Takahara 3-2-30 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-63-83711 (JP, A) JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁶ , DB name) G02B 7/02-7/16

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 光軸方向に延びる突起を有するレンズ枠
と、前記突起を挟むように配された一対の電極とを有
し、前記一対の電極間の静電容量に基づいて前記レンズ
の位置を検出する位置検出装置において、 前記突起を有するレンズ枠を誘電体により形成するとと
もに、前記突起を、前記レンズ枠の外周から光軸直交方向に突
出する位置にて光軸方向に延ばした ことを特徴とする位
置検出装置。1. A lens frame having a projection extending in an optical axis direction, and a pair of electrodes arranged so as to sandwich the projection, and a position of the lens based on a capacitance between the pair of electrodes. Wherein the lens frame having the protrusion is formed of a dielectric material.
In addition , the projection is projected from the outer periphery of the lens frame in a direction orthogonal to the optical axis.
A position detecting device extending in a direction of an optical axis at a protruding position. 【請求項２】 前記突起を有するレンズ枠をアルミナに
より形成したことを特徴とする請求項１に記載の位置検
出装置。2. The position detecting device according to claim 1, wherein the lens frame having the protrusion is formed of alumina. 【請求項３】 光軸方向に延びる突起を有するレンズ枠
と、前記突起を挟むように配された一対の電極とを有
し、前記一対の電極間の静電容量に基づいて前記レンズ
の位置を検出する位置検出装置において、 前記突起を有するレンズ枠を導電体により形成するとと
もに、前記突起を、前記レンズ枠の外周から光軸直交方向に突
出する位置にて光軸方向に延ばした ことを特徴とする位
置検出装置。3. A lens frame having a projection extending in an optical axis direction, and a pair of electrodes disposed so as to sandwich the projection, and the position of the lens based on a capacitance between the pair of electrodes. Wherein the lens frame having the protrusion is formed of a conductor.
In addition , the projection is projected from the outer periphery of the lens frame in a direction orthogonal to the optical axis.
A position detecting device extending in a direction of an optical axis at a protruding position. 【請求項４】 前記レンズと前記レンズ枠とが前記レン
ズの光軸方向に移動することを特徴とする請求項１から
３のいずれかに記載の位置検出装置。4. The position detecting device according to claim 1, wherein the lens and the lens frame move in an optical axis direction of the lens. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の位置
検出装置を備えることを特徴とする光学機器。5. An optical apparatus comprising the position detecting device according to claim 1.