JPH0545179A

JPH0545179A - ズームエンコーダ

Info

Publication number: JPH0545179A
Application number: JP20516491A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kunishige; 恵二国重
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-08-15
Filing date: 1991-08-15
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】高分解能、低コスト、省スペース、絶対値出
力可能な非接触型のズームエンコーダを提供する。【構成】高反射部材が添着された凸部１ａと遮光部材
からなる凹部１ｂとからなるパターン１を、ズーム光学
系のカムリングの外周面に設け、これにフォトリフレク
タ３０から光を投射して反射光量を検出することでズー
ム位置を求める。この際ズームの沈胴位置またはワイド
端位置を記憶する手段を設け、この記憶値に基づいて上
記ズーム位置を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はズームエンコーダ、詳し
くは、回転によってズーミング動作を行うカム枠の回転
位置を検出するズームエンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のズーム値検出装置は、回転によっ
てズーミング動作を行うカム枠であるカムリングの回転
位置を検出するために数ビットのコード板を設け、この
コード板にブラシを接触させてカムリングの回転位置を
検出するようにしている。

【０００３】このコード板による回転位置検出装置は、
カムリングの回転位置をコード板からのビット情報とし
て検出できるという利点があるが、以下のような欠点を
も有する。

【０００４】（１）コード板の製造コストが高い。

【０００５】（２）コード板とブラシの接触によってビ
ット情報を得ているために、コード板表面やブラシ面の
酸化による導通不良が経時的に発生する。

【０００６】（３）接触圧不足や、表面削れ等による導
通不良が経時的に発生する。

【０００７】上述した各欠点のうち経時的に発生する不
良は、工場から出荷されユーザが使用中に発生する場合
が殆んどなので、非常に重大な問題である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来の接触型
ズームエンコーダを非接触型ズームエンコーダに置換
し、上記（２），（３）の問題を抜本的に解決してしま
うことが考えられる。

【０００９】まず第一の案として上記接触式ズームエン
コーダ接片の１ビットづつに、フォトリフレクタを使用
した光学式、もしくはＭＲ素子を使用した電磁式の非接
触型スイッチ素子を使用し、非接触型の絶対値エンコー
ダにすることが考えられる。しかしながらこのような手
法は、従来の接触型エンコーダに対してスペース的に大
きくなり、且つコスト的に高価になるという別の問題点
を有している。この別の問題点はズームエンコーダの分
割数が大きくなればなる程顕著なものとなり、実用上せ
いぜい２，３ビットが使用限界である。

【００１０】一方、現在のズームカメラでは、３５mm〜
７０mmの２倍ズームにおいては３２分割（５ビット）、
３５mm〜１０５mmの３倍ズームにおいては６４分割（６
ビット）が必要になり、これよりも分割数を下げると、
露出並びにピントのズーム補正精度に影響し、またズー
ム駆動の円滑さがなくなってしまうという問題もある。

【００１１】このように、従来のズームエンコーダをそ
のまま非接触型とすることには分割数に対するスペース
並びにコストの点で困難であった。

【００１２】そこで第二の案として、ズームのカムリン
グの回転に応動してパルスを発生する光学式のパルス発
生器からのパルス出力を、ズームのカムリングの回転方
向に応じてアップもしくはダウンカウントすることによ
り、ズーム値を求める手段が考えられる。この手段によ
れば、１個のフォトインタラプタのみで高分解能のズー
ムエンコーダを提供することができる。

【００１３】しかしながら上記回転位置検出装置は、所
謂相対値エンコーダであって従来のようなデジタルコー
ドによる絶対値エンコーダでないため原理的に次のよう
な問題がある。

【００１４】〔１〕パルス発生器の出力状態が、Ｈ，Ｌ
の切り換えポイント付近にあるときに、たまたまモータ
起動等によるノイズが発生すると、誤パルスが出力され
てしまうことがある。そこで、ズームを何回か駆動させ
るうちに上記誤パルスによるミスカウントが積算され、
結果として露出及びピント精度に重大な悪影響を及ぼす
虞がある。

【００１５】〔２〕パルス発生器の出力は通常ズーム駆
動時のみモニタするものであるから、例えば、モニタし
ていないときにユーザがレンズ鏡筒を押し込んだり引張
ったりすると、ズーム値の変化を検知することができ
ず、結果として露出及びピント精度に重大な悪影響を及
ぼす虞がある。

【００１６】そこで本発明は、上記種々の問題点に鑑み
てなされたもので、分割数が多くとれ、且つ低コスト、
省スペースで、しかも絶対値出力が得られる光学式で非
接触型のズームエンコーダを提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段および作用】本発明のズー
ムエンコーダは、光軸周りに回動することにより撮影レ
ンズの焦点距離を変化させるカム枠の回動量を検出する
ズームエンコーダにおいて、上記カム枠に設けられ、該
カム枠の回動に応じて光の反射量もしくは透過量が変化
するパターンと、このパターンに向けて光を投射する光
投射部材と、上記パターンからの反射光もしくは透過光
を受光する受光手段と、上記撮影レンズの基準となる焦
点距離状態での、上記受光手段の出力を記憶する記憶手
段と、を具備しており、上記受光手段と記憶手段の出力
に基づいて焦点距離を決定することを特徴とする。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を具体的に説明
する。図２は、本発明の第１実施例を示すズームエンコ
ーダが装着されたズームレンズ鏡筒の外観を示す斜視図
で、ズームレンズ１１はその外周にズーム用カムリング
１２を有し、同カムリング１２の外周面には上記ズーム
レンズ１１を光軸方向に移動するための螺旋状のカム溝
１３，１４が形成されている。そして、このカム溝１
３，１４に前群レンズ枠と後群レンズ枠（不図示）に植
設されたガイドピン１６，１７がそれぞれ嵌合されてい
る。

【００１９】上記カムリング１２の外周面のマウント側
端面寄りに設けられたセクタギア１９は、モータ１５の
回転を減速して伝達する減速歯車機構を介してモータギ
ア１８に噛み合っているので、ズームモータ１５が正逆
に駆動されると、カムリング１２が正逆に回動する。こ
れによりズームカム溝１３と１４に案内されて前群レン
ズ枠と後群レンズ枠が光軸方向に移動すると共にその相
対間隔が変えられ、ズーム光学系のズーミング動作が行
われるようになっている。

【００２０】また、上記カムリング１２のマウント側端
面寄りには、後述するパターン１，２が設けられてい
る。更に、同パターン１，２のパターン面を読み取る第
２，第１のフォトリフレクタ３０，３１が設けられてい
る。

【００２１】図１は、カムリング１２の回動に応じて光
の反射量が変化する上記パターン１の展開図で、高反射
部材が添着された凸部１ａと遮光部材からなる凹部１ｂ
とで形成され、上記カムリング１２の外周方向の移動つ
まり回動に対応して凸部１ａと凹部１ｂとの面積比率が
変化するように構成されている。

【００２２】上記カムリグ１２の外周面の外側には図示
しない固定部材に固設された第２のフォトリフレクタ３
０が設けられている。この第２のフォトリフレクタ３０
は、スリット状の光パターンを上記カムリング１２の外
周面に形成されたパターン１に投射し、その反射光を受
光することにより、図３に示すように、ズーム位置の変
化に対応して直線的に変化するフォトリフレクタ出力を
発生するようになっている。

【００２３】図４は本実施例に係るズームエンコーダの
周辺部を含む電装部の具体的なブロック構成図である。
この電装部は、カムリング１２を駆動するズームモータ
１５と、同モータ１５を駆動するモータドライブ回路２
１と、同モータドライブ回路２１を制御するＣＰＵ２２
と、上記カムリング１２上のパターンからズーム位置を
検出する第２のフォトリフレクタ３０と、上記カムリン
グ１２の沈胴位置を検出して出力する第１のフォトリフ
レクタ３１とからその主要部が構成されている。

【００２４】上記第１，第２のフォトリフレクタ３１，
３０の出力は、ＣＰＵ２２の入力ポートＰ．Ｒ．１と、
Ａ／Ｄ入力ポートＰ．Ｒ．２とにそれぞれ供給され、こ
れによりＣＰＵ２２は上記出力に基づいてカムリング１
２の回転位置を求めることができる。なお、同ＣＰＵ２
２には、カメラのメインスイッチであるパワースイッチ
２３、ズームのアップ操作を伝えるズームアップスイッ
チ２４、ズームのダウン操作を伝えるズームダウンスイ
ッチ２５等が、また、外部記憶装置として、後述する比
演算テーブル等を記憶したＥ²ＰＲＯＭ２６がそれぞれ
接続されている。このように構成されたこの第１実施
例の動作を図５〜９により説明する。

【００２５】図５は、ズーム位置に対応して得られる第
１のフォトリフレクタ３１と第２のフォトリフレクタ３
０との出力波形を示す図で、第２のフォトリフレクタ３
０の出力は、前記図３でも説明したようにズーム位置の
変化に対応して直線的に変化する。これに対し第１のリ
フレクタ３１の出力は、沈胴位置からズームレンズが繰
り出された状態ではＬレベルを保持し、沈胴位置まで繰
り込まれるとＬ→Ｈに変化する。

【００２６】そして、カメラのパワースイッチ２３がオ
フされるか、もしくは撮影開始から所定時間何の操作も
されることなく放置された場合、ＣＰＵ２２はこれを検
知し、必らずズームレンズを沈胴状態にセットしてカメ
ラ動作を停止するようになっている。この場合の沈胴状
態へのセットが上記第１のフォトリフレクタ３１により
検出される。

【００２７】図６は、上記沈胴位置へセットする動作の
フローチャートで、ＣＰＵ２２はモータドライブ回路２
１にズームモータ１５を逆転させる指令を与えて同モー
タ１５を逆転させながら（ステップＳ１）、ＣＰＵ２２
の入力ポートＰ．Ｒ．１がＬからＨになるのを待機する
（ステップＳ２）。上記入力ポートＰ．Ｒ．１がＨにな
ると、ＣＰＵ２２はモータドライブ回路２１にモータ停
止指令を与え、モータの回転を停止して（ステップＳ
３）リターンする。

【００２８】次にパワースイッチ２３がオンされるとＣ
ＰＵ２２は撮影レンズを沈胴状態からワイド端３５mmに
設定する（ここでは３５mm〜８０mmのズームレンズであ
ると仮定する）。この動作を図７のフローチャートによ
って説明すると、ＣＰＵ２２は、そのＡ／Ｄ入力ポート
Ｐ．Ｒ．２に入力され、沈胴位置に対応する第２のフォ
トリフレクタ３０の出力（以下、Ｐ．Ｒ．２出力と呼称
する）をＡ／Ｄ変換し（ステップＳ１１）、その値を同
ＣＰＵ２２に内蔵されたＲＡＭに記憶しておく。

【００２９】次に上記沈胴位置に対応したＡ／Ｄ変換値
に、予めＥ²ＰＲＯＭに書き込まれていた『３５mmワイ
ド端出力／沈胴位置出力』の比を乗じて、３５mmワイド
端に対応するＡ／Ｄ変換値を演算する（ステップＳ１
２）。

【００３０】次に、ＣＰＵ２２は、モータドライブ回路
２１にズームモータ１５の正転指令を与えて該モータ１
５を正転させながら（ステップＳ１３）、ワイド端位置
に達するまでＡ／Ｄ変換されたＰ．Ｒ．２出力をモニタ
し続ける（ステップＳ１４，Ｓ１５）。Ｐ．Ｒ．２出力
のＡ／Ｄ変換値が、ワイド端Ａ／Ｄ変換値に一致した時
点で、ズームモータ１５を停止させて（ステップＳ１
６）リターンする。これにより撮影レンズは沈胴状態か
らワイド端３５mmに対応した位置に設定されたことにな
る。

【００３１】次に撮影者が、ズームアップスイッチ２４
もしくはズームダウンスイッチ２５（何れも図４参照）
を操作してズームレンズを駆動する場合を考える。図８
はズームアップ動作のフローチャートで、まず、ズーム
アップスイッチ２４がオンされると、ＣＰＵ２２はそれ
を検知して、図８に示すフローに従って、まず、テレ端
位置に対応したＡ／Ｄ変換値を演算する（ステップＳ２
１）。

【００３２】次に上記図７におけるワイド端の場合と同
じように、Ｅ²ＰＲＯＭに予め書き込まれていた『８０
mmテレ端出力／沈胴位置出力』の比を沈胴位置出力にか
けて、８０mmテレ端位置に対応するＡ／Ｄ変換値を演算
する。そして、Ｐ．Ｒ．２出力をＡ／Ｄ変換し（ステッ
プＳ２２）、そのＡ／Ｄ変換値が上記テレ端Ａ／Ｄ変換
値より大きければ（ステップＳ２３）ズームモータ１５
を正転し（ステップＳ２４）以下であれば、ズームモー
タ１５を停止する（ステップＳ２６）。

【００３３】ズームモータ正転後は、ズームアップスイ
ッチ２４がオンされ続けているか否かを検知し（ステッ
プＳ２５）、オンなら正転駆動を続行してＰ．Ｒ．２出
力をモニタし続ける。一方、オフなら直ちにズームモー
タ１５を停止し（ステップＳ２６）、停止位置でのＰ．
Ｒ．２出力をＡ／Ｄ変換して（ステップＳ２７）、その
値から現在設定されているズーム値情報を得て（ステッ
プＳ２８）リターンする。この場合、上記ステップＳ２
８で得られるズーム値情報は、下式のようになる。

【００３４】

【数１】

【００３５】同様にしてズームダウンスイッチ２５がオ
ンされた場合は、図９のフローにてズーム値情報が得ら
れる。この図９では上記図８と同じフローには同じステ
ップ番号を、また異なるフローには同じステップ番号の
後にＡを、それぞれ付して示すが、この場合、テレ端を
ワイド端に、正転を逆転に、ズームアップをズームダウ
ンに、それぞれ代えたに過ぎないので、その説明を省略
する。このようにして撮影者はズームレンズを任意の焦
点距離に設定することができる。

【００３６】図１０は、上記第１実施例の変形例におけ
るパターンの展開図で、前記図１に示したパターン１に
代え光反射率の階調が徐々に変化するようなシールで形
成されたパターン１Ａをカムリング１２の外周面に貼着
したものである。このときのフォトリフレクタ出力波形
は図１１に示すようになる。

【００３７】図１２は、本第１実施例の別の変形例にお
けるズームレンズ鏡筒の外観図で、光量検出手段として
前記図２における第２のフォトリフレクタ３０とパター
ン１に代え、カムリング１２の１回動に同期して１回動
する遮光部材３２と、同遮光部材３２の通路を挟んで発
光部と受光部とが対向配置されてなるフォトインタラプ
タ３３とによった点が異なる。この点を除けば前記第１
実施例と異なるところがないので同じ部材には同じ符号
を付して、その説明を省略する。

【００３８】図１３は、上記遮光部材３２とフォトイン
タラプタ３３との位置関係を説明する図で、遮光部材３
２上の半径方向の長さが漸次増大するカム円状の遮光部
３２ｂと残余の透光部３２ｂとの割合いを、フォトイン
タラプタ３３の投受光部３３ａで検出することにより、
図１４に示すようなズーム位置に対して直線的に変化す
るフォトインタラプタ出力を得るようになっている。

【００３９】さてフォトリフレクタやフォトインタラプ
タ等では、通常その出力が温度によって１０数％変化し
たり、また、経年変化によって１０数％劣下したりす
る。更には、電池の消耗や電池の温度特性によってその
出力は２０〜３０％程度の変化を生ずる。

【００４０】しかしながら、本第１実施例並びに各変形
例に示された手段によれば、ズームの沈胴位置付近の出
力を基準として各ズーム値における出力を判定するもの
で、上記変動に対して原理的に影響されない信頼性の高
いズームエンコーダを構成することができる。

【００４１】従って、非接触型特に光学式に特有の温度
変化や、また電源電圧の変動に対しても影響を受けない
非接触型ズームエンコーダを提供することが可能にな
る。

【００４２】上記第１実施例並びに各変形例では、ズー
ムモータ１５の制御に第２のフォトリフレクタ３０もし
くはフォトインタラプタ３３の出力のＡ／Ｄ変換値をそ
のまま使用したが、撮影レンズの基準となるレンズ位
置、つまり沈胴位置における該Ａ／Ｄ変換値を記憶して
おき、任意のズーム位置における上記フォトリフレクタ
出力をＡ／Ｄ変換するたびに、上記沈胴位置に対応した
Ａ／Ｄ変換値との比を演算する。そして、この比に基づ
いてズーム値検出並びにズームレンズ制御を行うように
しても良く、これを本発明の第２実施例として以下に説
明する。

【００４３】この場合、上記第１実施例とその変形例で
は、沈胴位置を検知するのに第１のフォトリフレクタ３
１というスイッチ素子を用いていたが、この第２実施例
ではそれをも廃止することが可能になる。

【００４４】図１５は、本発明の第２実施例を示すズー
ムエンコーダが装着されたズームレンズ鏡筒の外観を示
す斜視図で、前記図２と異なる箇所は、パターン１の反
射パターン面の構成で、沈胴位置にてフォトリフレクタ
３０の出力が、図１６に示すように最大から最小に急激
に変化するようになっていて、これをパターン１Ｂと呼
称する。また、パターン２と第１のフォトリフレクタ３
１とが廃止されている。これらの点を除けば上記図２と
何等異なるところがないので、同じ構成部材には同じ符
号を付してその説明を省略する。

【００４５】以下、前記第１実施例と同様に具体的な動
作を交えて説明すると、カメラのパワースイッチ２３が
オフされるか、もしくは撮影開始から所定時間何の操作
もされることなく放置された場合、ＣＰＵはこれを検知
し、必らずズームレンズを沈胴状態にセットし、カメラ
動作を停止する点は上記第１実施例と同じである。

【００４６】この沈胴状態へのセットを図１７のフロー
チャートで説明すると、ＣＰＵ２２はモータドライブ回
路２１にズームモータ１５の逆転指令を与え、同モータ
１５を逆転させながら（ステップＳ１）、フォトリフレ
クタ３０のＡ／Ｄ変換出力変化が、所定値を超えるか否
かを判定し続け（ステップＳ３１〜Ｓ３４）、超えた時
点でモータドライブ回路に停止命令を与えてモータの回
転を停止する（ステップＳ３）。

【００４７】次にパワースイッチ２３がオンされるとＣ
ＰＵ２２は撮影レンズを沈胴状態からワイド端３５mmに
設定する。この沈胴位置からワイド端に対応した位置へ
のレンズ駆動を、図１８に示すフローチャートにより説
明すると、先づズームモータを正転して（ステップＳ１
３）、前記図１６におけるフォトリフレクタ出力のＬ→
Ｈを検出する。この動作は、上記図１７における沈胴状
態へのセットＨ→Ｌの逆なので、同じステップ番号Ｓ３
１〜Ｓ３４になる。

【００４８】このようにして沈胴状態から脱出すると、
ＣＰＵ２２はフォトリフレクタ３０の出力をＡ／Ｄ変換
し、その値をＣＰＵ２２のＲＡＭにＡＤ０として記憶す
る（ステップＳ３５）。以降のＡ／Ｄ変換値はすべて上
記ＲＡＭの内容ＡＤ０で割られ、その値に基づきズーム
値が決定される。３５mmワイド端での値は予めＥ²ＰＲ
ＯＭ２６内に書き込まれているので、その値になるまで
ズームモータ１５の正転が行われ（ステップＳ３６〜Ｓ
３８）、その値になると同時にモータ１５が停止されて
（ステップＳ１６）、リターンする。

【００４９】即ち、ズームモータ１５を駆動するごとに
Ａ／Ｄ変換値を沈胴位置付近でのＡ／Ｄ変換値（ＡＤ
０）にて割った演算値Ｒを求めることにより、ズーム値
情報を得ることができる。因に、Ｅ²ＰＲＯＭ２６には
ワイド端、テレ端のＲ値、０．９５，０．２５がそれぞ
れ記憶されている。そこで、ズームアップスイッチ２
４、ズームダウンスイッチ２５のオン・オフによって設
定されたズーム位置におけるＲをＲ′とすると、現在設
定されたズーム値は下式で与えられる。

【００５０】

【数２】

【００５１】上記第２実施例によれば、光学式エンコー
ダに特有の温度変化や電源電圧の変動に影響されない点
は前記第１実施例と同じであるが、パターンとフォトリ
フレクタとが１組で事足りるので、前記第１実施例に比
しコストダウンを期待することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、カ
ム枠の回動に応じて光の反射量もしくは透過量が変化す
るパターンをカム枠に設け、該パターンを光投射部材と
受光手段とで読み取り、撮影レンズの基準となる焦点距
離状態での上記受光手段の出力を記憶手段に記憶し、こ
の記憶手段の出力と上記受光手段の出力とに基づいて焦
点距離を決定するようにしたので、分割数が多くとれ、
且つ低コスト、省スペースつまり小型で、しかも絶対値
出力が得られるという顕著な効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】カム枠の回動に応じて光の反射量が変化するパ
ターンの展開図。

【図２】本発明の第１実施例を示すズームエンコーダが
装着されたズームレンズ鏡筒の斜視図。

【図３】上記図２におけるズーム位置に対するフォトリ
フレクタ出力をプロットした線図。

【図４】この第１実施例における電装部の具体的なブロ
ック構成図。

【図５】この第１実施例におけるフォトリフレクタ出力
波形を示す図。

【図６】この第１実施例における沈胴位置へのセット動
作のフローチャート。

【図７】この第１実施例におけるワイド端位置への移動
のフローチャート。

【図８】この第１実施例におけるズームアップ動作のフ
ローチャート。

【図９】この第１実施例におけるズームダウン動作のフ
ローチャート。

【図１０】この第１実施例における変形例のパターン展
開図。

【図１１】上記図１０におけるズーム位置に対するフォ
トリフレクタ出力をプロットした線図。

【図１２】この第１実施例における別の変形例のズーム
レンズ鏡筒斜視図。

【図１３】上記図１２における遮光部材とフォトインタ
ラプタとの位置関係を説明する図。

【図１４】上記図１２におけるズーム位置に対するフォ
トインタラプタ出力をプロットした線図。

【図１５】本発明の第２実施例を示すズームエンコーダ
が装着されたズームレンズ鏡筒の斜視図。

【図１６】上記第２実施例におけるズーム位置に対する
フォトリフレクタ出力をプロットした線図。

【図１７】上記第２実施例における沈胴位置へのセット
動作のフローチャート。

【図１８】上記第２実施例におけるワイド端への移動の
フローチャート。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，２…パターン１２……………………カムリング（カム枠）２２……………………ＣＰＵ（記憶手段）３０，３１……………フォトリフレクタ（光投射部材お
よび受光手段）３３……………………フォトインタラプタ（光投射部材
および受光手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸周りに回動することにより撮影レン
ズの焦点距離を変化させるカム枠の回動量を検出するズ
ームエンコーダにおいて、上記カム枠に設けられ、該カム枠の回動に応じて光の反
射量もしくは透過量が変化するパターンと、このパターンに向けて光を投射する光投射部材と、上記パターンからの反射光もしくは透過光を受光する受
光手段と、上記撮影レンズの基準となる焦点距離状態での、上記受
光手段の出力を記憶する記憶手段と、を具備しており、上記受光手段と記憶手段の出力に基づ
いて焦点距離を決定することを特徴とするズームエンコ
ーダ。