(57)【要約】【課題】  レンズのピント設定を確実に行える撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像素子３と、前記撮像素子に結像するためのレンズ１１と、前記レンズを保持するレンズホルダ１２と、前記レンズホルダを前記レンズの光軸方向に相対的に移動可能な係合部を備えるとともに、カム部材３０に当接してカム部材３０の駆動により前記光軸方向へ無段階に移動されるピント調整部材１３とを備えた撮像装置１であって、撮像素子３からの出力に基づいてレンズ１１のピントが合う位置にカム部材３０を駆動し、その位置を基準として撮影時のカム使用範囲を設定する設定手段５１を備えている。本発明によると小型でかつ組立時等においてピント設定を確実に行なえる撮像装置を提供できる。【選択図】    図１
2006133574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子に結像するためのレンズと、
前記レンズを保持するレンズホルダと、
前記レンズホルダを前記レンズの光軸方向に相対的に移動可能な係合部を備えるとともに、カム部材に当接して前記カム部材の駆動により前記光軸方向へ無段階に移動されるピント調整部材とを備えた撮像装置であって、
前記撮像素子からの出力に基づいて前記レンズのピントが合う位置に前記カム部材を駆動し、その位置を基準として撮影時の前記カム使用範囲を設定する設定手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記カム部材のカム曲線を予め規定した設計値を補正して前記カム使用範囲を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
記憶手段を更に備えており、前記設定手段は前記カム使用範囲を関する情報を該記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記ピント調整部材と前記撮像素子との間には、前記ピント調整部材と当接し、前記ピント調整部材と前記撮像素子との位置を規制する位置規制部材が設けられてい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撮像装置。
【請求項５】
撮像素子と、前記撮像素子に結像するためのレンズと、前記レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを前記レンズの光軸方向に相対的に移動可能な係合部を備えるとともに、カム部材に当接して前記カム部材の駆動により前記光軸方向へ無段階に移動されるピント調整部材とを備えた撮像装置の組立方法であって、
前記レンズホルダと前記ピント調整部材とで前記レンズのピント調整を行った後に、更に前記撮像素子からの出力に基づいて前記カム部材を駆動して前記レンズのピント調整を行い、当該ピント調整位置を基準として撮影時の前記カム部材のカム使用範囲を設定することを特徴とする撮像装置の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム部材を使用してレンズのピント調整を行なう撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にカメラ等の撮像装置の内部には、撮影時にレンズを合焦させるためのピント調整機構が組込まれている。撮像装置を組立てるときには個体差間でのバラつきなどを修正して、正確にピント調整を行なえるようにピント調整機構を設定しておく必要がある。例えば、特許文献１はカム部材を使用してピント調整を行なう機構に関して、組立時におけるピント調整を簡易に行なえる構造を提案する。
【０００３】
特許文献１のピント調整機構は、回動位置調節可能に地板に取付けられると共にレンズ繰出し用のカム面を備えている繰出し部材と、駆動ギヤを介して回動させることにより上記カム面と係合するカム突起の摺接に伴い光軸方向で進退する駆動リングと、この駆動リングに支持されていると共に光軸方向で移動するように案内されるレンズ鏡筒（レンズホルダ）とを具備している。このピント調整機構によると組立時でのピント微調整を繰出し部材の回動位置のみを調節することでレンズホルダを光軸方向で進退させて初期のピント設定を行なえる。
【０００４】
【特許文献１】実公平８−９６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、組付けを行うレンズホルダやカム部材等には部品公差が含まれており、また組付け時には組付け誤差（組付公差）が発生する。このため、カム面は撮影時のピント合わせで実際に使用する領域よりも誤差を考慮して大きな領域とする必要がある。特許文献１のピント調整機構は組立時におけるピント微調整は作業者の手動により行なうことになるのでレンズのピント調整を正確に行うことが困難であり、初期のピント設定にばらつきが発生し易いという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は小型でレンズのピント設定を確実に行える撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、撮像素子と、前記撮像素子に結像するためのレンズと、前記レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを前記レンズの光軸方向に相対的に移動可能な係合部を備えるとともに、カム部材に当接して前記カム部材の駆動により前記光軸方向へ無段階に移動されるピント調整部材とを備えた撮像装置であって、前記撮像素子からの出力に基づいて前記レンズのピントが合う位置に前記カム部材を駆動し、その位置を基準として撮影時のカム使用範囲を設定する設定手段を備えた撮像装置により達成できる。
【０００８】
また、前記設定手段は、前記カム部材のカム曲線を予め規定した設計値を補正して前記カム使用範囲を設定するようにしてもよい。また、記憶手段を更に備えており、前記設定手段は前記カム使用範囲を関する情報を該記憶手段に記憶させるように構成することがより好ましい。また、前記ピント調整部材と前記撮像素子との間には、前記ピント調整部材と当接し、前記ピント調整部材と前記撮像素子との位置を規制する位置規制部材が設けられているように構成してもよい。
【０００９】
また、上記目的は、撮像素子と、前記撮像素子に結像するためのレンズと、前記レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを前記レンズの光軸方向に相対的に移動可能な係合部を備えるとともに、カム部材に当接して前記カム部材の駆動により前記光軸方向へ無段階に移動されるピント調整部材とを備えた撮像装置の組立方法であって、前記レンズホルダと前記ピント調整部材とで前記レンズのピント調整を行った後に、更に前記撮像素子からの出力に基づいて前記カム部材を駆動して前記レンズのピント調整を行い、当該ピント調整位置を基準として撮影時の前記カム部材のカム使用範囲を設定することによって達成できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、レンズを保持するレンズホルダをレンズの光軸方向に相対的に移動可能な係合部を備えるとともに、カム部材に当接してカム部材の駆動によりレンズの光軸方向へ無段階に移動されるピント調整部材と、撮像素子からの出力に基づいてレンズのピントが合う位置にカム部材を駆動し、その位置を基準として撮影時のピント調整に使用するカム部材のカム使用範囲を設定する設定手段を備えているので、小型でかつ組立時等においてピント設定を確実に行う撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。図１は、本発明に係る撮像装置１の構成について示したブロック図である。撮像装置１は、被写体ＢＪの像を撮像素子３上に結像させるレンズ１１を有している。レンズ１１は後述するレンズ駆動装置１０によって光軸方向で進退移動されてピント調整される。図１ではレンズ駆動装置１０の駆動源となるモータ（例えばステッピングモータ）８を図示している。また、撮像装置１は制御部５０を備えている。この制御部５０によりモータ８の駆動が制御される。
【００１２】
制御部５０は、撮像素子３からの信号を処理する信号処理回路５２、モータ８の駆動を制御するモータ駆動回路５３、これらを全体的に制御する制御回路５１及び制御用のプログラムや制御に関する一連のデータを記憶するメモリ５４を含んで構成されている。信号処理回路５２は例えばＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）により形成することができる。制御回路５１は例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）により形成されており、後述するように撮影時に使用するカムの使用範囲（以下、カム使用範囲という）を設定する設定手段として機能する。また、メモリ５４はこのカム使用範囲を記憶する手段となる。
【００１３】
図２及び図３を参照して、撮像装置１の詳細な機械的構成を詳細に説明する。図２は撮像装置１の構成を示した平面図、図３は同側面図である。なお、図３で構成を確認し易いように一部にハッチングを付している。
【００１４】
撮像装置１は、プリント基板２、撮像素子３、台板４、光学フィルタ５及びレンズ１１を光軸方向ＬＡに進退させるレンズ駆動装置１０を含んでいる。撮像素子３としてのＣＣＤ、ＣＭＯＳ等がプリント基板２上の所定位置に配置されている。この撮像素子３を包囲するよう台板４が配設されている。台板４はプラスチック等の樹脂により形成されており、後述する複数の部品を支持するベース部材となる。この台板４には撮像素子３と対向する位置に開口４ＨＬが形成されており、この開口４ＨＬを覆うようにＩＲカットフィルタ等の光学フィルタ５が配置されている。
【００１５】
台板４の上部にレンズ駆動装置１０が搭載されている。レンズ駆動装置１０はレンズ１１、レンズホルダ１２、ピント調整部材としての調整リング１３、一対のガイド軸７Ａ、７Ｂ、前述したモータ８、ウォーム歯車９、カム部材としてのカム歯車３０等を含んで構成されている。
【００１６】
レンズ１１は円筒状のレンズホルダ１２内に固定され、保持されている。レンズホルダ１２の外周を囲むように円筒状の調整リング１３が配設されている。レンズホルダ１２の外周及び調整リング１３の内周には互いに噛合するネジ部が形成されている。レンズホルダ１２及び調整リング１３は符号ＳＧで示した部分で互いに噛合しており、レンズホルダ１２を回動させることにより調整リング１３に対して光軸方向ＬＡへ相対移動させることができる。
【００１７】
また、台板４から一対のガイド軸７Ａ、７Ｂが光軸方向ＬＡと平行に立ち上げられている。調整リング１３は外周から半径方向へ突出するように形成した一対のガイド受け部１４Ａ、１４Ｂを有している。このガイド受け部１４Ａ、１４Ｂがガイド軸７Ａ、７Ｂとそれぞれ係合している。より具体的には、一方のガイド受け部１４Ａはガイド軸７Ａを両側から挟持するように二股状に形成され、他方のガイド受け部１４Ｂはガイド軸７Ｂに嵌合するように穴状に形成されている。このような構成により、ガイド軸７Ａ、７Ｂに対して調整リング１３を摺動させて光軸方向ＬＡへ移動できる。そして、前述したようにレンズ１１を保持しているレンズホルダ１２は、この調整リング１３の内周壁に噛合している。よって、調整リング１３に対してレンズホルダ１２を光軸方向ＬＡで進退させてレンズ１１のピント調整を行うことができる。
【００１８】
また、上記調整リング１３は外周の一部にバネ係止部１３ａを有している。このバネ係止部１３ａには後述するコイルバネ２０の一端が係止される。また、調整リング１３は外周の一部から下向き（プリント基板２側）に突出するようにカムフォロア１５を有している。このカムフォロア１５は光軸方向ＬＡに沿って下向きに延伸している。カムフォロア１５の先端部１５ａは、後述するカム歯車３０のカム面３２に当接し易いように半球状に形成されている。
【００１９】
また、台板４上には回転軸が光軸方向ＬＡと直交するようにしてモータ８が固定されている。このモータ８にはウォーム歯車９が固定されている。ウォーム歯車９はカム歯車３０の外周に形成した歯列３５と噛合している。カム歯車３０は台板４に光軸方向ＬＡと平行に固定されている支軸３１に回動自在に軸支され、上記のようにウォーム歯車９から駆動力を受けて両方向へ回転する。このカム歯車３０の上面にはカム面３２が形成されている。このカム面３２は螺旋状の傾斜面となっている。このカム面３２に前述した調整リング１３のカムフォロア１５が当接している。なお、カム歯車３０の下部には台座部３６が形成されており、歯列３５がウォーム歯車９と噛合するように高さ調整されている。
【００２０】
さらに、調整リング１３を所定方向に付勢するコイルバネ２０が配設されている。このコイルバネ２０は一端が調整リング１３側のバネ係止部１３ａに係止され、他端が台板４側に形成したバネ係止部４ａに係止されている。コイルバネ２０は、バネ係止部１３ａとバネ係止部４ａとを引き寄せる付勢力が発生するようにして張設されている。さらに、図３で示すように、このコイルバネ２０は光軸方向ＬＡに対して傾斜した状態で配置されている。この状態は、レンズ１１の中心から見て、調整リング１３側のバネ係止部１３ａよりも台板４のバネ係止部４ａを外側に配置することによって形成されている。
【００２１】
上記のようにコイルバネ２０を光軸方向ＬＡに対して傾斜させて配置しておくと、レンズ１１を光軸方向ＬＡに移動させる際にコイルバネ２０の付勢力をレンズ１１の安定移動のために効率よく活用できる。コイルバネ２０を光軸方向ＬＡに対して傾斜させるとコイルバネ２０に基づく付勢力を、光軸方向ＬＡと平行な方向に作用する力と光軸方向ＬＡと垂直な方向に作用する力とに分割して利用できる。光軸方向ＬＡと平行な方向に作用する第１の分力は、調整リング１３に設けたカムフォロア１５をカム面３２へ向けて付勢（押圧）する力として作用する。よって、カム歯車３０の回動状態（カム面３２の位置変化）に応じて調整リング１３を光軸方向ＬＡでの所定位置に移動させることができる。すなわち、レンズ１１を光軸方向ＬＡにおける所定位置へ正確に移動させることができる。
【００２２】
そして、光軸方向ＬＡと垂直な方向に作用する第２の分力は、ガタ寄せとして調整リング１３をガイド軸７Ｂの一部に押し付けるように付勢（押圧）する力として作用する。その結果、調整リング１３は光軸方向ＬＡにガタ付くこと無くスムーズに移動できる。したがってレンズ１１の位置ずれを抑制しながら光軸方向ＬＡの所望位置へ移動できる。
【００２３】
なお、図３で示しているように本実施例で示している構造では、ガイド軸７Ａに係合する調整リング１３のガイド受け部１４Ａは二股形状であり、ガイド軸７Ｂに係合する調整リング１３のガイド受け部１４Ｂは穴形状となっている。コイルバネ２０の付勢力（手前に引く力）が作用した状態でガイド受け部１４Ｂのレンズ側の内面Ｗａ（図２参照）がガイド軸７Ａに押圧された状態となる。また、ガイド受け部１４Ａについてはコイルバネ２０の付勢力が時計回りの力として作用するので内面Ｗｂ（図２参照）がガイド軸７Ｂに押圧する状態となる。このように調整リング１３は３箇所で支持される状態となるので光軸方向ＬＡと垂直な面内における位置が安定化する。なお、ガイド受け部１４Ａとガイド受け部１４Ｂとはレンズ１１の中心に対して略対称に設定されており、またガイド受け部１４Ｂを中心にしてカムフォロア１５とバネ係止部１３ａが略対称に設定されている。また、ガイド受け部１４Ａは二股形状とせずガイド受け部１４Ｂと同様に穴形状としてもよい。
【００２４】
前述したようにカム歯車３０上に形成したカム面３２は、螺旋状となっている。よって、カム面３２の始端部と終端部は急傾斜の斜面３２ｔとなる。図２及び図３はカムフォロア１５が螺旋形状に形成されているカム面３２の高い位置に当接した状態を図示している。図４及び図５は、カム歯車３０のカム面３２がカムフォロア１５よりも低い位置にある状態を図２及び図３に対応して示した図である。特に図５から確認できるように、カムフォロア１５はカム面３２の最も低い領域に当接しないように設計されている。このように設定していることについて説明する。
【００２５】
ガイド軸７Ａ側にはガイド受け部１４の下面に当接する位置規制部材６が台板４から立ち上げられている。ガイド受け部１４の下面が位置規制部材６に当接する位置が調整リング１３の下限位置となる。このように調整リング１３が下限位置にあってカム歯車３０を回転させてカム面３２が最も低い領域（非接触部分）に来たときには、カムフォロア１５がカム面３２と当接しない状態を形成できる。このときに調整リング１３に対してレンズホルダ１２を回転させて光軸方向ＬＡに相対移動させることで、レンズ１１のピント調整を行なえる。作業者が組立時に調整リング１３とレンズホルダ１２との調整を正確に行い、カム歯車３０等の部品が誤差なく作製されていればカム面３２の設計範囲にカムフォロア１５を当接させて正確なピント調整を行えることになる。
【００２６】
しかし、調整リング１３とレンズホルダ１２との位置調整は作業者によるため完全なピント調整を期することには無理がある。また、カム歯車３０に形成されるカム面３２を規定するカム曲線にも部品公差が含まれる。そこで、本撮像装置１はレンズのピント調整の設定を確実に行うための構成を備えている。以下、この点について説明する。
【００２７】
図６は、カム歯車３０の外周面を展開してカム面３２を規定するカム曲線ＣＭを示した図である。ここで、設計値として示した領域が、撮影時のピント調整に使用される標準のカム使用範囲である。なお、符号ＮＴで示した領域は調整リング１３が位置規制部材６に当接する下限位置（初期位置）となってもカムフォロア１５が当接しない前述した非接触部分である。
【００２８】
調整リング１３とレンズホルダ１２との調整が正確になされている場合には、設計値の始点Ｐ１に対応するカム面上の位置Ｃ１から終点Ｐ２に対応するカム面上の位置Ｃ２までの範囲がカム使用範囲となる。しかし、部品公差などによって、カム曲線が図示のようにＣＡやＣＢのようにずれることになる。このようにカム曲線がずれると、仮に調整リング１３とレンズホルダ１２との調整が設計通りに行われていたとしても、カム使用範囲が設計値からずれているので想定したピント調整を実現できなくなる。
【００２９】
そこで、本実施例では図１で示したように撮像装置１に制御回路５１を設け、この制御回路５１により調整リング１３とレンズホルダ１２との調整不足や、カム歯車３０の部品誤差等があってもカム使用範囲を適正に設定できるようにしている。図７は、撮像装置１の組立工程の一例を示した流れ図である。この図７及び前述した図１から図５を参照して制御回路５１がカム使用範囲を設定する点について説明する。
【００３０】
先ず、レンズホルダ１２にレンズ１１を固定すると共に（Ｓ１０１）、ガイド軸７Ａ，７Ｂに調整リング１３を組付ける（Ｓ１０２）。調整リング１３を位置規制部材６に当接して初期位置とする（Ｓ１０３）。そして、調整リング１３にレンズホルダ１２を螺合する（Ｓ１０４）。次に、カム面３２が調整リング１３のカムフォロア１５が当接しないようにカム歯車３０の回転位置を調整してから、調整リング１３に対してレンズホルダ１２を回動させてピント調整する（Ｓ１０５）。ここでのピント調整は作業者によって行われるので粗調整となる。次に、調整リング１３とレンズホルダ１２とを接着して、この両者の相対位置を固定する（Ｓ１０６）。このステップＳ１０６は省略してもよい。
【００３１】
この後にカム歯車３０を回動させることにより、カム面３２をカムフォロア１５に当接させて調整リング１３を光軸方向ＬＡに無段階に移動させてピントの微調整を行う（Ｓ１０７）。具体的には、制御回路５１がモータ駆動回路５３を介してモータ８の駆動を制御してカム歯車３０を回動させて、調整リング１３を光軸方向ＬＡに移動させる。その一方で、制御回路５１は信号処理回路５２を介して撮像素子３からの画像検出信号を受信する。そして、制御回路５１はピントの合焦状態とそのときのカム歯車３０の移動位置とを確認して、撮影時の適正なカム使用範囲を設定する（Ｓ１０８）。制御回路５１が上記のように設定するカム使用範囲は、撮像素子３からの画像検出信号に基づくものであるので、レンズホルダ１２と調整リング１３との調整不足やカム歯車３０の部品公差があっても、これらの影響を受けずに撮影時のカム使用範囲を適正に設定できる。ここで設定したカム使用範囲をメモリ５４に記憶しておけば（Ｓ１０９）、常に適正なピントが得られる撮像装置となる。特に図７で例示すように組立時にカム使用範囲を設定することで、ピントの初期設定が完了した撮像装置１を製造するこができる。
【００３２】
なお、モータ８としてステップモータを使用してパルス数でカム歯車３０の駆動を制御しているような場合には、制御回路５１は設計値における始点Ｐ１から前後へのずれ量をパルス数で確認できる（図６参照）。よって、制御回路５１がパルス数を加減することにより設計値のカム使用範囲の始点Ｐ１を前後に修正することでカム使用範囲を設定するようにしてもよい。
【００３３】
なお、図７で示した工程はピントの微調整を行って正確にピント設定を行うフローについて示している。しかし、ステップ１０５における粗調整でもある程度の精度でピント調整が完了する。そこで、制御回路５１が前記カム使用範囲を予め規定された設計値に基づいて自動設定するようにしてもよい。例えば、制御回路５１が設計値の前後に所定パルス分の誤差修正範囲を加えて新たなカム使用範囲を設定する。このようにするとステップ１０７、１０８の工程を省略して撮像装置１を製造できる。
【００３４】
以上説明した撮像装置１はカム使用範囲を設定する設定手段として制御回路５１を備え、この制御回路５１が部品誤差や組立誤差を加味した状態でカム使用範囲を適正に設定するのでピントを確実に合せることができる。特に、制御回路５１によるカム使用範囲の設定を組立時に行っておくことで、初期のピント設定が完了した撮像装置を提供できる。また、図７のステップ１０５で粗調整を行うため、微調整用として必要なカム面の領域は、設計値のカム面の領域からそれほど多くを必要としないため、全体としてのカム面の領域が少なくてすむ。このため、小型なカムとすることができ撮像装置全体の小型化に貢献することができる。
【００３５】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る撮像装置の構成について示したブロック図である。
【図２】図１で示す撮像装置の構成を示した平面図である。
【図３】図１で示す撮像装置の構成を確認できるように示した側面図である。
【図４】図２に対応しカム面が異なる位置にある状態を示した図である。
【図５】図３に対応しカム面が異なる位置にある状態を示した図である。
【図６】撮像装置に配置したカム歯車の外周面を展開してカム面を規定するカム曲線を示した図である。
【図７】撮像装置の組立工程の一例を示した流れ図である。
【符号の説明】
【００３７】
１                  撮像装置
２                  プリント基板
３                  撮像素子
７Ａ、７Ｂ          ガイド軸
８                  モータ
１０                レンズ駆動装置
１１                レンズ
１２                レンズホルダ
１３                調整リング（ピント調整部材）
１４Ａ、１４Ｂ      ガイド受け部
１５                カムフォロア
３０                カム歯車（カム部材）
３２                カム面
５１                制御回路（設定手段）
ＬＡ                光軸方向
【図１】
2006133574.tif 000003
【図２】
2006133574.tif 000004
【図３】
2006133574.tif 000005
【図４】
2006133574.tif 000006
【図５】
2006133574.tif 000007
【図６】
2006133574.tif 000008
【図７】
2006133574.tif 000009