(57)【要約】    【課題】  駆動力伝達手段内のガタにより生じる駆動力発生手段への制御信号と実際のレンズ保持枠の駆動のずれを低減させ、レンズ保持枠の始動時の駆動遅れを軽減し、光軸方向の所望の位置にレンズ保持枠を精度良く停止させることができる光学装置を得ること。    【解決手段】  複数のレンズ群を有する撮影光学系において、少なくとも１つの光軸方向に相対移動可能なレンズ群と、前記光軸方向に相対移動可能なレンズ群を保持するレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠を移動させるための駆動力発生手段と、前記駆動力発生手段から発生した駆動力を前記レンズ保持枠に伝達する駆動力伝達手段と、前記駆動力発生手段の駆動を制御する駆動力制御手段と、前記レンズ保持枠を光軸方向の任意の位置で固定するブレーキ手段と、前記ブレーキ手段を制御するブレーキ制御手段とを備えること。【選択図】    図１
2011123335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ群を有する撮影光学系において、少なくとも１つの光軸方向に相対移動可能なレンズ群と、前記光軸方向に相対移動可能なレンズ群を保持するレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠を移動させるための駆動力発生手段と、前記駆動力発生手段から発生した駆動力を前記レンズ保持枠に伝達する駆動力伝達手段と、前記駆動力発生手段の駆動を制御する駆動力制御手段と、前記レンズ保持枠を光軸方向の任意の位置で固定するブレーキ手段と、前記ブレーキ手段を制御するブレーキ制御手段とを備えることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記駆動力制御手段によって前記レンズ保持枠を光軸方向に駆動する際には、前記レンズ保持枠を移動させるための前記駆動力発生手段の駆動力の発生に先立って、前記ブレーキ制御手段は前記ブレーキ手段を駆動させることで前記レンズ保持枠を固定し、その後、前記駆動力発生手段の駆動を開始してから所定の時間経過した後、前記ブレーキ手段の駆動を解除し、前記レンズ保持枠の駆動を開始することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記駆動力制御手段によって前記レンズ保持枠を光軸方向に駆動させる際に、前記ブレーキ制御手段は、前記駆動力発生手段の駆動が開始してから前記ブレーキ手段を解除するまでの前記所定の時間を前記レンズ保持枠の前回の移動方向に対し、今回の移動方向が同方向であるか逆方向であるかに応じて、異ならせたことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
複数のレンズ群から成る光学系において、少なくとも１つの光軸方向に相対移動可能なレンズ群と、前記光軸方向に相対移動可能なレンズ群を保持するレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠を移動させるための駆動力発生手段と、前記駆動力発生手段から発生した駆動力を前記レンズ保持枠に伝達する駆動力伝達手段と、前記駆動力発生手段を制御する駆動力制御手段と、前記駆動力発生手段あるいは前記駆動力伝達手段の動きを検出する駆動検出手段と、前記レンズ保持枠を光軸方向の任意の位置で固定するブレーキ手段と、前記ブレーキ手段を制御するブレーキ制御手段とを備えることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
前記ブレーキ制御手段は、前記駆動検出手段によって前記駆動力発生手段あるいは前記駆動力伝達手段の停止を確認した後、前記ブレーキ手段の駆動を解除することを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記駆動力発生手段からの駆動力によって光軸方向に移動している前記レンズ保持枠を停止し固定する際には、前記ブレーキ制御手段が前記レンズ保持枠を移動させるための前記駆動力発生手段からの駆動力が消滅する前に前記ブレーキ手段を駆動させることで前記レンズ保持枠を光軸方向の所定位置に固定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記駆動力発生手段はＤＣモータを利用していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記駆動力伝達手段はギア列を利用していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光軸方向に相対移動可能なレンズ群はフォーカスレンズ群であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関し、光軸方向に移動するレンズ保持枠の駆動制御を高精度に行うことができる例えば、一眼レフカメラ、コンパクトカメラ、監視用カメラ、ＴＶカメラ、液晶プロジェクタ、ＡＦ機能搭載の双眼鏡等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影者の操作により撮影レンズの焦点距離を変える（ズーミングを行う）ために、あるいは被写体までの測距結果に応じて被写体に合焦させる（フォーカスをする）目的で、レンズ保持枠を駆動手段で光軸方向に移動している。このときの移動としてモータ等の駆動力発生手段とギア列等の駆動力伝達手段を用いて光軸方向にレンズ保持枠を駆動制御する構成の光学装置が知られている。このような光学装置において、光軸方向の所望の位置にレンズ保持枠を停止させたい場合に、レンズ保持枠の移動中に駆動力発生手段の駆動を停止させても慣性や駆動力伝達手段内の隙間（ガタ）でレンズ保持枠は瞬時に停止しない。多くの場合、レンズ保持枠は所望の位置を越えて移動してしまうことがある。光軸方向の所望の位置で精度よくレンズ保持枠を位置決めして停止させなければ、ピントずれが発生し撮影画像が劣化してしまう。
【０００３】
従来よりレンズ保持枠の光軸方向の位置を精度良く位置決めするための構成を有したカメラ（光学機器）が知られている（特許文献１、２）。特許文献１のカメラではレンズを保持する移動枠の移動中は移動枠と案内部材との間に隙間を形成する一方、露出作動前（撮影時）では移動枠と案内部材との隙間を無くすようにしている。これにより、レンズ位置（移動枠位置）を精度よく位置決めして撮影性能の向上を図ったカメラを開示している。特許文献２のズーム付カメラではレンズ等の可動部材を移動させた後停止させる際に、可動部材の動力にブレーキ制御をかけ、そのブレーキ手段は可動部材の移動状態に応じて適正な制御が行なわれることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−０４５５５１号公報
【特許文献２】特開平９−２３０２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の光学機器の構成では、レンズ保持枠を位置決めして停止させるとき駆動力伝達手段内のガタによって生じる駆動力発生手段（モータ）への制御信号と実際のレンズ保持枠の駆動ずれを低減させることが困難である。特に特許文献１、２に開示されている構成ではレンズ保持枠の駆動の始動時の駆動遅れや停止時の光軸方向の所定の位置からの位置ずれを低減させることが難しい。
【０００６】
本発明は、駆動力伝達手段内のガタにより生じる駆動力発生手段への制御信号と実際のレンズ保持枠の駆動のずれを低減させることができる光学装置の提供を目的とする。更にレンズ保持枠の始動時の駆動遅れを軽減し、光軸方向の所望の位置にレンズ保持枠を精度良く停止させることができる光学装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光学装置は、複数のレンズ群を有する撮影光学系において、少なくとも１つの光軸方向に相対移動可能なレンズ群と、前記光軸方向に相対移動可能なレンズ群を保持するレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠を移動させるための駆動力発生手段と、前記駆動力発生手段から発生した駆動力を前記レンズ保持枠に伝達する駆動力伝達手段と、前記駆動力発生手段の駆動を制御する駆動力制御手段と、前記レンズ保持枠を光軸方向の任意の位置で固定するブレーキ手段と、前記ブレーキ手段を制御するブレーキ制御手段とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、駆動力伝達手段内のガタにより生じる駆動力発生手段への制御信号と実際のレンズ保持枠の駆動のずれを低減させることができる光学装置が得られる。これにより、レンズ保持枠の始動時の駆動遅れを軽減し、光軸方向の所望の位置にレンズ保持枠を精度良く停止させることができる光学装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における光学機器の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例１における光学機器の処理動作を説明するフローチャート。
【図３】本発明の実施例１における撮影レンズの始動時の処理動作を説明するフローチャート。
【図４】本発明の実施例１における撮影レンズの駆動中の処理動作を説明するフローチャート。
【図５】本発明の実施例１における撮影レンズの停止時の処理動作を説明するフローチャート。
【図６】本発明の実施例１における撮影レンズの上面から見た断面図。
【図７】本発明の実施例１における撮影レンズの展開斜視図。
【図８】本発明の実施例１におけるブレーキ手段の上面と正面から見た断面図。
【図９】本発明の実施例２における撮影レンズの処理動作を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の光学機器は、フォーカスレンズ１１やズーム用レンズ１３等の複数のレンズ群を有する撮影光学系と、光軸方向に相対移動可能なレンズ群（フォーカスレンズ群）１１を保持する少なくとも１つのレンズ保持枠（フォーカスレンズ保持枠）１２とを有する。レンズ保持枠１２を移動させるためのＤＣモータ等を利用した駆動力発生手段（レンズ駆動用モータ）２３と、駆動力発生手段２３から発生した駆動力をレンズ保持枠１２に伝達するギア列等の駆動力伝達手段（減速ユニット）２４を有する。更に駆動力発生手段の駆動を制御する駆動力制御手段（レンズ駆動回路）２２とを有する。レンズ保持枠１２を光軸方向の任意の位置で固定するブレーキ手段（ブレーキユニット）２８と、ブレーキ手段２８の駆動を制御するブレーキ制御手段（ブレーキ駆動回路）２７とを備えている。
【００１１】
そして駆動力制御手段（レンズ駆動回路）２３によってレンズ保持枠（フォーカスレンズ保持枠）１２を光軸方向に駆動する際には、次のようにする。レンズ保持枠１２を移動させるための駆動力発生手段（レンズ駆動用モータ）２３の駆動力の発生に先立って、まずブレーキ制御手段２７はブレーキ手段２８を駆動させることでレンズ保持枠を固定（不動）にする。その後、駆動力発生手段２３の駆動を開始してから所定の時間経過した後、ブレーキ手段２８の駆動を解除し、レンズ保持枠１２の駆動を開始する。このときの、駆動力発生手段（レンズ駆動用モータ）２３の駆動が開始してからブレーキ手段２８の駆動を解除するまでの所定の時間は次のように設定する。例えばレンズ保持枠１２の前回の移動方向に対し、今回の移動方向が同方向であるか逆方向であるかに応じてそれぞれ所定の時間を設定しても良いし、移動方向の判断はせずにどちらの移動方向であっても十分な効果が得られる所定の時間を設定しても良い。
【００１２】
この他、光学機器は駆動力発生手段（レンズ駆動用モータ）２３あるいは駆動力伝達手段（減速ユニット）２４の駆動状態を検出する駆動検出手段（パルス発生器）２９を有している場合がある。このときブレーキ制御手段（ブレーキ制御回路）２７は駆動検出手段で検出した駆動状態、例えば駆動力発生手段（レンズ駆動用モータ）２３あるいは駆動力伝達手段（減速ユニット）２４の停止を確認する。その後、ブレーキ手段の駆動を解除し、レンズ保持枠１２の駆動を開始するようにしても良い。
【００１３】
次に、駆動力発生手段（レンズ駆動用モータ）２３からの駆動力によって光軸方向に移動しているレンズ保持枠（フォーカスレンズ保持枠）１２を停止し固定する際には次のようにする。ブレーキ制御手段（ブレーキ制御回路）２７はレンズ保持枠１２を移動させるための駆動力発生手段（レンズ駆動用モータ）２３からの駆動力が消滅する前にブレーキ手段（ブレーキユニット）２８を駆動させる。これによって、レンズ保持枠１２を光軸方向の所定位置に固定する。その後、駆動力発生手段２３への通電を停止する。
【００１４】
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の光学機器（カメラシステム）の構成を示す要部ブロック図である。図１において、１はカメラ（カメラ本体）、２はカメラ１に対して着脱交換が可能な撮影レンズ（交換レンズ）である。カメラ１内において、３は電気回路である。この電気回路３には、撮影レンズ２の撮影光学系を通ってきた光の量を測定するための測光ユニット４、撮影光学系の焦点調節状態の検出を行なう焦点検出ユニット５、撮影フィルムへの露光時間を制御するためのシャッター６が設けられている。また、フィルムの巻き上げ、巻き戻しを行なうための給送チャージ系７、カメラ１内の各種制御を司るカメラＣＰＵ８、及び撮影レンズ２とのシリアル通信を行なうための通信回路９も設けられている。カメラ１内には電源１０が設けられており、この電源１０から電気回路３と撮影レンズ２に電源が供給される。
【００１５】
撮影レンズ２内において、１１はフォーカスレンズ、１３はズーム用（交換用）レンズであり、それぞれを保持するフォーカスレンズ保持枠１２とズーム用レンズ保持枠１４によって保持されている。１５は絞りユニットである。撮影レンズ２は、これらフォーカスレンズ１１、ズーム用レンズ１３、絞りユニット１５等を含む撮影光学系を有する。１６はズーム用レンズ１３の光軸方向の位置を検出するため、ズーム用レンズ保持枠１４の移動に伴って不図示の抵抗体上を摺動するズームブラシであり、ズーム用レンズ保持枠１４の光軸方向の位置に応じた電圧値の信号を出力する。１７はフォーカスレンズ１１の光軸方向の位置を検出するため、フォーカスレンズ保持枠１２の移動に伴って不図示の抵抗体上を摺動するフォーカスブラシであり、フォーカスレンズ保持枠１２の光軸方向の位置に応じた電圧値の信号を出力する。
【００１６】
１８はオートフォーカス（ＡＦ）とマニュアルフォーカス（ＭＦ）とを切り替えるためのＡ／Ｍスイッチである。１９は撮影レンズ２内の電気回路である。電気回路１９には、カメラ１との間でシリアル通信を行なうための通信回路２０、撮影レンズ２内の制御を司るレンズ内ＣＰＵ２１、レンズ駆動回路２２、絞り駆動回路２５、ブレーキ駆動回路２７等が設けられている。レンズ駆動回路（駆動力制御手段）２２は、レンズＣＰＵ２１からの制御信号に応じてレンズ駆動用モータ（駆動力発生手段）２３の駆動制御を行ない、減速ユニット（駆動力伝達手段）２４を介しフォーカスレンズ保持枠１２を駆動する。絞り駆動回路２５は、レンズＣＰＵ２１からの制御信号に応じて絞り駆動用モータ２６の駆動制御を行ない、絞りユニット１５を駆動する。ブレーキ駆動回路（ブレーキ制御手段）２７は、レンズＣＰＵ２１からの制御信号に応じてブレーキユニット（ブレーキ手段）２８の駆動制御を行ない、フォーカスレンズ保持枠１２を他のレンズ群に対して光軸方向の任意の位置で固定する。
【００１７】
さらに、撮影レンズ２には、フォーカスレンズ保持枠１２の移動に伴ってパルス信号を発生するパルス発生器（駆動検出手段）２９が設けられている。パルス発生器２９は、フォーカスレンズ保持枠１２の移動に伴って回転する円盤に複数のスリット部が形成されているパルス板を有している。更にこのパルス板が回転することによってスリット部を透過する光を検出してパルス信号を発生するフォトインタラプタを有している。
【００１８】
次に、図２〜図５のフローチャートを参照して、本発明の実施例１による、自動焦点調節処理動作について説明する。図２は、本実施例のカメラシステムにおけるカメラ１側（主にカメラＣＰＵ８）の処理についてのフローチャートである。
【００１９】
「ｓｔｅｐ１０１」  不図示の撮影準備スイッチがオンされることにより、カメラＣＰＵ８での自動焦点調節処理動作がスタートする。
「ｓｔｅｐ１０２」  カメラＣＰＵ８は、焦点検出ユニット５に焦点検出を行わせる信号を出す。
「ｓｔｅｐ１０３」  カメラＣＰＵ８は、ｓｔｅｐ１０２にて得られた焦点検出結果から撮影光学系のデフォーカス量を算出する。
「ｓｔｅｐ１０４」  カメラＣＰＵ８は、ｓｔｅｐ１０３にて得られたデフォーカス量が合焦範囲内であるかどうかを判断する。合焦範囲内であればｓｔｅｐ１０９へ進み、合焦範囲外であればｓｔｅｐ１０５へ進む。ここで合焦範囲とは、ピントのずれ量が許容錯乱円径内であることを基準にして設定された範囲である。
【００２０】
「ｓｔｅｐ１０５」  ｓｔｅｐ１０４で合焦範囲外と判断されたので、ｓｔｅｐ１０３にて得られたデフォーカス量に基づいて、合焦位置までフォーカスレンズ１１を保持するフォーカスレンズ保持枠１２を駆動すべきレンズ駆動量を算出する。このレンズ駆動量はパルス発生器２９にて発生するパルス信号の量として算出される。また、このレンズ駆動量はカメラＣＰＵ８内のメモリに保存される。
「ｓｔｅｐ１０６」  カメラＣＰＵ８は、カメラ１側の通信回路９とレンズ２側の通信回路２０を介した通信によって、ｓｔｅｐ１０５にて算出されたレンズ駆動量のフォーカスレンズ１１の駆動を行なうように、撮影レンズ２にフォーカス駆動命令を出力する。
「ｓｔｅｐ１０７」  カメラＣＰＵ８は、上記通信回路９、２０を介して撮影レンズ２のステータス信号を受信する。このレンズステータス通信により、撮影レンズ２におけるフォーカスレンズ保持枠１２の駆動状態等がカメラ１側に通信される。
【００２１】
「ｓｔｅｐ１０８」  カメラＣＰＵ８は、ｓｔｅｐ１０７にて行なわれたレンズステータス通信により、フォーカスレンズ保持枠１２が駆動状態かどうかを判断し、駆動中であればｓｔｅｐ１０７へ戻り、停止していればｓｔｅｐ１０２へ戻る。
「ｓｔｅｐ１０９」  ｓｔｅｐ１０４にて合焦範囲内と判断されたので、カメラＣＰＵ８は合焦処理を行なう。
「ｓｔｅｐ１１０」  合焦に至るまでのカメラ側の処理を終了する。
【００２２】
このようにして、カメラ１側では、撮影光学系のピントずれ量が所定量以下になるまで焦点検出とフォーカスレンズ１１の駆動を繰り返し行なう。
【００２３】
図３〜図５は、撮影レンズ２側（主にレンズＣＰＵ２１）の処理についてのフローチャートである。図３は撮影レンズ２の始動時の処理動作、図４は撮影レンズの駆動中の処理動作、図５は撮影レンズの停止時の処理動作である。なお、図３〜図５において同じ丸囲み数字を付した部分は互いに繋がっていることを示す。図３の撮影レンズ２の始動時の処理動作について説明する。
【００２４】
「ｓｔｅｐ１１１」  レンズＣＰＵ２１は、図２のｓｔｅｐ１０６での通信によりカメラ１側からフォーカス駆動命令を受ける。
「ｓｔｅｐ１１２」  レンズＣＰＵ２１は、前述した図２のｓｔｅｐ１０７でのレンズステータス通信においてカメラ１に送信する情報の１つであるフォーカス駆動中フラグをセットする。このフラグがセットされている間、カメラ１側ではフォーカスレンズ保持枠１２が駆動中であると判断する。
「ｓｔｅｐ１１３」  レンズＣＰＵ２１は、ｓｔｅｐ１１１にてカメラ１側から送信されてきたフォーカス駆動量をレンズＣＰＵ２１内のメモリに保存する。
「ｓｔｅｐ１１４」  レンズＣＰＵ２１は、パルス発生器２９から出力されるパルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間及び立下りから次のパルス信号の立ち上がりまでの時間を計測するためのパルス幅測定タイマーを備えている。つまりはパルス発生器２９からの出力信号が変化しない時間を計測している。
【００２５】
「ｓｔｅｐ１１５」  レンズＣＰＵ２１は、ブレーキ駆動回路２７に制御信号を出力し、ブレーキユニット２８への通電を開始し、駆動を開始させる。即ち、ブレーキユニット２８を駆動させてフォーカスレンズ保持枠１２を不動とする。
「ｓｔｅｐ１１６」  レンズＣＰＵ２１は、レンズ駆動制回路２２に制御信号を出力し、レンズ駆動用モータ２３への通電を開始する。このときフォーカスレンズ保持枠１２を駆動させようとするが、ブレーキユニット２８によりブレーキがかかっているので、すぐには駆動しない。
「ｓｔｅｐ１１７」  レンズＣＰＵ２１は、次のレンズ駆動方向が前回の駆動方向と同じ向きであるかを判断する。同じ向きであればｓｔｅｐ１１８に進み、それ以外であればｓｔｅｐ１１９へ進む。
「ｓｔｅｐ１１８」  レンズＣＰＵ２１は、正転時の所定の時間が経過したかを判断する。所定の時間が経過していなければｓｔｅｐ１１７の状態を維持し、所定の時間が経過していればｓｔｅｐ１２０へ進む。
【００２６】
「ｓｔｅｐ１１９」  レンズＣＰＵ２１は、反転時の所定の時間が経過したかを判断する。所定の時間が経過していなければｓｔｅｐ１１７の状態を維持し、所定の時間が経過していればｓｔｅｐ１２０へ進む。
「ｓｔｅｐ１２０」  レンズＣＰＵ２１は、正転時に所定の時間経過し又は反転時に所定の時間経過していればブレーキ駆動回路２７に制御信号を出力し、ブレーキユニット２８への通電を終了する。これによりブレーキユニット２８のブレーキは解除されフォーカスレンズ保持枠１２が駆動を開始する。
【００２７】
このようにして、撮影レンズ２側ではカメラ１側からフォーカス駆動命令を受けてからフォーカスレンズ１１を駆動させる前にブレーキユニット２８を駆動させ、フォーカスレンズ保持枠１２にブレーキをかけ固定している最中にレンズ駆動を開始する。減速ユニット２４が駆動しようとするがブレーキユニット２８によりフォーカスレンズ保持枠１２は動けないため、減速ユニット２４内のガタは詰まる。
【００２８】
ここで、レンズＣＰＵ２１は今回のレンズ駆動方向が前回の駆動方向と同じ向きであるかを判断し、各々の駆動方向に応じた十分にガタ取りが出来るだけの所定の時間が経過した後、ブレーキユニット２８の駆動を終了し、ブレーキユニット２８の駆動を解除する。その後、フォーカスレンズ保持枠１２を駆動させる。それにより、減速ユニット２４はガタのない状態からフォーカスレンズ保持枠１２の駆動を開始する。このとき前回の駆動方向と同じか逆かでブレーキ手段を解除するまでの所定時間を異ならせても良い。
【００２９】
図４の撮影レンズ２の駆動中の処理動作について説明する。
「ｓｔｅｐ１２１」  レンズＣＰＵ２１は、パルス発生器２９からのパルス信号の入力があったかどうかを判断する。パルス信号の入力があった場合にはｓｔｅｐ１２２へ進み、入力がなければｓｔｅｐ１２１の前に戻る。
「ｓｔｅｐ１２２」  ｓｔｅｐ１２１でパルス信号の入力があったので、フォーカスレンズ保持枠１２の現在位置を示すパルスカウント値（Ｐｃ）が変化している。そこで、レンズＣＰＵ２１は、パルスカウント値を変化分増す。
「ｓｔｅｐ１２３」  ｓｔｅｐ１２１でパルス信号の入力があったので、レンズＣＰＵ２１は、現在の駆動スピードを示すパルス幅を読み込む。
「ｓｔｅｐ１２４」  レンズＣＰＵ２１は、現在位置を示すパルスカウント値Ｐｃが所定の加速パルスＰａより小さいかを判断する。加速パルスより小さければｓｔｅｐ１２５へ進み、加速パルス以上であればｓｔｅｐ１２６へ進む。ここで、加速パルスとは目標位置にフォーカスレンズ保持枠１２を減速して停止させるために必要な加速駆動量であり、予めＲＯＭに保存されている。
【００３０】
「ｓｔｅｐ１２５」  ｓｔｅｐ１２４で現在位置のパルスカウント値は加速領域であると判断されたので、レンズＣＰＵ２１は加速処理を行なう。
「ｓｔｅｐ１２６」  レンズＣＰＵ２１は、目標位置までの残り駆動量Ｐｔ−Ｐｃが、所定の減速パルスＰｄ以下であるかを判断する。減速パルス以下であればｓｔｅｐ１２７へ進み、減速パルスより大きいならばｓｔｅｐ１２８へ進む。
【００３１】
ここで、減速パルスとは、目標位置にフォーカスレンズ保持枠１２を減速して停止させるために必要な減速駆動量であり、予めＲＯＭに保存されている。
【００３２】
「ｓｔｅｐ１２７」  ｓｔｅｐ１２６で現在位置のパルスカウント値は減速領域であると判断されたので、レンズＣＰＵ２１は減速処理を行なう。
「ｓｔｅｐ１２８」  ｓｔｅｐ１２６で現在位置のパルスカウント値は減速領域に到達していないと判断されたので、レンズＣＰＵ２１は速度を最高速に固定し、定速駆動を行なう。
「ｓｔｅｐ１２９」  レンズＣＰＵ２１は、速度制御処理を行なう。ここで速度制御処理とは、現在の駆動スピードと目標駆動スピードを比較して、目標駆動スピードに近づくように駆動スピードを増減させる。
【００３３】
本実施例ではレンズ駆動用モータとしてＤＣモータを使用しているため、ＤＣモータに印加する電圧を変化させて駆動スピードの増減を行なう。
「ｓｔｅｐ１３０」
レンズＣＰＵ２１は、目標位置までの残り駆動量Ｐｔ−Ｐｃが０であるかを判断する。残り駆動量が０であれば図５のｓｔｅｐ１３１へ進み、残り駆動量が０でない場合にはｓｔｅｐ１２１の前に戻る。
【００３４】
このようにして、レンズＣＰＵ２１は、フォーカスレンズ保持枠１２の駆動において、目標位置まで早く到達できるよう加速し、減速開始前に最高速に到達した場合には最高速で定速駆動をし、所定の減速領域に入ったら減速を開始する。そして、残り駆動量が０になった時、次の停止動作に移行する。
【００３５】
次に図５の撮影レンズ２の停止時の処理動作について説明する。
「ｓｔｅｐ１３１」  ｓｔｅｐ１３０でフォーカスレンズ保持枠１２が目標位置までの残り移動量Ｐｔ−Ｐｃが０であったのでレンズＣＰＵ２１は、ブレーキ駆動回路２７に制御信号を出力し、ブレーキユニット２８への通電を開始する。これによりフォーカスレンズ保持枠１２を固定する。
「ｓｔｅｐ１３２」  レンズＣＰＵ２１は、レンズ駆動回路２２に制御信号を出力し、レンズ駆動用モータ２３への通電を終了する。
「ｓｔｅｐ１３３」  レンズＣＰＵ２１は、ブレーキ駆動回路２７に制御信号を出力し、ブレーキユニット２８への通電を終了する。
「ｓｔｅｐ１３４」  レンズＣＰＵ２１は、レンズステータス通信にてカメラ１側の送信する情報の１つであるフォーカス駆動中フラグをリセットする。このフラグがリセットされることにより、カメラ１側では、撮影レンズ２側に再度、焦点検出を行なう指令を出力したり、撮像素子への露光操作を行なったりする等の次のシーケンスに移行することになる。
「ｓｔｅｐ１３５」  撮影レンズ２側の駆動処理を終了する。
【００３６】
このようにして、撮影レンズ２側ではカメラ１からのフォーカス駆動命令に応じた所定の停止位置に到達したら、ブレーキ制御回路２７は撮影レンズ２を停止させる前にブレーキユニット（ブレーキ手段）２８を駆動させる。そしてフォーカスレンズ保持枠１２が駆動している最中に（駆動力が消滅する前に）ブレーキをかける。所定の停止位置でフォーカスレンズ保持枠１２の位置を固定した状態で、レンズ駆動用モータ２３への通電を切って撮影レンズ２の駆動を終了した後、ブレーキユニット２８の駆動を終了する。それにより、減速ユニット２４のガタにかかわらず、所望の位置にフォーカスレンズ保持枠１２を停止させることができる。
【００３７】
図６、図７は本実施例の光学機器に用いる撮影レンズ２の具体的構成の概略図である。図６は撮影レンズ２の上面から見た断面図、図７は撮影レンズの展開斜視図である。３０は撮影レンズ２の本体を構成する固定筒であり、この固定筒３０の後端には不図示のカメラと結合するためのバヨネットマウント３１が不図示のビスにより締結されている。３２は固定筒３０に対し回動可能に支持されたカム環であり、ズーミング操作を行なうためのズーム環３３と連動して回動する。
【００３８】
３４はオスヘリコイド環、３５はメスヘリコイド環であり、互いのヘリコイド部３４ａ、３５ａが螺合している。フォーカスレンズ群Ｌ１を保持するフォーカスレンズ保持枠３６は、オスヘリコイド環３４と不図示のビスにより締結されている。オスヘリコイド環３４の外周部にはフォーカス環３７の内周部に形成された不図示の直進溝と係合する突起部３４ｂが設けられている。フォーカス環３７に回転方向の力を加えることによって、オスヘリコイド環３４とメスヘリコイド環３５における互いのヘリコイド部３４ａ、３５ａの螺合関係からフォーカスレンズ群Ｌ１を光軸方向に移動させることができる。また、フォーカス環３７の内周部後端には不図示のギア部が存在し、減速ユニット２４であるギアユニット（ギア列）３８に回転可能に取り付けられた出力ギア３９と噛み合っている。オートフォーカス選択時には、カメラＣＰＵ８からの駆動命令に応じ、レンズ駆動用モータ２３であるＤＣモータ４０が制御駆動され、ギアユニット３８を介してフォーカス環３７に回転方向の力が加わる。
【００３９】
固定筒３０の前端には、振れ補正レンズユニット４１が不図示のビスにより締結されている。振れ補正レンズユニット４１は振れ補正レンズ群Ｌ２を光軸略垂直面上にて上下左右方向に移動可能であるように保持しており、撮影レンズ２の振れによる像振れを打ち消す方向に振れ補正レンズ群Ｌ２を駆動する。
【００４０】
Ｌ３はズーム用レンズ群である。ズーム用レンズ群Ｌ３を保持するズームレンズ保持枠４２はその外周に固定筒３０の直進溝３０ａとカム環３２のカム溝３２ａにそれぞれ嵌合するズームレンズ用コロ４６が各々取り付けられている。また、メスヘリコイド環３５はその内周に固定筒３０の直進溝３０ａとカム環３２のカム溝３２ａにそれぞれ嵌合するメスヘリコイド環用コロ４７が取り付けられている。ズーム環３３に回転方向の力を加えると、ズームレンズ保持枠４２はズームレンズ用コロ４６が固定筒３０の直進溝３０ａにより光軸方向にのみ移動可能に支持されているため、カム環３２のカム溝３２ａの軌跡に従い光軸方向へ移動する。こうして、ズーム用レンズ群Ｌ３を各々光軸方向に移動させることができる。
【００４１】
同様に、ズーム環３３に回転方向の力を加えると、メスヘリコイド環３５もまたカム環３２のカム溝３２ａの軌跡に従い光軸方向へ移動する。この時、メスヘリコイド環３５とフォーカスレンズ保持枠３６との間に相対的な移動は起こらないため、フォーカスレンズ群Ｌ１はメスヘリコイド環３５と同様に光軸方向に移動させられる。５２は銘板環である。ズームレンズ群Ｌ３の間に絞りユニット４３が存在する。絞り駆動用モータ４４からの動力によって、絞りユニット４３は駆動する。
【００４２】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、ブレーキユニット２８の具体的構成の説明図である。図８（Ａ）はブレーキユニット２８の上面から見た断面図（図６のＢ部分）、図８（Ａ）はブレーキユニット２８の正面から見た断面図（図６のＡ−Ａ断面の一部分）である。
【００４３】
フォーカス環３７の内側には、コイル４８とヨーク４９が存在し、ヨーク４９にはバネ性のある保持板５０が固着されている。保持板５０はフォーカス環３７にビス５１で締結され、フォーカス環３７の前端に嵌め込まれる銘板環５２の不図示のスリットに差し込まれ、保持されている。コイル４８はフォーカス環３７の内側のガイド３７ａによって保持されている。また、オスヘリコイド環３４の円筒部壁部の内側には、帯状の強磁性体５３が一体成型され存在している。ヨーク４９はその支柱部４９ａがコイル４８の巻き内部空間を通っており、かつ上下２本の腕部４９ｂがオスヘリコイド環３４の円筒面に向かって非接触に伸びている。ブレーキ駆動回路２７からの信号によりコイル４８に電流が流れると、コイル４８の巻き内部空間にてコイル４８の積層厚み方向に磁束が発生する。
【００４４】
その磁束はコイル４８の巻き内部空間に存在するヨークの支柱部４９ａを通り、一方の腕部４９ｂから出て強磁性体５５に入りその中を通過する。そして、その磁束は他方のヨーク腕部４９ｂの付近で強磁性体５５から出て、他方のヨーク腕部４９ｂに入りまたヨーク支柱部４９ａに戻るという閉じた磁束となる。磁束はその経路を短くしようとする性質があることから、ローレンツ力が発生し、強磁性体５３に向かってヨーク４９が移動させられ、ヨーク腕部４９ｂとフォーカス環３７に保持板５０を介して締結したオスヘリコイド環３４が接触する。そして、フォーカスレンズ保持枠３６を締結するオスヘリコイド環３４は強磁性体５３の閉じた強い磁束とヨーク腕部４９ｂの接触によってレンズ駆動用モータ２３が駆動中であっても固定され動けなくなる。コイル４８への通電を切った際には、ヨーク４９に固着されたバネ性のある保持板５０の作用により、コイル４８とヨーク４９は通電前の位置まで戻されヨーク腕部４９ｂとオスヘリコイド環３４は非接触となる。なお、保持板５０の材料は、例えばＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等の磁性がなくバネ性のある金属が望ましい。
【００４５】
このように本実施例においては、複数のレンズ群から成る光学系を有する光学装置であって、少なくとも１つの光軸方向に移動するレンズ群Ｌ１と、光軸方向に相対移動可能なレンズ群Ｌ１を保持するレンズ保持枠（フォーカスレンズ保持枠）１２を備える。そして、レンズ保持枠１２を移動させるためのレンズ駆動用モータ（駆動力発生手段）２３と、レンズ駆動用モータ２３から発生した駆動力を光軸方向に移動するレンズ保持枠１２に伝達する減速ユニット２４とを有する。更にレンズＣＰＵ２１からの制御信号を伝達するレンズ駆動回路（駆動力制御手段）２２を備える。
【００４６】
更に、光軸方向に移動するレンズ保持枠（フォーカスレンズ保持枠）１２を他のレンズ群（ズーム用レンズ群１３）に対して光軸方向の任意の位置で固定するブレーキユニット（ブレーキ手段）２８とを有する。そしてブレーキユニット２８を制御するブレーキ駆動回路（ブレーキ制御回路）２７とを備える。レンズ保持枠１２が光軸方向に移動させられる際に、レンズ保持枠１２を移動させるためのレンズ駆動用モータ２３への通電開始に先立って（通電開始前に）、ブレーキ駆動回路２７がブレーキユニット２８を駆動させる。これによってレンズ保持枠１２を固定する。
【００４７】
ブレーキ駆動回路２７は、光軸方向に移動するレンズ保持枠１２の前回の移動方向に対し、今回の移動方向が同方向であるか逆方向であるかを判断し、各々の移動方向に応じてブレーキユニット２８を解除するまでの所定の時間を選択する。例えば同方向か逆方向かで所定の時間を異ならせている。減速ユニット２４はレンズ保持枠１２を光軸方向に移動しようとするが、レンズ保持枠１２がブレーキユニット２８により固定されているため、減速ユニット２４内に存在するガタ分だけ動いたところで停止してしまう。その後、ブレーキユニット２８を解除し、レンズ駆動用モータ２３への通電を開始し、レンズ保持枠１２を駆動させる。そして光軸方向に移動しているレンズ保持枠１２を停止させる際には、レンズ保持枠１２が光軸方向の所定の位置に到達したか否かを検出する。そして、到達したらレンズ保持枠１２を移動させるためのレンズ駆動用モータ２３への通電終了に先立って、まずブレーキ駆動回路２７がブレーキユニット２８を駆動させる。これにより、光軸方向に移動していたレンズ保持枠１２はブレーキユニット２８によって固定される。
【００４８】
その後、レンズ駆動用モータ２３への通電を終了する。このときレンズ保持枠１２が光軸方向に移動しようとしてもブレーキユニット２８により固定されているため、減速ユニット２４内にガタがあってもその影響を受けることなく所定の位置で停止できる。これらの構成によって、減速ユニット２４内に存在するガタによる停止位置ずれを低減することができ、レンズ保持枠１２の始動時の駆動遅れを減らし、精度よく所望の位置にレンズ保持枠１２を停止させることができる。また、従来の光学機器においてはレンズ保持枠を精度よく停止させるために、レンズ駆動用モータ２３への通電を切ればレンズ保持枠を止めることができる速度まで減速する必要があった。しかし、本実施例ではブレーキユニット２８が駆動中のレンズ保持枠を固定できる速度にまで減速されていればよい。そのため、レンズ保持枠の総駆動時間をより短くすることが容易である。
【００４９】
なお、本実施例では、レンズ保持枠の駆動を始める際に、ブレーキ駆動回路２７が光軸方向に移動するレンズ保持枠の前回の移動方向に対し、今回の移動方向が同方向であるか逆方向であるかを判断する手法を挙げた。しかし、移動方向の判断はせず、どちらの移動方向であっても十分にガタ取りができる所定の時間ブレーキユニット２８を駆動させてもよい。
【００５０】
上述のブレーキユニット２８の構成は一例であり、これに限定するものではなく、公知のブレーキ手段でもよい。ただし、応答性の悪いブレーキ手段の場合には、ブレーキ手段の駆動遅れを考慮して制御を行なう必要がある。上述のレンズ駆動用モータ２３にＤＣモータを挙げたが、これに限定するものではなく、ステッピングモータ、超音波モータ等公知の駆動力発生手段を用いてもよい。また、本実施例ではフィルムカメラシステムやデジタルカメラシステムに適用することができる。撮影レンズが交換可能なカメラについて説明したが、これに限定するものではなく、撮影レンズが一体となっているカメラでもよく、更に撮影光学系以外では液晶プロジェクタ、ＡＦ機能搭載の双眼鏡等の光学機器にも同様に適用できる。
【００５１】
［実施例２］
以下、図９のフローチャートを参照して、本発明の実施例２の光学機器における自動焦点調節の処理動作について説明する。本実施例は実施例１の図１、図２、図４〜図８と同様の構成をしたカメラシステムの一部を用いているが、レンズ保持枠の駆動の始動時におけるブレーキユニット２８の駆動を解除する判断処理が実施例１と異なっている。
【００５２】
本実施例ではレンズ駆動モータ２３又は減速ユニット２４の動きを駆動検出手段（パルス発生器２９）で検出する。そしてその検出結果に基づいてブレーキユニット２８の駆動を解除する時間を制御している。例えば停止を確認した後にブレーキユニット２７の駆動を解除している。図９は、撮影レンズ２側（主にレンズＣＰＵ２１）の撮影レンズ２の始動時の処理についてのフローチャートである。なお、図９において丸囲み数字を付した部分は図４の丸囲み数字と互いに繋がっていることを示す。
【００５３】
「ｓｔｅｐ２１１」  レンズＣＰＵ２１は、図２のｓｔｅｐ１０６での通信によりカメラ１側からフォーカス駆動命令を受ける。
「ｓｔｅｐ２１２」  レンズＣＰＵ２１は、前述した図２のｓｔｅｐ１０７でのレンズステータス通信においてカメラ１に送信する情報の１つであるフォーカス駆動中フラグをセットする。このフラグがセットされている間、カメラ１側ではフォーカスレンズ保持枠１２が駆動中であると判断する。
「ｓｔｅｐ２１３」  レンズＣＰＵ２１は、図３のｓｔｅｐ１１１にてカメラ１側から送信されてきたフォーカス駆動量をレンズＣＰＵ２１内のメモリに保存する。
「ｓｔｅｐ２１４」  レンズＣＰＵ２１は、パルス発生器２９から出力されるパルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間及び立下りから次のパルス信号の立ち上がりまでの時間を計測するためのパルス幅測定タイマーを備えている。つまりはパルス発生器２９からの出力信号が変化しない時間を計測している。
「ｓｔｅｐ２１５」  レンズＣＰＵ２１は、ブレーキ駆動回路２７に制御信号を出力し、ブレーキユニット２８への通電を開始する。これによりフォーカスレンズ保持枠１２を固定にする。
【００５４】
「ｓｔｅｐ２１６」  レンズＣＰＵ２１は、レンズ駆動回路２２に制御信号を出力し、レンズ駆動用モータ２３への通電を開始する。このときフォーカスレンズ保持枠１２はブレーキユニット２８により固定され、移動しない。
「ｓｔｅｐ２１７」  レンズＣＰＵ２１は、パルス発生器２９からのパルス信号の入力があったかどうかを判断する。パルス信号の入力がない場合にはｓｔｅｐ２１８へ進み、入力があればｓｔｅｐ２１６へ戻る。
「ｓｔｅｐ２１８」  レンズＣＰＵ２１は、パルス幅測定タイマーの現在の値であるＲ−ＴＩＭを読み込む。このＲ−ＴＩＭは、前回のパルス入力（パルス信号の立ち上がり）から現在までの時間を表す。
「ｓｔｅｐ２１９」  レンズＣＰＵ２１は、Ｒ−ＴＩＭとＳＴＯＰ−ＴＩＭとを比較する。ここでＳＴＯＰ−ＴＩＭは、フォーカスレンズ保持枠１２（レンズ駆動用モータ）が停止したと判断するために予め決められているメモリに保存された、パルス発生器２９からの出力信号に変化がない状態の時間である。Ｒ−ＴＩＭがＳＴＯＰ−ＴＩＭ以上であればｓｔｅｐ２２０へ進み、Ｒ−ＴＩＭがＳＴＯＰ−ＴＩＭより小さい場合はｓｔｅｐ２１６へ戻る。
「ｓｔｅｐ２２０」  レンズＣＰＵ２１は、ブレーキ駆動回路２７に制御信号を出力し、ブレーキユニット２８への通電を終了する。これによりフォーカスレンズ保持枠１２は駆動される。
【００５５】
なお、本実施例において上述の構成以外は実施例１と同様であるため、詳細説明は省略する。このようにして、撮影レンズ２側ではカメラ１側からフォーカス駆動命令を受けてからフォーカスレンズ保持枠１２を駆動させる前にブレーキユニット２８を駆動させ、フォーカスレンズ保持枠１２へブレーキをかけ固定している最中にレンズ駆動を開始する。減速ユニット２４が駆動しようとするがブレーキユニット２８によりフォーカスレンズ保持枠１２は動けないため、減速ユニット２４内のガタは詰まる。
【００５６】
ここで、駆動検出手段であるところのパルス発生器２９からのパルス信号入力で減速ユニット２４の駆動状態を確認し、停止している場合には減速ユニット２４のガタ取りが終了しているため、ブレーキ駆動回路２７はブレーキユニット２８の駆動を終了する。これにより、減速ユニット２４はガタのない状態からフォーカスレンズ保持枠１２の駆動を開始する。
【００５７】
なお、実施例１では減速ユニット２４が十分にガタ取りできる所定の時間内ブレーキ手段を駆動させていたため、実際にはガタ取りが終了しても所定の時間経過するまでブレーキ手段を駆動させていることがある。しかし、本実施例では駆動検出手段で減速ユニット２４のガタ取りが終了したことを確認してすぐにブレーキ手段の駆動を終了できるため、より駆動時間を短縮することができる。
【００５８】
以上のように本発明の光学装置によれば、レンズ保持枠が光軸方向に移動させられる際に、レンズ保持枠を移動させるための駆動力発生手段の駆動力発生に先立って、ブレーキ制御手段がブレーキ手段を駆動させる。これによってレンズ保持枠を固定することができる。駆動力伝達手段はレンズ保持枠を光軸方向に移動させようとするが、レンズ保持枠をブレーキ手段により固定されているため、駆動力伝達手段内に存在するガタ分だけ動いたところで停止する。
【００５９】
また、光軸方向に移動しているレンズ保持枠が停止させられる際に、レンズ保持枠を移動させるための駆動力発生手段の駆動力の消滅に先立って、ブレーキ制御手段がブレーキ手段を駆動させる。これによりレンズ保持枠を固定することができる。レンズ保持枠が光軸方向に移動しようとしてもブレーキ手段により固定されているため、駆動力伝達手段内にガタがあってもその影響を受けることなく所望の位置で停止できる。そのため、駆動力伝達手段内のガタによって生じる駆動力発生手段への制御信号と実際のレンズ駆動状態のずれを低減させることが出来る。これにより、レンズ保持枠の始動時の駆動遅れを低減し、また所望の位置にレンズ保持枠を停止させることができる。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
８  カメラＣＰＵ    １１  フォーカスレンズ    １２、３６  フォーカスレンズ保持枠
１３  ズームレンズ    ２１  レンズＣＰＵ    ２２  レンズ駆動回路
２３  レンズ駆動用モータ    ２４  減速ユニット    ２７  ブレーキ駆動回路
２８  ブレーキユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011123335.tif 000008
【図７】
2011123335.tif 000009
【図８】
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【図９】
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