(57)【要約】【課題】レンズの移動量を検出するためのスケールの変位量をレンズの移動量に対して小さくする。【解決手段】レンズ駆動装置は、レンズＬ３を保持し、移動可能なレンズホルダ７と、レンズホルダに連結された連結部１１ｃを有し、該レンズホルダの移動とともに回動するレバー１１と、回動位相検出用パターンを有し、レバー上に設けられたスケール１５と、スケールに対向するように配置され、該スケールがレバーとともに回動することにより回動位相検出用パターンに対応した信号を出力するセンサ１６とを有する。レバー上において、回動軸とスケールとの間の距離ｘ１が、回動軸と連結部との間の距離ｘ２よりも短い。【選択図】図５
2011090073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持し、移動可能なレンズホルダと、
前記レンズホルダに連結された連結部を有し、該レンズホルダの移動とともに回動するレバーと、
回動位相検出用パターンを有し、前記レバー上に設けられたスケールと、
前記スケールに対向するように配置され、該スケールが前記レバーとともに回動することにより前記回動位相検出用パターンに対応した信号を出力するセンサとを有し、
前記レバー上において、前記回動軸と前記スケールとの間の距離が、前記回動軸と前記連結部との間の距離よりも短いことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記回動位相検出用パターンは、以下の式に従う不等ピッチで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｚ／Ａ）
ただし、θは前記スケールの回動位相であり、ｚは前記レンズホルダの移動量であり、Ａは定数である。
【請求項３】
前記回動位相検出用パターンは、等ピッチで形成されており、
前記センサからの前記信号に基づいて検出される前記スケールの回動位相を、以下の式に従うテーブルデータを用いて又は該式を用いた演算により前記レンズホルダの移動量に変換する演算部を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
ｚ＝Ａｔａｎ（θ）
ただし、θは前記スケールの回動位相であり、ｚは前記レンズホルダの移動量であり、Ａは定数である。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置を有することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラや交換レンズ等の光学機器に搭載されるレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズを移動させるレンズ駆動装置には、レンズの位置を検出するために、磁気又は光学スケールと、該スケール上に形成されたパターンに対応する信号を出力するセンサ（ＭＲセンサやフォトセンサ）とを有するものが多い。具体的には、レンズを保持するレンズホルダにスケールがレンズ移動方向に延びるように取り付けられ、該スケールのパターンに対向する位置にセンサが固定される。レンズホルダと一体にスケールが移動することで、センサからパターンに対応する信号が出力され、該信号をカウントすることでレンズホルダの移動量（位置）を検出することができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２２５０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようにスケールをレンズホルダと一体に移動させる場合において、レンズホルダの最大移動量をｚとすると、スケールの長さをｚ以上とする必要がある。さらに、スケールをレンズホルダと一体で移動させるための空間として、スケールの長さの２倍のレンズ移動方向長さを有する空間が必要となる。このため、レンズ駆動装置を搭載したカメラのレンズ移動方向での大きさが増大し、カメラの小型化が困難になる。
本発明は、レンズの位置を検出するために用いられるスケールの変位量を小さくすることができるようにしたレンズ駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面としてのレンズ駆動装置は、レンズを保持し、移動可能なレンズホルダと、レンズホルダに連結された連結部を有し、該レンズホルダの移動とともに回動するレバーと、回動位相検出用パターンを有し、レバー上に設けられたスケールと、スケールに対向するように配置され、該スケールがレバーとともに回動することにより回動位相検出用パターンに対応した信号を出力するセンサとを有する。レバー上において、回動軸とスケールとの間の距離が、回動軸と連結部との間の距離よりも短いことを特徴とする。
なお、上記レンズ駆動装置を有する光学機器も本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、スケールの変位量をレンズホルダの移動量よりも小さくすることができるので、レンズ駆動装置、ひいてはこれを搭載する光学機器のレンズ移動方向で小型化することができ、光学機器の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１であるレンズ駆動装置を搭載したカメラの鏡筒収納状態での内部構造を示す断面図。
【図２】実施例１において第３レンズホルダが繰り込み位置にある撮影状態でのカメラの内部構造を示す断面図。
【図３】実施例１において第３レンズホルダが繰り出し位置にある撮影状態でのカメラの内部構造を示す断面図。
【図４】実施例１のカメラの外観斜視図。
【図５】実施例１において第３レンズホルダが繰り込み位置にある状態でのレンズ駆動装置を示す斜視図。
【図６】実施例１において第３レンズホルダが繰り出し位置にある状態でのレンズ駆動装置を示す斜視図。
【図７】実施例１におけるスケールの回動位相と第３レンズホルダの移動量の関係を示す図。
【図８】本発明の実施例２におけるスケールの回動位相から第３レンズホルダの光軸方向の移動量への変換テーブルの例を示す図。
【図９】実施例２におけるスケールの回動位相から第３レンズホルダの光軸方向の移動量への変換を行う処理のフローチャート。
【図１０】本発明の実施例３におけるスケールの回動位相から第３レンズホルダの光軸方向の移動量への変換を行う処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１には、本発明の実施例１であるレンズ駆動装置を搭載したカメラ（光学機器）の鏡筒収納状態での内部構造を示している。図２は第３レンズが繰り込み位置にある撮影状態でのカメラの内部構造を示している。図３は第３レンズが繰り出し位置にある撮影状態でのカメラの内部構造を示している。図４はカメラの外観を示している。
【００１０】
図４に示すように、カメラ１の前面には、収納式のレンズ鏡筒２が設けられている。レンズ鏡筒２は、図１に示すように、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を収容している。第３レンズＬ３は光軸方向に移動してフォーカス調節を行う。
【００１１】
第１レンズＬ１は、第１カムピン３ａを有する第１レンズホルダ３により保持されている。第２レンズＬ２は、第２カムピン４ａおよびシャッターユニット４ｂを有する第２レンズホルダ４により保持されている。
【００１２】
第１レンズホルダ３および第２レンズホルダ４の外周には、カム筒５および固定筒６が配置されている。
【００１３】
カム筒５は、光軸回りで回転する。カム筒５の外周部には、不図示のギア部５ａが設けられている。カム筒５の内周部には、第１カム溝５ｂおよび第２カム溝５ｃが設けられている。
【００１４】
カム筒５は、固定筒６の外周に回転可能に配置されている。固定筒６の周壁部には、光軸方向に延びる貫通長穴形状の直進溝６ａが周方向３箇所に形成されている。直進溝６ａには、第１カムピン３ａと第２カムピン４ａとが光軸方向に移動可能に係合している。
【００１５】
カム筒５のギア部５ａに噛み合う不図示の駆動ギアが回転すると、カム筒５が固定筒６の回りを回転する。カム筒５が回転すると、カム筒５の第１カム溝５ｂに係合する第１カムピン３ａが、第１カム溝５ｂのリフトによって直進溝６ａにガイドされながら光軸方向に移動する。同様に、カム筒５の第２カム溝５ｃに係合する第２カムピン４ａが、第２カム溝５ｃのリフトによって直進溝６ａにガイドされながら光軸方向に移動する。
【００１６】
これにより、第１レンズホルダ３と第２レンズホルダ４とが光軸方向に移動し、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２が図１に示す鏡筒収納状態と図２および図３に示す撮影状態との間で移動する。
【００１７】
次に、図５および図６を用いて、第３レンズＬ３を光軸方向に移動させるレンズ駆動装置について説明する。図５は、第３レンズＬ３が繰り込み位置にある状態でのレンズ駆動装置を示している。図６は、第３レンズＬ３が繰り出し位置にある状態でのレンズ駆動装置を示している。
【００１８】
レンズ駆動装置は、図５に示すように、第３レンズＬ３を保持して光軸方向に移動可能な第３レンズホルダ７と、支点軸８ａを有するベース部材としてのＣＣＤレンズホルダ８と、支点軸８ａに回動可能に支持されるレバー１１とを有する。
【００１９】
第３レンズホルダ７には、スリーブ７ａと、振れ止め部７ｂと、当接部７ｃと、スリット板７ｄとが設けられている。
【００２０】
ＣＣＤレンズホルダ８は、ガイドバー９および振れ止めバー１０を保持している。また、ＣＣＤレンズホルダ８には、位置検出部１６と、ヨーク１３と、マグネット１４と、第３リセットフォトインタラプタ（ＰＩ）２１とが設けられている。
【００２１】
レバー１１は、一端（下端）に動作点１１ｂを有し、他端（上端）に作用点１１ｃを有し、これらの中間部に支点軸受１１ａを有する。支点軸受１１ａは、ＣＣＤレンズホルダ８の支点軸（回動軸）８ａに取り付けられ、レバー１１を光軸方向に（光軸方向に直交する軸回りで）回動可能に支持する。
【００２２】
第３レンズホルダ７の当接部７ｃは、押えばね１１ｄによってレバー１１の作用点（連結部又は当接部）１１ｃに押し付けられつつ連結される。レバー１１の動作点１１ｂには、中央に空芯部１２ａを有するコイル１２が取り付けられている。コイル１２（および動作点１１ｂ）は、第３レンズホルダ７に対するカウンタバランスウエイトとして機能する。
１５は扇状のスケールであり、その円弧方向に回動位相検出用パターンとしての磁気パターンが形成されている。スケール１５は、レバー１１上において磁気パターンがＭＲセンサ１６に対向する位置に保持されている。
支点軸受１１ａ（つまりは回動軸８ａ）とスケール１５との間の距離ｘ１は、支点軸受１１ａと作用点１１ｃとの間の距離ｘ２より短い。このため、レバー１１が回動軸回りで回動したときに第３レンズホルダ７の光軸方向の移動量よりもスケール１５の同方向での移動量（変位量）が小さくなる。
言い替えれば、レバー１１上におけるスケール１５が設けられた位置は、第３レンズホルダ７の移動とともに回動するスケール１５の光軸方向での変位量が第３レンズホルダ７の移動量よりも小さくなる位置である。
レバー１１が光軸方向に回動すると、これとともにスケール１５も光軸方向に回動する。これにより、磁気パターンにより形成されてＭＲセンサ１６に作用する磁界が変化し、ＭＲセンサ１６からは磁気パターンに対応した正弦波状の信号が出力される。
レバー１１の一部に沿うように、フォーカスＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１７が配置されている。フォーカスＦＰＣ１７の腕部１７ａはコイル１２からレバー１１の支点軸受１１ａ近傍からＣＣＤレンズホルダ８側に延びて、図１に示すメイン基板１８に接続されている。また、フォーカスＦＰＣ１７の腕部１７ｂは、ＭＲセンサ１６からの信号をメイン基板１８に伝達するように延びている。さらに、フォーカスＦＰＣ１７の腕部１７ｃは、第３リセットＰＩ２１からのリセット信号をメイン基板１８に伝達するように延びている。
メイン基板１８は、図１に示すように、不図示の配線を介してＣＣＤプレート２０上に配置された撮像素子（ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサにより構成される。以下、ＣＣＤという）１９に接続されている。ＣＣＤ１９は、レンズ鏡筒２内の撮影光学系によって形成された被写体像を光電変換し、画像データを生成する。
【００２３】
ここで、本実施例では、コイル１２、ヨーク１３およびマグネット１４により、第３レンズホルダ７を第３レンズＬ３の光軸方向に移動させるアクチュエータとしてのボイスコイルモータが構成される。レバー１１の動作点１１ｂに取り付けられたコイル１２の空芯部１２ａの内側には、ヨーク１３に形成された第１の円弧部が該空芯部１２ａを貫通するように配置されている。また、コイル１２の外周には、ヨーク１３に形成された第２の円弧部に取り付けられた円弧形状のマグネット１４が対向している。このようにしてコイル１２は、ヨーク１３とマグネット１４が形成する磁界中に配置される。
【００２４】
メイン基板１８からコイル１２にフォーカスＦＰＣ１７を介して電流が供給されると、磁界と電流に直交する方向にローレンツ力が発生し、該ローレンツ力がレバー１１の動作点１１ｂに作用してレバー１１が支点軸受１１ａを中心として回動する。
【００２５】
レバー１１が回動すると、その作用点１１ｃに当接部７ｃが当接する第３レンズホルダ７が、ガイドバー９と振れ止めバー１０によってガイドされながら図５に示す繰り込み位置と図６に示す繰り出し位置との間で光軸方向に直進移動する。
【００２６】
第３レンズホルダ７が繰り込み位置と繰り出し位置との間で直進移動すると、スリット板７ｄが第３リセットＰＩ２１に対して移動する。第３リセットＰＩ２１は、スリット板７ｄのエッジを検出してリセット信号を出力する。メイン基板１８は、リセット信号が入力された時点でＭＲセンサ１６からの信号のカウンタを０にリセットする。このときのスケール１５の回動位相を原点（基準）としてＭＲセンサ１６からの信号をカウントすることにより、スケール１５の回動位相θを検出することができる。
【００２７】
次に図７を用いて、スケール１５の回動位相θから第３レンズホルダ７の光軸方向の位置ｚを算出する方法について説明する。図７には、スケール１５の回動位相θと第３レンズホルダ７の移動量zとの関係を示している。
【００２８】
前述したように、第３レンズホルダ７が光軸方向に直進移動するとともに、レバー１１とスケール１５は支点軸受１１ａを中心として一体で回動する。Ａを定数とすると、第３レンズホルダ７の移動量zとスケール１５の回動位相θとの関係は以下の式（１）で表される。
【００２９】
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｚ／Ａ）  …（１）
本実施例では、スケール１５の磁気パターンのピッチを式（１）に従う不等ピッチで形成している。これにより、第３レンズホルダ７の光軸方向の移動量ｚとＭＲセンサ１６からの信号をカウントして得られるスケール１５の回動位相θとの関係がリニアになる。つまり、図７において、ｚ１＝ｚ２のときにθ１≠θ２である。
このようにして検出したスケール１５の回動位相θ（つまりは第３レンズホルダ７の光軸方向の位置）に応じてコイル１２に流す電流の向きと量を制御することで、第３レンズホルダ７の位置を光軸方向における目標位置に制御することができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施例によれば、レバー１１上の支点軸受１１ａとスケール１５との間の距離ｘ１が、支点軸受１１ａと作用点１１ｃとの間の距離ｘ２よりも短くなる位置にスケール１５を設けている。これにより、レバー１１が回動したときに第３レンズホルダ７の光軸方向の移動量ｚよりもスケール１５の光軸方向の変位量を小さくすることができる。したがって、スケール１５の光軸方向長さｚ３を短くすることができ、レンズ駆動装置ひいてはカメラの小型化を図ることができる。
【００３１】
また、スケール１５のピッチを不等ピッチとすることで、スケール１５の光軸方向長さｚ３を短くしても第３レンズホルダ７の位置を正確に検出することができる。
【実施例２】
【００３２】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例のレンズ駆動装置およびカメラの基本構成は実施例１と同じであるが、スケール１５に形成された磁気パターンのピッチが等ピッチである点で実施例１と異なる。
図８および図９を用いて、スケール１５の回動位相θから第３レンズホルダ７の光軸方向の位置ｚを算出する方法について説明する。図８には、スケール１５の回動位相θから第３レンズホルダ７の光軸方向の移動量zを求めるための変換テーブルデータを示している。また、図９のフローチャートには、スケール１５の回動位相θからの第３レンズホルダ７の移動量ｚの変換処理を示す。
実施例１と同様に、本実施例でも、第３レンズホルダ７が光軸方向に直進移動するとともに、レバー１１とスケール１５は支点軸受１１ａを中心に一体で回動する。Ａを定数とすると、第３レンズホルダ７の移動量ｚとスケール１５の回動位相θとの関係は以下の式（２）で表される。
【００３３】
ｚ＝Ａｔａｎ（θ）  …（２）
図８の変換テーブルデータは、式（２）に従う変換データをテーブル化したものである。そして、本実施例では、スケール１５の回動位相θに対してスケール１５の磁気パターンのピッチは等ピッチである。
メイン基板１８上に設けられた不図示の演算部は、上記変換テーブルデータを予め格納している。そして、図９のステップＳ１では、ＭＲセンサ１６からの信号のカウント値（カウンタのリセット後のカウント値）に相当する回動位相θを取得する。
次に演算部は、変換テーブルデータ内において、取得した回動位相θに一致する回動位相を探索する。そして、取得した回動位相θに一致する回動位相の欄に格納された移動量ｚのデータを読み出す。
これにより、第３レンズホルダ７の光軸方向での位置を検出することができ、該位置に応じてコイル１２に流す電流の向きと量を制御することで、第３レンズホルダ７の位置を光軸方向における目標位置に制御することができる。
【実施例３】
【００３４】
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例のレンズ駆動装置およびカメラの基本構成は実施例１と同じである。また、スケール１５に形成された磁気パターンのピッチは、実施例２と同様に等ピッチである。ただし、本実施例では、メイン基板１８上の演算部は、実施例２のような変換テーブルデータを用いずに、演算により第３レンズホルダ７の移動量ｚを求める。
具体的には、図１０のフローチャートに示すように、まずステップＳ１１では、ＭＲセンサ１６からの信号のカウント値（カウンタのリセット後のカウント値）に相当する回動位相θを取得する。
そして、実施例２で説明した式（２）に取得した回動位相θを代入して、第３レンズホルダ７の移動量ｚを算出する。
これにより、第３レンズホルダ７の光軸方向での位置を検出することができ、該位置に応じてコイル１２に流す電流の向きと量を制御することで、第３レンズホルダ７の位置を光軸方向における目標位置に制御することができる。
【００３５】
実施例２および３においても、実施例１と同様に、スケール１５の光軸方向長さを短くして、レンズ駆動装置およびカメラの小型化を図りつつ、第３レンズホルダ７の位置の正確な検出が可能である。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
上記各実施例では、スケールとして磁気スケールを用いるとともにセンサとしてＭＲセンサを用いる場合について説明した。しかし、本発明では、スケールとして光学スケールを用いるとともにセンサとして、光学スケール上のパターンでの反射光を受光してパターンに対応する信号を出力するフォトセンサを用いてもよい。
また、上記各実施では、第３レンズホルダ７の光軸方向の位置を検出するようにした。この点、第３のレンズホルダ７が光軸方向以外に移動可能な場合においても応用できる。例えば、第３のレンズホルダ７の移動方向が光軸方向に直交する方向である場合、レバー１１やスケール１５は、上記各実施例に対して９０度回転した位置関係になる。
また、本発明は、上記各実施例にて説明したレンズ一体型のカメラに限らず、カメラに対して着脱される交換レンズ等の他の光学機器にも用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
レンズの移動量を検出するためのスケールの変位量を小さくすることで、小型化したレンズ駆動装置および光学機器を提供できる。
【符号の説明】
【００３７】
Ｌ３    第３レンズ
１      カメラ
２      レンズ鏡筒
７      第３レンズホルダ
１１    レバー
１５    スケール
１６    ＭＲセンサ
【図１】
2011090073.tif 000003
【図２】
2011090073.tif 000004
【図３】
2011090073.tif 000005
【図４】
2011090073.tif 000006
【図５】
2011090073.tif 000007
【図６】
2011090073.tif 000008
【図７】
2011090073.tif 000009
【図８】
2011090073.tif 000010
【図９】
2011090073.tif 000011
【図１０】
2011090073.tif 000012