(57)【要約】【課題】可動レンズの送り精度の向上および鏡筒の小型化を図る上で有利なレンズ鏡筒および撮像装置を提供する。【解決手段】２群レンズ１２の光軸方向に沿った位置に対応する位置データを生成する２群用位置検出手段３４が設けられ、２群用位置検出手段３４から供給される各位置データに基づいて２群レンズ１２の前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように２群用モータ２８０４の回転量を制御するとともに、２群用モータ２８０４の回転動作中に位置データが所定時間変化しなかったときに２群レンズ１２の移動が強制的に停止されたと判定し即座に２群用モータ２８０４の回転を停止させる。【選択図】        図５
2005234075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡筒内に配設されその光軸方向に移動可能に配設された可動レンズと、前記可動レンズを光軸方向に移動させる駆動機構と、前記駆動機構の制御手段とを有するレンズ鏡筒であって、
前記駆動機構は、前記光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部材を回転させるモータと、回転不能な状態で前記雄ねじ部材に螺合され該雄ねじ部材の回転により雄ねじ部材に沿って移動し前記可動レンズに当接可能な雌ねじ部材と、前記雄ねじ部材の長手方向から前記可動レンズを付勢し可動レンズを前記雌ねじ部材に当接させる付勢手段とを備え、
前記可動レンズの光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する位置検出手段が設けられ、
前記制御手段は、前記位置検出手段から供給される前記位置データに基づいて前記可動レンズの前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように前記モータの回転量を制御する第１の制御部と、前記モータの回転動作中に前記位置データが所定時間変化しなかったときに前記可動レンズの移動が強制的に停止されたと判定し即座に前記モータの回転を停止させる第２の制御部とを有する、
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
鏡筒内に配設されその光軸方向に移動可能でその光軸回りに回転不能に配設された可動レンズと、前記可動レンズを光軸方向に移動させる駆動機構と、前記駆動機構の制御手段とを有するレンズ鏡筒であって、
前記駆動機構は、前記可動レンズに設けられた雌ねじと、前記雌ねじに螺合し前記光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部材を回転させるモータと、前記雄ねじ部材の長手方向から前記可動レンズを付勢する付勢手段とを備え、
前記可動レンズの光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する位置検出手段が設けられ、
前記制御手段は、前記位置検出手段から供給される前記位置データに基づいて前記可動レンズの前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように前記モータの回転量を制御する第１の制御部と、前記モータの回転動作中に前記位置データが所定時間変化しなかったときに前記可動レンズの移動が強制的に停止されたと判定し即座に前記モータの回転を停止させる第２の制御部とを有する、
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項３】
前記第２の制御部は、前記モータの回転を停止させた状態における前記位置データを、前記可動レンズが前記光軸方向に沿って移動する際の移動量あるいは移動位置の基準となる基準位置として設定することを特徴とする請求項1または２記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
前記鏡筒に前記可動レンズを光軸方向に案内する案内機構が設けられ、前記案内機構は、前記光軸方向に沿って延在し前記可動レンズの軸受部に係合することで前記可動レンズを光軸方向に案内するガイド軸を有し、前記付勢部材はコイルスプリングにより構成され、前記ガイド軸に巻装されその一端が前記軸受部に弾接し他端が鏡筒側に弾接して配設されていることを特徴とする請求項1または２記載のレンズ鏡筒。
【請求項５】
鏡筒内に配設されその光軸方向に移動可能に配設された可動レンズと、前記可動レンズを光軸方向に移動させる駆動機構と、前記駆動機構の制御手段とを有するレンズ鏡筒を備えた撮像装置であって、
前記駆動機構は、前記光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部材を回転させるモータと、回転不能な状態で前記雄ねじ部材に螺合され該雄ねじ部材の回転により雄ねじ部材に沿って移動し前記可動レンズに当接可能な雌ねじ部材と、前記雄ねじ部材の長手方向から前記可動レンズを付勢し可動レンズを前記雌ねじ部材に当接させる付勢手段とを備え、
前記可動レンズの光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する位置検出手段が設けられ、
前記制御手段は、前記位置検出手段から供給される前記位置データに基づいて前記可動レンズの前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように前記モータの回転量を制御する第１の制御部と、前記モータの回転動作中に前記位置データが所定時間変化しなかったときに前記可動レンズの移動が強制的に停止されたと判定し即座に前記モータの回転を停止させる第２の制御部とを有する、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
鏡筒内に配設されその光軸方向に移動可能でその光軸回りに回転不能に配設された可動レンズと、前記可動レンズを光軸方向に移動させる駆動機構と、前記駆動機構の制御手段とを有するレンズ鏡筒を備えた撮像装置であって、
前記駆動機構は、前記可動レンズに設けられた雌ねじと、前記雌ねじに螺合し前記光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部材を回転させるモータと、前記雄ねじ部材の長手方向から前記可動レンズを付勢する付勢手段とを備え、
前記可動レンズの光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する位置検出手段が設けられ、
前記制御手段は、前記位置検出手段から供給される前記位置データに基づいて前記可動レンズの前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように前記モータの回転量を制御する第１の制御部と、前記モータの回転動作中に前記位置データが所定時間変化しなかったときに前記可動レンズの移動が強制的に停止されたと判定し即座に前記モータの回転を停止させる第２の制御部とを有する、
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ鏡筒および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置は、鏡筒内に撮影光学系が組み込まれたレンズ鏡筒を備えている。
このようなレンズ鏡筒は、例えば、鏡筒内に配設されその光軸方向に移動可能でその光軸回りに回転不能に配設された可動レンズと、前記可動レンズを光軸方向に移動させる駆動機構とを有し、前記駆動機構は、前記可動レンズに設けられた雌ねじと、前記雌ねじに螺合し前記光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部材を回転させるモータと、前記雄ねじ部の長手方向から前記可動レンズを付勢するコイルスプリングなどからなる付勢手段とを備えている（例えば特許文献１参照）。
また、可動レンズには検出片が設けられ、前記検出片を検出するフォトインタラプタなどのセンサが鏡筒部分に設けられている。そして、駆動機構によって可動レンズが光軸方向に移動された際、検出片を検知したセンサから得られる検知信号に基づいて可動レンズの基準位置を設定する。駆動機構は、この基準位置を基準として可動レンズの位置制御（移動制御）を行なっている。
【特許文献１】特開２００２−２８７００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のレンズ鏡筒では、可動レンズの光軸方向の位置に応じてコイルスプリングが圧縮されるが、その圧縮度合いに応じて付勢手段の付勢力が変化する。付勢手段の付勢力が増大してモータに対して過大な負荷が掛かると、モータの回転量に誤差が生じるため、可動レンズが正確に移動されず、可動レンズの送り精度が低下するおそれがある。
また、モータが回転することで可動レンズが雄ねじの延在方向の端部に到達しそれ以上移動できない状態となっているにも関わらず、何らかの原因によりさらにモータが同じ方向に回転し続けると、可動レンズの雌ねじが雄ねじに食いつく現象が生じるため、雄ねじの両端に該雄ねじの外径よりも小径の空転部を設け前記現象を回避している。このため、前記空転部のために光軸方向のスペースが占有され鏡筒を小型化する上で不利があった。
【０００４】
また、可動レンズの検出片やフォトインタラプタなどのセンサによってスペースが占有されることによっても鏡筒を小型化する上で不利であった。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、可動レンズの送り精度の向上および鏡筒の小型化を図る上で有利なレンズ鏡筒および撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明のレンズ鏡筒は、鏡筒内に配設されその光軸方向に移動可能に配設された可動レンズと、前記可動レンズを光軸方向に移動させる駆動機構と、前記駆動機構の制御手段とを有するレンズ鏡筒であって、前記駆動機構は、前記光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部材を回転させるモータと、回転不能な状態で前記雄ねじ部材に螺合され該雄ねじ部材の回転により雄ねじ部材に沿って移動し前記可動レンズに当接可能な雌ねじ部材と、前記雄ねじ部材の長手方向から前記可動レンズを付勢し可動レンズを前記雌ねじ部材に当接させる付勢手段とを備え、前記可動レンズの光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する位置検出手段が設けられ、前記制御手段は、前記位置検出手段から供給される前記位置データに基づいて前記可動レンズの前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように前記モータの回転量を制御する第１の制御部と、前記モータの回転動作中に前記位置データが所定時間変化しなかったときに前記可動レンズの移動が強制的に停止されたと判定し即座に前記モータの回転を停止させる第２の制御部とを有することを特徴とする。
また本発明のレンズ鏡筒は、鏡筒内に配設されその光軸方向に移動可能でその光軸回りに回転不能に配設された可動レンズと、前記可動レンズを光軸方向に移動させる駆動機構と、前記駆動機構の制御手段とを有するレンズ鏡筒であって、前記駆動機構は、前記可動レンズに設けられた雌ねじと、前記雌ねじに螺合し前記光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部材を回転させるモータと、前記雄ねじ部材の長手方向から前記可動レンズを付勢する付勢手段とを備え、前記可動レンズの光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する位置検出手段が設けられ、前記制御手段は、前記位置検出手段から供給される前記位置データに基づいて前記可動レンズの前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように前記モータの回転量を制御する第１の制御部と、前記モータの回転動作中に前記位置データが所定時間変化しなかったときに前記可動レンズの移動が強制的に停止されたと判定し即座に前記モータの回転を停止させる第２の制御部とを有することを特徴とする。
また本発明の撮像装置は、鏡筒内に配設されその光軸方向に移動可能に配設された可動レンズと、前記可動レンズを光軸方向に移動させる駆動機構と、前記駆動機構の制御手段とを有するレンズ鏡筒を備えた撮像装置であって、前記駆動機構は、前記光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部材を回転させるモータと、回転不能な状態で前記雄ねじ部材に螺合され該雄ねじ部材の回転により雄ねじ部材に沿って移動し前記可動レンズに当接可能な雌ねじ部材と、前記雄ねじ部材の長手方向から前記可動レンズを付勢し可動レンズを前記雌ねじ部材に当接させる付勢手段とを備え、前記可動レンズの光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する位置検出手段が設けられ、前記制御手段は、前記位置検出手段から供給される前記位置データに基づいて前記可動レンズの前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように前記モータの回転量を制御する第１の制御部と、前記モータの回転動作中に前記位置データが所定時間変化しなかったときに前記可動レンズの移動が強制的に停止されたと判定し即座に前記モータの回転を停止させる第２の制御部とを有することを特徴とする。
また本発明の撮像装置は、鏡筒内に配設されその光軸方向に移動可能でその光軸回りに回転不能に配設された可動レンズと、前記可動レンズを光軸方向に移動させる駆動機構と、前記駆動機構の制御手段とを有するレンズ鏡筒を備えた撮像装置であって、前記駆動機構は、前記可動レンズに設けられた雌ねじと、前記雌ねじに螺合し前記光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部材を回転させるモータと、前記雄ねじ部材の長手方向から前記可動レンズを付勢する付勢手段とを備え、前記可動レンズの光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する位置検出手段が設けられ、前記制御手段は、前記位置検出手段から供給される前記位置データに基づいて前記可動レンズの前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように前記モータの回転量を制御する第１の制御部と、前記モータの回転動作中に前記位置データが所定時間変化しなかったときに前記可動レンズの移動が強制的に停止されたと判定し即座に前記モータの回転を停止させる第２の制御部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第１の制御部が位置検出手段から供給される前記位置データに基づいて前記可動レンズの前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するようにモータの回転量を制御するので、可動レンズの光軸方向の位置に応じて付勢手段の付勢力が増大してモータに対して過大な負荷が掛かったとしても、可動レンズを正確な位置に移動させることができ、可動レンズの送り精度を向上させることができる。
また、第２の制御部がモータの回転動作中に位置データが所定時間変化しなかったときに可動レンズの移動が強制的に停止されたと判定し即座にモータの回転を停止させるので、雌ねじ部材が停止した状態で雄ねじ部材が回転し続けることによって雌ねじ部材の雌ねじが雄ねじ部材の雌ねじに食いつく現象を確実に回避できる。このため、従来必要であった雄ねじ部材の空転部が不要となり、空転部が占有していたスペース分だけ鏡筒を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
可動レンズの送り精度の向上および鏡筒の小型化を図るという目的を、可動レンズの光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する位置検出手段を設け、可動レンズの光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように制御する第１の制御部と、位置データが所定時間変化しなかったときに可動レンズの移動が強制的に停止されたと判定し即座に停止させる第２の制御部とを有する制御手段を設けることによって実現した。
【実施例１】
【０００８】
次に本発明の実施例１について図面を参照して説明する。
図１は実施例１の撮像装置を前方から見た斜視図、図２は撮像装置を後方から見た斜視図、図３は撮像装置の構成を示すブロック図である。
図１、図２に示すように、本実施例の撮像装置１００はビデオカメラであり、外装を構成するケース１０２を有している。
ケース１０２の前面上部には撮影光学系１０４を収容保持する鏡筒１が設けられ、ケース１０２の上面前部から上面後部には撮影時に補助光を発光する出没可能なフラッシュ部１０５、音声収録用のマイク１０６、アクセサリー装着用のシュー１０７がこの順番で設けられている。
ケース１０２の後面上部には、ファインダー用接眼窓１０８が設けられ、ケース１０２の後面下部には、動画撮影用の撮影開始／停止スイッチ、静止画撮影用のシャッタスイッチ、ズーム操作スイッチ、手動フォーカススイッチなどを含む複数の操作スイッチ１１０が設けられている。
ケース１０２の一方の側面には撮像した映像を表示するディスプレイ１１４が開閉可能に設けられ、他方の側面にはケース１０２を把持する際に手を挿通するベルトグリップ１１６が設けられている。
【０００９】
図３に示すように、撮像装置１００は、撮影光学系１０４によって結像された被写体像を撮像する鏡筒１の後端部分に配設されたＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどで構成された撮像素子１２０、該撮像素子１２０から出力された撮像信号に基づいて画像データを生成し、磁気記録テープやメモリカードなどの記憶媒体１２２に記録する画像処理部１２４、前記画像データをディスプレイ１１４に表示させる表示処理部１２６、操作スイッチ１１０の操作に応じて画像処理部１２４、表示処理部１２６を制御するＣＰＵなどを含む制御部１２８などを備えている。また、制御部１２８は後述するように撮影光学系１０４のズーミング動作とフォーカシング動作の制御を司るように構成されている。
【００１０】
次に、鏡筒１の構成について説明する。
図４は鏡筒１の外観図、図５は鏡筒１の断面図である。
図５に示すように、撮影光学系１０４は光学的には４群からなるインナーフォーカスレンズとして構成されている。すなわち、鏡筒１の光軸方向で被写体側を前方とし、前記光軸方向で撮像素子１２０側を後方としたとき、撮影光学系１０４を構成する４群は、前方から後方に向かってこの順番で配設された１群レンズ１０、２群レンズ１２、３群レンズ１４、４群レンズ１６によって構成されている。
鏡筒１は、２群レンズ１２が光軸方向に駆動されることによってズーミングを行い、４群レンズ１６が光軸方向に微小に変位されることによってフォーカッシングを行う。すなわち、２群レンズ１２の変位によって焦点距離を可変し、この焦点距離の変化によって生じた合焦位置のずれを４群レンズ１６の変位によって修正し適切に合焦させるように構成されている。
【００１１】
具体的に説明すると、鏡筒１は、１群レンズ１０を収容する前鏡筒１８と、この前鏡筒１８の後部に連結され２群レンズ１２、３群レンズ１４、４群レンズ１６を収容する中間鏡筒２０と、この中間鏡筒２０の後部に連結され撮像素子１２０を保持するベース（後鏡筒）２２とを備え、これら前鏡筒１８、中間鏡筒２０、ベース２２はそれらの中心軸が撮影光学系１０４の光軸と一致するように組み立てられている。
中間鏡筒２０の前記光軸方向の中間に、光軸と直交する方向に延在する中間壁２００２が設けられ、中間壁２００２の後方には、光軸と直交する方向に延在する絞り用中間壁２００６が設けられている。
絞り用中間壁２００６には撮影光学系１０４によって撮像素子１２０に導かれる光量を調整するアイリス機構２４が配設されている。アイリス機構２４は従来公知の様々な機構によって実現されるものであり、本発明の要旨と関わらないためその詳細な説明は省略する。
ベース２２は、厚さを有する板状を呈し、その光軸上に開口２２０２が設けられ、該開口２２０２を介して前方に臨む後面側に凹部２２０４が設けられており、この凹部２２０４に撮像素子１２０がその撮像面を開口２２０２を介して前方に臨ませて高精度に位置決め・固定される。撮像素子１２０の撮像面の前方には不図示の光学式ローパスカットフィルタや赤外カットフィルタなどの光学フィルタが取着される。
【００１２】
１群レンズ１０は３つのレンズ１００２で構成され、これらレンズ１００２は前鏡筒１８に収容され固定されている。
３群レンズ１４は１つのレンズ１４０２で構成され、レンズ１４０２は中間壁２００２のレンズ室２００４に収容され固定されている。
後述するように、２群レンズ１２は１群レンズ１０と３群レンズ１４との間に設けられ、４群レンズ１６はアイリス機構２４と撮像素子１２０との間に設けられている。
【００１３】
次に、本実施例に係る撮像装置の主要な部分について説明する。
まず、２群レンズ１２、２群用案内機構２６、２群用駆動機構２８の構成について詳細に説明する。
２群レンズ１２は、環板状に形成された２群レンズ枠１２０２と、２群レンズ枠１２０２の中央開口部によって構成されたレンズ収容室１２０４と、このレンズ収容室１２０４に収容固定された３つのレンズ１２０６とから構成されている。
２群レンズ枠１２０２は、２群レンズ枠１２０２の径方向外側箇所で周方向に間隔をおいた箇所に第１軸受部１２０８と第２軸受部１２１０とが設けられている。
第１軸受部１２０８、第２軸受部１２１０には、光軸と平行に延在する第１、第２ガイド軸１２１２、１２１４がそれぞれ挿通されており、第１、第２ガイド軸１２１２、１２１４は、例えば均一外径の円柱状に形成され、それらの延在方向の両端が前鏡筒１８とベース２２とに取付けられている。本実施例では、第１、第２ガイド軸１２１２、１２１４は中間壁２００２、絞り用中間壁２００６を貫通し、４群レンズ枠１６０２の第１軸受部１６０８、第２軸受部１６１０にも挿通されている。
本実施では、これら第１、第２ガイド軸１２１２、１２１４、第１軸受部１２０８と第２軸受部１２１０によって、２群レンズ１２を前記光軸方向に沿って往復直線移動可能に案内する２群用案内機構２６が構成されている。
【００１４】
２群用駆動機構２８は、２群レンズ１２を光軸方向に移動させるものであり、前記光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材２８０２と、雄ねじ部材２８０２を回転させるステッピングモータなどからなる２群用モータ２８０４と、回転不能な状態で雄ねじ部材２８０２に螺合され該雄ねじ部材２８０２の回転により雄ねじ部材２８０２に沿って移動し２群レンズ１２に当接可能な雌ねじ部材２８０６と、雄ねじ部材２８０２の長手方向から２群レンズ１２を付勢し２群レンズ１２を雌ねじ部材２８０６に当接させるコイルスプリング２８０８（特許請求の範囲の付勢部材に相当）とを有している。本実施例では雄ねじ部材２８０２および雌ねじ部材２８０６は金属材料によって構成されている。
図６に示すように、２群用モータ２８０４は、モータ配設用部材２８１０に取着されており、雄ねじ部材２８０２は２群用モータ２８０４に連結されている。
モータ配設用部材２８１０は、２群用モータ２８０４のケースの端面に取着される第１支片２８１０Ａと、第１支片２８１０Ａに対向する第２支片２８１０Ｂと、これら第１、第２支片２８１０Ａ、２８１０Ｂを連結する第３支片２８１０Ｃとを備えている。
第３支片２８１０Ｃは第１支片２８１０Ａの基端から延在しており、第２支片２８１０Ｂは第３支片２８１０Ｃの先端に設けられている。
雄ねじ部材２８０２の先端（２群レンズ１２の光軸方向の前方の端部）は、第２支片２８１０Ｂの軸受孔などを介して回転可能に支持されている。
モータ配設用部材２８１０の第１、第２支片２８１０Ａ、２８１０Ｂの間には、雌ねじ部材２８０６の回り止め用のロッド２８１２が雄ねじ部材２８０２と間隔をおいてほぼ平行に延在するように取付けられている。
【００１５】
雌ねじ部材２８０６は雄ねじ部材２８０２に螺合され、雌ねじ部材２８０６の係合凹部２８０６Ａがロッド２８１２に係合し、これにより雌ねじ部材２８０６の回転が阻止されており、雄ねじ部材２８０２の正逆転により雌ねじ部材２８０６が雄ねじ部材２８０２の長手方向に沿って往復移動するように構成されている。
また、雌ねじ部材２８０６が２群レンズ１２の光軸方向の後方に臨む端部２８０６Ｂは、２群レンズ枠１２０２の外周部の一部をなす係合部１２０３に当接可能に設けられている。
雄ねじ部材２８０２には雌ねじ部材２８０６に螺合する雄ねじ部２８０２Ａが該雄ねじ部材２８０２の延在方向のほぼ全長にわたって形成されている。
また、２群用駆動機構２８は、雄ねじ部材２８０２の先端を前記光軸の後方に向けるとともに、２群用モータ２８０４を光軸の前方に向けた状態で中間鏡筒２０の前方寄り箇所に組み込まれている。
【００１６】
コイルスプリング２８０８は、第１ガイド軸１２１２に巻装されその一端が２群レンズ枠１２０２の第１軸受部１２０８に弾接し他端が前鏡筒１８側に弾接して配設されており、係合部１２０３を雌ねじ部材２８０６の端部２８０６Ｂに当接する方向に２群レンズ枠１２０２を付勢している。言い換えると、コイルスプリング２８０８は２群レンズ枠１２０２を光軸方向の前方に付勢し、２群レンズ枠１２０２を常時雌ねじ部材２８０６に弾接させている。
したがって、２群レンズ枠１２０２、すなわち２群レンズ１２は雌ねじ部材２８０６の動きに追従して光軸方向に往復直線移動する。
【００１７】
ここで、２群用モータ２８０４の正転により雌ねじ部材２８０６が光軸方向の前方に移動し、逆転により光軸方向の後方に移動するとした場合、２群レンズ１２は、雌ねじ部材２８０６に追従して光軸方向の前後方向に直線移動する。
また、雄ねじ部材２８０２が正転し続けると、２群レンズ枠１２０２の係合部１２０３の前記光軸方向の前方に臨む箇所がモータ配設用部材２８１０の第１支片２８１０Ａの箇所に当接する前方限界位置に位置し、雄ねじ部材２８０２が逆転し続けると、雌ねじ部材２８０２の端部２８０６Ｂの前記光軸方向の後方に臨む箇所がモータ配設用部材２８１０の第２支片２８１０Ｂの箇所に当接する後方限界位置に位置する。したがって、２群レンズ１２は、前記前方限界位置から後方限界位置までの範囲内で移動する。
【００１８】
また、２群用駆動機構２８には、２群レンズ１２の光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する２群用位置検出手段３４が設けられている。
具体的に説明すると、２群用位置検出手段３４は、２群レンズ枠１２０２に設けられたマグネット３４０２と、中間鏡筒２０に設けられた磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子という）３４０４を有している。
マグネット３４０２は、前記光軸方向と平行な方向に延在する棒状に形成され、その延在方向に沿って例えば１５０〜４００μｍ程度の細かい間隔でＳ極、Ｎ極が交互に着磁されている。
ＭＲ素子３４０４は、マグネット３４０２と所定ギャップをもって対向するように設けられ、マグネット３４０２の移動に伴う該マグネット３４０２からの磁界に応答して抵抗値が変化するように構成され、この抵抗値の変化に基づいてマグネット３４０２の位置、すなわち２群レンズ１２の光軸方向の位置に対応する位置検出信号（位置データ）が得られるようになっている。
なお、このようにマグネットとＭＲ素子を用いて位置を検出する構成は、例えば特許公報第３２５９３１６号公報に開示されている。
【００１９】
次に、４群レンズ１６、４群用案内機構３０、４群用駆動機構３２について説明する。
これら４群レンズ１６、４群用案内機構３０、４群用駆動機構３２は、上述した２群レンズ１２、２群用案内機構２６、２群用駆動機構２８とほぼ同様の構成であるため簡単に説明する。
４群レンズ１６は、４群レンズ枠１６０２と、４群レンズ枠１６０２のレンズ収容室１４０４と、レンズ収容室１６０４に収容固定された２つのレンズ１６０６とから構成されている。
第１、第２ガイド軸１２１２、１２１４と、第１、第２軸受部１６０８、１６１０によって、４群レンズ１６を前記光軸方向に沿って往復直線移動可能に案内する４群用案内機構３０が構成されている。
【００２０】
４群用駆動機構３２は、４群レンズ１６を光軸方向に移動させるものであり、雄ねじ部材３２０２と、雄ねじ部材３２０２を回転させる４群用モータ３２０４と、回転不能な状態で雄ねじ部材３２０２に螺合され該雄ねじ部材３２０２の回転により雄ねじ部材３２０２に沿って移動し４群レンズ１６に当接可能な雌ねじ部材３２０６と、雄ねじ部材３２０２の長手方向から４群レンズ１６を付勢し４群レンズ１６を雌ねじ部材３２０６に当接させるコイルスプリング３２０８（特許請求の範囲の付勢部材に相当）とを有している。本実施例では雄ねじ部材３２０２および雌ねじ部材３２０６は金属材料によって構成されている。
４群用モータ３２０４は、モータ配設用部材３２１０に取着されており、雄ねじ部材３２０２は４群用モータ３２０４に連結されている。
モータ配設用部材３２１０は、上述したモータ配設用部材２８１０と同様に、第１、第２支片３２１０Ａ、３２１０Ｂを連結する第３支片３２１０Ｃとを備え、雄ねじ部材３２０２の先端（４群レンズ１６の光軸方向の後方の端部）は、第２支片３２１０Ｂの軸受孔などを介して回転可能に支持されている。
モータ配設用部材３２１０の第１、第２支片３２１０Ａ、３２１０Ｂの間には、雌ねじ部材３２０６の回り止め用のロッド（不図示）が取付けられ、このロッドにより雌ねじ部材３２０６の回転が阻止され、雄ねじ部材３２０２の正逆転により雌ねじ部材３２０６が雄ねじ部材３２０２の長手方向に沿って往復移動するように構成されている。
また、雌ねじ部材３２０６が４群レンズ１６の光軸方向の前方に臨む端部３２０６Ｂは、４群レンズ枠１６０２の外周部の一部をなす係合部１６０３に当接可能に設けられている。
雄ねじ部材３２０２には雌ねじ部材３２０６に螺合する雄ねじ部３２０２Ａが該雄ねじ部材３２０２の延在方向のほぼ全長にわたって形成されている。
また、４群用駆動機構３２は、雄ねじ部材３２０２の先端を前記光軸の前方に向けるとともに、４群用モータ３２０４を光軸の後方に向けた状態で中間鏡筒２０の後方寄り箇所に組み込まれている。
【００２１】
コイルスプリング３２０８は、第２ガイド軸１２１４に巻装されその一端が４群レンズ枠１６０２の第１軸受部１６０８に弾接し他端がベース２２側に弾接して配設されており、係合部１６０３を雌ねじ部材３２０６の端部３２０６Ｂに当接する方向に４群レンズ枠１６０２を付勢している。言い換えると、コイルスプリング３２０８は４群レンズ枠１６０２を光軸方向の前方に付勢し、４群レンズ枠１６０２を常時雌ねじ部材３２０６に弾接させている。
したがって、４群レンズ枠１６０２、すなわち４群レンズ１６は雌ねじ部材３２０６の動きに追従して光軸方向に往復直線移動する。
【００２２】
ここで、４群用モータ３２０４の正転により雌ねじ部材３２０６が光軸方向の前方に移動し、逆転により光軸方向の後方に移動するとした場合、４群レンズ１６は雌ねじ部材３２０６に追従して光軸方向の前後方向に直線移動する。
また、雄ねじ部材３２０２が正転し続けると、雌ねじ部材３２０２の端部３２０６Ｂの前記光軸方向の後方に臨む箇所がモータ配設用部材３２１０の第２支片３２１０Ｂの箇所に当接する前方限界位置に位置し、雄ねじ部材３２０２が逆転し続けると、４群レンズ枠１６０２の係合部１６０３の前記光軸方向の後方に臨む箇所がモータ配設用部材３２１０の第１支片３２１０Ａの箇所に当接する後方限界位置に位置する。したがって、４群レンズ１６は、前記前方限界位置から後方限界位置までの範囲内で移動する。
【００２３】
また、４群用駆動機構３２には、４群レンズ１６の光軸方向に沿った位置を検出し該検出された位置に対応する位置データを生成する４群用位置検出手段３６が設けられている。
４群用位置検出手段３６は、２群用位置検出手段３６と同様に構成され、４群レンズ枠１６０２に設けられたマグネット３６０２と、中間鏡筒２０に設けられたＭＲ素子３６０４を有し、ＭＲ素子３６０４は、４群レンズ１６の光軸方向の位置に対応する位置検出信号（位置データ）が得られるようになっている。
【００２４】
次に、２群用駆動機構２８および４群用駆動機構３２を制御する制御系の構成について図７を参照して説明する。
制御部１２８は、２群用ドライバ２０２を介して２群用モータ２８０４の正転および逆転、回転量、回転速度、出力トルクを制御し、４群用ドライバ２０４を介して４群用モータ３２０４の正転および逆転、回転量、回転速度、出力トルクを制御するように構成されている。
本実施例では、２群用モータ２８０４、４群用モータ３２０４がステッピングモータで構成されているため、２群用ドライバ２０２、４群用ドライバ２０４から２群用モータ２８０４、４群用モータ３２０４にそれぞれ供給される駆動信号の供給順序、パルス数、周波数、デューティ比などを制御することで２群用モータ２８０４、４群用モータ３２０４の正転および逆転、回転量、回転速度、出力トルクの制御がなされている。
また、制御部１２８は、２群用検出回路２０６を介してＭＲ素子３４０４から２群レンズ１２の位置検出信号を入力し、４群用検出回路２０８を介してＭＲ素子３６０４から４群レンズ１６の位置検出信号を入力し、これら各位置検出信号に基づいて２群レンズ１２、４群レンズ１６の位置データを認識するように構成されている。
【００２５】
制御部１２８は、２群検出回路２０６から入力される２群レンズ１２の位置データと、ズーム操作スイッチから入力されるズーム操作信号とに応じて２群用ドライバ２０２を制御し、これにより２群レンズ１２を光軸方向前方および後方に移動することでズーム動作（ズームコントロール）を行っている。
言い換えると、制御部１２８は、前記位置データに基づいて２群レンズ１２の光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように２群用モータ２８０４の回転方向、回転量をフィードバック制御している。
【００２６】
また、制御部１２８は、４群検出回路２０８から入力される４群レンズ１６の位置データと、フォーカスコントロール信号とに応じて４群用ドライバ２０４を制御し、これにより４群レンズ１６を光軸方向前方および後方に移動することでフォーカッシング動作（フォーカスコントロール）を行っている。前記フォーカスコントロール信号は、マニュアルフォーカス時に前記手動フォーカススイッチから入力されるフォーカス操作信号と、以下に説明するオートフォーカス時に生成されるオートフォーカス検出信号とがある。
言い換えると、制御部１２８は、前記位置データに基づいて４群レンズ１６の光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように４群用モータ３２０４の回転方向、回転量をフィードバック制御している。
【００２７】
次に、制御部１２８による４群レンズのオートフォーカス時のフォーカッシング動作について説明する。
前記オートフォーカス検出信号は、撮像素子１２０から出力された撮像信号に基づいて画像処理部１２４によって生成された画像信号のコントラスト評価信号に基づいて制御部１２８で生成される。
前記コントラスト評価信号は、４群レンズ１６によって捉えられた被写体像が撮像素子１２０上に合焦するとピーク値となり、そのときの４群レンズ１６の光軸方向の位置を合焦位置とすると、４群レンズ１６が合焦位置に対して光軸方向の前方あるいは後方に離間するに従って前記コントラスト評価信号は前記ピーク値よりも次第に低下する特性を有している。
【００２８】
制御部１２８によるフォーカッシング動作はこのようなコントラスト評価信号の特性を利用して次に例示する方法で行なわれる。
第１の方法は、４群レンズ１６を光軸方向に沿って微小距離往復移動（ウォブリング）させつつ、前記コントラスト評価信号のピーク値が得られた時点で４群レンズ１６を停止させることによってなされる。
第２の方法は、４群レンズ１６を光軸方向の後方位置から前方位置に向けて移動させつつ、前記コントラスト評価信号のピーク値が得られた時点の４群レンズ１６の位置（４群用モータ３２０４の回転位置）を記憶しておき、次いで４群レンズ１６を前記前方位置から前記記憶されていた位置に移動させることによってなされる。
第３の方法は、４群レンズ１６を光軸方向の後方位置から前方位置に向けて移動させつつ、前記コントラスト評価信号のピーク値が得られた時点の４群レンズ１６の位置（４群用モータ３２０４の回転位置）を記憶しておき、次いで４群レンズ１６を前記前方位置から前記記憶されていた位置を超えて前記後方位置まで移動させ、再び前記後方位置から前記記憶されていた位置に移動させることによってなされる。第３の方法は、第２の方法において４群レンズ１６が光軸方向に沿って往復移動されることで生じる４群レンズ１６のヒステリシス誤差を回避する上で有利である。
【００２９】
また、制御部１２８は、２群用モータ２８０４の回転動作中に２群レンズ１２の位置データが所定時間変化しなかったときに２群レンズ１２の移動が強制的に停止されたと判定し即座に２群用ドライバ２０２を制御して２群モータ１２の回転を停止させるように構成されている。
また、制御部１２８は、４群用モータ３２０４の回転動作中に４群レンズ１６の位置データが所定時間変化しなかったときに４群レンズ１６の移動が強制的に停止されたと判定し即座に４群用ドライバ２０４を制御して４群モータ１６の回転を停止させるように構成されている。
【００３０】
なお、本実施例では、２群レンズ１２および４群レンズ１６によって特許請求の範囲の可動レンズが構成されている。また、鏡筒１、１群レンズ１０、２群レンズ１２、３群レンズ１４、４群レンズ１６、２群用案内機構２６、２群用駆動機構２８、２群用位置検出手段３４、４群用案内機構３０、４群用駆動機構３２、４群用位置検出手段３６によって本発明のレンズ鏡筒が構成されている。また、制御部１２８によって特許請求の範囲の第１制御部と第２制御部が構成されている。
【００３１】
次に、制御部１２８による２群レンズ１２の基準位置の設定動作について図８のフローチャートを参照して説明する。
基準位置の設定は、例えば、撮像装置１００の電源が投入された時点、あるいは、撮像装置１００が撮影モードに設定された時点で行なわれる。
まず、制御部１２８は、２群用ドライバ２０２を介して２群用モータ２８０４を正方向あるいは逆方向に回転駆動させる（ステップＳ１０）。
制御部１２８は、２群用検出回路２０６から入力される２群レンズ１２の位置データを監視しており、位置データが所定時間変化しなかったか否かを判定する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２で前記位置データが所定時間内で変化していると判定されれば、２群レンズ１２が移動しているので、ステップＳ１２に戻り２群モータ１２の回転を継続する。
ステップＳ１２で前記位置データが所定時間変化していないと判定されれば、２群レンズ１２の移動が強制的に停止されたと判定し即座に２群用ドライバ２０２を制御して２群モータ１２の回転を停止させる（ステップＳ１４）。この時点で２群レンズ１２は、前記前方限界位置あるいは後方限界位置に確実に位置している。
そして、制御部１２８は、２群用モータ２８０４の回転を停止させた状態における前記位置データを、２群レンズ１２が前記光軸方向に沿って移動する際の移動量あるいは移動位置の基準となる基準位置として設定し（ステップＳ１６）、基準位置の設定動作を終了する。
したがって、これ以降、制御部１２８は、前記基準位置および前記位置データに基づいて２群レンズ１２の光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように２群用モータ２８０４の回転方向、回転量を制御することで前記ズーム動作を行う。
また、制御部１２８による４群レンズ１６の基準位置の設定動作は上述と同様であるため説明を省略する。また、４群レンズ１６の基準位置の設定動作が終了した以降、制御部１２８は、前記基準位置および前記位置データに基づいて４群レンズ１６の光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように４群用モータ３２０４の回転方向、回転量を制御することで前記フォーカッシング動作を行う。
【００３２】
本実施例によれば、２群レンズ１２の光軸方向に沿った位置に対応する位置データを生成する２群用位置検出手段３４が設けられ、２群用位置検出手段３４から供給される各位置データに基づいて２群レンズ１２の前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように２群用モータ２８０４の回転量を制御するとともに、２群用モータ２８０４の回転動作中に位置データが所定時間変化しなかったときに２群レンズ１２の移動が強制的に停止されたと判定し即座に２群用モータ２８０４の回転を停止させるようにした。
また、４群レンズ１６の光軸方向に沿った位置に対応する位置データを生成する４群用位置検出手段３６が設けられ、４群用位置検出手段３６から供給される位置データに基づいて４群レンズ１６の前記光軸方向に沿った位置が目標位置と一致するように４群用モータ３２０４の回転量をそれぞれ制御するとともに、４群用モータ３２０４の回転動作中に位置データが所定時間変化しなかったときに４群レンズ１６の移動が強制的に停止されたと判定し即座に４群用モータ３２０４の回転を停止させるようにした。
そのため、２群レンズ１２あるいは４群レンズ１６の光軸方向の位置に応じてコイルスプリング２８０８、３２０８が圧縮され各コイルスプリング２８０８、３２０８の付勢力が増大して２群用モータ２８０４あるいは４群用モータ３２０４に対して過大な負荷が掛かったとしても、２群レンズ１２あるいは４群レンズ１６を正確な位置に移動させることができ、各レンズの送り精度を向上させることができる。
特に、２群レンズ１２の送り精度を向上させると、撮影光学系１０４におけるズーム率を意図した値に迅速かつ正確に設定する上で有利となる。また、４群レンズ１４の送り精度を向上させると、フォーカス合わせを迅速かつ正確に行う上で有利となる。
また、２群レンズ１２あるいは４群レンズ１６が前記前方限界位置あるいは後方限界位置に到達すると即座に２群用モータ２８０４あるいは４群用モータ３２０４の回転が停止されるので、雌ねじ部材が停止した状態で雄ねじ部材が回転し続けることによって雌ねじ部材の雌ねじが雄ねじ部材の雌ねじに食いつく現象を確実に回避できる。このため、従来必要であった雄ねじ部材の空転部が不要となり、空転部が占有していたスペース分だけ鏡筒を小型化することができる。
また、前記空転部が不要となるため、雄ねじ部材の延在方向のほぼ全域にわたって雄ねじ部を形成することができる。この場合には、２群レンズ１２あるいは４群レンズ１６を雄ねじ部の延在方向の全域に近い範囲で移動させることができ、２群レンズ１２あるいは４群レンズ１６の移動ストロークを確保する上で有利となる。
また、２群用モータ２８０４あるいは４群用モータ３２０４の回転を停止させた状態における前記位置データを、２群レンズ１２あるいは４群レンズ１６が前記光軸方向に沿って移動する際の移動量あるいは移動位置の基準となる基準位置として設定するようにしたので、従来基準位置を設定するために必要であった検出片やフォトインタラプタなどのセンサが不要となり、これら検出片やセンサが占有していたスペース分だけ鏡筒を小型化することができる。
【００３３】
例えば、本実施例のインナーフォーカスレンズのような撮影光学系１０４においては、高いズーム比を実現するために２群レンズ１２の移動ストロークを大きく確保することが必要となる。前記移動ストロークが大きくなると、コイルスプリングの圧縮による付勢力がより増大することからレンズの送り精度に与える影響が顕著になるとともに、レンズ鏡筒の光軸方向の寸法が大きくなることが懸念される。しかしながら、本発明によれば、このような不都合を解消することができ、レンズの送り精度の向上とレンズ鏡筒の小型化を図る上で有利となる。
【実施例２】
【００３４】
次に実施例２について説明する。
実施例２が実施例１と異なるのは、撮影光学系が沈胴レンズである点である。
図９は沈胴レンズの断面図であり、（ａ）が沈胴状態、（ｂ）が広角状態、（ｃ）が望遠状態を示すものであり、図１０は可動レンズの断面図である。また、図９、図１０において実施例１と同様の部分、部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図９に示すように、鏡筒１に収容されている撮影光学系は３群構成であり、前方から後方に向かってこの順番で配設された１群レンズ５０、２群レンズ５２、３群レンズ５４によって構成されている。
鏡筒１は、１群レンズ５０と２群レンズ５２がカム環やカム溝による移動機構によって所定のカムカーブに沿って光軸方向に駆動されることによってズーミングを行い、本発明の可動レンズを構成する３群レンズ５４が光軸方向に微小に変位されることによってフォーカッシングを行う。すなわち、１群レンズ５０と２群レンズ５２の変位によって焦点距離を可変し、この焦点距離の変化によって生じた合焦位置のずれを３群レンズ５４の変位によって修正し適切に合焦させるように構成されている。
【００３６】
図１０に示すように、３群レンズ５４は、実施例１の４群レンズ１６に相当するものであり、３群レンズ５４を光軸方向に案内する案内機構３０と、３群レンズを光軸方向に移動させる駆動機構３２が設けられている。これら案内機構３０、駆動機構３２は、実施例１の４群用案内機構３０、４群用駆動機構３２とほぼ同様の構成である。
このような沈胴式レンズの場合であっても、実施例１と同様の作用効果を得ることができることはもちろんである。
【００３７】
なお、実施例１、２では、可動レンズを光軸方向に移動させる駆動機構は、雌ねじ部材と可動レンズとが別体に構成され、雄ねじ部の長手方向から可動レンズを付勢し可動レンズを雌ねじ部材に当接させる付勢手段を備える構成としたが、次のように構成してもよい。
すなわち、駆動機構は、可動レンズに設けられた雌ねじと、雌ねじに螺合し光軸方向と平行する方向に延在する雄ねじ部材と、雄ねじ部材を回転させるモータと、雄ねじ部の長手方向から可動レンズを付勢する付勢手段とを備える。
このような構成においても、上述と同様の作用効果を得ることができることはもちろんである。
また、実施例１、２では、位置検出手段としてマグネットとＭＲ素子を有したものを用いたが、位置検出手段はこれに限定されるものではなく、例えばマグネットとホール素子を用いた位置検出センサや従来公知の様々な位置検出センサを用いることができる。
また、実施例１、２では、撮像装置としてビデオカメラを用いて説明したが、本発明は、デジタルスチルカメラ、その他種々の撮像装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例１の撮像装置を前方から見た斜視図である。
【図２】撮像装置を後方から見た斜視図である。
【図３】撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図４】鏡筒１の外観図である。
【図５】鏡筒１の断面図である。
【図６】２群用駆動機構の斜視図である。
【図７】２群用駆動機構２８および４群用駆動機構３２を制御する制御系の構成を示すブロック図である。
【図８】制御部１２８による２群レンズ１２の基準位置の設定動作のフローチャートである。
【図９】実施例２における鏡筒１の断面図である。
【図１０】可動レンズの断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００……撮像装置、１２８……制御部、１……鏡筒、１２……２群レンズ、１６……４群レンズ、２８……２群用駆動機構、３２……４群用駆動機構、３４……２群用位置検出手段、３６……４群用位置検出手段、２８０２、３２０２……雄ねじ部材、２８０４……２群用モータ、３２０４……４群用モータ、２８０６、３２０６……雌ねじ部材、２８０８、３２０８……コイルスプリング。
【図１】
2005234075.tif 000003
【図２】
2005234075.tif 000004
【図３】
2005234075.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005234075.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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