(57)【要約】【課題】  レンズ保持枠と固定部が対向しておらず、間にレンズ保持枠と光軸周りにおいて同期して回転する部品を介在した場合でも、部品の強度を落とすことなく合焦レンズ群の高精度な合焦駆動を可能にした光学機器を提供すること。【解決手段】  上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、固定部と固定部に対し光軸周りに回転を行う回転リングと固定部に設置され前記、回転リングを回転させる駆動部と、合焦のためのレンズ群と、前記レンズ群を保持し、光軸方向に回転繰り出しを行うレンズ保持枠と、回転リングの回転をレンズ保持枠に伝達し、レンズ保持枠を光軸方向に回転繰り出しをさせる伝達部と、を有するレンズ駆動機構において、前記、固定部と回転リング間の回転量を検出する第一検出部、回転する回転リングに対するレンズ保持枠の回転差を検出する第二検出部、を有するレンズ駆動機構であることを特徴とする構成とした。【選択図】  図１
2013080079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
固定部に対し光軸方向を規制され、光軸周りに回転を行う回転リングと、
固定部に設置され前記、回転リングを回転させる駆動部と、
合焦のためのレンズ群と、
前記レンズ群を保持し、光軸方向に回転繰り出しを行うレンズ保持枠と、
回転リングの回転をレンズ保持枠に伝達し、レンズ保持枠を光軸方向に回転繰り出しをさせる伝達部と、
を有するレンズ駆動機構において、
前記、固定部と回転リング間の回転量を検出する第一検出部、
回転する回転リングに対するレンズ保持枠の回転差を検出する第二検出部、
を有するレンズ駆動機構。
【請求項２】
第二検出部で検出した回転リングとレンズ保持枠の間の回転差を
許容範囲か否かを判別し、許容範囲内であるならば回転差の位置制御を行わず、
許容範囲外であるならば第二検出部の出力を基に、
前記、駆動源への位置制御をする位置制御部を有する請求項１に記載のレンズ駆動機構。
【請求項３】
第二検出部は
上記、回転を行っている回転リングと、
上記、レンズ保持枠の周方向に対向した箇所に設置されていることを
特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交換レンズ装置、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の光学機器に関し、特に、光学素子の位置検出系にセンサとスケールとにより構成されるエンコーダ等の検出器を用いた光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のような光学機器において、例えば合焦駆動制御には、合焦レンズ群又は該合焦レンズ群に駆動力を伝達する系を構成する部材の合焦駆動位置を検出する位置検出系が必要である。これは、合焦レンズ群が合焦駆動演算によって算出された合焦位置に正確に移動したか否かを判別するためである。
【０００３】
また近年、自動合焦機能を搭載した交換レンズ装置、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラといった光学機器において、さらなる高精度な合焦駆動時の位置検出系が要求されるようになっている。
【０００４】
下記に現在開示されている高精度な合焦駆動時の位置検出系について説明する。
【０００５】
例えば、特許文献１記載の高精度な合焦駆動制御の位置検出系が開示されている。特許文献１での合焦駆動機構は、焦点調節状態を示すデフォーカス量を繰り返し検出する焦点検出手段を持っている。撮影時に被写体が移動していると判定すると、焦点検出手段によって検出したデフォーカス量に基づいて、被写体を合焦させるために必要な追尾デフォーカス量を算出して、撮影レンズの駆動方向・駆動量を演算する。そして駆動方向が反転する場合には、バックラッシュ量に相当する所定の駆動量が検出するまで、被写体が移動していると判定しないことを特徴としている。この制御装置によって反転時にバックラッシュ量を取り除いた高精度な合焦駆動制御を行うことができる。
【０００６】
特許文献２では、特許文献１では対策できていなかったギア列・フォーカスキー・コロ・カム溝といった伝達部やフォーカス環などの、経時変化による磨耗の合焦駆動精度への影響について考慮されている。特許文献２はレンズ保持枠の光軸方向の移動量を、互いに対向した回転部材（フォーカスキー）と回転部材と同期して回転するレンズ保持枠の、一方に位置検出部、他方に被位置検出部を設けることで検出している。このセンサ構造をとることでレンズ保持枠光軸方向の実移動量を高精度に検出することで経時変化による変化を考慮した合焦駆動制御が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第０３２０８８０２号明細書
【特許文献２】特開２００６−１２６３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記の特許文献２に開示された技術で、合焦レンズ群の位置を検出するためには、合焦レンズ群を抱えるレンズ保持枠と、駆動源により回転させられる回転部材とが対向していなければならない。
【０００９】
しかし、実施例１のようにレンズ保持枠と駆動源により回転される回転部材の間に、別部材の筒が含まれていたりしているものがある。これは、合焦レンズ群の移動量を増やすため、変倍レンズ群を移動させるために必要な筒部材が必要となる場合があるからである。よって特許文献２記載の技術を使用すると間に介在されている別部材の筒に切欠きをいれる必要がでてくる。切欠きの影響により光線漏れや強度の不安が生じるためこれらの回避手段が求められている。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、レンズ保持枠と駆動源により回転させられる回転部材の間に別部材の筒を介在した場合でも、光線漏れや部品の強度を落とすことなく合焦レンズ群の高精度な合焦駆動を可能にした光学機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、固定部と固定部に対し光軸周りに回転を行う回転リングと固定部に設置され前記、回転リングを回転させる駆動部と、合焦のためのレンズ群と、前記レンズ群を保持し、光軸方向に回転繰り出しを行うレンズ保持枠と、回転リングの回転をレンズ保持枠に伝達し、レンズ保持枠を光軸方向に回転繰り出しをさせる伝達部と、を有するレンズ駆動機構において、前記、固定部と回転リング間の回転量を検出する第一検出部、回転する回転リングに対するレンズ保持枠の回転差を検出する第二検出部、を有するレンズ駆動機構であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、第二検出部で検出した回転リングとレンズ保持枠の間の回転差を許容範囲か否かを判別し、許容範囲内であるならば回転差の位置制御を行わず、
許容範囲外であるならば第二検出部の出力を基に、前記、駆動源への位置制御をする位置制御部を有するレンズ駆動機構であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、第二検出部は上記、回転を行っている回転リングと、前記、レンズ保持枠の周方向に対向した箇所に設置されていることを特徴とするレンズ駆動機構である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によればレンズ保持枠と駆動源により回転させられる回転部材の間に別部材の筒を介在した場合でも、光線漏れや部品の強度を落とすことなく合焦レンズ群の高精度な合焦駆動を可能にした光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】レンズ交換式デジタル一眼レフカメラ及びレンズ鏡筒の断面図
【図２】図１の第一検出装置周りの分解斜視図
【図３】図１の第二検出装置周りの分解斜視図
【図４】本発明のカメラシステムに関するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図４は、本発明の実施形態である交換レンズ（レンズ装置）、又はその一部、そしてフローチャートを示している。
【００１７】
前記、交換レンズはフィルムを用いた一眼レフフィルムカメラ、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサといった撮像素子を備えた一眼レフデジタルカメラに交換可能に備え付けることが可能である。
【００１８】
［実施例１］
以下、図１〜４を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施例である交換レンズ1の構造を示す断面図となっている。
【００２０】
交換レンズ1は被写体側から順に、合焦レンズ群を保持した第１レンズ保持枠101、防振レンズ群を保持した第２レンズ保持枠102、変倍レンズ群を保持した第３、第４レンズ保持枠103、104、固定レンズ群を保持した第５レンズ保持枠105を有している。また、絞り装置が第３レンズ保持枠103の群内に配置されており、交換レンズ1内を通過してカメラに至る光量を調節する。なお、前記レンズユニット101〜105および絞りユニットにより撮影光学系が構成されている。
【００２１】
第１レンズ保持枠（合焦レンズ群）101は、ギアユニットからの駆動力を受けて光軸上を移動し、焦点調節を行う。
【００２２】
第３、第４レンズ保持枠（変倍レンズ群）103、104は、撮影者による操作力が伝達機構により伝達されることによってレンズ光軸上を移動し、変倍（ズーミング）を行う。
【００２３】
次に、交換レンズ1の構造について詳細に説明する。
【００２４】
106は第１固定筒（直進ガイド部材）であり、カム筒107の光軸方向への移動を阻止するとともに光軸周りの回転を案内する突起部と、第２レンズ保持枠102を取付けるための取付部を備える。
【００２５】
さらに、第１固定筒106は第３レンズ保持枠103および第４レンズ保持枠104を直進案内する直進溝を備える。加えて、第１固定筒106はズーム操作環111の突起部とバヨネット嵌合し、ズーム操作環111の光軸周りの回転を案内するガイド溝を有する。
【００２６】
また、第１固定筒106は回路基板113が取り付けられている。
【００２７】
カム筒107は、第３レンズ保持枠103の光軸方向への移動を案内するためのカム溝、第４レンズ保持枠104の光軸方向への移動を案内するためのカム溝とを備える。
【００２８】
さらに、カム筒107は直進筒108の光軸方向への移動を案内するためのカム溝を有する。
【００２９】
また、カム筒107は第１固定筒106のガイド突起部に係合するガイド長穴部と、ズーム操作環111と係合する連結部材の取付部を備える。
【００３０】
ズーム操作環111は、第１固定筒106のガイド溝と係合し、ズーム操作環111の光軸周りの回転を案内する突起部と、ズーム操作環111の回転とともにカム筒107を連結回転させるための連結部材の係合部を備える。
【００３１】
112は第２固定筒であり、第１固定筒106とは締結等により固定される。第２固定筒112はフォーカス環110の突起部とバヨネット嵌合している。そしてフォーカス環110の光軸周りの回転を案内するガイド溝と、カム筒107の回転を阻止するためのストッパ穴部と、ギアユニットの出力ギアの回転軸受を備える。
【００３２】
フォーカス環110は、第２固定筒112のガイド溝と嵌合して、光軸周りに回転可能にするための突起部を備える。さらに、フォーカス環110はメスヘリコイド筒109の突起部と係合する溝部、ギアユニットの出力ギアと噛み合いフォーカス環110を光軸周りに回転させるためのギア部を有する。
【００３３】
108は直進筒であり、メスヘリコイド筒109とヘリコイド結合し、所定のリードを持って形成されたヘリコイド溝部を有している。直進筒108はカムフォロアの当接面と当接する当接面を備えている。直進筒108はカムフォロアと、その当接面とはネジで締結により固定される。
【００３４】
109はメスヘリコイド筒であり、フォーカス環110のガイド溝と係合する突起部を備える。さらに、直進筒108とヘリコイド結合し、所定のリードを持って形成されたヘリコイド突部を締結するための取付穴部を有する。
【００３５】
101は第１レンズ保持枠であり、メスヘリコイド筒109と締結される。
【００３６】
第３レンズ保持枠103は第１固定筒106の直進溝とカム筒107のカム溝部に係合して第３レンズ保持枠103を光軸方向に案内する第３群カムフォロアの取付部を有する。 
【００３７】
114はフォーカス環110を光軸周りに回転させるためのギアユニットで、駆動源と、複数のギア部と、それらにより減速されて駆動される出力ギアとからなる。
【００３８】
また、出力ギアは、フォーカス環110のギア部と噛み合う。駆動源と電気回路基板113とは、フレキシブルプリント基板等で接続されていて、電気回路からの駆動信号により、駆動源を駆動させるようになっている。
【００３９】
このような構成のレンズ鏡筒において、カメラのレリーズボタンの操作がなされると、オートフォーカス、露出決定動作の後、撮像素子の露光及び取得された画像の記録動作がなされる。
【００４０】
以上が個々の部材の説明である。
【００４１】
次に本発明に関わる主な部品の相互関係について説明する。
【００４２】
図２は図１レンズ鏡筒一部分の分解斜視図である。110はフォーカス環で前述のように第二固定筒112に対し光軸周りに回転を行い焦点調整している。
【００４３】
フォーカス環110には第一固定筒106と対向する範囲に凹部が設けられている。スリットが設けられた反射面が周方向に多数形成された反射スケール（被位置検出部）201が両面テープによって前記凹部に接着され収納されている。また、第一固定筒106にはフォーカス環110と接した範囲に凹部が設けられている。そして位置検出部としてのセンサ202が凹部に設けられている。このセンサ202は発光部と受光部とが一体的に構成されたセンシング部を有する。センサ202の発光部で出た光が反射スケール201に届き、反射され受光部に到達し移動量をパルスカウントする。ここで、発光部からの光が直接受光部に到達しないように、センサ202の内部は隔壁によって分離されている。また、センサは、そのセンサ配線部が直接露出しないようにアクリル、ガラスといった透過部材で覆われている。センサ202の外観形状は略直方体であり、センサ上面とセンシング部の間の距離は一定に固定されている。また、センサ202はフレキシブルプリント基板で電気回路基板113へ接続されている。
【００４４】
以上のセンサ装置を第一検出装置とし、第一固定筒106に対するフォーカス環110の回転絶対量を検出する。
【００４５】
図３は図１レンズ鏡筒の一部の拡大斜視図である。109はメスヘリコイド筒であり、第一レンズ保持枠101がネジ締め付けにより固定されている。メスヘリコイド筒109にはフォーカス環110と接した範囲に凹部が設けられている。そして反射スケール301が両面テープによって前述の凹部に接着され収納されている。また、メスヘリコイド筒109にはフォーカス環110と接した範囲に凹部が設けられている。そして位置検出部としてのセンサ302が凹部に設けられている。そして前述の第一検出装置と同等の構成にてパルスカウントをする。センサ302はフレキシブルプリント基板で電気回路基板113へ接続されている。フォーカス環110が回転することで、伝達部を介しメスヘリコイド筒109は、光軸方向へ回転繰り出しを行う。以上のセンサ装置を第二検出装置とする。
【００４６】
メスヘリコイド筒109の光軸周りの回転はフォーカス環110と同期し、同一の回転を行うと考えられる。しかし、伝達部の影響（磨耗・ガタ等）により生じる回転遅れが生まれてしまう。この回転遅れを第二検出装置でパルスカウントする。そして、これらの検出結果をパルス信号として駆動源に加えることで合焦駆動の補正を行う。
【００４７】
そして、第二検出装置にて再度回転遅れ量を検出し、回転遅れが許容範囲内であることを確認することで、回転遅れ量がなくなったことを確認する。
【００４８】
本発明の検出装置により、経時変化の大きい伝達部の回転遅れ量（バックラッシュ）を回転の遅れを検出することだけで補正することができる。
【００４９】
本実施例の第二位置検出部は回転の遅れ量を検出するのみなので、比較的小型の検出センサで十分に本案件を実施することができる。
【００５０】
次に図４に示したフローチャートにて本発明の動作システムについて説明する。
【００５１】
(ステップ１)ＳＷ１がＯＮになると撮影動作が開始されステップ２へ進む。ＯＦＦであるとステップ１へ戻る。
【００５２】
(ステップ２)カメラの焦点検出ユニットに搭載のＡＦセンサにより公知である位相差検出方式で焦点状態の検知を行う。
【００５３】
(ステップ３)検知した焦点状態より合焦に必要なレンズ駆動量を算出する。
【００５４】
(ステップ４)算出された必要なレンズ駆動量を制御部からパルス信号にて、駆動源に送る。そして第一検出装置で駆動量を検知しつつ、ＡＦセンサにより検知された合焦位置まで駆動源を駆動させる。
【００５５】
(ステップ５)第二検出装置にて伝達部の遅れ量を検出する。このときの検出量により合焦が許容範囲内か否かを判断する。許容範囲内であるならばステップ８へ進み、許容範囲でない場合ステップ６へ進む。
【００５６】
(ステップ６)第二検出装置で検出した遅れ量を制御部からパルス信号として駆動源へ送る。
【００５７】
(ステップ７)送られたパルス信号より駆動源を駆動させる。
【００５８】
(ステップ８)撮影準備が終わりカメラのＳＷ２がＯＮされると撮影が開始される。ＯＦＦであるとステップ１へ戻る。
【００５９】
以上が本発明の動作システムである。
【００６０】
なお、本実施例においては、センサに反射式光学エンコーダを使用しているが、検出手段としてフォトセンサ・ＭＲセンサ・ＳＲセンサ・ポジショニングセンサ・可変抵抗器を用いてもかまわない。
【００６１】
また、本実施例で第一検出装置は被位置検出部をフォーカス環110に位置検出部を第一固定筒106に取付ける場合について説明したが、本発明はこれにかかわらずフォーカス環110に第一位置検出部、第一固定筒106に被位置検出部を設けてもかまわない。第二検出装置においても同等である。
【００６２】
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】
【００６３】
101        第一レンズ保持枠
109        メスヘリコイド筒
110        フォーカス環
112        第二固定筒
201,301    反射スケール 
202,302    センサ
【図１】
2013080079.tif 000003
【図２】
2013080079.tif 000004
【図３】
2013080079.tif 000005
【図４】
2013080079.tif 000006