(57)【要約】【課題】光学素子等の位置制御装置において、光学素子等を駆動する駆動ユニットの機械的強度を低下させずに、光学素子等のストローク長を長く確保する。【解決手段】フォーカスモータ７１の回転軸にスクリュ７１ａが取り付けられ、５群レンズ５０Ｌを保持してスクリュ７１ａと噛み合った５群ホルダ５１を、スクリュ７１ａを回転によって光軸方向に移動させる５群レンズ駆動ユニット７０において、スクリュ７１ａに取り付けられたパルス板７３の回転量をフォトインタラプタ（ＰＩ）７６で検出する。ＰＩ７６をＰＩホルダ７４に設けた切り欠き部７４ｂに挿入すると共に、ＰＩ７６を光軸方向ではＰＩホルダ７４とフォーカスモータ７１が固定されるコの字板金７２のフランジ部７２ａとで挟み込んで保持する構成とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を生じさせる駆動手段と、
前記駆動手段の出力軸に取り付けられ、前記出力軸と平行に延びるスクリュと、
前記スクリュと噛み合い、前記スクリュの回転にしたがって移動する被駆動体と、
前記スクリュに同軸に取り付けられたパルス板と、
前記パルス板の回転量を検出する検出手段と、
前記検出手段を保持する保持部材と、を備え、
前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動手段の駆動を制御することにより前記被駆動体の位置を制御する位置制御装置であって、
前記検出手段の一部が、前記駆動手段を保持する部材に保持されていることを特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
前記駆動手段を保持する部材は、互いに平行なフランジ部および立壁部と、前記フランジ部および前記立壁部と直交して前記フランジ部および前記立壁部を連結する連結部とを有するコの字板金であり、
前記立壁部は、前記スクリュの先端を保持し、
前記フランジ部において前記立壁部と対向する面に前記検出手段の一部が保持されると共に、前記フランジ部において前記検出手段の一部が保持される面の反対側の面に前記駆動手段が保持されることを特徴とする請求項１に記載の位置制御装置。
【請求項３】
回転駆動力を生じさせる駆動手段と、
前記駆動手段の出力軸に取り付けられ、前記出力軸と平行に延びるスクリュと、
前記スクリュと噛み合い、前記スクリュの回転にしたがって移動する被駆動体と、
前記スクリュに同軸に取り付けられたパルス板と、
前記パルス板の回転量を検出する検出手段と、
前記検出手段を保持する保持部材と、
切り欠き部を有するフランジ部と前記スクリュの先端を保持する立壁部とが互いに平行となるように連結部により連結されたコの字板金と、を備え、
前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動手段の駆動を制御することにより前記被駆動体の位置を制御する位置制御装置であって、
前記フランジ部において前記立壁部と対向する面の反対側の面に前記駆動手段が保持され、前記検出手段の一部が前記フランジ部に設けられた前記切り欠き部を通して前記駆動手段に保持されていることを特徴とする位置制御装置。
【請求項４】
前記保持部材と前記コの字板金の前記連結部はそれぞれ、互いに嵌合することによって前記連結部と平行な方向での前記コの字板金に対する前記保持部材の動きを規制する突起部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の位置制御装置。
【請求項５】
前記保持部材に設けられた突起部が、前記連結部において前記連結部に設けられた突起部よりも前記フランジ部側の部分と当接していることを特徴とする請求項４に記載の位置制御装置。
【請求項６】
前記検出手段の端子部と前記フランジ部とが接触しないように、前記フランジ部における前記検出手段の直下の一部に別の切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の位置制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の位置制御装置と、
前記被駆動体としてのフォーカスレンズと、を備え、
前記駆動手段の前記出力軸と平行に光軸が設けられ、光軸方向に前記フォーカスレンズを移動させることで焦点調節を行うことを特徴とする焦点制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の焦点制御装置を備え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、光学素子等の位置制御装置、焦点制御装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやビデオカメラ等の精密光学機器では、ステッピングモータ等を用いて、レンズ等の光学素子を高精度に駆動している。例えば、互いに平行なフランジ部と立壁部を有するコの字型の板金を用い、フランジ部にステッピングモータを固定すると共に、ステッピングモータの軸上で光軸方向に伸びたスクリュの先端を立壁部で受ける構造を有する駆動ユニットが知られている。この駆動ユニットでは、モータを駆動させてスクリュを回転させることで、スクリュに螺合された被駆動部を光軸方向に移動させることにより、被駆動部に連結されたレンズ等の光学素子を光軸方向に移動させている。
【０００３】
ここで、ステッピングモータは、通常、オープン制御で駆動されるため、駆動負荷が大きくなった場合に脱調が生じ、所定位置へ光学素子を送ることができなくなる事態が生じるおそれがある。そこで、スクリュのモータ側にプロペラ形状のパルス板を取り付け、パルス板の回転量をフォトインタラプタ等で検出することにより、被駆動部の位置制御を行う技術が知られている。
【０００４】
一例として、フォトインタラプタを保持したフォトインタラプタホルダを、パルス板と対向するコの字型の板金のフランジ部に設けられた切り欠き部に嵌め込み、固定した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。こうして、フランジ部にフォトインタラプタホルダを潜り込ませることで、駆動ユニットの小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−６４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術のように、フランジ部に切り欠き部を設けると、フランジ部の強度が低下して変形が生じ、駆動ユニットに歪みが生じてしまうおそれがある。また、フランジ部に切り欠き部を設けずに、フランジ部上にフォトインタラプタホルダを固定した場合には、フォトインタラプタホルダにおいてフランジ部と接合される壁面部の光軸方向長さ（厚さ）の分だけ、被駆動部のストローク長が短くなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、光学素子等の位置制御装置において、光学素子等を駆動する駆動ユニットの機械的強度を低下させずに、光学素子等のストローク長を長く確保することを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る位置制御装置は、回転駆動力を生じさせる駆動手段と、前記駆動手段の出力軸に取り付けられ、前記出力軸と平行に延びるスクリュと、前記スクリュと噛み合い、前記スクリュの回転にしたがって移動する被駆動体と、前記スクリュに同軸に取り付けられたパルス板と、前記パルス板の回転量を検出する検出手段と、前記検出手段を保持する保持部材と、を備え、前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動手段の駆動を制御することにより前記被駆動体の位置を制御する位置制御装置であって、前記検出手段の一部が、前記駆動手段を保持する部材に保持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光学素子等を駆動する駆動ユニットの機械的強度を低下させずに、光学素子等のストローク長を長く確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る位置制御装置が適用される撮像装置の概略構成を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す撮像装置が備えるレンズ鏡筒の収納状態での断面図である。
【図３】図２に示すレンズ鏡筒の撮影状態での断面図である。
【図４】図２に示すレンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図５】図２に示すレンズ鏡筒が有する５群ユニットの構成を示す斜視図である。
【図６】図５に示す５群ユニットを構成する５群レンズ駆動ユニットの概略構成を示す斜視図、側面図、及び５群レンズ駆動ユニットを構成するフォトインタラプタホルダの外観斜視図である。
【図７】図６に示す５群レンズ駆動ユニットの概略構成を示す分解斜視図である。
【図８】図６（ｂ）中の矢視Ａ−Ａ断面図と、５群レンズ駆動ユニットの部分斜視図である。
【図９】図６に示す５群レンズ駆動ユニットの変形例の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る位置制御装置が適用される撮像装置の概略構成を示す外観斜視図である。撮像装置は、ここでは具体的にはデジタルカメラであり、カメラ本体１と、カメラ本体１の前面に設けられたレンズ鏡筒２とを備える。本発明の実施形態に係る位置制御装置は、デジタルカメラにおける焦点制御装置として用いられる。
【００１３】
カメラ本体１の上面には、被写体に照明光を照射するストロボ装置を構成する発光窓部４が設けられており、カメラ本体１の前面にはファインダ窓５が設けられている。また、カメラ本体１の上面には、撮影準備動作（焦点調節動作、測光動作等）と撮影動作（イメージセンサ（撮像素子）への露光）を開始させるためのレリーズボタン６が設けられている。レンズ鏡筒２は、後述するように焦点距離を変更することができるように構成されており、前玉レンズ３と不図示の複数の撮影レンズ群を有する。なお、図１は、撮像装置の模式図であり、撮像装置は、上記構成に限定されるものではない。
【００１４】
図２は、収納状態にあるレンズ鏡筒２の断面図であり、図３は、撮影状態にあるレンズ鏡筒２の断面図である。また、図４は、レンズ鏡筒２の分解斜視図であり、レンズ鏡筒２の主な構成部品のみを代表的に示している。レンズ鏡筒２は、撮像装置の電源オフ時には図２の収納状態となっており、撮像装置の電源オン時には図３の撮影状態となる。
【００１５】
レンズ鏡筒２は、１群レンズ１０Ｌ、２群レンズ２０Ｌ、３群レンズ３０Ｌ及び４群レンズ４０Ｌからなる撮影レンズ群と、フォーカスレンズ群である５群レンズ５０Ｌとを備える。１群レンズ１０Ｌは１群筒１１に、２群レンズ２０Ｌは２群ホルダ２１に、３群レンズ３０Ｌは３群ホルダ３１に、４群レンズ４０Ｌは４群ホルダ４１にそれぞれ保持され、５群レンズ５０Ｌは５群ホルダ５１に保持されている。レンズ鏡筒２は、これらのレンズ群を光軸方向に移動させることができる構造を有する。
【００１６】
次に、レンズ鏡筒２の内部構成と動作について説明する。レンズ鏡筒２を構成する固定筒１３は、１群筒１１を直進ガイドするガイド部１３ａと、２群ホルダ２１を直進ガイドするガイド溝１３ｂを有する。１群筒１１の内径側には直進溝１１ａが設けられており、この直進溝１１ａは固定筒１３のガイド部１３ａと係合する。２群ホルダ２１にはカムピン２１ａが設けられており、このカムピン２１ａは固定筒１３に設けられたガイド溝１３ｂと係合する。このような係合による回転規制により、１群筒１１と２群ホルダ２１とは、光軸を中心として回転することなく、光軸方向に進退（直進移動）することが可能となっている。
【００１７】
固定筒１３の内部には、光量を制御する絞りシャッタユニット６１が配置されている。また、固定筒１３は、その内径側に２本のガイドバー１６を保持している。これらのガイドバー１６は、絞りシャッタユニット６１に設けられたガイド部６１ｂ、３群ホルダ３１に設けられた係合部３１ｂ及び４群ホルダ４１に設けられた係合部４１ｂと係合する。２本のガイドバー１６の回転規制により、絞りシャッタユニット６１、３群ユニット及び４群ユニットは、光軸を中心として回転することなく、光軸方向に進退することが可能となっている。なお、３群ユニットは、３群レンズ３０Ｌと３群ホルダ３１を主とするユニットであり、４群ユニットは、４群レンズ４０Ｌと４群ホルダ４１を主とするユニットである。
【００１８】
固定筒１３の外周側には、カム筒１２が配置されている。カム筒１２の外径側には、カム溝１２ａが設けられており、カム溝１２ａは１群筒１１のカムピン１１ｂと係合する。また、カム筒１２の内径側には、不図示のカム溝が設けられており、これらのカム溝はそれぞれ、２群ホルダ２１のカムピン２１ａ、絞りシャッタユニット６１のカムピン６１ａ、３群ホルダ３１のカムピン３１ａ及び４群ホルダ４１のカムピン４１ａと係合する。そして、これらのカム溝のリフト量により、各群の光軸方向の移動量が制御される。
【００１９】
カム筒１２は、不図示の動力源により光軸を中心として固定筒１３の外周を回転し、各群は、カム筒１２の回転にしたがって、カム筒１２に設けられたカム溝に沿って光軸方向で移動する。このような構成により、レンズ鏡筒２は、収納時と撮影時とで全長を変化させ、各群を光軸方向へ移動させることができる。
【００２０】
レンズ鏡筒２は、撮像素子１５を保持するセンサホルダ１４を有する。後述するように、センサホルダ１４は、５群ホルダ５１（５群レンズ５０Ｌ）を光軸上で移動させるための駆動手段であるモータ（以下「フォーカスモータ７１」と記す）を保持する部材であるコの字板金７２を介して保持する。回転駆動力を生じさせるフォーカスモータ７１の出力軸には、光軸方向と平行に１群レンズ１０Ｌ側（被写体側）へ延びるリードスクリュ７１ａ（以下「スクリュ７１ａ」と記す）が取り付けられている。フォーカスモータ７１を駆動させてスクリュ７１ａを回転させると、スクリュ７１ａの回転にしたがって５群ホルダ５１がガイド軸５２にガイドされながら光軸方向に移動する。
【００２１】
固定筒１３とセンサホルダ１４とは、ビス等で固定される。また、センサホルダ１４は、ビス等でカメラ本体１に固定される。レンズ鏡筒２は、こうしてカメラ本体１に取り付けられている。
【００２２】
次に、５群ユニットの構成について説明する。なお、５群ユニットは、５群レンズ５０Ｌ、５群ホルダ５１及び以下に説明する５群レンズ駆動ユニット７０を主とするユニットである。
【００２３】
図５は、５群ユニットの構成を示す斜視図である。５群レンズ５０Ｌ及び５群ホルダ５１は、５群レンズ駆動ユニット７０により光軸方向で位置制御される被駆動体であり、５群レンズ５０Ｌ及び５群ホルダ５１の光軸方向での位置が制御されることにより、焦点制御が行われる。
【００２４】
５群ホルダ５１は、ラック５４を介して、５群レンズ駆動ユニット７０の構成要素であるスクリュ７１ａに取り付けられており、いる。このとき、５群ホルダ５１に設けた５群ホルダ軸穴５１ａ（適宜、図４参照）にラック５４のラック軸部５４ａを嵌合させ、圧縮バネ５３によりラック軸部５４ａを光軸方向に押圧することで、５群ホルダ５１の光軸方向でのがたつきをなくしている。
【００２５】
ラック５４は、スクリュ７１ａと噛み合っている。このとき、ラック５４は、トーションバネの機能を持つ圧縮バネ５３によって、スクリュ７１ａ側へ付勢されている。５群ホルダ５１は、５群レンズ駆動ユニット７０の構成要素であるフォーカスモータ７１の駆動によるスクリュ７１ａの回転にしたがって光軸方向に移動するラック５４に追従して、ガイド軸５２に沿って光軸方向に移動する。
【００２６】
図６（ａ）は、５群レンズ駆動ユニット７０の概略構成を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、５群レンズ駆動ユニット７０の概略構成を示す側面図である。図６（ｃ）は、５群レンズ駆動ユニット７０を構成するフォトインタラプタホルダ７４（以下「ＰＩホルダ７４」と記す）の外観斜視図である。図７は、５群レンズ駆動ユニット７０の分解斜視図である。図８（ａ）は、図６（ｂ）中の矢視Ａ−Ａの断面図であり、図８（ｂ）は、５群レンズ駆動ユニット７０の部分斜視図である。
【００２７】
５群レンズ駆動ユニット７０は、フォーカスモータ７１とスクリュ７１ａとを保持するコの字板金７２を備える。コの字板金７２は、互いに平行なフランジ部７２ａ及び立壁部と、フランジ部７２ａ及び立壁部と直交してフランジ部７２ａ及び立壁部を連結する連結部とを有し、フランジ部７２ａ及び立壁部は光軸と直交し、連結部は光軸と平行に配置される。
【００２８】
コの字板金７２は、フランジ部７２ａに設けられた２カ所の位置決め穴７２ｄでセンサホルダ１４（図６に不図示）に対して位置決めされ、ビス穴７２ｅを通してビスによりセンサホルダ１４に締結される。コの字板金７２においてフランジ部７２ａと対向する立壁部は、スクリュ７１ａの回転を妨げないように、スクリュ７１ａの先端を支持する。フォーカスモータ７１は、出力軸がフランジ部７２ａと直交するように、フランジ部７２ａの外側の面（立壁部と対向する面の反対側の面）の所定位置に溶接等により固定される。
【００２９】
スクリュ７１ａのフォーカスモータ７１側の端部（又は、フォーカスモータ７１の出力軸）には、円環状の保持部７１ｂが固定されており、保持部７１ｂには、プロペラ状のパルス板７３に設けられた内孔が嵌合される。これにより、パルス板７３は、スクリュ７１ａと同軸に配置され、パルス板７３と一体的に回転可能となっている。パルス板７３の回転は、ＰＩホルダ７４とフランジ部７２ａとによって保持された２つのフォトインタラプタ７６（以下「ＰＩ７６」と記す）によって検出される。ＰＩホルダ７４は、２つのＰＩ７６を収納する保持部材であり、例えば、モールド成型等により製造されている。
【００３０】
２つのＰＩ７６はそれぞれ、光を照射する投光部と、投光部から照射された光を受光する受光部とを有し、投光部と受光部との間にパルス板７３のプロペラ羽根が位置するように配置される。投光部から受光部へ向けて光が照射されると、パルス板７３の回転にしたがって透過／遮光が切り替わることで、受光部は明暗（受光／非受光）を示す信号を出力する。カメラ本体１に設けられた不図示の制御装置が、２つのＰＩ７６からの検出信号に基づいて、スクリュ７１ａの回転量（回転角度）を検出すると共に、検出信号の位相差に基づいて回転方向を検出する。
【００３１】
ＰＩホルダ７４は、コの字板金７２に固定される。このとき、ＰＩホルダ７４に設けられた突起部７４ｅとコの字板金７２の連結部に設けられた突起部７２ｇとを嵌合し、これにより、光軸方向でのＰＩホルダ７４のコの字板金７２に対する移動が規制される。更に、ＰＩホルダ７４は、フランジ部７２ａの１群レンズ１０Ｌ側（被写体側）に配置されてフランジ部７２ａに設けられたビス穴７２ｆとＰＩホルダ７４に設けられた穴部７４ｃとを合わせてビス締めすることにより、コの字板金７２に固定される。
【００３２】
次に、フォーカスモータ７１とＰＩ７６及びＰＩホルダ７４の光軸方向での位置関係について、詳細に説明する。２つのＰＩ７６はそれぞれ、ＰＩホルダ７４の立壁部７４ａに設けられた２カ所の切り欠き部７４ｂに挿入されることで、側面方向（投光／受光方向と直交する方向）でのがたつきのないように固定されている。また、２つのＰＩ７６はそれぞれ、光軸方向では、ＰＩホルダ７４に設けられた２カ所の切り欠き部７４ｂとフランジ部７２ａに挟み込まれることで、がたつきのないように固定されている。
【００３３】
このように、フランジ部７２ａでＰＩ７６を直接受けることによって、フランジ部７２ａを切り欠く必要がなくなる。これにより、フランジ部７２ａの機械的強度を低下させることなく、フォーカスモータ７１を保持することができる。また、ＰＩ７６をスクリュ７１ａと平行な方向にずらす必要がないため、フォーカスストロークを長く確保することができる。更に、５群レンズ駆動ユニット７０では、図６（ｂ）に示すように、ＰＩホルダ７４に設けられた突起部７４ｅの側面７４ｆとコの字板金７２に設けられた突起部７２ｇの下部７２ｈ（突起部７２ｇのフランジ部７２ａ側の部分）とを当接させている。これにより、ＰＩホルダ７４の切り欠き部７４ｂが、光軸と直交する方向へ広がることを防止することができる。
【００３４】
ＰＩ７６は、フレキシブルプリント配線基板７５に面実装されており、ＰＩ７６の信号線はフォーカスモータ７１の端子部７１ｄからの信号線と共にフレキシブルプリント配線基板７５に纏められて、コネクタ部７５ａから外部へ電気的に接続される。このとき、ＰＩ７６の端子部７６ａがフランジ部７２ａと接触しないように、ＰＩ７６の直下のフランジ部７２ａの外周部の一部に切り欠き部７２ｉが設けられているため、ＰＩ７６のショートが防止される。なお、切り欠き部７２ｉは、従来技術でＰＩホルダを潜り込ませる大きな切り欠きではないため、フランジ部７２ａの機械的強度を低下させるものではない。
【００３５】
図９は、５群レンズ駆動ユニット７０の変形例である５群レンズ駆動ユニット７０Ａの側面図を、５群レンズ駆動ユニット７０の側面図と対比して示す図である。
【００３６】
上述した５群レンズ駆動ユニット７０では、ＰＩホルダ７４とフランジ部７２ａとで形成される空間にＰＩ７６を保持する構成とした。これに対して、５群レンズ駆動ユニット７０Ａでは、ＰＩホルダ７４とフォーカスモータ７１とで形成される空間にＰＩ７６が保持されている構成である。
【００３７】
５群レンズ駆動ユニット７０Ａでは、このような構成を実現するために、フランジ部７２ａに、切り欠き部７２ｊを設け、切り欠き部７２ｊに挿入されたＰＩ７６が、直接、フォーカスモータ７１に支持される構成となっている。これによって、２本の一点鎖線間の距離で示されるコの字板金７２の厚み分だけ、パルス板７３をフォーカスモータ７１側に近付けることができ、５群ホルダ５１の移動可能量であるフォーカスストロークを延長させることができる。
【００３８】
なお、従来技術では、ＰＩ７６よりも一回り大きいＰＩホルダ７４を収容するための切り欠きが必要であるが、５群レンズ駆動ユニット７０Ａでは、ＰＩ７６のみを収容する大きさの切り欠き部７２ｊを設ければ済む。そのため、フランジ部７２ａの強度低下を従来技術よりも抑えることができる。
【００３９】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。例えば、本発明が適用される撮像装置は、フィルムに対して露光を行うものであってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
７０    ５群レンズ駆動ユニット
７１    フォーカスモータ
７１ａ    スクリュ
７２    コの字板金
７２ａ    フランジ部
７３    パルス板
７４    フォトインタラプタホルダ（ＰＩホルダ）
７６    フォトインタラプタ（ＰＩ）
７２ｇ    突起部
７２ｊ    切り欠き部
７４ｂ    切り欠き部
７４ｅ    突起部
【図１】
2016118678.tif 000003
【図２】
2016118678.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016118678.tif 000008
【図７】
2016118678.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016118678.tif 000011