JP3090779B2 - レンズ位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は送りねじ機構によって送
られるレンズの位置を検出するレンズ位置検出装置に関
し、特にスチルカメラ、ビデオカメラ等の可動レンズの
ホームポジションを検出する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スチルカメラやビデオカメラのレ
ンズを自動的に繰り出す機構としてステッピングモータ
により駆動される送りねじ機構を用いたものが知られて
いる。

【０００３】この送りねじ機構としては図７に示す如
く、ステッピングモータ11によって回転駆動されるリー
ドスクリュー12上にこのリードスクリュー12と螺合する
可動部13を設け、この可動部13に取り付けられたレンズ
14を、ステッピングモータ11によって所定の位置まで移
動せしめるようにしたものが知られている。

【０００４】ところで、このような送りねじ機構をステ
ッピングモータ11によって駆動する場合には、可動部13
の送り距離をその送り期間中にステッピングモータ11に
入力したパルス数から求めることができるが、これだけ
では可動部13、すなわちレンズ14の絶対位置を知ること
ができず、レンズ14を所定位置に自動的にセットするこ
とが困難である。

【０００５】そこで、従来、上記可動部13上に遮光板15
を取り付け、一方レンズの基準位置には所定間隔をおい
て投光部16と受光部17を配設し（投光部16、受光部17お
よび遮光板15によりフォトインタラプタが構成され
る。）、これによってレンズ14が基準位置にセットされ
ているか否かを検出するようにしたレンズ位置検出装置
が知られている。即ち可動部13が基準位置まで移動する
と遮光板15により投光部16からの光が遮られ、受光部17
における受光量が減少する。この受光量が所定のスレッ
シュホールドレベルよりも減少したときに可動部13、す
なわちレンズ14が基準位置にセットされていると判断す
る。

【０００６】このようにして、カメラの起動時において
レンズ14を基準位置にセットし、この後ステッピングモ
ータ11に所望のレンズ位置に対応する数のパルスを入力
すればレンズ14をこの所望の位置に自動的にセットする
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た基準位置検出技術によると、環境温度の変化によりフ
ォトインタラプタの出力が変動することから、スレッシ
ュホールドレベルに到達する際のレンズ位置が変化する
ことになる。

【０００８】すなわち、フォトインタラプタ出力は、図
８に示すように環境温度が−10℃のときは短破線で、20
℃の時は実線で、50℃のときは長破線で示される特性を
有する。したがって環境温度が−10℃と50℃とではスレ
ッシュホールドレベルに到達する際のレンズ位置が30μ
ｍ程度もずれることとなる。また、レンズを後側から前
側に向かって移動せしめ、スレッシュホールドレベル以
下のレベルとなった最初の励磁相１（ステッピングモー
タの４つの励磁相のうち任意に選択したもの）に対応す
る位置を基準位置（ホームポジション：ＨＰ）として検
出しようとすると、環境温度の変化により隣りの励磁相
１に対応する位置を基準位置として検出してしまうおそ
れがあり、この場合、ステッピングモータの１パルス、
すなわち励磁相の１つに対応する間隔を12.5μｍとする
と、レンズ位置の検出誤差は12.5μｍ×４となり結局50
μｍの検出誤差を生じることになる。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、ステッピングモータを用いた送りねじ機構によっ
て送られるレンズの基準位置を環境温度の変化に影響さ
れることなく高精度で検出することのできるレンズ位置
検出装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のレンズ位置検出
装置は、ステッピングモータにより駆動される送りねじ
機構の可動部に保持されたレンズが所定の基準位置に設
定されているか否かを検出する検出装置において、前記
可動部と螺合する、前記送りねじ機構のリードスクリュ
ー部の回転と同期して回転するように設定された回転板
と、この回転板が所定の回転位置に配されたときにおい
て、この回転板および前記可動部の両者の互いに対向す
る部分の一方に設けられたホール素子および他方に設け
られた、該ホール素子に磁気的影響を与える磁石と、前
記回転板の回転に応じて前記ホール素子から出力された
検出信号を所定の閾値と比較し、その比較結果に基づい
て前記レンズが前記基準位置に設定されているか否かを
判別する位置判別手段からなることを特徴とするもので
ある。

【００１１】

【作用および発明の効果】上記構成によれば、送りねじ
機構の可動部と回転板の互いに対向する位置の一方にホ
ール素子を他方に磁石を設けており、リードスクリュー
部が１回転する毎にホール素子の出力にはピークがあら
われる。

【００１２】このピーク値はホール素子が磁石に近づく
程大きくなるので、基準位置付近にあらわれるピーク値
と一つ前のピーク値との間の値となるようなスレッシュ
ホールドレベルを設定しておけばこのスレッシュホール
ドレベルを横切ったか否かを検出することによってレン
ズ位置が基準位置付近にあることを判断することができ
る。

【００１３】この後、このピーク内で所定の励磁相（予
めレンズ基準位置に対応する励磁相を定めておく）が最
初にあらわれたときこれを検出できるようにしておけ
ば、レンズがレンズ基準位置にセットされていることを
認識することができる。

【００１４】上記ホール素子出力のピークは図３および
図６に示す如く立上りが図８の従来技術に比べて急しゅ
んであって、環境温度が変化してもそのピーク値の変化
の差に比べ隣接するピーク間のピーク値の差が極めて大
きくなることから環境温度が変化しても所望のピークの
ピーク値のみがスレッシュホールドレベルを超えるよう
このスレッシュホールドレベルを設定することが容易で
ある。

【００１５】したがって、本発明のレンズ位置検出装置
によれば、ステッピングモータを用いた送りねじ機構に
よって送られるレンズの基準位置を環境温度の変化に影
響されることなく高精度で検出することが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１７】図１および図２は本発明の実施例に係るレ
ンズ位置検出装置を搭載したレンズ移動装置を示すもの
である。すなわち、このレンズ移動装置は、ステッピン
グモータ１と、このステッピングモータ１により回転さ
れるリードスクリュー２と、このリードスクリュー２と
螺合し、リードスクリュー２の回転に応じてこのリード
スクリュー２の軸方向に移動する可動部３と、この可動
部３に取り付けられリードスクリュー２の軸とレンズ４
の光軸が平行となるようにレンズ４を保持するレンズ枠
4aとを備えてなる。なお、上記可動部３はリードスクリ
ュー２が回転しても回転せず高精度で直進するように図
示されないガイド部により案内される。

【００１８】一方、このレンズ移動装置に搭載されたレ
ンズ位置検出装置は上記リードスクリュー２の端部にお
いてこのリードスクリュー２に同軸に取り付けられた回
転板５と、上記可動部３の上方に取り付けられた、ホー
ル素子6aを搭載してなるホール素子板６と、この回転板
５の、上記ホール素子6aと対向する位置に取り付けられ
た小型マグネット（永久磁石）７と、上記回転板５の回
転に応じて上記ホール素子6aから出力された検出信号を
所定のスレッシュホールドレベルと比較し、その比較結
果に基づいてレンズ４が基準位置に設定されているか否
かを判別する判別部を備えている。

【００１９】なお、この判別部はステッピングモータ１
に駆動信号を出力するためのコントロール部９内に配さ
れており、このコントロール部９は判別部からの判別信
号に基づき所望の距離だけレンズ４を移動させるよう所
定の移動指令信号をステッピングモータドライバ10に送
出するようになっている。

【００２０】また、図２に示すように、このレンズ位置
検出装置はホール素子6aからの信号を増幅するホール出
力増幅回路８を備えている。

【００２１】上述したように、ステッピングモータ１に
よりリードスクリュー２が回転されると回転板５が回転
し、これとともに可動部３がリードスクリュー２に沿っ
て移動することとなる。

【００２２】この回転板５の回転に伴ない小型マグネッ
ト７がホール素子6aと対向する状態となったタイミング
でホール素子6aから検出信号が出力される。すなわち、
回転板５が１回転する毎に検出パルスが１つ出力され
る。この検出信号は図３に示す如く立ち上りのするどい
パルス信号であり、小型マグネット７とホール素子6aの
距離が短い程その信号のピーク値が大きいものとなる。

【００２３】次に、コントロール部９における基準位置
の判別操作の手順を説明する。

【００２４】まず、コントロール部９からの駆動信号に
よりステッピングモータ１側（後側）から回転板５側
（前側）に向かってレンズ４を移動させる。このように
レンズ４を後側から前側に移動させていくと、図３に示
す如きパルスが一定のレンズ位置間隔毎にホール素子6a
から出力される。このホール素子6aから出力されるパル
スのピーク値は基準位置に近づくにつれて大きくなる。
なお、本実施例においては基準位置を通過した後７パル
ス分だけ移動したところで可動部が停止し、これ以上は
前側に進まないようになっている。

【００２５】このホール素子出力は判別部に入力され、
所定のスレッシュホールドレベルと比較される。この比
較によりホール素子出力がスレッシュホールドレベルを
超えないときは“Ｌ”レベルの判別信号が、ホール素子
出力がスレッシュホールドレベルを超えたときは“Ｈ”
レベルの判別信号が出力される。

【００２６】ところで、本実施例においては上記レンズ
の前側方向への送り操作をする前に初期設定処理を行な
っている。この初期設定処理を図４に示すフローを用い
て説明する。すなわち、この判別信号が“Ｌ”レベルで
あるか否かを判断し［Ｓ１］、“Ｌ”レベルであればレ
ンズ４が後側へ１パルス分移動するようにステッピング
モータ１を駆動し［Ｓ２］、40パルス分の移動がなされ
るまで（リードスクリュー２が１回転するまで）ステッ
プ２［Ｓ２］の処理を行なう［Ｓ４］。一方“Ｈ”レベ
ルであればレンズ４が後側へ10パルス分移動するように
ステッピングモータ１を駆動する［Ｓ３］。

【００２７】なお、本実施例において１パルス分の移動
とは12.5μｍの距離の移動に相当する。

【００２８】上記“Ｌ”レベルであるときにレンズ４を
後側へ40パルス分だけ移動させるのは、初期段階でレン
ズ４が基準位置よりも前側に位置するのを防止するため
である。

【００２９】すなわち、前述したようにレンズ４は基準
位置から前側へリードスクリュー２の１回転分より少な
い距離だけしか進まないことから、この処理操作［Ｓ
２，Ｓ４］により初期段階においてはレンズ４は常に基
準位置より後側に位置することとなる。

【００３０】また、上記“Ｈ”レベルであるときにレン
ズ４を後側へ10パルス分だけ移動させるのはリードスク
リュー２と可動部３間のバックラッシュを除去するため
である。

【００３１】このような初期設定処理の後、基準位置判
別操作の本処理がなされる。この本処理では図４のフロ
ーチャートで示されるように、まずレンズ４が前側へ１
パルス分ずつ移動するようにステッピングモータ１が駆
動される［Ｓ５］。

【００３２】レンズ４が１パルス分ずつ移動する毎にホ
ール素子出力とスレッシュホールドレベルとの比較がな
され、前述した判別信号が“Ｈ”レベルであるか否かが
判断される［Ｓ６］。

【００３３】“Ｌ”レベルであれば上記１パルス分の移
動処理［Ｓ５］が再度なされることとなる。

【００３４】一方、“Ｈ”レベルであればそのときのス
テッピングモータ１の励磁相が１であるか否かが判断さ
れる［Ｓ７］。すなわち、“Ｈレベル”であればレンズ
４が基準位置付近に位置していることは確認できるが、
ちょうど基準位置に設定されているか否かはわからない
（図６参照）。そこで、基準位置はステッピングモータ
１の励磁相１に一致するように予め定めておき、上記判
別信号が“Ｈ”レベルとなった後に初めて現われる励磁
相１を判別することにより基準位置を検出するようにし
ている。

【００３５】なお、基準位置に対応させる励磁相の番号
は任意の値を選択することが可能である。

【００３６】図５は、上記ホール素子6aおよびホール出
力増幅回路８を示す回路図である。

【００３７】すなわち、ホール素子6aからなるセンサ24
は、定電圧回路21、オペアンプ22および抵抗23からなる
定電流回路からの定電流を入力され、２つの出力端子間
に磁場の大きさに応じた電位差を生ぜしめる。この電位
差は差動増幅回路25によって増幅されコントロール部９
に出力される。

【００３８】ところで、図３に示されるホール素子出力
の各ピークは環境温度の変化によりそのピーク値が変化
する。この変化の状況は、その説明の便宜のための図６
に示されるように、−10℃、20℃、50℃と温度が上昇す
るのに伴なって低下する。

【００３９】しかしながら、この環境温度の変化に伴な
うピーク値の変動範囲は、隣接するピークのピーク値の
変動範囲と重なることは現実にはほとんどないので適切
な値（本実施例では1.7V）にスレッシュホールドレベル
を設定することにより環境温度に影響されることなくレ
ンズ４の基準位置近傍のピークを確実に検出することが
可能となる。

【００４０】すなわち、図３で示すように基準位置を含
むように位置するピークと隣接するピークとはそのピー
ク値のレベル差が環境温度の変化によるレベル差よりも
はるかに大きくしたがってスレッシュホールドレベルを
簡単に設定することができる。

【００４１】このようにして、レンズ４の基準位置が検
出されるとこの基準位置から、要求されるレンズ設定位
置までの距離分だけこのレンズ４を移動させるように、
ステッピングモータ１に所定数のパルスが入力され、こ
れによりレンズ４を、要求されるレンズ設定位置まで移
動することが可能となる。

【００４２】なお、本発明のレンズ位置検出装置は上記
実施例のものに限られるものではなく、その他種々の態
様の変更が可能である。

【００４３】例えば、リードスクリュー２を１回転させ
るためのステッピングモータ１への入力パルス数は40パ
ルス以外の任意のパルス数を選択できる。

【００４４】また、上記実施例においては可動部３にホ
ール素子板６を、回転板５に小型マグネット７を配設し
ているが、可動部３に小型マグネットを回転板５にホー
ル素子板６を配設することも可能であり、さらに小型マ
グネット７として電磁石を用いることも可能である。

【００４５】また、上記実施例では回転板５がリードス
クリュー２に取り付けられているが、回転板５は必ずし
もリードスクリュー２に取り付けられている必要はな
く、リードスクリュー２の回転に同期して回転するよう
に形成されていればよい。

【００４６】さらに、上記判別処理においてホール素子
出力と比較されるスレッシュホールドレベル（閾値）は
上記実施例の値に限られず、基準位置を含むピークとこ
れに隣接するピークとのレベル差および環境温度の変化
に伴なうピーク値の変動範囲を考慮して適切な値に設定
すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るレンズ位置検出装置を搭
載したレンズ移動装置を示す斜視図

【図２】図１に示す装置を示すブロック図

【図３】図１に示す装置において、レンズ位置に応じて
変化するホール素子出力を示すグラフ

【図４】図１に示す装置の処理手順を表わすフローチャ
ート

【図５】図１に示す装置のホール素子および増幅回路を
示す回路図

【図６】図３に示すグラフの一部を拡大して示すグラフ

【図７】従来技術を示す斜視図

【図８】図７に示す装置において、レンズ位置に応じて
変化するフォトインタラプタ出力を示すグラフ

【符号の説明】

１，11 ステッピングモータ ２，12 リードスクリュー ３，13 可動部 ４，14 レンズ 4a レンズ枠 ５ 回転板 ６ ホール素子板 6a ホール素子 ７ 小型マグネット ８ ホール出力増幅回路 ９ コントロール部（判別部） 10 ステッピングモータドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/02 - 7/105 G01B 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステッピングモータにより駆動される送
   りねじ機構の可動部に保持されたレンズが所定の基準位
   置に設定されているか否かを検出する検出装置におい
   て、 前記可動部と螺合する、前記送りねじ機構のリードスク
   リュー部の回転と同期して回転するように設定された回
   転板と、 この回転板が所定の回転位置に配されたときにおいて、
   この回転板および前記可動部の両者の互いに対向する部
   分の一方に設けられたホール素子および他方に設けられ
   た、該ホール素子に磁気的影響を与える磁石と、 前記回転板の回転に応じて前記ホール素子から出力され
   た検出信号を所定の閾値と比較し、その比較結果に基づ
   いて前記レンズが前記基準位置に設定されているか否か
   を判別する位置判別手段からなることを特徴とするレン
   ズ位置検出装置。