JPH03206410A

JPH03206410A - 光学系移動装置

Info

Publication number: JPH03206410A
Application number: JP2002010A
Authority: JP
Inventors: Taizo Hamada; 泰三浜田; Shigeto Wakatsuki; 若月　茂人
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-01-08
Filing date: 1990-01-08
Publication date: 1991-09-09
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JP2836880B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明はカメラのレンズ等を移動させるためＣ光学系移
動装置に関する。

［従来の技術］カメラのレンズ等においては、鮮明な像を得るため、被
写体の像をレンズによってたとえば撮侶素子上に結像さ
せ。いわゆるピント合わせをする必要がある。

従来このようなピント合わせ手段としては、第６図に示
すような手段がとられていた。すなわち、第６図は従来
の光学系移動装置の断面図である。

１はレンズ、２は光学フィルタ、３は撮像素子である。

被写体の像はレンズ１によって撮像素子３上に結像され
撮像素子３から画像信号が読みだされる。光学フィルタ
２は撮像素子３に入射する光の波長や空間周波数帯域を
制限し偽信号の発生を抑制する。２４はレンズ１を保持
する鏡筒、２５は軸受、２６はレンズ１の移動をガイド
するガイド軸、２７はレンズ１のガイド軸２６回りの回
転を禁止する回転止め、２８はスクリューカム、２９は
スクリューカム２８の一端を支持するための支持板、３
０は鏡筒２４に固定され、かつスクリューカム２８に係
合するピン、３１はシャーシ、３２はスクリューカム２
８を回転軸とするステッピングモータである。

以下にこの従来の光学系移動装置の動作を説明する。

撮像素子３に被写体の像を鮮明に結像する（いわゆるピ
ントを合わせる）には、撮像素子３と被写体との距離に
応じてレンズ１をその光軸方向に移動させる必要がある
。第６図において、レンズ■を保持する鏡筒２４は軸受
２５を介してガイド軸２６に案内され、レンズ１の光軸
方向に平行移動することができる。その鏡筒２４の位置
を決めるのがピン３０が係合されるスクリューカム２８
の回転角である。スクリューカム２８はステッピングモ
ータ３２の回転軸であるので、ステッピングモータ３２
に与える駆動パルス電流のパルス数を加減すればスクリ
ューカム２８の回転角を制御でき、従ってレンズ１の位
置を制御できる。ステッピングモータ３２に与える駆動
パルス電流の１パルス当りのレンズ１の移動量は、１パ
ルス当りのスクリューカム２８の回転角と、スクリュー
カム２８の単位回転角当りのピン３０の移動量の積に等
しい。

第７図は第６図に示した光学系移動装置の制御回路であ
り、３３はステッピングモータ３２の駆動回路、３４は
マイコンである。マイコン３４はレンズ１の位置指令信
号を入力するとレンズエの移動量に対する駆動パルス電
流のパルス数を計算し、駆動回路３３に指令を与える。

駆動回路３３はマイコン３４によって指定されたパルス
数だけ駆動パルス電流をステッピングモータ３２に与え
る。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら上記従来の構成ではレンズ１の移動量をス
テッピングモータ３２に与える駆動パルス電流のパルス
数を加減することによって制御しており、レンズ１の位
置は直接検知していないため、以下に列挙するような原
因によりレンズ■の位置が不正確になるという課題があ
った。

■　スクリューカム２８の加エバラッキ。

■　ピン３０とスクリューカム２８の保合のガタ。

■　摩擦力によるスクリューカム２８の回転角の偏位。

本発明は上記従来技術の課題を解決するため、静電容量
検知手段を応用することにより、光学系の位置を検出し
て高精度の位置決めが可能な光学系移動装置を提供する
ものである。

［課題を解決するための手段コこの目的を達成するために本発明は、レンズを移動させ
て被写体の像を結像させる光学系移動装置であって、光
学系の移動方向に平行な面に対して傾斜した第１の導電
面と、前記第１の導電面に概略平行であって、かつ前記
光学系と一体的に運動する第２の導電面と、前記第１と
第２の導電面の間の静電容量を検知する手段を備えたこ
とを特徴とする光学系移動装置である。

［作用］上記した本発明の構成によれば、光学系の移動に関係し
て第１の導電面と第２の導電面との間の距離が変化し、
その結果、第１の導電面と第２の導電面との間の静電容
量が変化する。従って、この静電容量を検知することに
より光学系の位置を正確に検出することができ、光学系
の高精度な位置決めを行うことができる。

［実施例コ以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。なお、従来例と同一の構戊要素に対しては同一
の番号を振り、説明を省略する。

第１図は同実施例の機構断面図であり、４はレンズ１を
保持するレンズ枠、５は互いに平行に配置された二つの
支持部材８および９を介してレンズ枠４を光軸方向に移
動可能に支持する固定枠、１０はレンズ枠４に巻かれた
コイル、１１および１２は磁石１３から発生する磁束を
ムービングコイル１０に直交させるためのヨーク、１４
は上記の各要素を所定の位置関係に配置するための外枠
である。固定枠５は、レンズ１の光軸上の一点を頂点と
する円錐の一部である傾斜面５ｌを有し、その傾斜面５
１には導電面６が固着されている。

同様に、レンズ枠４もレンズ１の光軸上の一点を頂点と
する円錐の一部である傾斜面４１を有し、その傾斜面４
１には導電面７が固着されている。

導電面６と７は平行であり、また、それらの間には微少
な間隙が保たれている。

第２図は傾斜面４１および５１の部分拡大図を示す。同
図において、又はレンズ枠４の移動方向、すなわち光軸
の方向を表し、θは光軸に平行な面に対する導電面４１
および５■の傾き角、Ｌは両導電面の光軸方向の間隔、
Ｄは両導電面の距離を表す。導電面６と７との対向面積
をＳとすると、導電面６と７によって形成されるコンデ
ンサの容量Ｃｘは、Ｄ＝Ｌ−ｓｉｎθ　　　　　　　　・・・・・・（１）
であるから、Ｃｘ−ε　・Ｓ／Ｄ０＝εｏ−Ｓ／（Ｌ−ｓｉｎθ）−・−・（２）一１２ただし、ε　−８．８５４Ｘ１０　　　（真空の誘０電率）となる。従って、Ｌ−ε　・Ｓ／（Ｃｘ−ｓｉｎθ）・・・・・・（３）
０となる。

上式は、導電面６と導電面７の光軸方向の間隔Ｌをコン
デンサの静電容量Ｃｘによって検出することができるこ
とを表す。すなわち、レンズ枠４の固定枠５に対する位
置は静電容量Ｃｘによって知ることができる。

第３図は同実施例の回路ブロック図である。１５は第工
図に示した導電面６と７によって形成されるコンデンサ
を表し、２０はコンデンサ１５の静電容量Ｃｘを検知し
てレンズ枠４の固定枠６に対する位置を検出して位置信
号を出力する位置検出ブロックであり、その中の１６は
静電容量がＣｒである基準コンデンサであり、１７は発
信器、１８は増幅器、１９は交流信号を検波して直流電
圧に変換する検波回路である。２３は位置指令信号と位
置信号に基づいてレンズ枠４を移動させるためにムービ
ングコイル１０に通電する電流を制御する駆動ブロック
であり、２１は差動増幅器、２２はムービングコイル１
０に電流を通電する駆動回路である。

以上のように構威された同実施例の光学系移動装置の動
作について以下に説明する。

ムービングコイル１０に電流を通電すると、ムービング
コイル１０はレンズ１の光軸方向に電磁力を発生し、レ
ンズ枠４を同方向に運動させようとする。発生する電磁
力はムービングコイル１０に通電される電流の大きさに
比例する。レンズ枠４が移動すると、導電面６と７の距
離が変化し、その結果、導電面６と７によって形成され
るコンデンサ１５の容量Ｃｘが変化する。

一方第３図に示した回路ブロックにおいて、位置検出ブ
ロック２０の出力Ｅｏは、Ｅｏ＝Ｅｉ（Ｃｒ／Ｃｘ）　　　−−・−（４）である
。従って、前記（２）式より、Ｅｏ＝Ｅｉ−Ｃｒ−Ｌ●ｓｉｎθ／（ε　・Ｓ）Ｏとなる。すなわち、Ｅｏはレンズ枠４の固定枠５に対す
る相対位置に対応する電圧である。位置指令電圧Ｅｍは
レンズ枠４の目標の位置に対応する電圧である。

差動増幅器の出力Ｅｓは（Ｅｍ−Ｅｏ）に等しく、レン
ズ枠４の目標位置と現在位置の差に対応する電圧である
。駆動回路２２はＥｓに対応してムービングコイル１０
に電流を通電する。その結果、最終的にレンズ枠４は目
標位置に位置決めされる。。

以上説明したように本実施例では、レンズ枠４の位置検
出部である導電面６および７がレンズ↓の外径と略同程
度の円錐面を威し、光軸に対して微少な傾きを持つ傾斜
面で構成されているので、その位置検出部がレンズの半
径方向に広がらず、装置が非常にコンパクトに構成され
る。さらに、レンズ１を保持しているレンズ枠４の位置
を、何等拡大機構無く直接的に高精度に検出するので、
レンズ１の位置決め制度が高い。　　　　一次に、第２
図に示した導電面６および７の傾斜角θの決定法を以下
に示す。

第３図において、実際に位置検出ブロックに接続される
コンデンサは導電面６および７によって形成されるコン
デンサ１５のみではなく、引出し線や回路の浮遊容量な
どが等価的にコンデンサ■５に並列に加わる。位置検出
を高精度に行うには上記浮遊容量に対するコンデンサ１
５の静電容量の割合を高めることが必要である。従って
、必要な位置精度に対して、必要最小限の静電容量Ｃｘ
ｍｉｎが決められる。その静電容量の最小値Ｃｘｍ　ｉ
　ｎを確保するためには以下のようにすればよい。

すなわち、前記（２）式より、 θ＝ｓ　ｉ　ｎ−１（εｏ−Ｓ／　（Ｌｍａｘ　−Ｃｘ
ｍｉｎ　）　）Ｌｍａｘ：Ｌの最大値とすればよい。また、Ｌｍａｘ＝Ｌｍｉ　ｎ＋δｍａｘＬｍｉｎ：Ｌの最小値 δｍａｘ：レンズ１の最大移動量であるが、Ｌｍｉｎは可能な限り（機構のガタや加工バ
ラツキによって導電面６と７が接触しない限り）小さく
するほうが静電容量ＣＸの変化が太き《なり、位置検出
精度が高くなる。

さらに、導電面６と７の対向面積Ｓは小さいほど、装置
がコンパクトになる。しかしながら、θが小になると、
１式よりＤが小さくなり、レンズ枠４のガタや加エバラ
ッキによる静電容ｆｉＣｘの変動が無視できなくなる。

この点から対向面積Ｓは装置の大きさが許す限り大なる
ことが望ましい。

ところで、本実施例では固定枠５に一つの導電面６を設
けたが、以下に述べるように複数の導電面を設けてもよ
い。

第４図はレンズ枠４に、光軸に対して傾斜した面４１と
光軸に対して平行な面４２とを設けている。また、固定
枠５にも同様に、光軸に対して傾斜した面５１と光軸に
対して平行な面５２とを設けている。そして、面５１に
は導電面６ａを、面５２には導電面６ｂを設けると共に
面４１と４２には共通の導電面７を設けている。このよ
うに構或することにより、第３図における基準コンデン
サ１６を導電面６ｂと７によって形威されるコンデンサ
で代替出来る。

第５図は、傾斜面４１とは傾きの方向が反対である傾斜
面４２と、傾斜面５１とは傾きの方向が反対である傾斜
面５２を設けた場合の構成を示す。

この構或も第４図の構成と同様に、基準コンデンサｌ６
の静電容量Ｃｒを導電面６ｂと７とによって形成される
コンデンサで静電容量で代替できる。

この場合は、ＣｒとＣｘの変化方向が逆であるので、４
式からわかるように位置信号Ｅｏの変化が大きく取れる
。従って、第４図の構成に比べて位置精度が高い。しか
しながら、レンズ枠４を組み込むためには、固定枠５を
二つに分割する必要があり、組立が若干複雑になる。

上記二つの構成では、基準コンデンサと位置検出用コン
デンサが同一の構造となり、環境温度の変化に対する容
量変化が相殺されるので、環境温度の変化に対するレン
ズ１の位置決めバラッキが小さくなる。しかしながら、
第２図に示した場合に比べて各コンデンサの静電容量は
小さくなるので、同じ位置決め精度を得るためには各導
電面を大きくする必要がある。

［発明の効果］以上のように本発明は、光学系の移動方向に平行な面に
対して傾斜した第１の導電面と、第１の導電面に概略平
行であって、かつ光学系と一体的に運動する第２の導電
面と、第１と第２の導電面の間の静電容量を検知する手
段を備えることにより、光学系の位置検出部が光学系に
近接してコンパクトに設置できるので、装置が小さくで
きると共に、光学系の位置を直接高精度に検出するので
光学系の位置決め精度が高い。したがって、その実用的
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる光学系移動装置の断面
図、第２図は同実施例の部分拡大図、第３図は同実施例
の回路ブロック図、第４図および第５図は本発明の他の
実施例を説明するための拡大断面図、第６図は従来の光
学系移動装置の断面図、第７図は同従来例の回路ブロッ
ク図である。１・・・レンズ、４・・・レンズ枠、４１．５１・・・
傾斜面、５・・・固定枠、６，７・・・導電面、８，９
・・・支持部材、１０・・・ムービングコイル、１１．
１２・・・ヨーク、ｌ３・・・磁石。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レンズを移動させて被写体の像を結像させる光学
系移動装置であって、光学系の移動方向に平行な面に対
して傾斜した第１の導電面と、前記第１の導電面に概略
平行であって、かつ前記光学系と一体的に運動する第２
の導電面と、前記第１と第２の導電面の間の静電容量を
検知する手段を備えたことを特徴とする光学系移動装置
。