JPH0415609A - レンズ位置検出装置 - Google Patents

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 本発明は、ズームレンズ等の光学装置に使用して有効な
レンズ位置検出装置に関するものである。

従来の技術 従来のビデオカメラに使用されるズームレンズにおいて
は、オートフォーカスシステムや光量制御システムの一
環として焦点距離情報や被写体距離情報を得る必要があ
り、そのためにリニアの位置検出装置を用いてレンズの
位置を検出している。

方式的には抵抗素子上を端子が摺動することによって印
加電圧が端子の位置に比例して分圧されることを利用し
たポテンシ式メータや、コンデンサ等を利用したものが
あった。

以下に従来のレンズ位置検出装置について説明する。

第１３図はボテンシ日メータを利用したレンズ位置検出
装置の要部断面図、第４図は同レンズ位置検出装置の等
価回路。ワイパ４０を保持したシャフト４１はハウジン
グ４２によって矢印４３の方向に移動可能に支持されて
いる。またシャフト４１の一端は光軸方向に移動可能な
レンズ枠（図示せず）と一体的に移動可能に接続されて
（Ａる。

したがって、このレンズ枠が光軸方向に移動することに
よりシャフト４１は矢印４３の方向に移動することにな
る。抵抗素子４４はハウジング４２に固着されており、
前記ワイパ４０と常に接触している。

以上のように構成されたレンズ駆動装置について、以下
その動作について説明する。

レンズ枠（図示せず）が光軸方向に移動すると、抵抗素
子４４とワイパ４０が摺動する。これによって端子４５
と４７の間に印加した電圧がワイノマ４０の位置に比例
して分圧され端子４６から取り出される。この出力電圧
を利用してレンズ位置を算出する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の従来の構成では、抵抗素子とワイ
パの接触によって抵抗素子が摩耗するので、出力特性が
変化しレンズ位置の検出精度が劣化するという課題があ
った。またワイパの取付構成によっては、移動方向によ
ってワイパが変形しやすくなる。したがって、ワイパの
抵抗素子との接触位置が移動方向によって変化するので
、出力特性が移動方向によってばらつく、いわゆるヒス
テリシス特性が存在しレンズの高精度な位置決めが困難
になる。また抵抗素子とワイパとの摺動時の摩擦力が常
に発生しているので、レンズ枠の光軸方向への駆動力が
増加し、駆動源の小形軽量化を図ることが困難であった
。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、高精度でし
かも安価なレンズ位置検出装置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 この目的を達成するために本発明のレンズ位置検出装置
は、移動レンズ群を含むズームレンズと、発光素子と、
光−電気変換する受光素子と、発光素子もしくは受光素
子を移動レンズ群と一体的に移動させ、他方を固定する
ことによって、発光素子と受光素子との距離に応じて発
光素子から発光される光の受光量が変化する受光素子の
出力を検出して移動レンズ群の位置を検出する位置検出
装置とを具備するものである。

作用 本発明は、上記した構成により、発光素子もしくは受光
素子を移動レンズ群と一体的に移動させ、他方を固定す
ることによって、移動レンズ群の位置に応じて受光素子
から出力されるアナログ出力を利用してレンズの位置を
検出する。

また、移動レンズ側と固定枠の間に反射板を設は光路長
を長くすることにより、受光／発光の相対移動量をレン
ズの移動量より、見かけ上大きく取ることができる。

実施例 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。第１図、第２図および第３図は正 側面図であり、第４図は同第１の実施例における受光素
子の出力Ｉと第４のレンズ群の位置りの関係を示した特
性図である。

ズームレンズ１は、物体側より順に正の屈折力を持つ第
ルンズ群１ａ＋　　光軸上を移動することにより変倍作
用を有する第２レンズ群１ｂ、　　集光作用を有する第
３レンズ群Ｉ　Ｃ＋　　上記第２レンズ群１ｂの移動お
よび物体の移動によって変動する像面を基準面から一定
の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群１ｄ
から成る。

固定枠２と水晶枠３に位置決め支持されたガイドポール
４ａにはズームレンズ１の一部を成す第４レンズ群１ｄ
を保持するレンズ枠５の軸受６゜７が光軸方向に移動可
能に挿入されている。またガイドポール４ｂにはレンズ
枠５に設けた切欠部８が係合し、レンズ枠５を光軸上に
保持している。

アクチュエータ９はマグネット１０．第１のヨーク１１
．第２のヨーク１３により形成される磁気回路とコイル
１５により構成されている。すなわち、マグネット１０
は単極着磁された面１０ａに鉄などの強磁性体から成る
第１のヨーク１１が吸着している。また第１のヨーク１
１は固定枠２にビス１２で固着された第２のヨーク１３
にマグネット１０自身の磁場により吸着されている。こ
のような構成にすることにより、マグネット１０の単極
着磁面１０ｂから第２のヨーク１３に飛び込んだ磁束が
第１のヨーク１１に流れ、マグネット１０に帰っていく
閉磁路が形成されることになる。レンズ枠５に固定され
たボビン１４にはフィル１５が巻かれている。第３図に
示すように、ボビン１４をレンズ枠５に固着したとき、
貫通穴部１７　ａ、　　１７　ｂが生じ、ここに第２の
ヨーク１３が貫通して配置されている。コイル１５は常
に磁束と鎖交している状態になっており、コイル１５に
電流が流れた場合、フレミング左手の法則により光軸方
向に推力が発生することになる。

次に第４レンズ群１ｄの位置検出装置について説明する
。水晶枠３には赤外発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光
素子１９が、レンズ枠５に設けた受光素子２０と対向す
るように配置されており、レンズ枠５の位置が変化する
と当然発光素子１９から受光する光量は、第４図に示す
ように距離の２乗に反比例して減少し、受光素子２０か
らは受光量に比例した出力値Ｉが得られる。第４レンズ
群１ｄは前述したように変倍作用を有する第２レンズ群
１ｂおよび物体の移動によって変動する像面を所定の位
置に保つように光軸上を移動する。

位置検出手段２２は演算回路２２ａとマイコン２２ｂか
ら構成される。受光素子２０の出力Ｉは演算回路２２ａ
に入力され第４レンズ群１ｄの現在位置を示す信号Ｆｔ
が演算される。また第２レンズ群１ｂの位置はズームエ
ンコーダ２１によりモニタされており、その出力２１と
演算回路２２ａの信号Ｆｔはマイコン２２ｂに入力され
、変倍動作により変化した第４レンズ群１ｄの位置を算
出する。駆動回路２３はマイコン２２の指令によりアク
チュエータ９を駆動する。

次にその動作について説明する。

ビデオムービーに電源が投入されると同時にエンコーダ
の初期設定が為される。すなわちレンズ枠５をあらかじ
め位置検出センサー（図示せず）によって所定の位置Ｌ
Ｗに位置決めし、この位置ＬＷでの受光素子２０の出力
Ｉｔが測定される。つまり、 Ｉｗ＝α・Ｊ／Ｌｗ２　　　　　　　　　　　・・・（
１）となる。（但し、Ｊは発光素子の出力、αは比例定
数である。）この初期設定においてαが既知の値となる
。以後第４レンズ群１ｄが光軸方向に移動し受光素子２
０の出力ｉｖが変化しても、Ｌ　＝　（（！　・Ｊ　／
　ｌ１ｌ）　”・６−（２）でＬＷを求めることができ
る。第４図に受光素子の出力Ｉと第４レンズ群１ｄの位
置りの関係を示す。

次に、ズームスイッチ（図示せず）により第２レンズ群
１ｂが光軸方向に駆動されると、マイコン２２に入力さ
れるズームエンコーダ２１の出力２１が変化するので、
この出力２１と演算回路２２ｂより出力される第４レン
ズ群１ｄの現在位置を示す信号Ｆｔとにより、第４レン
ズ群１ｄの移動すべき位置を算出する。このマイコン２
２の指令にしたがって、駆動回路２３がアクチュエータ
９を駆動する。

以上のように本実施例によれば、レンズの位置に依存す
るアナログ信号でレンズ位置を検出する構成なので、原
理的に高精度な位置検出が可能となる。また電源投入時
に電気的な初期設定を行うことにより、組立時の位置決
めや位相合わせ等の組立調整が不要となる。

なお、本実施例では発光素子を固定側に、受光素子を移
動側に設置して説明したが、逆に設置しても同等問題な
い。

平面図であり、第７図は同第２の実施例における受光素
子の出カニと第４レンズ群の位置りの関係を示す特性図
である。

第５図および第６図において、発光素子１９から放射さ
れた光は、ハーフミラ−２４によって反射光と透過光に
分けられる。透過光はそのまま第１の受光素子２０に受
光される。一方、反射光は水晶枠３に形成された突起部
３ａに固定された第２の受光素子２５に受光され、発光
素子１９の光量変動を常に監視している。すなわち、ビ
デオムービーは、バッテリーを使用した低電圧電源によ
って駆動される。このため使用中に電圧変動を生じ安く
、発光素子の駆動電圧も変動を受は易いので、発光する
光量が安定しにくい場合がある。また、屋外での使用機
会も多く、温度変化による光量変動が生じ易い。さらに
発光素子自身が経時変化するため、例えば１０００時間
使用後の光量が初期の半分になるという事態も起こり得
る。このような発光素子の出力変動が生じると、第７図
に示すように、電源投入時に初期設定されたレンズ枠５
の所定位置Ｌｖにおける受光素子２０の出力Ｉｔが　Ｉ
　ｌ　ｗに変化し、実線で示した初期設定時におけるＩ
−Ｌ特性が、点線で示すＩ’−Ｌ特性に変化する。した
がって、光量が変化したときは、Ｉｌｗを検知するため
に新たに初期設定をしなければならないことになる。し
かし、第１の受光素子２０だけでは光量が変化したのか
否か判定できない。そこで、第２の受光素子２５により
常に発光素子１９の光量を監視し、変動が生じたらリア
ルタイムでＩ’−Ｌ特性を算出することにより、常に正
確なレンズ位置が検出できる。

すなわち、第２の受光素子２５の光量の変化量から、発
光素子１９の発光量を補正回路２６で常に演算し、その
出力Ｊを演算回路２２ａに入力し、演算回路２２ａで実
際の第４レンズ群１ｄの位置が算出される。演算回路２
２ａの出力Ｆｔはマイコン２２Ｂに入力され、ズームエ
ンコーダ２１の出力２１と比較され、変倍動作により変
化した第４レンズ群１ｄの位置を算出する。駆動回路２
３はマイコン２２の指令によりアクチュエータ９を駆動
する。

以上のように本実施例によれば、様々な要因で発光素子
１９の光量が変化しても、リアルタイムで光量変化をモ
ニタする手段を設けることにより、常に正確なレンズ位
置の検出が可能となる。

なお、本実施例では発光素子を固定側に、受光素子を移
動側に設置して説明したが、逆に設置しても同等問題な
い。

第８図は本発明の第３の実施例におけるフォーカスエン
コーダ部の増幅手段を含む撮影装置の平面図、第９図は
同第３の実施例における増幅手段を示す構成図、第１０
図は同第３の実施例における受光素子の出力Ｉと第４レ
ンズ群の位置りの関係を示す特性図である。

第８図〜第１０図において、水晶枠３には増幅歯車２７
を回動自在に支持する軸３０を植設した突起部３ｂが形
成されている。また、受光素子２０を保持する移動部材
２９には光軸方向に移動自在に支持するために、突起部
３ｂに植設された軸３１．３２が移動部材２９の長穴部
２９ａ、２９ｂに貫通している。また、移動部材２９に
は歯車２９ｃが形成され増幅歯車２７の大歯車２７ａと
噛合している。レンズ枠５にはラック２８ａを設けた突
起部２８が形成されており、このラック２８ａは増幅歯
車２７の小歯車２７ｂと噛合している。

したがって、レンズ枠５が光軸方向に移動すると、増幅
歯車２７が回動し、移動部材２９は大歯車２７ａと小歯
車２７ｂの径比だけ増幅されて移動するので、発光素子
１９と受光素子２０の移動距離は大きくなる。

第１０図にこのときの受光素子の出力Ｉと距離りの関係
を示す。レンズ枠５はＬｗからＬｎまで移動するが、受
光素子２０は上述したように増幅手段によりＬ　ＩＷか
らＬ　Ｉｎまで移動する。したがって、Ｉｔ−ＩｎＬか
取れなかった受光素子２０の出力差は（＋、−１Ｉｎ取
れるようになり、分解能が細かく取れるようになる。

以上のように本実施例によれば、移動レンズと同期して
移動する移動部材に素子を設置し、この移動部材の移動
量を増幅させることによって、発光／受光素子の相対移
動量をレンズの移動量よりも大きくして、受光量の出力
差を大きくし分解能を細かくすることができる。

なお、本実施例では受光素子を移動側に設置して説明し
たが、固定側に設けても同等問題はない。

第１１図は本発明の第４の実施例におけるフォーカスエ
ンコーダ部を含む撮影装置の平面図、第１２図は同第４
の実施例における受光素子の出力Ｉと第４レンズ群の位
置りの関係を示す特性図である。

水晶枠３には発光素子１９．受光素子２０を保持する突
起部３ｂが形成されている。またレンズ枠５には反射板
３３が発光素子１８からの光を対向して設置された受光
素子２０に反射するよう取り付けられている。

したがって、レンズ枠５が光軸方向にδだけ移動すると
、光路長はδの２倍になり見かけ上、発光素子１９と受
光素子２０の移動距離は大きくなる。

第１２図にこのときの受光素子の出力Ｉと距離りの関係
を示す。レンズ枠５はＬｗからＬｎまで移動するが、光
路長は上述したように２倍になりＬＷからＬ’ｎまで移
動する。したがって、（Ｉｔ−Ｉｎ）しか取れなかった
受光素子２０の出力差は（Ｉｗ−Ｉ　’ｎ）取れるよう
になり、分解能が細かく取れるようになる。

以上のように本実施例によれば、移動レンズ側と固定枠
の間に反射板を設は光路長を長くすることにより、受光
／発光の相対移動量をレンズの移動量より見かけ上大き
く取ることができる。これにより受光素子の出力差を太
きくシ、分解能を細かくとることができる。

なお、本実施例では移動側に反射板を設置して説明した
が、固定側に設置しても同等問題ない。

発明の効果 以上のように本発明のレンズ位置検出装置は、移動レン
ズ群を含むズームレンズと、発光素子と、光−電気変換
する受光素子と、前記発光素子もしくは前記受光素子を
前記移動レンズ群と一体的に移動させ、他方を固定する
ことによって、前記発光素子と前記受光素子との距離に
応じて前記発光素子から発光される光の受光量が変化す
る前記受光素子の出力を検出して前記移動レンズ群の位
置を検出する位置検出手段とを具備することにより、細
かい分解能を有し、しかも調整が簡単で、小形。

軽量化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

止 同撮影装置の平面図、第３図は同撮影装置の側面図、第
４図は同第１の実施例における受光素子の出力Ｉと第４
レンズ群の位置りの関係を示す特性は同撮影装置の平面
図、第７図は同第２の実施例における受光素子の出力Ｉ
と第４レンズ群の位置りの関係を示す特性図、第８図は
本発明の第３の実施例におけるレンズ位置検出装置を含
む撮影装置の平面図、第９図は同実施例における増幅手
段を示す構成図、第１０図は同第３の実施例における受
光素子の出力Ｉと第４群りの位置りの関係を示す特性図
、第１１図は本発明の第４の実施例におけるレンズ位置
検出装置を含む撮影装置の平面図、第１２図は同第４の
実施例における受光素子の出力Ｉと第４レンズ群の位置
りの関係を示す特性図、第１３図は従来のレンズ位置検
出装置の要部断面図、第１４図は同レンズ位置検出装置
の等化回路図である。 １・・・ズームレンズ、　　２・・・固定枠、　　３・
・・水晶枠、　　５・・・レンズ枠、　　９・・・アク
チユエータ、・・・発光素子、 ２０゜ ２５・・・受光素子、 ２２−・・位置検出手段、 ３４・・・反射板。 ２６・・・補正手段、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動レンズ群を含むズームレンズと、発光素子と
   、 光−電気変換する受光素子と、 前記発光素子もしくは前記受光素子を前記移動レンズ群
   と一体的に移動させ、他方を固定することによって、前
   記発光素子と前記受光素子との距離に応じて前記発光素
   子から発光される光の受光量が変化する前記受光素子の
   出力を検出して前記移動レンズ群の位置を検出する位置
   検出手段と、を具備したことを特徴とするレンズ位置検
   出装置。
2. （２）発光素子の光量に応じて受光量が変化する第２の
   受光素子と、前記第２の受光素子の出力変化に応じて位
   置検出手段の演算情報を補正する補正手段とを具備した
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズ位置検出装置。
3. （３）発光素子もしくは受光素子を保持し、移動レンズ
   群の移動と同期して移動する移動部材と、前記移動レン
   ズ群の移動量に応じて前記移動部材の移動量を増幅する
   増幅手段とを具備したことを特徴とする請求項１記載の
   レンズ位置検出装置。
4. （４）移動レンズ群を含むズームレンズと、発光素子と
   、 光−電気変換する受光素子と、 前記発光素子からの光を前記受光素子に導く反射板と、 前記発光素子または受光素子を前記移動レンズ群と一体
   的に移動させ、他方を固定または前記移動レンズ群と一
   体的に移動させ、前記発光素子と前記受光素子との距離
   に応じて前記発光素子から発光される光の受光量が変化
   する前記受光素子の出力を検出して前記移動レンズ群の
   位置を検出する位置検出手段と、 を具備したことを特徴とするレンズ位置検出装置。