JPH04177208A - カメラ用レンズ鏡筒 - 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〕 本発明はビデオカメラなどにおけるカメラ用レンズ鏡筒
に関するものであり、特に、オートフォーカス機能およ
び電動ズーム機能を備えた４群ズーム・インナーフォー
カス方式のカメラ用レンズ鏡筒におけるズーム用レンズ
の駆動装置に関する〔従来の技術〕 オートフォーカス機能およびズーム機能を備えたビデオ
カメラはすでに知られている。そのようなビデオカメラ
においては性能の向上とともによリコンパクト化、ハン
ディさなどが一層求められており、そのため、ビデオカ
メラ内のカメラ用レンズ鏡筒について種々の試みがなさ
れている（たとえば、特開平１−１９６０１１号公報９
本願出願人が出願した「カメラ用レンズ鏡筒」　（特願
平２−１３０５８０号など）。

カメラ用レンズ鏡筒内に収容されるレンズ系としては、
４群のレンズからなるズームレンズ系が知られている。

このような４群ズームレンズ系としては、４群のレンズ
のうち第１群レンズ１第２群レンズおよび第３群レンズ
を移動させる前玉フォーカス方式と５合焦機能、補正機
能および結像機能の３機能を第４群レンズに持たせ第１
群レンズと第４群レンズとを移動可能としたインナーフ
ォーカス方式とがあり２本発明は特に、後者のインナー
フォーカス方式に関する。

インナーフォーカス方式カメラ用レンズ鏡筒においては
、従来、ズーム（変倍）用第２群レンズ２は移動量が大
きいことなどから、ＤＣモータと、ＤＣモータの回転を
減速させるギアと、カムにより、鏡筒に固定された２本
のガイド軸に沿って第２群レンズを光軸方向に移動させ
ている。一方、フォーガス用第４群レンズ４はリニア動
作のボイスコイルモータで駆動している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ズーム用第２群レンズを上述したＤＣモータ。

減速ギアおよびカムで駆動した場合、ビデオカメラ内の
電子回路に対するノイズが発生する。駆動時に振動が発
生する。ＤＣモータのブラシの信顛性が低い、高速ズー
ムが難しい、小型化が難しいなどの問題に遭遇している
。

したがって１本発明はこれらの問題を解決し。

ノイズが小さく、振動がなく、信頼性が高く、高速ズー
ムを可能とするカメラ用レンズ鏡筒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〕

本発明は上記問題を解決するため、ステッピングモータ
をマイクロステップ駆動可能とし、ズーム用第２群レン
ズの位置をステッピングモータの制御量から算出し、ス
テッピングモータとこのステッピングモータのかいてん
応答する移動機構によってズーム用第２群レンズを移動
させるという構想に基づく。

すなわち１本発明によれば、インナーフォーカス方式の
カメラ用レンズ鏡筒において、少なくともマイクロステ
ップ駆動可能なステッピングモータ、制御手段、および
、ステッピングモータの回転に応答してズーム用第２群
レンズを光軸に沿って移動させる移動機構を設ける。

好適には、制御手段はズーム用第２群レンズが一方の端
点に位置した時のステッピングモータの回転位置を基準
として、ステッピングモータの制御量に基づいて第２群
レンズの位置を算出する構成とする。

また好適には、高速駆動モードまたは低速駆動モードを
選択可能なモードスイッチを設ける。

〔作用〕

ステッピングモータをマイクロステップ駆動可能にする
ことにより、振動およびノイズの小さな第２群レンズの
移動が可能になる。

また、ステッピングモータの制御量を第２群レンズ２の
位置検出に利用することで複雑な位置検出センサが不要
になり、鏡筒の寸法が小さくできる。

さらにモードスイッチを設け、制御手段が、高速駆動モ
ード選択時はステッピングモータをパルス駆動させて高
速動作させ、低速駆動モード選択時はステッピングモー
タをマイクロステップ駆動させて振動およびノイズを少
ないズーム用第２群レンズの移動を行わせる。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例のインナーフォーカス方式のカ
メラ用レンズ鏡筒の分解斜視図図を示す。また、第２図
に第２群レンズを駆動するステッピングモータおよび第
４群レンズを駆動するフォーカスリニアモータの制御シ
ステム構成図を示す第１図のカメラ用レンズ鏡筒は、光
軸Ｉ−Ｉ″に沿って、順次、第１群レンズ１．第２群レ
ンズ２、第３群レンズ３．第４群レンズ４が配設されて
おり、第４群レンズ４の焦点位置に撮像素子としての（
チャージ・カップル・デバイス）ＣＣＤ５が配設されて
いる。第１群レンズ１は合焦用レベル群であり、複数枚
のレンズ、たとえば、２枚のレンズで構成され、カメラ
用レンズ鏡筒内に固定されている。第２群レンズ２はズ
ーム（変倍）用レンズ群であり、複数枚のレンズ、たと
えば。

３枚で構成され１光軸１−Ｉ’力方向沿って移動させら
れる。この移動については後述する。第３群レンズ３は
補正用レンズ群であり、複数枚のレンズまたとえば、２
枚のレンズで構成され、カメラ用レンズ鏡筒内に固定さ
れている。さらに、第４群レンズ４はフォーカス用レン
ズ群であり、複数枚、たとえば、２枚で構成されており
、光軸Ｉ−Ｆに沿ってフォーカスリニアモータ１８によ
って移動させられる。

固定されている第１群レンズ１と第３群レンズ３との間
に固定板１５が設けられている。この固定板１５と第３
群レンズ３との間に第２群レンズ２を移動させるステッ
ピングモータ１０が配設されている。固定板１５には光
軸Ｉ−ビを中心として穴が穿孔されており、この穴にア
イリス８が設けられている。アイリス８を上下に駆動す
るアイリス駆動モータ９が固定板１５と第３群レンズ３
との間に配設されている。

固定板１５にはねじ穴１６が設けられており。

このねし穴１６を、ズーム用第２群レンズ２を移動させ
るステッピングモータ１０の回転シャフト１３の外表面
に装着されているリードスクリュー１４が螺入されてい
る。第２群レンズ２は、ステッピングモータ１０の回転
に応じてステッピングモータ回転シャフト１３が回転し
、リードスクリュー１４がねじ穴１６を前進または後進
することで光軸Ｉ−Ｆ方向に沿って移動させられる。こ
の光軸Ｉ−ビに沿った正確な移動を可能にするためのガ
イドとして固定Ｍｉ１５には第２基準シヤフ）１２が固
定されている。したがって、第２群レンズ２は第２基準
シヤフト１２にガイドされて光軸■−ビ方向に前後に移
動させられる。また、第２群レンズ２が第１群レンズ１
に衝突することを防止するための部材として第２群レン
ズ２には固定板１５を貫通自在に挿入されている第１基
準シヤフト１１が固定されている。この第１基準シヤフ
ト１１の先端には、第２群レンズ２の初期位置を検出す
るため第１基準シヤフト１１の先端が第１群レンズＩの
端部に当接したことを検出するホール素子の端点センサ
７が固定されている。

ホール素子の端点センサ７はそ１当接したとき論理「ｌ
」の信号を出力し、非当接時は論理「０」の信号を出力
する。

以上の構成から明らかなように、ステッピングモータ１
０は固定板１５と第３群レンズ３との間に配設され、た
とえば、第２群レンズ２の移動量Ｄ１として２０ｍｍ前
後移動させる場合、ステッピングモータ１０の大きさは
、直径が約１０ｍｍ、長さが約１２ｍｍ程度であり、鏡
筒に無理なく収容できる。また、ステッピングモータ１
０の他、光軸■−ビ方向に配設されるステッピングモー
タ回転シャフト１３．リードスクリュー１４が配設され
るだけであるから鏡筒の直径を縮小できる。さらに５第
３群レンズ３の初期位置検出として第１基準シヤフト１
１の先端に端点センサ７を設けているだけなので空間的
にも余裕ができる。

なお、第２群レンズ２の初期位置検出センサとしての端
点センサ７は単に当接を検出するだけの構造になってい
ればよく、高価なセンサを用いないでもよいという利点
がある。

アイリス８はアイリス駆動モータ９によって上下させら
れ、固定板１５の穴を開閉する。

フォーカス用第４群レンズ４はフォーカスリニアモータ
１８により移動させられるが、この移動はホール素子の
位置センサ検出部１７ａと位置センサ駆動部１７ｂとで
構成される位置センサ１７で位置が検出される。この位
置センサ１７は連続的な位置を検出するセンサである。

ステッピングモータ１０およびフォーカスリニアモータ
１８の駆動制御は第２図に図示した制御システムによっ
て行われる。この制御システムはたとえば、マイクロコ
ンピュータ内蔵の制御回路２２、ＲＡＭなどの制御デー
タメモリ２３．ドライバ回路２４．２５が図示の如く接
続されて構成されている。

本実施例においては、ステッピングモータ１０を２相バ
イポーラ駆動させる場合を例示するが。

この駆動方式としては、１相パルス駆動、２相パルスＭ
ｉｌｌ）Ｊ、１−２相パルス駆動などのパルス駆動と、
２相ｓｊｎ／ｃｏｓ駆動（マイクロステップ駆動）とが
ある。パルス駆動はトルクが大きくステッピングモータ
１０を高速動作させることができるが、ノイズと振動が
やや大きい。一方、マイクロステップ駆動はトルクがや
や小さくステッピングモータ１０の高速動作性能として
は劣るが。

ノイズと振動の発生は少ない。

したがって１本実施例においてはこれらパルス駆動とマ
イクロステップ駆動の利点を生かして。

ズーム用第２群レンズ２を高速動作させる場合はステッ
ピングモータ１０をパルス駆動モードで駆動制御し、第
２群レンズ２を低速動作させる場合はステッピングモー
タ１０をマイクロステップ駆動モードで駆動制御させる
。

上記動作モードを選択させるためモードスイ。

チ２１が設けられ、高速駆動端子ＨＩＧＨに選択された
時は電源電圧■ＣＣの「ハイ」レベルの信号が、低速駆
動端子ＬＯＷが選択された時は接地の「ロー」レベルの
信号が制御回路２２に入力される。また、制御回路２２
にはステッピングモータ１０をパルス駆動するプログラ
ムとマイクロステップ駆動するプログラムが収容されて
いる。さらにこれらの制御に用いるデータが制御データ
メモリ２３の台形制御データメモリ部２３１とマイクロ
ステップ制御データメモリ部２３２に記憶されている。

すなわち２台形制御データメモリ部２３１にはパルス駆
動のためにステッピングモータ１０に印加する台形波形
の制御信号データが記憶されている。またマイクロステ
ップ制御データメモリ部２３２にはステッピングモータ
１０をマイクロステップ駆動制御するためのｓｉｎ／ｃ
ｏｓ制御データが記憶されている。

制御回路２２はステッピングモータｌＯおよび移動機構
としてのステッピングモータ回転シャフト１３．リード
スクリュー１４．ねじ穴１６．および第２基準シヤフト
１２を介して第２群レンズ２のズーム位置制御を行うが
、その位置データは、初期状態において、第２群レンズ
２に固定されている第１基準シヤフト１１の先端が第１
群レンズ１に当接した場合その当接を検出する端点セン
サ７の論理ｒ１．信号を基準として、以下、ステッピン
グモータ１０の制御量に基づいて第２群レンズ２の位置
を更新していく、すなわち、ステッピングモータ１０は
制御回路２２のパルス制御指令に対して正確にステッピ
ング動作するから制御回路２２はステッピングモータ１
０に出力した制御量を順次トラッキングし積算していく
ことで。

第２群レンズ２の現在位置を算出することができる。こ
れにより、上述したように複雑かつ正確な第２群レンズ
位置検出センサを用いないでもよい制御回路２２は端点
センサ７から論理「１」の当接信号を入力して、ステッ
ピングモータｌＯへの制御出力量に基づいて第２群レン
ズ２の現在位置を更新し１把握している。そして、接点
２７が閉成されズーム動作が要求された場合、制御回路
２２は以下に述べるズーム用第２群レンズ２の移動制御
を行う。

モードスイッチ２１が低速駆動端子ＬＯＷが選択されて
いる場合には、制御回路２２はマイクロステップ制御プ
ログラムに基づいて制御データメモリ２３のマイクロス
テップ制御データメモリ部２３２のデータを用いてドラ
イバ回路２４を介してステッピングモータ１０をマイク
ロステップ駆動制御する。これにより、ステッピングモ
ータ１０はマイクロステップモードで駆動され、ステッ
ピングモータ１０の緩やかな回転に応じてステッピング
モータ回転シャフト１３が緩やかに回転し、ステッピン
グモータ回転シャフト１３に設けられたリードスクリュ
ー１４がねじ穴Ｉ６を前進または後進して第２群レンズ
２を第２基準シヤフト１２に沿って移動させる。この動
作は「ズーム」動作が要求されている間継続する。

モードスイッチ２１の高速駆動端子ＨＩＧＨが選択され
ている場合は制御回路２２はパルス駆動制御プログラム
に基づいて制御データメモリ２３の台形制御データメモ
リ部２３１のデータを用いてステッピングモータ１０を
駆動制御する。この場合、ステッピングモータ１０は高
速回転し第２群レンズ２を高速移動させる。

低速駆動端子ＬＯＷが選択されている場合にはステッピ
ングモータ１０が低速で動作し第２群レンズ２も低速で
移動させられ、この時はノイズも振動も少ない。一方、
高速駆動端子ＨＩＧＨが選択されている場合は第２群レ
ンズ２は高速で移動させられるが、マイクロステップモ
ードの時よりはノイズおよび振動が大きくなる。しかし
ながら、本実施例においては、従来のＤＣモータ駆動の
ようにＤＣモータのブラシ、減速ギア、カムを用いてい
ないので、従来に比してノイズおよび振動は小さい。ま
た、第２群レンズ２の移動にはブラシのないステッピン
グモータ１０を用いているから、信顧性が高くなる。

さらに、制御回路２２はズーム用第２群レンズ２とフォ
ーカス用第４群レンズ４とを電子カム制御するように構
成されている。電子カム制御は。

ズーム用第２群レンズ２とフォーカス用第４群レンズ４
とを連動させて全体としてズームおよびオートフォーカ
ス制御を行う。このため制御回路２２には電子カム制御
プログラムが収容されており、電子カム制御に使用する
位置データが制御データメモリ２３内の電子カムデータ
メモリ部２３３に記録され、更新されていく。フォーカ
スリニアモータ１８の駆動制御は制御回路２２から上記
電子カム制御プログラムによって算出された制御量をド
ライバ回路２４．２５を介してステッピングモータ１０
．フォーカスリニアモータ１８に出力する。この電子カ
ム制御はステッピングモータｌＯをパルス駆動またはマ
イクロステップ駆動させるいずれの場合にも適用する。

本発明のカメラ用レンズ鏡筒の実施に際しては上述した
例示に限定されず、他の種々の変形形態をとることがで
きる。

たとえば、端点センサ７は第１基準シヤフト１１が第３
群レンズ３に当接した時を検出してもよい。また移動機
構を構成するステッピングモータ回転シャフト１３．リ
ードスクリュー１４およびねし穴１６は、ステッピング
モータ１０を回転を第２群レンズ２を光軸■−ドに沿っ
た移動を可能にする他の種々の手段に代えることができ
る。

以上の実施例は特定的な例としてビデオカメラに通用し
た場合について述べたが１本発明のカメラ用レンズ鏡筒
はズーム機能つきカメラなどの上記同様の他の装置にも
通用可能である。

〔発明の効果〕

以上に述べたように１本発明によれば、インナーフォー
カス方式のズーム用第２群レンズをステッピングモータ
を用いて移動させることにより。

第２群レンズ２の移動が円滑に行われ、ノイズおよび振
動が小さくできる。特に、マイクロステップ駆動におい
てはノイズおよび振動は殆ど発生しない。

また本発明においては第２群レンズの位置検出に複雑な
センサを用いる必要がないので低価格になり、鏡筒の寸
法も小さくできる。

さらに本発明の構造によれば、第２群レンズの駆動系が
簡単であり、特に鏡筒の直径方向の寸法が小さくなるか
ら、カメラ用レンズ鏡筒が一層コンパクトになる。

また本発明のカメラ用レンズ鏡筒の移動機構にブラシな
どの信転性の低い部材を用いていないので、信顛性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカメラ用レンズ鏡筒の実施例の分解斜
視図。 第２図は本発明の実施例の制御システム構成図である。 （符号の説明） ■・・合焦用第１群レンズ。 ２・・ズーム用第２群レンズ。 ３・・補正用第３群レンズ。 ４・・フォーカス用第４群レンズ。 ５・・ＣＯＤ。 ７・・端点センサ。 ＩＯ・・ステッピングモータ。 １１・・第１基準シヤフト。 １２・・第２基準シヤフト １３・・ステッピングモータ回転シャフト。 １４・−リードスクリュー。 １５・・固定板。 １６・・ねじ穴。 １７・・位置センサ。 １７ａ・・位置センサ検出部。 １７ｂ・・位置センサ駆動部。 １８・・フォーカスリニアモータ。 ２１・・モードスイッチ。 ２２・・制御回路。 ２３・・制御データメモリ。 ２３１・・台形制御データメモリ部。 ２３２・・マイクロステップ制御データメモリ部２３３
・・電子カムデータメモリ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、合焦用第１群レンズ、移動可能な変倍用第２群レン
   ズ、補正用第３群レンズおよび結像用第４群レンズが光
   軸に沿って配設され、その駆動系を収容するカメラ用レ
   ンズ鏡筒において、 ステッピングモータ、少なくとも該ステッピングモータ
   をマイクロステップ駆動制御可能な制御手段、および、
   前記ステッピングモータの回転に応答して第２群レンズ
   を光軸に沿って移動させる移動機構を設け、 前記制御手段は前記ステッピングモータの制御量に基づ
   いて第２群レンズの位置制御を行うことを特徴とするカ
   メラ用レンズ鏡筒。 ２、前記制御手段は第２群レンズが端点に位置した時の
   前記ステッピングモータの回転位置を基準として、その
   後の前記ステッピングモータの制御量に基づいて第２群
   レンズの位置を算出する請求項１記載のカメラ用レンズ
   鏡筒。 ３、高速駆動モードまたは低速駆動モードを選択可能な
   モードスイッチを具備し、 前記制御手段は、高速駆動モード選択時は前記ステッピ
   ングモータをパルス駆動させ、低速駆動モード選択時は
   前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動させる
   請求項１または２記載のカメラ用レンズ鏡筒。