JPH10301016A - レンズ鏡筒及びそれを用いた光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズ群をメカ端により制限される第１の所
定範囲のうちのサーボ制限可能な第２の所定範囲内で精
度良く駆動させることができるレンズ鏡筒及びそれを用
いた光学装置を得ること。 【解決手段】 筐体内に保持した光学手段を駆動手段か
らの駆動力で光軸方向の所定範囲内を移動させる際、該
光学手段が該所定範囲の一方の端ａに位置したことを検
出する端部検出手段、該光学手段の移動情報を検出する
移動情報検出手段、そして該端部検出手段と該移動情報
検出手段からの信号を用いて該光学手段を該一方の端ａ
より該移動範囲中の内側の端ｂに駆動制御する制御手段
とを有していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレンズ鏡筒及びそれ
を用いた光学装置に関し、特にテレビジョン撮影等に用
いられるテレビ用撮影レンズに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりテレビジョン撮影等で用いられ
るテレビ用撮影レンズ（撮影レンズ）は、ズーミングの
ため、またはフォーカスのためにマニュアルあるいはモ
ータ（電動）により複数のレンズ群を光軸方向に駆動し
ている。このうちモータでレンズ群を駆動する場合には
レンズ群の光軸上の位置を検出する位置検出手段を設
け、レンズ群が指令位置に移動するようにモータで駆動
制御している。

【０００３】図４は従来の撮影レンズの一部のレンズ群
を駆動させるようにしたレンズ鏡筒の要部断面図であ
る。

【０００４】図中、３４は移動レンズ群であり、レンズ
保持筒３５で支持されていると同時に、固定鏡筒３６に
対して光軸方向に変位可能となっている。３７はレンズ
駆動環であり、第１ギア３８，第２ギア３９を介してモ
ータ４０により回転駆動される。レンズ駆動環３７とレ
ンズ保持筒３５は連結ピン４１で連結されており、モー
タ４０からの駆動力によりレンズ群３４を光軸方向に変
位させている。固定鏡筒３６にはエンコーダ４２が固定
配置されており、レンズ駆動環３７の内周に取り付けた
エンコーダスリット４３の回転に応じて、レンズ駆動環
３７の回転移動量を検出している。またレンズ駆動環３
７の内周には抵抗体４４が環状に付設されており、固定
鏡筒３６に固定されたブラシ４５と接触状態となってい
る。この抵抗体４４とブラシ４５はレンズ動作端検出用
のスイッチの役割を果たしている。

【０００５】この様な構成からなるレンズ鏡筒において
レンズ群３４をモータ４０で駆動制御するには、まずレ
ンズ群３４を原点位置（動作端または端部ともいう。）
に移動して初期設定をする必要がある。その方法とし
て、従来は装置への電源投入時にレンズ群３４を所定の
方向へ駆動し、レンズ群３４の動作端を上述したような
電気的スイッチ（４４，４５）で認識して、動作端が駆
動制御上の原点になるように初期設定していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のレンズ群を原点
位置に移動させて初期設定を行う機能を有したレンズ鏡
筒においては、レンズ群の相対的な移動量を検出する移
動量検出装置（エンコーダ）と、レンズ群位置の初期化
に必要な動作端検出用のスイッチ（抵抗体とブラシ）の
２つの検出手段を配置している。

【０００７】一般にこのような２つの検出手段をレンズ
鏡筒内に設けることは、レンズ鏡筒の小型化を妨げるだ
けでなく、コストアップの要因にもなる。このような問
題に対する対策手段として、レンズ群の絶対位置を検出
する１つの検出手段を設ける方法がある。

【０００８】この検出手段としては、例えばアブソリュ
ード型エンコーダがあるが、これは装置全体が大型化し
てくる傾向がある。またポテンショメータはアナログ制
御を行う上では問題ないが高精度なデジタル制御を行う
には十分な分解能が得られないという問題がある。また
別の対策手段として、動作端検出用のスイッチを廃止
し、レンズ群の位置を初期化する場合にはレンズ群を機
構上の端点まで駆動し、レンズ移動が規制された位置を
原点位置と認識する方法もある。しかしながらこの方法
は、レンズ群が機構上の端点に達した時の衝撃により動
力伝達機構部やモータ自身に損傷を与えるという問題が
ある。

【０００９】本発明は、レンズ群を駆動制御する駆動機
構を適切に設定することにより撮影レンズを構成するレ
ンズ群のうち所定のレンズ群を第１の所定範囲の端部で
ある動作端（メカ端）まで駆動させた後に該メカ端より
も内側のサーボ制御する第２の所定範囲の端部であるサ
ーボ端（サーボ原点）までに駆動させて該レンズ群を精
度良く、安定して駆動制御することができるようにした
レンズ鏡筒及びそれを用いた光学装置の提供を目的とす
る。

【００１０】この他本発明は、撮影レンズを構成するレ
ンズ群のうち所定のレンズ群を動作端（端部）に駆動さ
せる際に駆動力伝達経路中に適切に設定した負荷制限手
段を設けることにより該レンズ群を機構上の動作端まで
駆動させた時に発生する衝撃を該負荷制限手段で緩和し
てモータや動力伝達部の損傷を防止しつつ、精度良く、
かつ安定して駆動させることができるレンズ鏡筒及びそ
れを用いた光学装置の提供を目的とする。

【００１１】また本発明は、撮影レンズを構成する所定
のレンズ群を移動させる際に駆動力伝達経路中に負荷制
限手段を含んだ手動と電動の切り換え用の差動機構を設
け、レンズ群を機構上の動作端まで駆動させた時に発生
する衝撃を該差動機構により除去することにより、負荷
制限手段を別途設けることなく、従来の動作端検出用の
スイッチを用いずにレンズ群を原点位置に精度良く駆動
制御することのできるレンズ鏡筒及びそれを用いた光学
装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のレンズ鏡筒は、 （１−１）筐体内に保持した光学手段を駆動手段からの
駆動力で光軸方向の所定範囲内を移動させる際、該光学
手段が該所定範囲の一方の端ａに位置したことを検出す
る端部検出手段、該光学手段の移動情報を検出する移動
情報検出手段、そして該端部検出手段と該移動情報検出
手段からの信号を用いて該光学手段を該一方の端ａより
該移動範囲中の内側の端ｂに駆動制御する制御手段とを
有していることを特徴としている。

【００１３】特に、 （１−１−１）前記制御手段は前記端部検出手段から前
記光学手段が一方の端ａに位置したときの信号を得た後
に予め記憶手段に設定した移動情報に基づいて該光学手
段を前記端ｂに駆動していること。

【００１４】（１−１−２）前記記憶手段に設定した移
動情報は環境変化に基づいて可変としていること。等、
を特徴としている。

【００１５】（１−２）筐体内に保持した光学手段を駆
動手段からの駆動力で光軸方向の第１の所定範囲内を移
動させる際、該光学手段が該第１の所定範囲の一方の端
ａ又は他方の端ｃに位置したことを検出する端部検出手
段、該光学手段の移動情報を検出する移動情報検出手
段、そして該端部検出手段と該移動情報検出手段からの
信号を用いて該光学手段を該一方の端ａより内側の端ｂ
から該他方の端ｃより内側の端ｄまでの第２の所定範囲
内で駆動制御する制御手段とを有していることを特徴と
している。

【００１６】特に、 （１−２−１）前記制御手段は前記端部検出手段から得
られる前記第１の所定範囲の一方の端ａと他方の端ｃの
位置情報より該第１の所定範囲の距離情報を算出する距
離算出部を有していること。

【００１７】（１−２−２）前記距離検出部から得られ
た距離情報と予め設定した基準距離とを比較する距離比
較部を有し、前記端部検出手段は該距離比較部からの信
号に基づいて前記第１の所定範囲の端ａと端ｃとを再度
検出していること。

【００１８】（１−２−３）前記端部検出手段による前
記第１の所定範囲の端ａと端ｃとを検出する回数を制限
する端検出制限部を有していること。

【００１９】（１−２−４）前記端検出制限部からの前
記端部検出手段による検出を行なわない旨の信号が出力
されたとき、該信号を表示する表示部を有しているこ
と。

【００２０】（１−２−５）前記端検出制限部からの信
号に応じて前記光学手段を手動でのみ駆動可能となるよ
うにしていること。

【００２１】（１−２−６）前記制御手段は前記端部検
出手段から前記光学手段が一方の端ａに位置したときの
信号を得た後に予め記憶手段に設定した移動情報に基づ
いて該光学手段を前記端ｂに駆動していること。

【００２２】（１−２−７）前記記憶手段に設定した移
動情報は環境変化に基づいて可変としていること。

【００２３】（１−２−８）前記制御手段は前記光学手
段の前記端部検出手段による前記第１の所定範囲の端ａ
と端ｃとの検出後は該光学手段を前記第２の所定範囲内
においてのみ駆動制御していること。等、を特徴として
いる。

【００２４】また、本発明の光学装置は前述の構成（１
−１），（１−２）の何れか１つのレンズ鏡筒を用いて
所定面上に物体像を形成していることを特徴としてい
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
断面図である。本実施形態では筐体内に保持した光学手
段（レンズ群）１を駆動させる際に切り換えスイッチな
しに電動とマニュアルで切り換えて駆動可能なレンズ鏡
筒の一部を表している。

【００２６】図１において１は可動のレンズ群（光学手
段）、２はレンズ保持枠であり、レンズ群１を保持して
いる。レンズ保持枠２はレンズ鏡筒の本体を構成してい
る固定鏡筒３とネジで噛合し、光軸方向に移動可能とな
っている。４はマニュアル環（手動操作手段）であり、
レンズ群１を手動操作する時に回転操作するためのもの
である。５は駆動手段としての超音波モータであり、振
動波を利用してレンズ群１を電動駆動する時の駆動手段
となっている。

【００２７】超音波モータ５は振動波を発するリング状
のステータ５ａとロータ５ｂとで構成され、ステータ５
ａの端面に固着された圧電素子（ＰＺＴ）が振動を発し
ている。ステータ５ａの先端にはスリット（不図示）が
放射方向に設けられ、スリット内にステータ回転防止部
材６を配置し、ステータ５ａの回転を防止している。ま
たステータ５ａのもう一方の端面にはフェルト固定環７
に固定された環状のフェルト８ａが配置されている。更
にフェルト固定環７の側面には皿バネ９が設けられてい
る。皿バネ９とモータベース１０とネジで噛合う皿バネ
押圧部材１１によりステータ５ａをロータ５ｂ方向に所
定の力で押圧している。

【００２８】また、ステータ回転防止部材６はステータ
回転防止部材固定環１２によりモータベース１０に固定
されている。この様な構成のもとでステータ５ａのＰＺ
Ｔに所定の電圧を印加すると、ステータ５ａの先端が発
生する振動波によりロータ５ｂが回転する。一方、ロー
タ５ｂの側面にはロータ出力環１３が防振ゴム１４を介
して固定されており、ロータ５ｂと一体的に回転する。

【００２９】１５はコロ部材（転動部材）であり、自軸
回りに回転すると共に固定鏡筒３の周方向に転動可能と
なっている。コロ部材１５はマニュアル環４に固定され
た環状のボールレース外輪１６とロータ出力環１３の両
端面に接触すると同時に、ボールレース内輪１７に突設
したピン１８を自軸として回転可能な状態にある。コロ
部材１５は光軸を同心として少なくとも３個以上配置さ
れている。

【００３０】本実施形態ではコロ部材１５とロータ出力
環１３、そしてボールレース外輪１６は負荷制限手段の
一要素を構成しており、動力伝達経路中に設けている。
そして過負荷時にはコロ部材１５とロータ出力環１３の
接面またはコロ部材１５とボールレース外輪１６の接面
が滑り、衝撃を解消している。

【００３１】１９はボールレース出力環であり、ボール
レース内輪１７とネジで固定され、モータベース１０の
回りを回動すると同時にボールレース外輪１６，ボール
レース内輪１７，球体２０と共に軸受を構成している。
またボールレース外輪１６の端面はモータベース１０に
設けられたレース支持面１０ａに当接しており、超音波
モータ５の加圧手段である皿バネ９により軸受全体がレ
ース支持面１０ａに押圧されている。

【００３２】これらコロ部材１５とボールレース１６，
１７、そして球体２０から構成される軸受はレンズ駆動
のマニュアルと電動をスイッチなしで切り換える差動機
構の一要素を構成している。

【００３３】次にその機能について説明する。レンズ群
１を電動で駆動する場合には超音波モータ５によりロー
タ５ｂ，防振ゴム１４，ロータ出力環１３が一体的に回
転する。マニュアル環４の回転トルクを所定値（レンズ
駆動トルクの約半分）以上に設定すると、ロータ出力環
１３に当接しているコロ部材１５はピン１８回りを回転
すると同時に、コロ部材１５の接触面が発するフリクシ
ョンにより、ボールレース内輪１７と一体的に光軸回り
を回動する。この時、ボールレース外輪１６にはマニュ
アル環４の摺動トルクが抵抗力として働くのでボールレ
ース外輪１６、即ちマニュアル環４は回動することはな
い。また、ボールレース内輪１７の回転角はロータ５ｂ
の回転角の半分になるが、伝達トルクはロータ５ｂの出
力トルクの約２倍となる。

【００３４】ボールレース内輪１７にはボールレース出
力環１９、更にその先端にはレンズ駆動環２１が一体的
に固定されている。これによりレンズ駆動環２１の回動
により連結ピン２２を介してレンズ保持枠２を光軸方向
に駆動している。この様に電動駆動時にはレンズ外周の
マニュアル環４には駆動力が伝達されずにマニュアル環
４が動作することなくレンズ群１のみが駆動される。

【００３５】一方、レンズ群１を手動で駆動する場合に
は、まずマニュアル環４の回動に伴い、それに固定され
たボールレース外輪１６が回動する。この時のマニュア
ル操作トルクを超音波モータ５の保持トルク（ロータ５
ｂとステータ５ａ間の摩擦トルク）以下に設定してお
り、ロータ出力環１３に当接しているコロ部材１５がピ
ン１８回りを回転し、駆動手段５側には駆動力が伝達さ
れないようにしている。そしてボールレース外輪１６の
回動に伴ってボールレース内輪１７が一体的に回動する
ようにしている。

【００３６】この時ロータ出力環１３は超音波モータ５
の保持力により回動することはない。ボールレース内輪
１７はマニュアル環４の半分の回転角で回動し、ボール
レース出力環１９，レンズ駆動環２１，連結ピン２２を
介してレンズ群１を駆動する。この構造の基では、レン
ズ駆動環２１はストッパ部材２３により、その回動範囲
が規制されるが、マニュアル環４はレンズ群１が動作端
に達した後も回動可能な状態にある。このようにコロ部
材１５を利用した差動機構（要素１３，１５〜２０）を
用いることで、切り換えスイッチなしに電動とマニュア
ルの切り換えを実現している。

【００３７】また、レンズ駆動環４の外周面にはメモリ
２１ａが、モータベース１０の外周面には指標線１０ｂ
が刻まれており、マニュアル環４に設けた透明窓４ａよ
りレンズ位置に応じた光学値を確認している。さらに固
定鏡筒３には移動量検出用のエンコーダ（移動情報検出
手段）２４が固定され、レンズ駆動環２１の内周面に取
り付けたエンコーダスリット２５の回転に応じて、レン
ズ駆動環２１の回転移動量を検出している。レンズ群１
をモータで制御するにはレンズ群１の絶対位置の把握が
不可欠であるが、エンコーダ２４はレンズ群１の移動
量、即ち相対位置情報のみを検出するので、レンズ群１
を超音波モータ５で制御する前にレンズ群１を所定の原
点位置まで移動してレンズ位置の初期化を行う必要があ
る。

【００３８】本実施形態では以下の手段でレンズ位置を
初期化している。まずレンズ群１をモータ５で制御する
前、例えばレンズ鏡筒に設けた電源入力手段から電源投
入時にレンズ群１を所定の時間内に所定の方向へ駆動す
る。レンズ駆動環２１はストッパ部材２３により動作範
囲が規制されているため、レンズ群１は動作端（メカ
端）で停止すると同時にエンコーダ２４の出力信号の変
化が止まる。超音波モータ５に駆動指令を与えているに
もかかわらず、エンコーダ２４の出力信号に変化が生じ
ない状態を所定時間検知すると、ＣＰＵ内の端検出手段
（端部検出手段ともいう。）がレンズ動作端と判断し、
レンズ制御用位置カウンタをクリアして制御上の動作端
とする。

【００３９】レンズ駆動環２１がストッパ部材２３に達
する時に動力伝達系に衝撃を与えると同時に、レンズ停
止後もモータ５は所定時間駆動し続けるが、コロ部材を
用いた差動機構がトルクリミッタとして作用し、この衝
撃を吸収すると同時に過負荷状態を解消する。即ち、超
音波モータ５とレンズ群１間の動力伝達経路中にある負
荷制限手段を構成するコロ部材１５とロータ出力環１３
との間に発生する摩擦力が所定値以下であれば、レンズ
群１が動作端に達した時点からコロ部材１５とロータ出
力環１３の間に滑りが生じる。

【００４０】また、コロ部材１５とロータ出力環１３の
間に発生する摩擦力が所定値以上の場合でも、レンズ群
１が動作端に達した時点から、それまで静止していたマ
ニュアル環４が回動し、モータ５が発生する動力はレン
ズ駆動環２１からマニュアル環４に切り換わるため、レ
ンズ群１が動作端に達した後も動力伝達系もしくはモー
タ自身に衝撃や過負荷状態を与えることはない。

【００４１】本実施形態では以上述べたような構造によ
り、レンズ群の動作端検出用のスイッチを特に設けるこ
となく、さらに動力伝達系やモータ自身に損傷を与える
ことなく、レンズ移動量検出手段のみでレンズ群の動作
端の位置を検出している。

【００４２】図２及び図３は本発明の実施形態２の要部
断面図である。図２は筐体内のレンズ群１を駆動させる
際に切り換えスイッチなしに電動とマニュアルが切り換
えて駆動可能な撮影レンズの一部分を表している。

【００４３】本実施形態が実施形態１と異なる点はモー
タ５と移動レンズ群１を結ぶ動力伝達機構に設けた負荷
制限手段としてコロ部材を用いた差動機構の代わりに磁
力を利用した負荷制限手段を有した差動機構を取り入れ
た所にある。以下、その構造と機能について説明する。

【００４４】図２において、図１と同一部材には同一符
号を付し、その部材についての説明は省略している。図
３は磁力を利用した差動機構の構造の図２の部分拡大図
である。図中２６はボールレース外輪であり、モータベ
ース１０に固定されたボールレース内輪２７，ボールレ
ース押え環２８，球体２０と共に軸受を構成している。
また超音波モータ５のロータ５ｂ，防振ゴム１４とを一
体的に光軸回りを回動する。また、このボールレース外
輪２６の端面には環状の鋼板２９が固定されている。

【００４５】一方、レンズ群を手動操作する時に回転操
作するマニュアル環３０の端面には、環状のヨーク３１
を挟んで環状のマグネット３２が固定されている。ま
た、マグネット３２のもう一方の端面には、マグネット
端面の摩耗を防止する樹脂リング３３が取り付けられ、
ヨーク３１，マグネット３２，樹脂リング３３はマニュ
アル環３０と一体的に光軸回りを回動する。さらに、樹
脂リング３３の端面はボールレース外輪２６に固定され
た鋼板２９に当接しており、これによりマニュアル環３
０とボールレース外輪２６はマグネット３２の力で磁力
結合すると同時に、樹脂リング３３と鋼板２９の接触面
３３ａを摺動面として回動可能な状態にしている。

【００４６】磁力を用いてレンズ駆動の電動とマニュア
ルを切り換える差動機構を実現するには、マグネット３
２の磁力が発生する接触面３３ａの摩擦トルクをレンズ
群１の駆動トルク以上、かつ超音波モータ５の保持トル
ク以下に調整する必要がある。ここで、鋼板２９と樹脂
リング３３は負荷制限手段を構成し、鋼板２９，ヨーク
３１，マグネット３２，樹脂リング３３は磁力結合手段
を構成している。

【００４７】このような構成の基でレンズ群１を電動駆
動すると、まずボールレース外輪２６が超音波モータ５
のロータ５ｂと一体的に回動する。マニュアル環３０と
ボールレース外輪２６間の摩擦トルクはレンズ群１の駆
動トルクより大きく設定されているので、マニュアル環
３０はボールレース外輪２６と一体的に回動し、マニュ
アル環３０の先端に設けた連結ピン２２を介してレンズ
群１が光軸方向に駆動される。また、レンズ群１をマニ
ュアル操作する際、即ち、マニュアル環３０を手動で回
動する場合には、マニュアル環３０とボールレース外輪
２６間の摩擦トルクはモータ５の保持力より小さく設定
されているので、ボールレース外輪２６は回動すること
なく、即ち駆動手段５側には駆動力が伝達されずにマニ
ュアル環３０のみが樹脂リング３３と鋼板２９の接触面
３３ａを摺動面として回動する。このように本実施形態
では、マグネット３２の磁力を利用した差動機構を用い
ることで、切り換えスイッチなしに電動とマニュアルの
切り換えを実現している。

【００４８】このように構成される撮影レンズにおい
て、実施形態１と同様にレンズ群の動作端の位置を設定
することについて説明する。まず超音波モータ５により
ボールレース外輪２６を駆動すると、マニュアル環３０
はボールレース外輪２６と一体的に回動し、レンズ群１
を移動する。このマニュアル環３０の内周部には環状の
エンコーダスリット２５が固定されている。マニュアル
環３０はストッパ部材２３で回動範囲が規制されている
ので、レンズ群１は動作端で停止すると同時にエンコー
ダ２４の出力信号の変化が止まる。

【００４９】超音波モータ５に駆動指令を与えているに
もかかわらず、エンコーダ２４の出力信号に変化が生じ
ない状態を所定時間検知すると、ＣＰＵ内の端検出手段
がレンズ動作端と判断し、レンズ制御用位置カウンタを
クリアして制御上の動作端とする。マニュアル環３０が
ストッパ部材２３に達する時に動力伝達系に衝撃を与え
ると同時に、レンズ停止後もモータ５は所定時間駆動し
続けるが、磁石を用いた差動機構がトルクリミッタとし
て作用し、樹脂リング３３と鋼板２９の間で構成される
負荷制限手段で滑りが発生するので、この衝撃を吸収す
ると同時に過負荷状態を解消する。

【００５０】以上、２つの実施形態を基に説明したよう
に、このような構成にすることによりレンズ移動量を検
出する移動情報検出手段２４のみでレンズ群の動作端の
位置を設定でき、レンズ群の絶対位置を認識しながら制
御することができる。

【００５１】本実施形態では負荷制限手段としてコロ部
材を用いた差動機構と負荷制限手段としてマグネットを
利用した差動機構の２つを例に取り上げたが、負荷を制
限する手段であればこれらの実施形態以外のものであっ
てもかまわない。

【００５２】次に本発明におけるレンズをサーボ原点に
位置させる第１の初期化アルゴリズムについて説明す
る。まず図５を用いて本発明の光学装置においてレンズ
群を駆動させる際のサーボ構成を説明する。ここでは駆
動するレンズ群（光学手段）を例えばフォーカシング・
レンズとする。２０３はマイコン（制御手段）でフォー
カシング・レンズのサーボ系のコントロールを行う。２
０７はタイマであり、システムのタイミングを管理する
ためのものである。

【００５３】フォーカシング・レンズ２０６には駆動の
ためのモータ（駆動手段）２０５が接続され、マイコン
２０３により駆動部２０４を通してモータ２０５を駆動
している。またマイコン２０３にはフォーカシング・レ
ンズ２０６と同期して動くエンコーダ２０１がカウンタ
２０２を介して接続されている。ここでエンコーダ２０
１とカウンタ２０２は移動量検出手段としての一要素を
構成している。エンコーダ２０１からの出力はカウンタ
２０２でカウントされマイコン２０３でカウンタ値が読
み込めるようになっている。

【００５４】ただし機構によってはエンコーダ２０１が
フォーカシング・レンズ２０６に接続されずにモータ２
０５に接続されても、フォーカシング・レンズ２０６の
動きとエンコーダ２０１の出力が同期可能な構成であれ
ば良い。さらにマイコン２０３には光学装置の調整デー
タを記憶しておくＥＥＰＲＯＭ２０８、表示用ＬＥＤ２
０９および温度センサ２０１が接続されている。

【００５５】次にサーボ機構によるサーボ移動量とカウ
ンタ２０２のカウンタ値との関係を図６を用いて説明す
る。

【００５６】以下フォーカシング・レンズ２０６の物体
距離を示す無限距離をＩＮＦ、最至近距離をＭＯＤと称
する。フォーカシング・レンズ２０６が物理的に動ける
移動範囲のうちＩＮＦ側をメカ端（端ａ）３０１とし、
ＭＯＤ側をメカ端（端ｃ）３０２とする。このときのメ
カ端３０１からメカ端３０２までを第１の所定範囲と称
する。その移動量をＣｍ３０８とする。その内側にサー
ボ系で駆動可能なＩＮＦ側のサーボ端（端ｂ）３０３と
ＭＯＤ側のサーボ端（端ｄ）３０４が存在する。このと
きのサーボ端３０３からサーボ端３０４までを第２の所
定範囲と称する。その移動量をＣｓ３０７とする。

【００５７】今、仮にＩＮＦ側のサーボ端３０３をサー
ボ原点３０５とすると、ＩＮＦ側のメカ端３０１とサー
ボ原点３０５との間にカウンタ値のオフセットが存在す
ることになる。そのオフセット値をＣｏｆｆ（３０６）
とすると、次式が成立する。

【００５８】Ｃｍ≧Ｃｓ−Ｃｏｆｆ ‥‥（ａ） ここでサーボ原点３０３におけるカウンタ値を０とし、
フォーカシング・レンズ２０６をサーボ原点３０３から
ＭＯＤ側のサーボ端点３０４の方向に駆動した場合にカ
ウンタ２０２のカウンタ値がカウント・アップする。

【００５９】例えばサーボ移動量Ｃｓが 10000パルスの
ときＭＯＤ側のサーボ端点３０４におけるカウンタ２０
２のカウンタ値は 10000となる。またサーボ原点３０５
からＩＮＦ方向のメカ端３０１にフォーカシング・レン
ズ２０６を駆動すると、カウンタ２０２のカウンタ値は
カウント・ダウンするので、オフセット・パルスＣｏｆ
ｆは例えば−２０パルスという値をとる。ここでオフセ
ット・パルスＣｏｆｆを正の値とすると式（ａ）は次の
ようになる。

【００６０】Ｃｍ≧Ｃｓ＋Ｃｏｆｆ‥‥（ｂ） このオフセット値（オフセット・パルス数Ｃｏｆｆ）３
０６は設計値で決まるが、光学装置のシステムの組立状
態により微妙に異なる場合がある。そこで組立後、無限
距離が出る位置までフォーカシング・レンズ２０６を移
動し、ＩＮＦ側のメカ端３０１との移動量を測定するこ
とで、組立誤差を吸収している。またこのオフセット値
３０６は、測定後に書き換え可能な記憶媒体であるＥＥ
ＰＲＯＭ（記憶手段）２０８などに記憶するようにして
おり、これにより市場に出したあとに無限距離位置がず
れてしまった場合でも、オフセット値３０６を再調整す
ることができるようにしている。

【００６１】ここで初期化の概略について説明をする。
フォーカシング・レンズ２０６の原点を物体距離が無限
の位置とする。そこで一般にレンズが物理的に移動でき
ない機械的な端がＩＮＦ側とＭＯＤ側に各々存在し、そ
の内側でレンズはサーボ駆動により移動することにな
る。またレンズは温度条件で焦点が多少移動したり、ス
リップ機構があってもメカ端にぶつかると音が発生した
りして悪影響が出る。

【００６２】そこで常温状態で機械端は過焦点設計し
て、サーボ駆動でフォーカシング・レンズ２０６を動か
す場合は、上記機械端よりもサーボ端は内側に設定して
いる。その一つであるＩＮＦ側のサーボ端をサーボ原点
３０５とする。まず光学装置に電源が入ると駆動部はフ
ォーカシング・レンズ２０６をＩＮＦ側に駆動し始め
る。エンコーダ２０１からのパルス出力をカウントする
カウンタ２０２を監視し、予め決められたある時間内に
カウンタ２０２のカウンタ値が変化しなくなるまで駆動
する。即ちサーボ原点の存在するメカ端３０１にフォー
カシング・レンズ２０６がぶつかりスリップ機構により
エンコーダ２０１からパルス信号が出力されなくなった
状態で駆動停止する。

【００６３】続いてメカ端３０１からサーボ原点３０５
の位置までの移動量オフセット値Ｃｏｆｆ（３０５）を
カウンタ２０２にセットして、これによりレンズの原点
出しを終了する。

【００６４】以上の動作を図７，図８のフローチャート
を用いて説明する。メインルーチン１６０において電源
が入る（ステップ１０１）と、現在のカウンタ値をカウ
ンタ２０２より読み込み、その値をＣ０とし（ステップ
１０２）、ＩＮＦ方向にフォーカシング・レンズ２０６
を駆動する（ステップ１０３）。そしてサブルーチン１
５０のFindLimit を呼び出し、（ステップ１１６）、Ｉ
ＮＦ方向のメカ端３０１を検出する。

【００６５】サブルーチン１５０のFindLimit において
フォーカシング・レンズ２０６の動きを観察するために
カウンタ２０２よりカウンタ値Ｃ１を読み込む（ステッ
プ１０４）。カウンタ値Ｃ０とカウンタ値Ｃ１を比較し
（ステップ１０５）、一致していなければフォーカシン
グ・レンズ２０６は動いていると判断し、ステップ１０
６でＣ０＝Ｃ１とカウンタ値を置き換えてステップ１０
４に戻る。ステップ１０５でカウンタ値Ｃ０とカウンタ
値Ｃ１が一致していると判断された場合、フォーカシン
グ・レンズ２０６は動いていないと判断し、カウンタ値
Ｃ０＝Ｃ１として（ステップ１０７）現在の時刻Ｔ０を
タイマ２０７から読み込む（ステップ１０８）。

【００６６】続いて現在のカウンタ値Ｃ１をカウンタ値
２０２より読み込み、ステップ１０７で記憶したカウン
タ値Ｃ０との比較を行う（ステップ１１０）。一致して
いなければフォーカシング・レンズ２０６は動いている
と判断し、ステップ１０６に戻る。一致していると判断
された場合、フォーカシング・レンズ２０６は動いてい
ないと判断し、ステップ１１１で現在の時刻Ｔ１をタイ
マ２０７より読み込む。時刻Ｔ０とＴ１を次式により比
較する。

【００６７】Ｔ１−Ｔ０≧Ｔｋ ‥‥‥（１） ここでＴｋはあらかじめ決められた時間であり、フォー
カシング・レンズ２０６が動いていないと判断されるカ
ウンタ２０２のカウンタ値が変化しない時間を示すもの
である。例えばＴｋ＝１００msecとすれば、フォーカシ
ング・レンズ２０６が１００msec間以上動いていないと
判断されれば、停止していると判断される。

【００６８】そこでステップ１１２で式（１）が成立し
ていなければフォーカシング・レンズ２０６が停止条件
を満足していないとし、ステップ１０９に戻りカウンタ
２０２のカウンタ値の管理を続ける。ステップ１１２で
式（１）が成立している場合、フォーカシング・レンズ
２０６は停止条件を満足したと判断し、ステップ１１３
で駆動停止する。ステップ１１４で停止した現在位置を
メカ端とし、メインルーチン１６０に戻る。

【００６９】ステップ１１５で温度センサ２１０の出力
に応じたＩＮＦ側のメカ端３０１からサーボ原点３０５
までの移動量のオフセット値Ｃｏｆｆ（３０６）をＥＥ
ＰＲＯＭ２０８から読み込み、その値をカウンタ値２０
２にセットする。ステップ１１７でフォーカシング・レ
ンズ２０６をサーボ原点３０３まで移動し、フォーカシ
ング・レンズ２０６の原点だしを終了する。

【００７０】ここでステップ１１７においてフォーカシ
ング・レンズ２０６をサーボ原点３０３まで戻している
が、フォーカシング・レンズ２０６の駆動指令が来るま
で、メカ端３０１に留まっていてもよい。

【００７１】次に図８，図９のフローチャートを用いて
本発明のレンズをサーボ移動範囲の両端に位置させる第
２の初期化アルゴリズムについて説明する。図９のメイ
ンルーチン１７０において電源が入る（ステップ１２
０）と初期化ＮＧカウンタのINIT_NG_COUNTER を０にす
る。現在のカウンタ値をカウンタ２０２より読み込み、
その値をＣ０とする（ステップ１２２）。そしてＭＯＤ
方向にフォーカシング・レンズ２０６を駆動し（ステッ
プ１２３）、サブルーチンのステップ１５０のFindLimi
t を呼び出し（ステップ１２４）、ＭＯＤ方向のメカ端
３０２を検出する。

【００７２】サブルーチン１５０のFindLimit における
メカ端の検出は前述の通りである。ＭＯＤ方向のメカ端
３０２を検出した後、現在のカウンタ値Ｃ１をＣｍｏｄ
とする（ステップ１２５）。次にＩＮＦ方向のメカ端３
０１を検出するために、ＩＮＦ方向にフォーカシング・
レンズ２０６を駆動する（ステップ１２６）。ＭＯＤ方
向のメカ端３０２を検出したのと同様にサブルーチン１
５０のFindLimit を呼び出す（ステップ１２７）。ＩＮ
Ｆ側のメカ端３０１を検出した後、現在のカウンタ値Ｃ
１をＣｉｎｆとする（ステップ１２８）。

【００７３】両メカ端３０１，３０２を検出したので、
その両メカ端間の移動量（第１の所定範囲）である（Ｃ
ｍｏｄ−Ｃｉｎｆ）の値をマイコン２０２内の距離算出
部で次式によりチェックする（ステップ１２９）。そし
てマイコン２０２内の距離比較部により、 （Ｃｍｏｄ−Ｃｉｎｆ）≧（Ｃｓ−Ｃｏｆｆ） ‥‥（２） を判断する。即ち実際の距離と基準距離とを比較する。

【００７４】ここでＣｏｆｆは前述したように負の値を
取るものと仮定した場合である。また基準距離（Ｃｓ−
Ｃｏｆｆ）の代わりに予め決めた値Ｃｋ（Ｃｋ≧Ｃｓ）
によってチェックしてもかまわない。

【００７５】ステップ１２９（距離比較部）で式（２）
が成立した場合、ステップ１３３で温度センサ２１０か
らの出力に応じたＩＮＦ側のメカ端３０１からサーボ原
点３０５までの移動量のオフセット値Ｃｏｆｆ（ステッ
プ３０６）をＥＥＰＲＯＭ２０８から読み込み、その値
をカウンタ２０２にセットする。ステップ１３４でフォ
ーカシング・レンズ２０６をサーボ原点３０５まで移動
し、フォーカシング・レンズ２０６の原点だしを終了す
る。

【００７６】ここでステップ１３４においてフォーカシ
ング・レンズ２０７をサーボ原点３０３まで戻している
が、フォーカシング・レンズ２０６の駆動指令が来るま
で、メカ端３０１に留まっていてもよい。またステップ
１２９で式（２）が成立しなかった場合は、フォーカシ
ング・レンズ２０６の原点だしがうまくいかなかったと
してマイコン２０２内の端検出制限部で初期化ＮＧカウ
ンタのINIT_NG_COUNTER を＋１する（ステップ１３
０）。ステップ１３１で初期化ＮＧカウンタのINIT_NG_
COUNTER をチェックするために、予め決められた値ＣＮ
Ｔｎｇと次式のように比較する。ここで端検出制限部
（ステップ１３０，１３１）はメカ端３０１，３０２の
検出回数を制限している。

【００７７】 INIT_NG_COUNTER ≧ＣＮＴｎｇ ‥‥‥（３） ステップ１３１で式（３）が成立しなかった場合、ステ
ップ１２２にもどり、再びフォーカシング・レンズ２０
６の初期化のための駆動をやり直す。またステップ１３
１で式（３）が成立した場合、ステップ１３２で光学装
置のシステムが不良であると判断し（ステップ１３
２）、光学装置のシステムが不良であると判断された場
合、ユーザーに光学装置のシステムの異常状態を知らせ
るために、ステップ１３４で表示用ＬＥＤ（表示部）２
０９などの点灯や点滅による不具合表示をして、初期化
を終了する。

【００７８】また光学装置のシステムが不良であると判
断された場合にサーボ駆動を行うと、フォーカシング・
レンズ２０６が暴走する恐れがあるため、フォーカシン
グ・レンズ２０６によるピント調整は、マニュアル動作
のみを可能とするシステムに構成するようにしている。

【００７９】以上フォーカシング・レンズの原点をＩＮ
Ｆに設定した例で説明したが、ＭＯＤ側に原点を設定す
ることも可能であるし、またズーミング・レンズやＩＲ
ＩＳなどにおいても同様に初期化アルゴリズムを適応す
ることは容易である。また温度センサ２１０を用いてオ
フセット値Ｃｏｆｆ３０６を変えているが、ピント移動
に影響なければ一定値でもかまわない。

【００８０】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、レンズ群
を駆動制御する駆動機構を適切に設定することにより撮
影レンズを構成するレンズ群のうち所定のレンズ群を第
１の所定範囲の端部である動作端（メカ端）まで駆動さ
せた後に該メカ端よりも内側のサーボ制御する第２の所
定範囲の端部であるサーボ端（サーボ原点）までに駆動
させて該レンズ群を精度良く、安定して駆動制御するこ
とができるようにしたレンズ鏡筒及びそれを用いた光学
装置を達成することができる。

【００８１】また本発明によれば、撮影レンズを構成す
るレンズ群のうち所定のレンズ群を動作端（端部）に駆
動させる際に駆動力伝達経路中に適切に設定した負荷制
限手段を設けることにより該レンズ群を機構上の動作端
まで駆動させた時に発生する衝撃を該負荷制限手段で緩
和してモータや動力伝達部の損傷を防止しつつ、精度良
く、かつ安定して駆動させることができるレンズ鏡筒及
びそれを用いた光学装置を達成することができる。

【００８２】また本発明によれば、撮影レンズを構成す
る所定のレンズ群を移動させる際に駆動力伝達経路中に
負荷制限手段を含んだ手動と電動の切り換え用の差動機
構を設け、レンズ群を機構上の動作端まで駆動させた時
に発生する衝撃を該差動機構により除去することによ
り、負荷制限手段を別途設けることなく、従来の動作端
検出用のスイッチを用いずにレンズ群を原点位置に精度
良く駆動制御することのできるレンズ鏡筒及びそれを用
いた光学装置を達成することができる。

【００８３】この他本発明によれば、レンズ群を電動駆
動する場合、レンズ群の相対的な移動量を検出するレン
ズ移動量を検出する移動情報検出装置のみでレンズ群の
絶対位置を認識し、制御することができる。

【００８４】また、レンズを移動させるための手動／電
動の切り換え手段に差動機構を設けているので、レンズ
群を機構上の動作端まで駆動した時に発生する衝撃は差
動機構により除去される。そのため、負荷制限手段を別
途設けることなく、従来の動作端検出用のスイッチが排
除できる等の効果を有したレンズ鏡筒及びそれを用いた
光学装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部断面図

【図２】本発明の実施形態２の要部断面図

【図３】図２の一部分の拡大説明図

【図４】従来のレンズ鏡筒の要部断面図

【図５】本発明に係るレンズ群を駆動制御するための要
部ブロック図

【図６】本発明に係る端検出手段のカウンタ値の関係を
示す説明図

【図７】本発明に係る初期化アルゴリズムのフローチャ
ート

【図８】本発明に係る初期化アルゴリズムのフローチャ
ート

【図９】本発明に係る初期化アルゴリズムのフローチャ
ート

【符号の説明】

１ レンズ群 ２ レンズ保持枠 ３ 固定鏡筒 ４ マニュアル環 ５ 超音波モータ ５ａ ステータ ５ｂ ロータ ６ ステータ回転防止部材 ７ フェルト固定環 ８ フェルト ９ 皿バネ １０ モータベース １１ 皿バネ押圧部材 １２ ステータ回転防止部材固定環 １３ ロータ出力環 １４ 防振ゴム １５ コロ部材 １６ ボールレース外輪 １７ ボールレース内輪 １８ ピン １９ ボールレース出力環 ２０ 球体 ２１ レンズ駆動環 ２２ 連結ピン ２３ ストッパ部材 ２４ エンコーダ ２５ エンコーダスリット ２６ ボールレース外輪 ２７ ボールレース内輪 ２８ ボールレース押え環 ２９ 鋼板 ３０ マニュアル環 ３１ ヨーク ３２ マグネット ３３ 樹脂リング ３４ 移動レンズ群 ３５ レンズ保持筒 ３６ 固定鏡筒 ３７ レンズ駆動環 ３８ 第１ギア ３９ 第２ギア ４０ モータ ４１ 連結ピン ４２ エンコーダ ４３ エンコーダスリット ４４ 抵抗体 ４５ ブラシ ２０１ エンコーダ ２０２ カウンタ ２０３ マイコン（ＣＰＵ） ２０４ 駆動部 ２０５ モータ ２０６ フォーカシング・レンズ ２０７ タイマ ２０８ ＥＥＰＲＯＭ ２０９ ＬＥＤ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体内に保持した光学手段を駆動手段か
   らの駆動力で光軸方向の所定範囲内を移動させる際、該
   光学手段が該所定範囲の一方の端ａに位置したことを検
   出する端部検出手段、該光学手段の移動情報を検出する
   移動情報検出手段、そして該端部検出手段と該移動情報
   検出手段からの信号を用いて該光学手段を該一方の端ａ
   より該移動範囲中の内側の端ｂに駆動制御する制御手段
   とを有していることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 【請求項２】 前記制御手段は前記端部検出手段から前
   記光学手段が一方の端ａに位置したときの信号を得た後
   に予め記憶手段に設定した移動情報に基づいて該光学手
   段を前記端ｂに駆動していることを特徴とする請求項１
   のレンズ鏡筒。
3. 【請求項３】 前記記憶手段に設定した移動情報は環境
   変化に基づいて可変としていることを特徴とする請求項
   ２のレンズ鏡筒。
4. 【請求項４】 筐体内に保持した光学手段を駆動手段か
   らの駆動力で光軸方向の第１の所定範囲内を移動させる
   際、該光学手段が該第１の所定範囲の一方の端ａ又は他
   方の端ｃに位置したことを検出する端部検出手段、該光
   学手段の移動情報を検出する移動情報検出手段、そして
   該端部検出手段と該移動情報検出手段からの信号を用い
   て該光学手段を該一方の端ａより内側の端ｂから該他方
   の端ｃより内側の端ｄまでの第２の所定範囲内で駆動制
   御する制御手段とを有していることを特徴とするレンズ
   鏡筒。
5. 【請求項５】 前記制御手段は前記端部検出手段から得
   られる前記第１の所定範囲の一方の端ａと他方の端ｃの
   位置情報より該第１の所定範囲の距離情報を算出する距
   離算出部を有していることを特徴とする請求項４のレン
   ズ鏡筒。
6. 【請求項６】 前記距離検出部から得られた距離情報と
   予め設定した基準距離とを比較する距離比較部を有し、
   前記端部検出手段は該距離比較部からの信号に基づいて
   前記第１の所定範囲の端ａと端ｃとを再度検出している
   ことを特徴とする請求項５のレンズ鏡筒。
7. 【請求項７】 前記端部検出手段による前記第１の所定
   範囲の端ａと端ｃとを検出する回数を制限する端検出制
   限部を有していることを特徴とする請求項６のレンズ鏡
   筒。
8. 【請求項８】 前記端検出制限部からの前記端部検出手
   段による検出を行なわない旨の信号が出力されたとき、
   該信号を表示する表示部を有していることを特徴とする
   請求項７のレンズ鏡筒。
9. 【請求項９】 前記端検出制限部からの信号に応じて前
   記光学手段を手動でのみ駆動可能となるようにしている
   ことを特徴とする請求項７のレンズ鏡筒。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は前記端部検出手段から
    前記光学手段が一方の端ａに位置したときの信号を得た
    後に予め記憶手段に設定した移動情報に基づいて該光学
    手段を前記端ｂに駆動していることを特徴とする請求項
    ４のレンズ鏡筒。
11. 【請求項１１】 前記記憶手段に設定した移動情報は環
    境変化に基づいて可変としていることを特徴とする請求
    項４又は１０のレンズ鏡筒。
12. 【請求項１２】 前記制御手段は前記光学手段の前記端
    部検出手段による前記第１の所定範囲の端ａと端ｃとの
    検出後は該光学手段を前記第２の所定範囲内においての
    み駆動制御していることを特徴とする請求項４のレンズ
    鏡筒。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２の何れか１項記載のレ
    ンズ鏡筒を用いて所定面上に物体像を形成するようにし
    ていることを特徴とする光学装置。