专利名称：透镜镜筒以及图像捕获装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及透镜镜筒以及图像捕获装置。
背景技术：
数码相机或数码摄像机等图像捕获装置均包括将摄影光学系统组装在镜筒内的透镜镜筒。
这种透镜镜筒包括例如设置在镜筒内、可在其光轴方向上移动、却不能绕着光轴旋转的活动透镜；和用于使所述活动透镜在光轴方向上移动的驱动机构，所述驱动机构包括设于所述活动透镜上的内螺纹；与所述内螺纹螺合、并在与所述光轴方向平行的方向上延伸的外螺纹部件；使所述外螺纹部件旋转的电机；和从所述外螺纹部件的长度方向对所述活动透镜施力的螺旋弹簧等所构成的施力单元(例如，参照特开2002-287002号公报)。
此外，在活动透镜上设有检测片，用于检测所述检测片的光续断器等传感器设于镜筒部分。而且，所述传感器在活动透镜借助驱动机构沿光轴方向移动时，检测检测片，并根据自所述传感器获得的检测信号设置活动透镜的基准位置。驱动机构以该基准位置为基准，进行活动透镜的位置控制(移动控制)。
在现有技术的透镜镜筒中，根据活动透镜的光轴方向上的位置压缩螺旋弹簧，施力单元的施加力随着该压缩的程度而改变。如果增大施力单元的施加力，使电机承受过大的负载，电机的旋转量会发生误差，导致活动透镜可能无法正确地移动，从而使活动透镜的输送精度降低。
如果活动透镜通过电机的旋转，即使到达了外螺纹的延伸方向的端部，处于了无法继续移动的状态，但由于某种原因，电机还是继续在相同方向上旋转的话，会出现活动透镜的内螺纹卡住外螺纹的问题，于是通过在外螺纹的两端设置直径小于该外螺纹的外径的空转部来避免上述问题。然而，由于所述空转部占用了光轴方向的空间，因此不利于镜筒小型化。
此外，活动透镜的检测片和光续断器等传感器也需占用空间，因而也不利于镜筒的小型化。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种有利于提高活动透镜的输送精度及实现镜筒的小型化的透镜镜筒及图像捕获装置。
为达到上述目的，本发明的透镜镜筒包括设置在镜筒内，并设置为可在其光轴方向上移动的活动透镜；使所述活动透镜在光轴方向上移动的驱动机构；和所述驱动机构的控制单元，所述透镜镜筒的特征在于，所述驱动机构包括在平行于所述光轴方向的方向上延伸的外螺纹部件；使所述外螺纹部件旋转的电机；以不可旋转的状态与所述外螺纹部件螺合，可随着所述外螺纹部件的旋转沿所述外螺纹部件移动，并与所述活动透镜抵接的内螺纹部件；和从所述外螺纹部件的长度方向对所述活动透镜施力，使所述活动透镜与所述内螺纹部件抵接的施力单元，所述驱动机构上设有位置检测单元，用于检测所述活动透镜的沿光轴方向的位置，并生成与该检测到的位置相对应的位置数据，所述控制单元包括第一控制部，根据所述位置检测单元提供的所述位置数据，控制所述电机的旋转量，以使所述活动透镜的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致；和第二控制部，当在所述电机的旋转动作过程中，所述位置数据未在预定的时间内发生变化时，所述第二控制部判断所述活动透镜的移动被强制停止，并立即停止所述电机的旋转。
本发明的透镜镜筒包括设置在镜筒内，并设置为可在其光轴方向上移动，却不能绕其光轴旋转的活动透镜；使所述活动透镜在光轴方向上移动的驱动机构；和所述驱动机构的控制单元，所述透镜镜筒的特征在于，所述驱动机构包括设于所述活动透镜上的内螺纹；与所述内螺纹螺合，并在平行于所述光轴方向的方向上延伸的外螺纹部件；使所述外螺纹部件旋转的电机；和从所述外螺纹部件的长度方向对所述活动透镜施力的施力单元，所述驱动机构上设有位置检测单元，用于检测所述活动透镜的沿光轴方向的位置，并生成与该检测到的位置相对应的位置数据，所述控制单元包括第一控制部，根据所述位置检测单元提供的所述位置数据，控制所述电机的旋转量，以使所述活动透镜的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致；和第二控制部，当在所述电机的旋转动作过程中，所述位置数据未在预定的时间内发生变化时，所述第二控制部判断所述活动透镜的移动被强制停止，并立即停止所述电机的旋转。
本发明的图像捕获装置包括透镜镜筒，所述透镜镜筒包括设置在镜筒内，并设置为可在其光轴方向上移动的活动透镜；使所述活动透镜在光轴方向上移动的驱动机构；和所述驱动机构的控制单元，所述图像捕获装置的特征在于，所述驱动机构包括在平行于所述光轴方向上延伸的外螺纹部件；使所述外螺纹部件旋转的电机；以不可旋转的状态与所述外螺纹部件螺合，可随着所述外螺纹部件的旋转沿所述外螺纹部件移动，并与所述活动透镜抵接的内螺纹部件；和从所述外螺纹部件的长度方向对所述活动透镜施力，使所述活动透镜与所述内螺纹部件抵接的施力单元，所述驱动机构上设有位置检测单元，用于检测所述活动透镜的沿光轴方向的位置，并生成与该检测到的位置相应的位置数据，所述控制单元包括第一控制部，根据所述位置检测单元提供的所述位置数据，控制所述电机的旋转量，以使所述活动透镜的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致；和第二控制部，当在所述电机的旋转动作过程中，所述位置数据未在预定的时间内发生变化时，所述第二控制部判断所述活动透镜的移动被强制停止，并立即停止所述电机的旋转。
本发明的图像捕获装置包括透镜镜筒，所述透镜镜筒包括设置在镜筒内，并设置为可在其光轴方向上移动，却不能绕其光轴旋转的活动透镜；使所述活动透镜在光轴方向上移动的驱动机构；和所述驱动机构的控制单元，所述图像捕获装置的特征在于，所述驱动机构包括设于所述活动透镜上的内螺纹；与所述内螺纹螺合，并在平行于所述光轴方向的方向上延伸的外螺纹部件；使所述外螺纹部件旋转的电机；和从所述外螺纹部件的长度方向(长轴方向)对所述活动透镜施力的施力单元，所述驱动机构上设有位置检测单元，用于检测所述活动透镜的沿光轴方向的位置，并生成与该检测到的位置相应的位置数据，所述控制单元包括第一控制部，根据所述位置检测单元提供的所述位置数据，控制所述电机的旋转量，以使所述活动透镜的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致；和第二控制部，当在所述电机的旋转动作过程中，所述位置数据未在预定的时间内发生变化时，所述第二控制部判断所述活动透镜的移动被强制停止，并立即停止所述电机的旋转。
图1是实施例1的图像捕获装置的前视立体图；图2是图像捕获装置的后视立体图；
图3是图像捕获装置的结构框图；图4是镜筒1的外观图；图5是镜筒1的剖视图；图6是第二透镜组用驱动机构的立体图；图7是控制第二透镜组用驱动机构28和第四透镜组用驱动机构32的控制系统的结构框图；图8是控制部128设定第二透镜组12的基准位置的动作流程图；图9是实施例2中的镜筒1的剖视图；以及图10是活动透镜的剖视图。
具体实施例方式
本发明通过设置位置检测单元及控制单元来达到提高活动透镜的输送精度，同时实现镜筒小型化的目的，其中，上述位置检测单元对活动透镜的沿光轴方向的位置进行检测，并生成与该检测到的位置相对应的位置数据，上述控制单元包括第一控制部，控制活动透镜的沿光轴方向的位置与目标位置一致；和第二控制部，当位置数据在预定时间内没有发生变化时，第二控制部判断活动透镜的移动被强制停止，并立即停止活动透镜的移动。
(实施例1)下面，参照附图，对本发明的实施例1进行描述。
图1是实施例1的图像捕获装置的前视立体图，图2是图像捕获装置的后视立体图，图3是图像捕获装置的结构框图。
如图1及图2所示，本实施例的图像捕获装置100是摄像机，其包括作为外壳的壳体102。
壳体102的前表面上部设有镜筒1，用于容纳保持摄影光学系统104，从壳体102的上表面的前部到上表面的后部依次设有闪光灯部105、用于收录声音的传声器106、以及用于安装配件的滑轨107，闪光灯部105在拍摄时发出辅助光，并且可自动弹起/复位。
在壳体102的后表面上部设有取景用目镜窗108，而在壳体102的后表面下部设有多个操作开关110，该多个操作开关110包括用于拍摄活动图像的拍摄开始/停止开关、用于拍摄静止图像的快门开关、变焦操作开关、以及手动调焦开关等。
在壳体102的一侧表面设有可开闭的显示器114，用于显示拍摄的图像，在壳体102的另一侧表面设有在把持壳体102时、用于使手插入的夹紧带116。
如图3所示，图像捕获装置100包括图像捕获元件120，由设置在镜筒1的后端部分的CCD或CMOS传感器等构成，用于捕获已通过摄影光学系统104成像的拍摄对象图像；图像处理部124，基于自该图像捕获元件120输出的图像捕获信号，生成图像数据，并记录在磁性记录带或存储卡等存储介质122中；显示处理部126，用于使所述图像数据在显示器114上显示；以及控制部128，包含根据操作开关110的操作来控制图像处理部124及显示处理部126的CPU等。如后所述，控制部128具有控制摄影光学系统104的变焦动作和调焦动作的结构。
下面，对镜筒1的结构进行描述。
图4是镜筒1的外观图，图5是镜筒1的剖视图。
如图5所示，摄影光学系统104由四个透镜组组成的内焦透镜光学地构成。即，在镜筒1的光轴方向上将拍摄对象侧作为前方，并在所述光轴方向上将图像捕获元件120侧作为后方时，构成摄影光学系统104的四个透镜组由从前方向后方依次设置的第一透镜组10、第二透镜组12、第三透镜组14、及第四透镜组16组成。
通过在光轴方向上驱动第二透镜组12，镜筒1进行变焦，通过第四透镜组16在光轴方向上些许变位，镜筒1进行调焦。即、通过第二透镜组12的变位，可改变焦点距离，通过第四透镜组16的变位校正该焦点距离的变化导致的对焦位置的偏差，从而适当地进行对焦。
具体而言，镜筒1包括前镜筒18，用于容纳第一透镜组10；中间镜筒20，连接于前镜筒18的后部，用于容纳第二透镜组12、第三透镜组14、以及第四透镜组16；和基底(后镜筒)22，连接于中间镜筒20的后部，用于保持图像捕获元件120，将这些前镜筒18、中间镜筒20、以及基底22组装成它们的中心轴与摄影光学系统104的光轴一致。
在中间镜筒20的所述光轴方向的中间位置设有沿与光轴正交的方向延伸的中间壁2002，在中间壁2002的后方设有沿与光轴正交的方向延伸的光圈用中间壁2006。
对通过摄影光学系统104导入图像捕获元件120中的光量进行调节的光圈机构24设于光圈用中间壁2006上。因光圈机构24可借由现有技术中公知的各种机构来实现，且与本发明的主旨无关，故在此不再赘述。
基底22呈具有厚度的板状，在其光轴上设有开口2202，在通过开口2202而面向前方的后表面侧设有凹部2204，使图像捕获元件120的图像捕获面通过开口2202而面向前方，将图像捕获元件120高精度地定位、固定在凹部2204中。在图像捕获元件120的图像捕获面的前方安装有未图示的光学低通滤波器或红外线截止滤光片等光学滤波器。
第一透镜组10由三个透镜1002构成，这些透镜1002容纳固定在前镜筒18内。
第三透镜组14由一个透镜1402构成，透镜1402容纳固定在中间壁2002的透镜室2004内。
如后所述，第二透镜组12设于第一透镜组10和第三透镜组14之间，第四透镜组16设于光圈机构24和图像捕获元件120之间。
下面，对本实施例涉及的图像捕获装置的主要部分进行描述。
首先，对第二透镜组12、第二透镜组用引导机构26、及第二透镜组用驱动机构28的结构进行详细描述。
第二透镜组12包括形成为环形板状的第二透镜组框1202、由第二透镜组框1202的中央开口部构成的透镜容纳室1204、和容纳固定在该透镜容纳室1204内的三个透镜1206。
在第二透镜组框1202的径向外侧的位置，在沿圆周方向隔开间隔的位置上设有第一轴承部1208和第二轴承部1210。
平行于光轴延伸的第一、第二引导轴1212、1214分别插入并穿过第一轴承部1208、第二轴承部1210，第一、第二引导轴1212、1214例如形成为外径均等的圆柱状，它们的延伸方向的两端安装在前镜筒18和基底22处。在本实施例中，第一、第二引导轴1212、1214贯穿中间壁2002、和光圈用中间壁2006，并且还插入并穿过第四透镜组框1602的第一轴承部1608和第二轴承部1610。
在本实施例中，由这些第一、第二引导轴1212、1214、第一轴承部1208、及第二轴承部1210构成了引导第二透镜组12可沿所述光轴方向往返直线移动的第二透镜组用引导机构26。
第二透镜组用驱动机构28用于使第二透镜组12在光轴方向上移动，包括外螺纹部件2802，沿与所述光轴方向平行的方向延伸；由使外螺纹部件2802旋转的步进电机等构成的第二透镜组用电机2804；内螺纹部件2806，以不能旋转的状态与外螺纹部件2802螺合，可随着该外螺纹部件2802的旋转沿外螺纹部件2802移动，并与第二透镜组12抵接；以及螺旋弹簧2808(相当于要求保护的施力部件)，从外螺纹部件2802的长度方向，对第二透镜组12施力，使第二透镜组12与内螺纹部件2806抵接。在本实施例中，外螺纹部件2802和内螺纹部件2806由金属材料构成。
如图6所示，第二透镜组用电机2804安装在电机设置用部件2810上，外螺纹部件2802连接于第二透镜组用电机2804上。
电机设置用部件2810包括安装在第二透镜用电机2804的壳体的端面上的第一支撑片2810A；与第一支撑片2810A对置的第二支撑片2810B；以及连接第一、第二支撑片2810A、2810B的第三支撑片2810C。
第三支撑片2810C从第一支撑片2810A的基端延伸出，第二支撑片2810B设于第三支撑片2810C的前端。
外螺纹部件2802的前端(第二透镜组12的光轴方向前方的端部)通过第二支撑片2810B的轴承孔等可旋转地支撑。
用于阻止内螺纹部件2806旋转的防转杆2812安装在电机设置用部件2810的第一、第二支撑片2810A、2810B之间，该防转杆2812与外螺纹部件2802隔开间隔距离，并与其大致平行地延伸。
内螺纹部件2806与外螺纹部件2802螺合，内螺纹部件2806的卡合凹部2806A与防转杆2812卡合，由此，内螺纹部件2806的旋转被阻止，并且随着外螺纹部件2802的正反旋转，内螺纹部件2806沿外螺纹部件2802的长度方向往返移动。
此外，内螺纹部件2806的面向第二透镜组12的光轴方向后方的端部2806B设置成可与构成第二透镜组框1202的外周部的一部分的卡合部1203抵接。
在外螺纹部件2802上，与内螺纹部件2806螺合的外螺纹部2802A大致在该外螺纹部件2802的延伸方向的整个长度范围内形成。
此外，第二透镜组用驱动机构28在外螺纹部件2802的前端朝向所述光轴的后方，第二透镜组用电机2804在朝向光轴前方的状态下，组装在中间镜筒20的靠前方的位置。
螺旋弹簧2808盘绕在第一引导轴1212上，其一端与第二透镜组框1202的第一轴承部1208弹性接触，另一端与前镜筒18侧弹性接触而配置，在使卡合部1203抵接到内螺纹部件2806的端部2806B的方向上，对第二透镜组框1202施力。即，螺旋弹簧2808向光轴方向的前方对第二透镜组框1202施力，使第二透镜组框1202一直弹性接触到内螺纹部件2806。
因此，第二透镜组框1202、即第二透镜组12随着内螺纹部件2806的移动，在光轴方向上往返直线移动。
在此，当内螺纹部件2806通过第二透镜组用电机2804的正转向光轴方向的前方移动，通过第二透镜组用电机2804的反转向光轴方向的后方移动时，第二透镜组12随着内螺纹部件2806在光轴方向的前后方向上直线移动。
如果外螺纹部件2802连续正转，第二透镜组框1202的卡合部1203的面向所述光轴方向前方的部分位于与电机设置用部件2810的第一支撑片2810A抵接的前方极限位置，如果外螺纹部件2802连续反转，内螺纹部件2802的端部2806B面向所述光轴方向后方的部分位于与电机设置用部件2810的第二支撑片2810B抵接的后方极限位置。因此，第二透镜组12在从所述前方极限位置到后方极限位置的范围内移动。
此外，在第二透镜组用驱动机构28上设有第二透镜组用位置检测单元34，其用于检测第二透镜组12的沿光轴方向的位置，并生成与检测到的位置相对应的位置数据。
具体而言，第二透镜组用位置检测单元34包括设于第二透镜组框1202的磁辊3402、和设于中间镜筒20的磁阻元件(以下称作“MR元件”)3404。
磁辊3402形成为在平行于所述光轴方向上延伸的棒状，沿其延伸方向，在例如150～400μm左右的细微间隔内，S极、N极交替磁化。
MR元件3404与磁辊3402隔开预定间距相对而设，响应随磁辊3402的移动磁辊3402产生的磁场，MR元件3404的电阻值发生变化，基于该电阻值的变化，获得与磁辊3402的位置、即第二透镜组12的光轴方向上的位置相对应的位置检测信号(位置数据)。
例如，在专利公报第3259316号公报中，披露了这种使用磁辊和MR元件检测位置的结构。
下面，对第四透镜组16、第四透镜组用引导机构30、以及第四透镜组用驱动机构32进行描述。
因为第四透镜组16、第四透镜组用引导机构30、以及第四透镜组用驱动机构32与上述的第二透镜组12、第二透镜组用引导机构26、以及第二透镜组用驱动机构28采用大致相同的结构，故只作简单描述。
第四透镜组16包括第四透镜组框1602、第四透镜组框1602的透镜容纳室1604、和容纳固定在透镜容纳室1604内的两个透镜1606。
通过第一、第二引导轴1212、1214和第一、第二轴承部1608、1610构成引导第四透镜组16沿所述光轴方向往返直线移动的第四透镜组用引导机构30。
第四透镜组用驱动机构32用于使第四透镜组16在光轴方向上移动，包括外螺纹部件3202；使外螺纹部件3202旋转的第四透镜组用电机3204；内螺纹部件3206，以不能旋转的状态与外螺纹部件3202螺合，可随着该外螺纹部件3202的旋转沿外螺纹部件3202移动，并与第四透镜组16抵接；以及螺旋弹簧3208(相当于要求保护的施力部件)，从外螺纹部件3202的长度方向，对第四透镜组16施力，使第四透镜组16与内螺纹部件3206抵接。在本实施例中，外螺纹部件3202和内螺纹部件3206由金属材料构成。
第四透镜组用电机3204安装在电机设置用部件3210上，外螺纹部件3202连接于第四透镜组用电机3204。
电机设置用部件3210与上述的电机设置用部件2810同样，包括用于连接第一、第二支撑片3210A、3210B的第三支撑片3210C，外螺纹部件3202的前端(第四透镜组16的光轴方向后方的端部)通过第二支撑片3210B的轴承孔等可旋转地支撑。
用于阻止内螺纹部件3206旋转的防转杆(未图示)安装在电机设置用部件3210的第一、第二支撑片3210A、3210B之间，利用该防转杆阻止内螺纹部件3206的旋转，并且随着外螺纹部件3202的正反旋转，内螺纹部件3206沿外螺纹部件3202的长度方向往返移动。
此外，内螺纹部件3206的面向第四透镜组16的光轴方向前方的端部3206B设置成可与构成第四透镜组框1602的外周部的一部分的卡合部1603抵接。
在外螺纹部件3202上，与内螺纹部件3206螺合的外螺纹部3202A大致形成在该外螺纹部件3202的延伸方向的整个长度范围内。
此外，第四透镜组用驱动机构32在外螺纹部件3202的前端朝向所述光轴的前方，同时第四透镜组用电机3204朝向光轴后方的状态下，组装在中间镜筒20的靠后方的位置。
螺旋弹簧3208盘绕在第二引导轴1214上，其一端与第四透镜组框1602的第一轴承部1608弹性接触，另一端与基底22侧弹性接触，在使卡合部1603抵接到内螺纹部件3206的端部3206B的方向上，对第四透镜组框1602施力。即，螺旋弹簧3208向光轴方向的前方对第四透镜组框1602施力，使第四透镜组框1602一直弹性接触到内螺纹部件3206。
因此，第四透镜组框1602、即第四透镜组16随着内螺纹部件3206的移动，在光轴方向上往返直线移动。
在此，当内螺纹部件3206通过第四透镜组用电机3204的正转向光轴方向的前方移动，通过第四透镜组用电机3204的反转向光轴方向的后方移动时，第四透镜组16随着内螺纹部件3206在光轴方向的前后方向上直线移动。
如果外螺纹部件3202连续正转，内螺纹部件3206的端部3206B的面向所述光轴方向后方的部分位于与电机设置用部件3210的第二支撑片3210B抵接的前方极限位置，如果外螺纹部件3202连续反转，第四透镜组框1602的卡合部1603的面向所述光轴方向后方的部分位于与电机设置用部件3210的第一支撑片3210A抵接的后方极限位置。因此，第四透镜组16在从所述前方极限位置到后方极限位置的范围内移动。
在第四透镜组用驱动机构32上设有第四透镜组用位置检测单元36，用于检测第四透镜组16的沿光轴方向的位置，并生成与检测到的位置相对应的位置数据。
第四透镜组用位置检测单元36与第二透镜组用位置检测单元34同样，在结构上包括设于第四透镜组框1602的磁辊3602、和设于中间镜筒20的MR元件3604，MR元件3604获得与第四透镜组16的光轴方向上的位置相对应的位置检测信号(位置数据)。
下面，参照图7，对控制第二透镜组用驱动机构28和第四透镜组用驱动机构32的控制系统的结构进行描述。
控制部128通过第二透镜组用驱动器202控制第二透镜组用电机2804的正转和反转、旋转量、旋转速度及输出转矩，通过第四透镜组用驱动器204控制第四透镜组用电机3204的正转和反转、旋转量、旋转速度及输出转矩。
在本实施例中，因第二透镜组用电机2804和第四透镜组用电机3204由步进电机构成，所以通过控制分别从第二透镜组用驱动器202、第四透镜组用驱动器204提供给第二透镜组用电机2804、第四透镜组用电机3204的驱动信号的提供顺序、脉冲数、频率、以及负荷比来进行第二透镜组用电机2804、第四透镜组用电机3204的正转和反转、旋转量、旋转速度及输出转矩的控制。
控制部128通过第二透镜组用检测电路206由MR元件3404输入第二透镜组12的位置检测信号，通过第四透镜组用检测电路208由MR元件3604输入第四透镜组16的位置检测信号，基于各个位置检测信号，识别第二透镜组12、第四透镜组16的位置数据。
控制部128根据自第二透镜组用检测电路206输入的第二透镜组12的位置数据和自变焦操作开关输入的变焦操作信号，控制第二透镜组用驱动器202，从而，通过使第二透镜组12向光轴方向前方及后方移动来进行变焦动作(变焦控制)。
换言之，控制部128基于所述位置数据，对第二透镜组用电机2804的旋转方向、旋转量进行反馈控制，以使第二透镜组12的沿光轴方向的位置与目标位置一致。
此外，控制部128根据自第四透镜组用检测电路208输入的第四透镜组16的位置数据和调焦控制信号，控制第四透镜组用驱动器204，从而，通过使第四透镜组16向光轴方向前方及后方移动来进行调焦动作(调焦控制)。所述调焦控制信号包括手动调焦时从所述手动调焦开关输入的调焦操作信号和下述的自动调焦时生成的自动调焦检测信号。
换言之，控制部128基于所述位置数据，对第四透镜组用电机3204的旋转方向、旋转量进行反馈控制，以使第四透镜组16的沿光轴方向的位置与目标位置一致。
下面，描述控制部128对第四透镜组的自动调焦时的调焦动作。
由控制部128基于图像信号的对比评价信号生成所述自动调焦检测信号，其中，所述图像信号由图像处理部124基于图像捕获元件120输出的图像信号生成。
当由第四透镜组16捕捉到的拍摄对象图像在图像捕获元件120上对焦时，所述对比评价信号变为峰值，如果将这时的第四透镜组16的光轴方向的位置作为对焦位置，随着第四透镜组16相对于对焦位置朝光轴方向的前方或后方移动，所述对比评价信号呈现出从所述峰值逐渐下降的特性。
控制部128的调焦动作就是利用对比评价信号的这种特性，按照下面列举出的方法来进行。
第一种方法是，使第四透镜组16沿光轴方向往返微小距离地移动(摆动)，在获得所述对比评价信号的峰值时使第四透镜组16停止。
第二种方法是，使第四透镜组16从光轴方向的后方位置向前方位置移动，同时预先存储获得所述对比评价信号的峰值时第四透镜组16的位置(第四透镜组用电机3204的旋转位置)，随后再使第四透镜组16从所述前方位置移动到所述存储的位置。
第三种方法是，使第四透镜组16从光轴方向的后方位置向前方位置移动，同时预先存储获得所述对比评价信号的峰值时第四透镜组16的位置(第四透镜组用电机3204的旋转位置)，接着，使第四透镜组16从所述前方位置超过所述存储的位置移动到所述后方位置，然后再从所述后方位置移动到所述存储的位置。第三种方法的优点在于可以避免第二种方法中，第四透镜组16沿光轴方向往返移动时产生的第四透镜组16的滞后误差。
如果在第二透镜组用电机2804的旋转动作过程中，第二透镜组12的位置数据在预定时间内没有发生变化，控制部128判断第二透镜组12的移动被强制停止，于是立即控制第二透镜组用驱动器202，使第二透镜组用电机2804停止旋转。
此外，如果在第四透镜组用电机3204的旋转动作过程中，第四透镜组16的位置数据在预定时间内没有发生变化，控制部128判断第四透镜组16的移动被强制停止，于是立即控制第四透镜组用驱动器204，使第四透镜组用电机3204停止旋转。
在本实施例中，第二透镜组12和第四透镜组16构成了要求保护的活动透镜。镜筒1、第一透镜组10、第二透镜组12、第三透镜组14、第四透镜组16、第二透镜组用引导机构26、第二透镜组用驱动机构28、第二透镜组用位置检测单元34、第四透镜组用引导机构30、第四透镜组用驱动机构32、第四透镜组用位置检测单元36构成了本发明的透镜镜筒。而且，控制部128构成了要求保护的第一控制部和第二控制部。
下面，参照图8的流程图，对控制部128设定第二透镜组12的基准位置的动作进行描述。
例如，基准位置的设定是在接通图像捕获装置100的电源时、或者将图像捕获装置100设定为拍摄模式时进行。
首先，控制部128通过第二透镜组用驱动器202正向或反向旋转驱动第二透镜组用电机2804(步骤S10)。
控制部128监测从第二透镜组用检测电路206输入的第二透镜组12的位置数据，判断位置数据是否在预定时间内未变化(步骤S12)。
如果在步骤S12中，判断所述位置数据已在预定时间内发生变化，于是，因为第二透镜组12已经移动，所以返回到步骤S12，继续第二透镜组用电机2804的旋转。
如果在步骤S12中，判断所述位置数据在预定时间内未发生变化，那么判断第二透镜组12的移动被强制停止，于是立即控制第二透镜组用驱动器202，使第二透镜组用电机2804停止旋转(步骤S14)。这时，第二透镜组12可靠地位于所述前方极限位置或后方界限位置。
接着，控制部128将第二透镜组用电机2804的旋转处于停止状态时的上述位置数据设定为基准位置(步骤S16)，并结束基准位置的设定动作，其中，上述的基准位置是第二透镜组12沿所述光轴方向移动时的移动量或移动位置的基准。
因此，随后，控制部128基于所述基准位置和所述位置数据控制第二透镜组用电机2804的旋转方向和旋转量，以使第二透镜组12的沿光轴方向的位置与目标位置一致，以此来进行所述变焦操作。
控制部128对第四透镜组16的基准位置的设定动作同上，故不再赘述。在结束第四透镜组16的基准位置的设定动作之后，控制部128基于所述基准位置和所述位置数据控制第四透镜组用电机3204的旋转方向和旋转量，以使第四透镜组16的沿光轴方向的位置与目标位置一致，以此来进行所述调焦操作。
根据本实施例，设有第二透镜组用位置检测单元34，用于生成与第二透镜组12的沿光轴方向的位置相应的位置数据，根据第二透镜组用位置检测单元34提供的各位置数据，控制第二透镜组用电机2804的旋转量，以使第二透镜组12的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致，并且，如果在第二透镜组用电机2804的旋转动作过程中位置数据在预定时间内未发生变化，那么判断第二透镜组12的移动被强制停止，从而立即停止第二透镜组用电机2804的旋转。
此外，设有第四透镜组用位置检测单元36，其用于生成与第四透镜组16的沿光轴方向的位置相对应的位置数据，根据第四透镜组用位置检测单元36提供的位置数据，控制第四透镜组用电机3204的旋转量，以使第四透镜组16的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致，并且，如果在第四透镜组用电机3204的旋转动作过程中位置数据在预定时间内未发生变化，那么判断第四透镜组16的移动被强制停止，从而立即停止第四透镜组用电机3204的旋转。
因此，当根据第二透镜组12或第四透镜组16的光轴方向的位置压缩螺旋弹簧2808、3208时，增大了各螺旋弹簧2808、3208的施力，尽管向第二透镜组用电机2804或第四透镜组用电机3204施加了过大的负载，但仍然能使第二透镜组12或第四透镜组16移到正确的位置，从而提高各透镜的输送精度。
尤其，第二透镜组12的输送精度的提高有利于迅速准确地将摄影光学系统104中的可变焦距比设定为所希望的值。而且，第四透镜组16的输送精度的提高有利于迅速准确地进行对焦。
此外，由于在第二透镜组12或第四透镜组16到达所述前方极限位置或后方极限位置时立即停止第二透镜组用电机2804或第四透镜组用电机3204的旋转，因而能够可靠地避免由于外螺纹部件在内螺纹部件停止的状态下继续旋转而导致内螺纹部件的内螺纹卡住外螺纹部件的内螺纹的现象。因此，不必采用现有技术中所需的外螺纹部件的空转部，能够省去空转部所占用的空间，实现镜筒的小型化。
进而，因为无需采用所述空转部，从而能够在外螺纹部件的延伸方向上的几乎整个长度范围内形成外螺纹部。这时，可使第二透镜组12或第四透镜组16在靠近外螺纹部的延伸方向的整个长度的范围内移动，从而有利于确保第二透镜组12或第四透镜组16的移动行程。
另外，由于将第二透镜组用电机2804或第四透镜组用电机3204的旋转处于停止状态时的所述位置数据设定为基准位置，该基准位置作为第二透镜组12或第四透镜组16沿所述光轴方向移动时的移动量或移动位置的基准，因而不必采用现有技术中为设定基准位置而所需的检测片和光续断器等传感器，能够省去这些检测片和传感器所占用的空间，实现镜筒的小型化。
例如，在本实施例的内对焦透镜这样的摄影光学系统104中，为了实现高的可变焦距比，需要确保大的第二透镜组12的移动行程。所述移动行程一旦增大，螺旋弹簧压缩时的施力也进一步增大，从而给透镜的输送精度带来明显影响，并且还可导致透镜镜筒的光轴方向的尺寸增大。然而，根据本发明，可以克服上述缺点，不但有利于提高透镜的输送精度，而且还有利于实现镜筒的小型化。
(实施例2)下面，将对实施例2进行描述。
实施例2与实施例1的不同点在于摄影光学系统是收缩透镜。
图9是收缩透镜的剖视图，(a)为收缩状态，(b)为广角状态，(c)为远距离状态，图10是活动透镜的剖视图。此外，在图9及图10中，与实施例1相同的部分或部件采用的是同一标号，并省略其详细说明。
如图9所示，容纳在镜筒1中的摄影光学系统采用第三透镜组结构，即、包括从前方向后方依次设置的第一透镜组50、第二透镜组52、及第三透镜组54。
镜筒1通过具有凸轮环和凸轮槽的移动机构沿预定的凸轮曲线在光轴方向上驱动第一透镜组50和第二透镜组52来进行变焦，通过构成本发明的活动透镜的第三透镜组54在光轴方向上些许变位来进行调焦。即，镜筒1通过第一透镜组50和第二透镜组52的变位可以改变焦点距离，通过第三透镜组54的变位可以校正由于该焦点距离的变化而产生的对焦位置的偏差，从而进行准确的对焦。
如图10所示，第三透镜组54相当于实施例1中的第四透镜组16，并且也设有用于在光轴方向上引导第三透镜组54的引导机构30和用于使第三透镜组在光轴方向上移动的驱动机构32。这些引导机构30、驱动机构32大致具有与实施例1中的第四透镜组用引导机构30、第四透镜组用驱动机构32相同的结构。
勿庸置疑，在这种收缩式透镜的情况下，也能够获得与实施例1相同的作用效果。
虽然在本实施例1、2中，使活动透镜在光轴方向上移动的驱动机构其内螺纹部件与活动透镜分开构成，并包括从外螺纹部的长度方向对活动透镜施力、使活动透镜与内螺纹部件抵接的施力单元，但驱动机构也可以采用下述的结构。
即，驱动机构包括设于活动透镜的内螺纹部件；与内螺纹螺合、且平行于光轴方向延伸的外螺纹部件；使外螺纹部件旋转的电机；和从外螺纹部的长度方向对活动透镜施力的施力单元。
勿庸置疑，采用这种结构也可获得与上述同样的作用效果。
此外，在实施例1、2中，虽将包括磁辊和MR元件的装置用作位置检测单元，但位置检测单元也不限定于此。例如，可以使用包括磁辊和霍尔器件的位置检测传感器或现有技术中公知的各种位置检测传感器。
并且，在实施例1、2中，虽然描述了将摄像机用作图像捕获装置的实例，但本发明还可运用于数码相机及其它各种图像捕获装置。
产业上的可利用性根据本发明，由于第一控制部根据位置检测单元提供的所述位置数据控制电机的旋转量，以使所述活动透镜的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致，因而即便是对应活动透镜的光轴方向的位置增大施力单元的施力，使电机承受过大的负载，仍然能够将活动透镜移到正确的位置，从而提高活动透镜的输送精度。
而且，如果在电机的旋转动作过程中，位置数据在预定的时间内没有发生变化，第二控制部判断活动透镜的移动被强制停止，于是立即停止电机的旋转，从而能够可靠地避免由于外螺纹部件在内螺纹部件停止的状态下继续旋转而导致内螺纹部件的内螺纹卡住外螺纹部件的现象。因此，不必采用现有技术中所需的外螺纹部件的空转部，能够省去空转部所占用的空间，实现镜筒的小型化。
权利要求
1.一种透镜镜筒，包括活动透镜，设置在镜筒内，并设置为可在其光轴方向上移动；驱动机构，用于使所述活动透镜在光轴方向上移动；以及所述驱动机构的控制单元，所述透镜镜筒的特征在于，所述驱动机构包括外螺纹部件，在平行于所述光轴方向的方向上延伸；电机，用于使所述外螺纹部件旋转；内螺纹部件，以不可旋转的状态与所述外螺纹部件螺合，可随着所述外螺纹部件的旋转沿所述外螺纹部件移动，并与所述活动透镜抵接；以及施力单元，从所述外螺纹部件的长度方向对所述活动透镜施力，使所述活动透镜与所述内螺纹部件抵接，所述驱动机构上设有位置检测单元，用于检测所述活动透镜沿光轴方向的位置，并生成与该检测到的位置相对应的位置数据，所述控制单元包括第一控制部，根据所述位置检测单元提供的所述位置数据，控制所述电机的旋转量，以使所述活动透镜的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致；以及第二控制部，当在所述电机的旋转动作过程中，所述位置数据未在预定的时间内发生变化时，所述第二控制部判断所述活动透镜的移动被强制停止，并立即停止所述电机的旋转。
2.一种透镜镜筒，包括活动透镜，设置在镜筒内，并设置为可在其光轴方向上移动，却不能绕其光轴旋转；驱动机构，用于使所述活动透镜在光轴方向上移动；以及所述驱动机构的控制单元，所述透镜镜筒的特征在于，所述驱动机构包括内螺纹部件，设于所述活动透镜上；外螺纹部件，与所述内螺纹螺合，并在平行于所述光轴方向的方向上延伸；电机，用于使所述外螺纹部件旋转；以及施力单元，从所述外螺纹部件的长度方向对所述活动透镜施力，所述驱动机构上设有位置检测单元，用于检测所述活动透镜沿光轴方向的位置，并生成与该检测到的位置相对应的位置数据，所述控制单元包括第一控制部，根据所述位置检测单元提供的所述位置数据，控制所述电机的旋转量，以使所述活动透镜的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致；以及第二控制部，当在所述电机的旋转动作过程中，所述位置数据未在预定的时间内发生变化时，所述第二控制部判断所述活动透镜的移动被强制停止，并立即停止所述电机的旋转。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的透镜镜筒，其特征在于，所述第二控制部将所述电机的旋转处于停止状态时的所述位置数据设定为基准位置，其中，所述基准位置是所述活动透镜沿所述光轴方向移动时的移动量或移动位置的基准。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的透镜镜筒，其特征在于，在所述镜筒内设有引导机构，所述引导机构用于沿光轴方向引导所述活动透镜，所述引导机构包括沿所述光轴方向延伸，通过与所述活动透镜的轴承部卡合，从而沿光轴方向引导所述活动透镜的导向轴，所述施力单元由螺旋弹簧构成，并盘绕在所述导向轴上，其一端设置为与所述轴承部弹性接触，而另一端设置为与镜筒侧弹性接触。
5.一种图像捕获装置，其包括透镜镜筒，所述透镜镜筒包括活动透镜，设置在镜筒内，并设置为可在其光轴方向上移动；驱动机构，用于使所述活动透镜在光轴方向上移动；以及所述驱动机构的控制单元，所述透镜镜筒的特征在于，所述驱动机构包括外螺纹部件，在平行于所述光轴方向的方向上延伸；电机，用于使所述外螺纹部件旋转；内螺纹部件，以不可旋转的状态与所述外螺纹部件螺合，可随着所述外螺纹部件的旋转沿所述外螺纹部件移动，并与所述活动透镜抵接；以及施力单元，从所述外螺纹部件的长度方向对所述活动透镜施力，使所述活动透镜与所述内螺纹部件抵接，所述驱动机构上设有位置检测单元，用于检测所述活动透镜的沿光轴方向的位置，并生成与该检测到的位置相对应的位置数据，所述控制单元包括第一控制部，根据所述位置检测单元提供的所述位置数据，控制所述电机的旋转量，以使所述活动透镜的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致；以及第二控制部，当在所述电机的旋转动作过程中，所述位置数据未在预定的时间内发生变化时，所述第二控制部判断所述活动透镜的移动被强制停止，并立即停止所述电机的旋转。
6.一种图像捕获装置，其包括透镜镜筒，所述透镜镜筒包括活动透镜，设置在镜筒内，并设置为可在其光轴方向上移动，却不能绕其光轴旋转；驱动机构，用于使所述活动透镜在光轴方向上移动；以及所述驱动机构的控制单元，所述透镜镜筒的特征在于，所述驱动机构包括内螺纹部件，设于所述活动透镜上；外螺纹部件，与所述内螺纹螺合，并在平行于所述光轴方向的方向上延伸；电机，用于使所述外螺纹部件旋转；以及施力单元，从所述外螺纹部件的长度方向对所述活动透镜施力，所述驱动机构上设有位置检测单元，用于检测所述活动透镜的沿光轴方向的位置，并生成与该检测到的位置相对应的位置数据，所述控制单元包括第一控制部，根据所述位置检测单元提供的所述位置数据，控制所述电机的旋转量，以使所述活动透镜的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致；以及第二控制部，当在所述电机的旋转动作过程中，所述位置数据未在预定的时间内发生变化时，所述第二控制部判断所述活动透镜的移动被强制停止，并立即停止所述电机的旋转。
全文摘要
本发明提供一种有利于提高活动透镜的输送精度，实现镜筒的小型化的透镜镜筒及图像捕获装置。在本发明中，设有第二透镜组用位置检测单元(34)，用于生成与第二透镜组(12)的沿光轴方向的位置相应的位置数据，根据第二透镜组用位置检测单元(34)提供的各位置数据，控制第二透镜组用电机(2804)的旋转量，以使第二透镜组(12)的沿所述光轴方向的位置与目标位置一致，并且，如果在第二透镜组用电机(2804)的旋转动作过程中，位置数据在预定时间内未发生变化，那么判断第二透镜组(12)的移动被强制停止，于是立即停止第二透镜组用电机(2804)的旋转。
文档编号H04N5/225GK1922527SQ20058000516
公开日2007年2月28日 申请日期2005年2月10日 优先权日2004年2月18日
发明者牧井达郎 申请人:索尼株式会社