JP2005092140A - 変倍機能付き撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト小型化が可能で、異常操作による位置ずれを確実にリカバーすることができる変倍機能付き撮像装置を提供する。
【解決手段】変倍光学系と、該変倍光学系を収納−広角端−望遠端の使用域内で移動させる移動手段３と、駆動手段５と、前記移動手段の移動量に応じてパルス信号を発生させるパルス発生手段７と、前記変倍光学系の所定位置を検出する所定位置検出手段９と、前記パルス発生手段において発生したパルスをカウントするカウント手段１１と、前記所定位置に基づいてカウント値を補正するカウント値補正手段１３と、前記パルスに基づいてズーム情報を検出するズーム情報検出手段１５と、前記ズーム情報に基づいて前記移動量の補正を行う移動補正手段１７とを有し、前記所定位置検出手段が、前記変倍光学系の収納−広角端−望遠端の使用域内で収納側の広角端の直近位置において前記ズームの所定位置を検出する構成とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、デジタルカメラ等の変倍動作を行う変倍機能付き撮像装置に関し、特に、異常操作による位置ずれを確実にリカバーすることができる変倍機能付き撮像装置に関するものである。

一般に、カメラ等におけるズーム撮影光学系の焦点距離検出装置には、撮影光学系の光軸の周りに回動することにより、撮影光学系の焦点距離を変化させるカムリングの、回動量および回動方向を検出するズームエンコーダが用いられている。
そして、従来の絶対値エンコーダを非接触化し、位置検出手段を少なくとも広角端付近と望遠端付近において位置検出手段の出力に応じてカウント値を所定の値に変更するものが提案されている。
すなわち、先行技術としては、特開平０５−１８１０５０号公報（撮影光学系の光軸の周りに回動することにより撮影光学系の焦点距離を変化させるカムリングの、回動量および回動方向を検出するズームエンコーダにおいて、撮影光学系の焦点距離を変化させる駆動手段１である上記カムリングの回動に応じてパルス信号を発生する非接触型のパルス発生手段と、上記カムリングの回動方向に応じて上記パルス信号を加算もしくは減算するカウント手段と、少なくとも焦点距離の広角端付近と望遠端付近において、所定の位置信号を検出する位置検出手段と、この位置検出手段の出力の変化に応じて上記カウント手段のカウント値を所定の値に変更するカウント値変更手段と、上記カウント手段からの出力によりズーム情報を得るズーム情報検出手段とを具備した）等が挙げられる。
特開平０５−１８１０５０号公報

しかしながら、上記従来の変倍機能付き撮像装置には、以下のような問題点があった。
上記従来の変倍機能付き撮像装置の沈胴鏡胴においては、ピントズレを発生させない為に繰出し精度が必要であるが、鏡胴は繰出す為、手で触られたり、押さえられたりすることがある。その場合、絶対位置検出をしていない鏡胴においてはズーム位置がずれて、ピントズレとなってしまう。
ここで、ズームの絶対位置検出を行う為には抵抗板を使用する方法が知られているが、高価であること、耐久で抵抗板や接片が削られてしまい信頼性に劣ること、削られた磨耗粉により新たな不具合が発生することなどの問題点がある。
また、異常操作として、ズーム動作中に鏡胴を手で押さえてしまう状態がある。
この場合、モータは駆動しているのだが、鏡胴は動けない状態となる。その時には駆動手段中に存在するパルス発生手段が逆転してしまうことがある。その場合、逆転を検知する手段があれば、その逆転カウント数を考慮して加減演算を行えば問題はないが、逆転検知を行うには、フォトインタラプタ（カウント手段）を１個追加して２つの位相から逆転を検知するか、もしくは、２相のフォトインタラプタを使用する必要がある。よって、逆転を検知するにはコストアップ且つ装置の大型化を伴うこととなる問題がある。

また、別の方法としては誤カウントした計数を補正する方式がある。
これは変倍レンズの作動域や変倍レンズを移動させる回転カム等の作動角を複数個の所定位置検出手段で分割し、その夫々の所定位置検出手段を通過する度に補正をかけて、累積誤カウントを防止する方法である。
この方法では、複数個の所定位置検出手段が必要である為、装置の大型化、コストアップを伴うと共に、制御の複雑化にも繋がる。
その例としては、特開平０５−１８１０５０号公報の図１３が挙げられる。図中に示すように、ＰＲ１、ＰＲ２というのはフォトリフレクタが２個使用される。
また、特開平０５−１８１０５０号公報の図３のように一つの所定位置検出手段で３個以上のエリア分割を行うとγ位置で電源を抜かれ、再度電源をＯＮされた場合に、鏡胴はＡのエリアに存在するのかＣのエリアに存在するのか判定ができないという大きな問題を生ずる。
つまり、イニシャライズ動作を行う場合、本来はγ位置（Ｃエリア）にあるので、Ｂエリア方向に駆動しなければならないが、カメラの認識がＡエリアに存在すると判断した場合、Ｂエリア方向に駆動させてしまう。その場合、γ位置からよりＴＥＬＥ方向に駆動するので、作動エリア外まで駆動させることとなり、故障を起こす可能性がある。
また、特開平０５−１８１０５０号公報の図２、図１２の変倍駆動方法では、鏡胴を手で押された場合に、その力が移動手段を介して駆動手段を逆転させる場合がある。簡単に説明すると鏡胴を押すと鏡胴が引っ込んでしまう。この場合、鏡胴の絶対位置がずれてしまい、ピントズレを発生させてしまう。
本発明の目的は、低コストで且つ小型化が可能で制御ソフトを煩雑にすることなく、起動時間、変倍時間を長くすることなく、誤カウント補正を行うことができ、異常操作による位置ずれを確実にリカバーすることができる変倍機能付き撮像装置を提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、変倍機能付き撮像装置であって、変倍機能を有する光学系と、上記変倍光学系を収納−広角端−望遠端の使用域内で移動させる移動手段と、上記移動手段に駆動力を供給する駆動手段と、上記移動手段の移動量に応じてパルス信号を発生させるパルス発生手段と、上記変倍光学系のズームの所定位置を検出する単一の所定位置検出手段と、上記パルス発生手段において発生したパルスをカウントするカウント手段と、上記所定位置検出手段よりの上記ズームの所定位置に基づいて上記カウント手段のカウント値を補正するカウント値補正手段と、上記カウント手段によりカウントされたパルスに基づいてズーム情報を検出するズーム情報検出手段と、上記検出された上記ズーム情報に基づいて上記移動手段による移動量の補正を行う移動補正手段とを有し、上記所定位置検出手段が、上記変倍光学系の収納−広角端−望遠端の使用域内で収納側の広角端の直近位置において上記ズームの所定位置を検出することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の変倍機能付き撮像装置において、上記所定位置検出手段が、変倍動作時に行うバックラッシュ取り動作において望遠側から広角側に移動した時に、上記変倍光学系の収納−広角端−望遠端の使用域内で収納側の広角端の直近位置において上記ズームの所定位置を検出することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の変倍機能付き撮像装置において、上記望遠−広角端の変倍動作時に行うバックラッシュ取り動作において、広角端のバックラッシュ取り量のみを通常のバックラッシュ取り量よりも大きくすることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１、２、あるいは３記載の変倍機能付き撮像装置において、上記駆動手段が、モータからギヤ列を配置して移動手段に契合するように構成され、上記ギヤ列の初段がウォームギヤから成ることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１、２、あるいは３記載の変倍機能付き撮像装置において、上記駆動手段が、モータからギヤ列を配置して移動手段に契合するように構成され、上記ギヤ列の初段がプーリ及びベルトから成ることを特徴とする。

請求項１および２の発明によれば、変倍位置を広角端にセットするカメラ起動時（収納−広角端）に、鏡胴を手で押さえられる等の異常操作においてパルス発生手段から誤カウントしたパルスが発生した場合でも、所定位置を収納側の広角端の直近位置に配置している為、その誤カウントの影響を最小限に抑えられると共に、変倍時に同様に鏡胴を手で押さえられる等の異常操作においてパルス発生手段から誤カウントしたパルスが発生した場合でも、広角端を通過する変倍動作を行うことにより、発生した誤カウントが累積されることなく、良好な合焦を保つことができる。
また、通常気になる広角端−望遠端への変倍時間に影響がなく、望遠端−広角端においてもその影響は僅かな時間で抑えることができる。
また、この構成とすることで、パルス発生手段と誤カウント検知手段（通常はフォトインタラプタを１個追加、もしくは２相のフォトインタラプタを使用する：２相のフォトインタラプタは高価）が不要となり、低コスト、小スペースで誤カウント補正を行うことができる。
また、請求項３の発明によれば、広角端のバックラッシュ取り量のみを通常のバックラッシュ取り量よりも大きくすることにより、所定位置検出位置がより収納側にばらつき、通常のバックラッシュ取り量では、所定位置検出が行えない場合に、広角端のバックラッシュ取り量のみを多くして、確実に所定位置検出を行えると共に、通常域ではバックラッシュ取り量増加による変倍時間増加を最小限に抑えることができる。
また、請求項４の発明によれば、ギヤ列の初段をウォームギヤとすることにより、鏡胴を押されても鏡胴が引っ込まない構造となり、より外圧（異常操作）に対して精度を確保することが可能となる。
また、請求項５の発明によれば、ギヤ列の初段をプーリ及びベルトとすることにより、ウォームギヤに比べ伝達効率が向上する為、ギヤの減速比を少なくすることができ、変倍時間の高速化できると共に、音の発生も抑えられ、又、通常の平ギヤよりもモータの逆転を阻止することができるので、異常操作に強く、静音、高速の変倍機構を提供することができる。

以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。

以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による変倍機能付き撮像装置の要部である変倍機構の一実施形態の機能ブロック図である。
図１に示すように、この撮像装置の変倍機構は、変倍機能を有する光学系１と、上記変倍光学系１を移動させる移動手段３と、上記移動手段３に駆動力を供給する駆動手段５と、上記移動手段３の移動量に応じてパルス信号を発生させるパルス発生手段７と、上記変倍光学系のズームの所定位置を検出する単一の所定位置検出手段９と、上記パルス発生手段７において発生したパルスをカウントするカウント手段１１と、上記所定位置検出手段９よりの上記ズームの所定位置に基づいて上記カウント手段１１のカウント値を補正するカウント値補正手段１３と、上記カウント手段１１によりカウントされたパルスに基づいてズーム情報を検出するズーム情報検出手段１５と、上記検出された上記ズーム情報に基づいて上記移動手段３による移動量の補正を行う移動補正手段１７とを有している。
そして、上記所定位置検出手段は、変倍動作時に行うバックラッシュ取り動作において望遠側から広角側に移動した時に、上記変倍光学系の収納−広角端−望遠端の使用域内で収納側の広角端の直近位置において上記ズームの所定位置を検出するようになっている。

図２は、図１に示した撮像装置の変倍機構の構成斜視図である。
図２に示すように、符号アまたはイで示す方向に回動してズームレンズを駆動する回転環２０にズームエンコーダ２１が設けられている。ズームエンコーダ２１は、図３に示すように、沈胴部Ａ，撮影範囲部Ｂ，テレ端位置を越える領域Ｃの３つから成っていて、このうちＡ部とＣ部は反射率の高い銀色もしくは白色、また、Ｂ部は反射率の低い黒色となっている。
そして、このズームエンコーダ２１の回動により、カメラ本体内の所定の位置に固定されたズームフォトリフレクタ２３（ＺＰＲ）の出力信号が変化するようになっている。すなわち、図３に示すαの位置に上記フォトリフレクタ２３が対面しているときは沈胴状態であり、βの位置に該フォトリフレクタ２３が対面しているときはワイド状態、γの位置に対面しているときはテレ状態である。

ズーム駆動ユニット２５は、ズームモータ２７と、減速ギヤ列２９と、上記ズームモータ２７の軸延長上に設けられ、該ズームモータ２７と連動して回動するスリット３１と、このスリット３１の近傍に配置され、該スリット３１の回動に応じて出力信号を生成するズームフォトインタラプタ３３（ＺＰＩ）と、上記減速ギヤ列２９の最終ギヤに噛合し、上記回転環２０の外周に設けられた駆動ギヤ３５と噛合して上記ズームモータ２７の回動力を回転環２０に伝達する出力ギヤ３７とで構成されている。
なお、上記フォトリフレクタ２３およびフォトインタラプタ３３の出力端は、上記パルス発生手段７と上記カウント手段１１と上記カウント値補正手段１３と上記ズーム情報検出手段１５と上記移動補正手段１７とを含むＣＰＵ等に接続されていて、該フォトリフレクタ２３およびフォトインタラプタ３３の出力信号に基づいて上記ＣＰＵが現在の焦点距離を検出して移動補正するようになっている。
上記ズームモータ２７が、上記駆動手段５を構成し、上記減速ギヤ列２９と駆動ギヤ３５と出力ギヤ３７とが、上記移動手段３を構成し、上記フォトリフレクタ２３およびフォトインタラプタ３３が、上記所定位置検出手段９を構成している。
なお、本発明の特徴は、上記所定位置検出手段９が、変倍動作時に行うバックラッシュ取り動作において望遠側から広角側に移動した時に、上記変倍光学系の収納−広角端−望遠端の使用域内で収納側の広角端の直近位置において上記ズームの所定位置を検出することであるが、以下に、まず、上記変倍光学系の収納−広角端−望遠端の使用域内で収納側の広角端の直近位置において上記ズームの所定位置を検出する動作について従来例をまじえて説明する。

図４は、従来の所定位置検出手段の検出状態と変倍光学系の関係を示す図である。
図４に示すように、所定位置検出手段によるズームの所定位置を検出するための位置検出信号の切替わりは、光学系変倍レンズの収納直前に設定されている。
ここでは、光学系の変倍レンズとしては１群と２群と３群があり、３群は焦点調節を行う。また、１群と２群は一つの移動手段により同時に移動可能となっており、３群は焦点調節を行う為、独立して構成されることとなる。
図５は、本発明による所定位置検出手段９の検出状態と変倍光学系の関係を示す図である。
図５に示すように、所定位置検出手段によるズームの所定位置を検出するための位置検出信号の切替わりは、収納側の広角端直近に設定され、切替わりポイントより収納側ではＬｏｗとなり、望遠側ではＨｉｇｈとなっている。
つまり、単一と限定することで、どの状態で電源を遮断されても、次の電源投入時には、切替わりポイントを検知する為の駆動方向がわかるようになっている。

図６は、従来の起動及び変倍動作におけるカウントの状況を示す図である。
図６に示すように、まず、収納状態にある変倍レンズが起動動作により広角端にセットされる。収納から少し繰出した所で位置検出信号の切替わりを検知して、その検知した信号を基準としてカウント補正が行われ、所定のカウント数が繰出し広角端にセットされる。
この時、収納から広角端の中間域で回転環２０の繰出しを阻害された場合、その地点でカウントは誤カウントを生じてしまう。すなわち、位置検出信号の切替わりは既に通過している為、その後の誤カウントはそのまま累積されることとなる。
次に、広角端から望遠側への変倍動作であるが、バックラッシュ取りは望遠側から広角側に移動した時のみ行う。よって、望遠側へは所定の繰出し量の移動を行い完了となるが、この時に同様に誤カウントが生じた場合、その誤カウントはさらに累積されることとなる。
次に、望遠側から広角側への変倍動作であるが、広角側に所定の繰出し量の移動を行い、その後、バックラッシュ取りを行い、さらに広角端へ移動し、バックラッシュ取りを行って完了となる。すなわち、変倍中に発生した誤カウントは、望遠側から広角端までのバックラッシュ取りを含む変倍動作でさらに蓄積されることとなる。
図７は、従来の望遠側から広角端までのバックラッシュ取りを含む変倍動作のフローチャートである。図７に示すように、広角方向への移動信号を検知すると（Ｓ１）、広角端の位置にセットされ（Ｓ２）、次に、バックラッシュ取り動作がおこなわれて（Ｓ３）、広角端の位置へのセットが完了する（Ｓ４）。

図８は、本発明による起動及び変倍動作におけるカウントの状況を示す図である。
図８に示すように、まず、収納状態にあるレンズが起動により広角端にセットされるわけであるが、広角端直近で位置検出信号の切替わりを検知して、その検知した信号を基準として所定のカウント数を繰出し広角端にセットされる。
ここで、収納から広角端の中間域で回転環２０の繰出しを阻害された場合でも、位置検出信号の切替わりは広角端直近にあるため、誤カウントの影響を受けることは少ないことが解る。
次に、広角端から望遠側への変倍動作であるが、バックラッシュ取りは同様に望遠側から広角側に移動した時のみ行う。よって、望遠側へは所定の繰出し量の移動を行い完了となる。この時に同様に誤カウントが生じた場合は累積されることとなる。
次に、望遠側から広角側への変倍動作であるが、広角側に所定の繰出し量の移動を行いその後、バックラッシュ取りを行い、その後、広角端まで移動して、バックラッシュ取りを完了する。ここで、広角端まで移動する場合はバックラッシュ取り中に位置検出信号の切替わりを検知し、所定のカウント数を繰出し広角端にセットする。つまり、変倍中に発生した誤カウントは望遠側から広角端までの変倍動作でリセットされることが解る。
図９は、本発明による望遠側から広角端までのバックラッシュ取りを含む変倍動作のフローチャートである。図９に示すように、広角方向への移動信号を検知すると（Ｓ１）、広角端の位置にセットされ（Ｓ２）、次に、バックラッシュ取り動作がおこなわれる（Ｓ３）。次に、上記バックラッシュ取り動作において、ズーム位置検出信号がＬｏｗか否かが判定され（Ｓ５）、ズーム位置検出信号がＬｏｗの場合、カウント補正が行われ（Ｓ６）、広角端の位置へのセットが完了する（Ｓ７）。なお、ズーム位置検出信号がＬｏｗでない場合、ズーム位置検出信号がＬｏｗになるまで収納方向に移動される（Ｓ８）。このように、広角端のバックラッシュ取り量のみを通常のバックラッシュ取り量よりも大きくすることにより、所定位置検出位置がより収納側にばらつき、通常のバックラッシュ取り量では、所定位置検出が行えない場合に、広角端のバックラッシュ取り量のみを多くして、確実に所定位置検出を行えると共に、通常域ではバックラッシュ取り量増加による変倍時間増加を最小限に抑えることができる。
また、上記実施形態において、図１０に示すように、ズーム駆動ユニット２５の減速ギヤ列２９の初段をウォームギヤ４１としたり、図１１に示すように、ズーム駆動ユニット２５の減速ギヤ列２９の初段をプーリ４３及びベルト４５にすることもできる。

図１０に示すように、ズーム駆動ユニット２５の減速ギヤ列２９の初段をウォームギヤ４１とすることにより、鏡胴を押されても鏡胴が引っ込まない構造となり、より外圧（異常操作）に対して精度を確保することが可能となる。
すなわち、鏡胴を手で押さえられる等の異常操作において発生する問題として、上記説明した誤カウントの発生と、さらに強い力で鏡胴を押された場合に、その力が移動手段を介して駆動手段を逆転させる場合（簡単に説明すると鏡胴を押すと鏡胴が引っ込んでしまう）があり、この場合、鏡胴の絶対位置がずれてしまい、ピントズレを発生させてしまうが、そのような問題がウォームギヤ４１の使用により解決される。
より詳しく説明すると、鏡胴を押す力は駆動手段であるギヤ列を逆回転させようとするが、ウォームギヤ４１は契合するギヤの軸が直角変換されている為、ウォームギヤ４１は逆回転することがないので、鏡胴は押されても引っ込むことは無い。
また、ウォームギヤ４１の場合、上記の利点に加え、音の発生も抑えることが知られている。但し、伝達効率が悪く、ギヤの減速比を多く必要とする為、変倍時間の高速化には不向きであることが知られている。
図１１に示すように、ズーム駆動ユニット２５の減速ギヤ列２９の初段をプーリ４３及びベルト４５とすることにより、ウォームギヤ４１に比べ伝達効率が向上する為、ギヤの減速比を少なくすることができ、変倍時間の高速化できると共に、音の発生も抑えられ、又、通常の平ギヤよりもモータの逆転を阻止することができるので、異常操作に強く、静音、高速の変倍機構を提供することができる。
図１２に、上述したズーム駆動ユニット２５の減速ギヤ列２９の初段の各種構成における損失の評価を示す。

本発明による変倍機能付き撮像装置の要部である変倍機構の一実施形態の機能ブロック図である。 図１に示した撮像装置の変倍機構の構成斜視図である。 図２に示したフォトリフレクタ２３の読み取り用パターンとフォトリフレクタ２３の出力との関係を示すタイムチャートである。 従来の所定位置検出手段の検出状態と変倍光学系の関係を示す図である。 本発明による所定位置検出手段９の検出状態と変倍光学系の関係を示す図である。 従来の起動及び変倍動作におけるカウントの状況を示す図である。 従来の望遠側から広角端までのバックラッシュ取りを含む変倍動作のフローチャートである。 本発明による起動及び変倍動作におけるカウントの状況を示す図である。 本発明による望遠側から広角端までのバックラッシュ取りを含む変倍動作のフローチャートである。 図２に示したズーム駆動ユニット２５の減速ギヤ列２９の初段をウォームギヤとした変形例の斜視図である。 図２に示したズーム駆動ユニット２５の減速ギヤ列２９の初段をプーリ及びベルトにした変形例の斜視図である。 ズーム駆動ユニット２５の減速ギヤ列２９の初段の各種構成における損失の評価を示す図である。

符号の説明

１…変倍光学系、３…移動手段、５…駆動手段、７…パルス発生手段、９…所定位置検出手段、１１…カウント手段、１３…カウント値補正手段、１５…ズーム情報検出手段、１７…移動補正手段、２０…回転環、２１…ズームエンコーダ、２３…ズームフォトリフレクタ、２５…ズーム駆動ユニット、２７…ズームモータ、２９…減速ギヤ列、３１…スリット、３３…ズームフォトインタラプタ、３５…駆動ギヤ、３７…出力ギヤ、４１…ウォームギヤ、４３…プーリ、４５…ベルト

Claims (5)

1. 変倍機能付き撮像装置であって、
   変倍機能を有する光学系と、
   前記変倍光学系を収納−広角端−望遠端の使用域内で移動させる移動手段と、
   前記移動手段に駆動力を供給する駆動手段と、
   前記移動手段の移動量に応じてパルス信号を発生させるパルス発生手段と、
   前記変倍光学系のズームの所定位置を検出する単一の所定位置検出手段と、
   前記パルス発生手段において発生したパルスをカウントするカウント手段と、
   前記所定位置検出手段よりの前記ズームの所定位置に基づいて前記カウント手段のカウント値を補正するカウント値補正手段と、
   前記カウント手段によりカウントされたパルスに基づいてズーム情報を検出するズーム情報検出手段と、
   前記検出された前記ズーム情報に基づいて前記移動手段による移動量の補正を行う移動補正手段とを有し、
   前記所定位置検出手段が、前記変倍光学系の収納−広角端−望遠端の使用域内で収納側の広角端の直近位置において前記ズームの所定位置を検出することを特徴とする変倍機能付き撮像装置。
2. 前記所定位置検出手段が、変倍動作時に行うバックラッシュ取り動作において望遠側から広角側に移動した時に、前記変倍光学系の収納−広角端−望遠端の使用域内で収納側の広角端の直近位置において前記ズームの所定位置を検出することを特徴とする請求項１記載の変倍機能付き撮像装置。
3. 前記望遠−広角端の変倍動作時に行うバックラッシュ取り動作において、広角端のバックラッシュ取り量のみを通常のバックラッシュ取り量よりも大きくすることを特徴とする請求項２記載の変倍機能付き撮像装置。
4. 前記駆動手段が、モータからギヤ列を配置して移動手段に契合するように構成され、前記ギヤ列の初段がウォームギヤから成ることを特徴とする請求項１、２、あるいは３記載の変倍機能付き撮像装置。
5. 前記駆動手段が、モータからギヤ列を配置して移動手段に契合するように構成され、前記ギヤ列の初段がプーリ及びベルトから成ることを特徴とする請求項１、２、あるいは３記載の変倍機能付き撮像装置。

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