JP2013231890A - レンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影姿勢を変化させた時の低速ズーム電動駆動時において、レンズ自体の自重による微小なズームが上乗せされ、滑らかなズーミングができないという課題があった。本発明の目的は、上記条件においても滑らかなズーミングを可能にする電動駆動機構を提供することである。
【解決手段】電動駆動時のレンズ装置の姿勢、レンズ駆動速度、レンズ駆動方向を各々検出する検出手段と、制動力発生手段を設ける。そして前記検出結果からレンズ自体の自重が発生する条件であると判断された時にレンズ群を駆動する伝達機構に、制動力を付加することで自重を防止し、滑らかなズーミングを可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ズームの電動駆動手段を有したレンズ装置に関するものである。

従来、ズームの電動駆動手段及び手動駆動手段を有しているハンディタイプのレンズ装置においては、レンズ本体のズーム操作用リング上にギアを設け、ギアトレインを介してアクチュエータにて電動駆動を行っていた。そして撮影者がズーム電動操作手段を用いて指令信号を与え、その指令信号に基づいてレンズ装置内に配されている制御基板が、前記アクチュエータに駆動信号を送出することによりレンズ装置のズーム電動駆動を行っていた。また、手動操作時は前記ズーム操作用リングとアクチュエータとのギア連結をクラッチにて解除し、撮影者が自らズーム操作用リングを操作して手動操作を行っていた。

例えば特許文献１では上記内容に加え、手動操作時に伝達系に負荷を発生させて、手動操作時の操作力を撮影者が好みに応じて適宜調整できるようにする発明が開示されている。その際、前記負荷が加わるのは手動操作時のみで、電動操作時に前記負荷が加わることはない。その結果駆動アクチュエータには負担がかからず、電動操作時の制御の応答性を良好に保つことができている。

特開平０６−１３０２６６号公報

しかしながら前述に開示された内容では、電動操作時の伝達系が無負荷であるために、使用勝手上、課題があった。具体的には、通常使用状態の水平位置に対して上向き等、撮影姿勢を変化させた時の低速ズーム電動駆動時において、伝達系のバックラッシュの範囲内でレンズ自体の自重による微小なズームが上乗せされてしまうという問題があった。その結果、低速での電動ズーム中に動きに違和感が生じたり、電動駆動の止まり際に、撮影者の意図通りの位置で正確にズームを止めることができない等ということが発生していた。図５はその内容を示したものである。伝達ギアの回転方向とレンズ自重による回転方向が一致している場合、伝達ギアの回転は駆動ギアによる回転に加え、バックラッシュの範囲内でレンズの自重による微小ズームが上乗せされ、前述の問題が発生する。

そこで本発明の目的は、撮影姿勢に差をつけた場合の低速でのズーム電動駆動時にも、レンズの自重による動きの違和感が生じないことを可能にした電動駆動機構を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、アクチュエータによる電動駆動にてレンズ群を光軸方向へ駆動する機能を備えたレンズ装置において、撮影時の該レンズ装置の姿勢を検出する角度検出手段と、電動駆動時のレンズ駆動速度を検出する速度検出手段と、電動駆動時のレンズ駆動方向を検出する方向検出手段と、該アクチュエータから該レンズ群を駆動するための伝達機構に、制動力を付加する制動力発生手段と、該角度検出手段と該速度検出手段と該方向検出手段の検出結果に応じて前記制動力を演算する制御部とを有し、電動駆動時に該レンズ装置の姿勢と駆動速度と駆動方向に応じて、該レンズ駆動機構に負荷を与える制動力を発生させることを特徴とする。

本発明によれば、撮影姿勢に差をつけた場合の低速でのズーム電動駆動時にも、レンズの自重による動きの違和感が生じないことを可能にした電動駆動機構を提供することができる。

実施例１のレンズ装置システムの要部ブロック図 実施例１の内容全体のフローチャート 実施例２のレンズ装置システムの要部ブロック図 実施例２に記載の電磁クラッチの詳細図 従来の技術の課題説明図

以下に本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
図１は本発明の第１の実施例の要部ブロック図である。レンズ本体１には、ズーム操作用リング（以下ズームリング）３が設けられており、ズームリング３を駆動するためのドライブユニット４が取り付けられている。ズーム群２はレンズ本体１のズームリング３と機械的に連結されており、リング３の外周部には駆動用のギアが設けられている。ドライブユニット４内にはアイドラギア５が設けられており、ズームリング３と伝達ギア６とを連結している。伝達ギア６はズーム駆動用アクチュエータ７（本実施例ではDCモータとした）のギアボックス８と一体的に連結されており、アクチュエータ７の駆動はギアボックス８〜ギア６〜ギア５を介してズームリング３に伝えられる。

撮影者は撮影状況に応じてクラッチ等の切り替え装置９を用いてアイドラギア５を光軸方向移動させて伝達ギア６との連結／解除を切り替え、ズームのモードの電動／手動を切り替える。その際アイドラギア５とズームリング３との連結はいずれの場合も常に保たれており、アイドラギア５と伝達ギア６とが連結されている時（図示の状態）は電動モード、連結が解除されている時は手動モードである。

アイドラギア５は検出手段１０とも連結されており、検出手段１０はアイドラギア５の回転速度と方向を常に検出することで、ズームリング３の回転速度と方向を検出している。そしてその検出結果は制御部１１に送信される。

ドライブユニット４上の任意の位置（内部も含む）には角度センサー１２が設けられており、撮影時のレンズ本体１の角度を検出している。そしてその検出結果もまた制御部１１に送信される。

ズームの電動モード時に、撮影者がズーム電動操作手段１３を操作するとその押し込み量に応じた操作信号が制御部１１に送信され、その操作信号に応じてズーム駆動用の指令信号がアクチュエータ７に送出される。ズーム電動操作手段１３は操作部が矢印の方向に円弧状に動き、一方に操作部を倒すと望遠方向、もう一方に倒すと広角方向へズーム群２は移動する。

ここで、ドライブユニット４内には電磁クラッチ１４が設けられ、伝達ギア６と連結されている。検出手段１０と角度センサー１２の検出結果から、制御部１１は電磁クラッチの連結をONする指令信号を送出して伝達ギア６に負荷を発生させ、姿勢に差が生じてもズーム群２の自重によって伝達ギア６が回転することを防止する。

例えば上向きでの撮影状況で、低速で広角→望遠方向へ電動駆動を行おうとした場合、ズーム群２はカメラ１５側へ自重で落ちようとしてズームリング３及び伝達系ギアを回そうとする。この時、角度センサー１２で撮影時の姿勢の差、検出手段１０でズームの速度と方向を検知する。そして「上向き」で「低速」で「広角→望遠方向」、即ちズーム群２が自重する方向にズームしているときに電磁クラッチ１４の連結をONするように指令信号を制御部１１から送出する。その結果伝達ギア６の回転に負荷が加わり、自重による回転が防止できる。

伝達系ギアに負荷が加わった状態でのアクチュエータ７による駆動は、アクチュエータ自身に負担を与えることになるため「姿勢」「ズーム速度」「ズーム方向」の三項目が予め設定した閾値に達した時にだけ伝達ギア６に負荷をかけるよう制御することが好ましい。なぜならば自重方向へのズームの場合、その自重力を利用することで駆動トルクが大きく軽減され、伝達系ギアに多少の負荷がかかってもアクチュエータ自身に大きな負担をかけることがないからである。またズーム速度が「高速」の時は、駆動スピードが速いために自重による動きの違和感を映像で判別するのが困難になるため、前記制御を実施する必要はない。

以上の内容をフローチャートにて図２に示す。ズームが電動モード時において、まずＳ１０１にて電動操作手段１３（本例ではシーソースイッチとした）を操作し、Ｓ１０２にてDCモータ７が駆動される。その後撮影姿勢が上向きであるかの判断をＳ１０３にて行い、姿勢差が上向きであると判断された場合は、広角（Wide）→望遠（Tele）方向のズームであるかをＳ１０４にて判断を行う。

撮影姿勢が上向きであるとは判断されなかった場合は、Ｓ１０５にて撮影姿勢が下向きであるかの判断を行い、姿勢差が下向きであると判断された場合は、望遠（Tele）→広角（Wide）方向のズームであるかをＳ１０６にて判断を行う。

Ｓ１０４又はＳ１０６の判断がYesの場合、ズームの速度が閾値以下かどうかの判断をＳ１０７にて行い、低速でのズームであるかの見極めを行う。

Ｓ１０７がYesの場合、ズームレンズ群の自重によって伝達系のギアが回されると判断し、電磁クラッチによるブレーキ力の演算をＳ１０８にて開始する。本実施例の場合、ブレーキ力は撮影姿勢の角度と、ズームの速度の情報から制御部１１が予め記憶したテーブルより算出する方式とする。そしてＳ１０９にて算出されたブレーキ力にて実際のブレーキ作動に至る。

撮影姿勢が上向きか、下向きかは角度センサー１２の検出結果と、制御部１１が予め記憶している閾値との比較によって判断される。また、ズーム速度が低速かどうかも制御部１１が予め記憶している閾値との比較によって判断される。制御部が記憶している閾値はドライブユニット４に配されている操作パネル（不図示）等によって撮影者が自在に設定できる方が好ましい。

以上述べた通り、伝達系ギアに負荷を与えることで撮影姿勢に差をつけた場合の低速でのズーム電動駆動時にも、動きに違和感の生じないことが可能となり、より滑らかなズーミングが可能となる。

［実施例２］
以下、図３を参照して本発明の第２の実施例を説明する。

実施例２はシーソースイッチ１３が操作されたことを、制御部２１が検知して電磁クラッチ２２の接続をONにし、ズームを手動モードから電動モードへ自動的に切替える形式のドライブユニット２３が、レンズ本体１に取付いているものである。シーソースイッチ１３の操作が終了すると、制御部２１がそれを検知して電磁クラッチ２２の接続をOFFにする。その結果、アクチュエータ７と伝達ギア２４との連結が解除され、ズームが電動モードから手動モードへ自動的に切替わる。ここで電磁クラッチ２２はズームの手動／電動の切替えを行う機能とは別に、実施例１同様、伝達系ギアに負荷を発生させて、電動モード時の自重ズームによる問題を防止するための、制動力発生機能を併せ持っている。

図４に電磁クラッチ２２の詳細について述べる。まず最初に電動駆動時の電磁クラッチとしての作動について説明する。伝達ギア２４に一体的に連結された、磁性体のローター２５は円形の非磁性体２６を挟み込んでいる。電磁クラッチ２２の連結をONするための指令信号が制御部２１から送信されると、磁性体のボビン２７に保持されたコイル２８に電流が流れ、ローター２５は磁性体のアーマチャー２９に吸着する。アーマチャー２９はアクチュエータ７のギアボックス８の軸３２と一体的に連結されており、電流が流れている間はアクチュエータ７の回転はギアボックス８とローター２５を通じて伝達ギア２４に伝えられる。これによりアクチュエータ７がズーム群２を駆動する。また、シーソースイッチ１３を操作しない手動モード時は、コイル２８に電流が流れていないため、ローター２５とアーマチャー２９は接してはいるものの一体的ではなく、摺動可能な状態である。この状態で撮影者がズームリング３を回転操作すると、その回転はローター２５に伝えられるが、アーマチャー２９は回転せず固定されたままとなる。

次に伝達系ギアに負荷を発生させる構造を説明する。ローター２５の外周側には磁性体の第二のボビン３０が配され、ボビン３０は円形の非磁性体３１を挟み込んでいる。電動モード時はアクチュエータ７が駆動すると同時にボビン３０に保持されたコイル３３に電流が流され、ローター２５とアーマチャー２９が吸着すると同時に、ボビン３０がアーマチャー２９に吸着する。ボビン３０は回転しないので、回転するアーマチャー２９との間に摺動抵抗が生まれ、その結果伝達ギア２４の回転に対して負荷が発生し、電動駆動時のレンズの自重の影響を防ぐことができる。

本実施例では、電磁クラッチ２２のアーマチャー２９が手動／電動の切替えと、自重防止用の制動力発生手段との二つの機能を一つの部品で兼用している点が特徴であり、これにより装置の小型化とコストダウンを達成することが可能となる。また本実施例では、ローターがアーマチャーに対して接触したまま電磁クラッチの連結／解除を行うタイプのものとしているが、ローターが適宜軸方向に移動して電磁クラッチの連結／解除を行うタイプのものでも良い。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ レンズ本体
２ ズームレンズ群
３ ズームリング
４、２３ ドライブユニット
５ アイドラギア
６、２４ 伝達ギア
７ DCモータ
８ ギアボックス
９ 手動／電動切替え装置
１０ 検出手段
１１ 制御部
１２ 角度センサー
１３ シーソースイッチ
１４、２２ 電磁クラッチ
１５ カメラ本体
２１ 制御部
２５ ローター
２６、３１ 非磁性体
２７、３０ ボビン
２８、３３ コイル
２９ アーマチャー
３２ 軸

Claims (2)

1. アクチュエータによる電動駆動にてレンズ群を光軸方向へ駆動する機能を備えたレンズ装置において、撮影時の該レンズ装置の姿勢を検出する角度検出手段と、電動駆動時のレンズ駆動速度を検出する速度検出手段と、電動駆動時のレンズ駆動方向を検出する方向検出手段と、該アクチュエータから該レンズ群を駆動するための伝達機構に、制動力を付加する制動力発生手段と、該角度検出手段と該速度検出手段と該方向検出手段の検出結果に応じて前記制動力を演算する制御部とを有し、電動駆動時に該レンズ装置の姿勢と駆動速度と駆動方向に応じて、該レンズ駆動機構に負荷を与える制動力を発生させることを特徴としたレンズ装置。
2. 手動駆動と電動駆動との切り替えを、伝達系の中に設けた電磁クラッチにより行うレンズ装置において、該電磁クラッチがクラッチ手段と制動力発生手段とを併せ持つことを特徴として請求項１に記載のレンズ装置。