JP2014215423A - レンズユニット及びそれを備えたカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】ズーム調整機構自体が元来必要とする操作力が大きすぎる場合にも、回転ズーム操作環を適正な操作力で回転させることができるレンズユニットを提供する。
【解決手段】本発明は、ズーム機能を備えたレンズユニット(2)であって、使用者によって操作される回転ズーム操作環(30)と、この回転ズーム操作環の回転と連動して回転するカム筒(24)と、このカム筒の回転によって光軸方向に移動され、ズーム調整する光学レンズ(6, 8, 10, 12)と、回転ズーム操作環に加えられた使用者による操作を検出する検出センサ(38)と、この検出センサにより検出された操作に基づいて、カム筒の回転を補助する補助力を発生する補助アクチュエータ(40, 42, 52)と、を有することを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズユニットに関し、特に、ズーム機能を備えたレンズユニット及びそれを備えたカメラに関する。

ズームリング（回転ズーム操作環）を回転操作することにより、焦点距離を調整することができるズームレンズが、広く使用されている。ズームレンズにおいて、ズームリングを回転させるために要する操作力は、適度な大きさに設定されていることが好ましく、必要な操作力が大きすぎる場合には、撮影時においてズーム調整が難しく、円滑に画角の調整を行うことができなくなる。逆に、ズームリングの回転に要する操作力が小さすぎる場合にも操作感は良好ではなく、また、この場合には、ズームレンズの運搬中に自重によりズームリングが回転してしまう、という不具合が発生する。

特開平６−１２３８２９号公報（特許文献１）には、レンズ鏡筒が記載されている。このレンズ鏡筒においては、操作レバーのねじ込み量を増減することによりズーム操作環（ズームリング）と鏡筒本体との間の摩擦抵抗を調整し、ズームリングの回転に要する操作力を調整することができる。
特開２００１−１４７３６２号公報（特許文献２）には、ズーム作動トルク調整可能なズームレンズが記載されている。このズームレンズにおいては、切換スイッチ操作部を光軸方向にスライドさせることにより、摩擦部材がズームリングに当接される。切換スイッチ操作部の位置を変化させることにより、摩擦部材をズームリングに当接させる押圧力が変化され、ズームリングの回転に要する操作力を簡単な操作で調整することができる。

特開平６−１２３８２９号公報 特開２００１−１４７３６２号公報

しかしながら、一般に、ズームリングの回転に要する操作力は、ズームリングの回転角（回転位置）により変化するので、ズームリングを操作している途中で必要な操作力が大きくなり、操作し難くなる等の問題が発生する。

一般に、ズームリングの回転に要する操作力のムラは、ズーム調整機構の光学的な要求に起因するものであり、ズーム調整機構を操作力が均一になるように設計することは困難である。即ち、ズームリングの回転はカム筒に伝達され、このカム筒に設けられたカム溝に沿って１又は複数のレンズ群が光軸方向に移動される。カム溝は、ズームリングの回転に伴って各レンズ群が移動され、所定の焦点距離が得られるように、光学設計に基づいて形成される。このため、カム筒の回転角に対するレンズ群の移動距離は一様ではなく、カム溝がカムフォロワー（コマ）を押圧する圧力角は、カム筒の回転角に応じて変化する。この結果、カムフォロワー（コマ）を押圧する圧力角が大きくなる部分でズームリングの回転に要する操作力が大きくなり、圧力角が小さい部分で操作力が小さくなることは不可避である。

しかしながら、上述した特許文献１及び２記載の発明においては、ズームリングの回転に要する操作力を調整することができるものの、必要な操作力のムラを改善することはできない。
また、特許文献１及び２記載の発明では、摩擦力を付加することによりズームリングの回転に要する操作力を調整しているので、ズーム調整機構自体が元来必要とする操作力が大きすぎる場合には、操作力を適正な値に調整することはできない。

従って、本発明は、ズーム調整機構自体が元来必要とする操作力が大きすぎる場合にも、回転ズーム操作環を適正な操作力で回転させることができるレンズユニット及びそれを備えたカメラを提供することを目的としている。
また、本発明は、回転ズーム操作環の操作に必要な操作力のムラを抑制することができるレンズユニット及びそれを備えたカメラを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、ズーム機能を備えたレンズユニットであって、使用者によって操作される回転ズーム操作環と、この回転ズーム操作環の回転と連動して回転するカム筒と、このカム筒の回転によって光軸方向に移動され、ズーム調整する光学レンズと、回転ズーム操作環に加えられた使用者による操作を検出する検出センサと、この検出センサにより検出された操作に基づいて、カム筒の回転を補助する補助力を発生する補助アクチュエータと、を有することを特徴としている。

このように構成された本発明においては、使用者が回転ズーム操作環を操作すると、連動してカム筒が回転され、カム筒の回転によって光学レンズが光軸方向に移動され、ズーム調整が行われる。一方、回転ズーム操作環に加えられた操作は検出センサによって検出される。補助アクチュエータは、検出された操作に基づいてカム筒の回転を補助する補助力を発生する。

このように構成された本発明によれば、使用者の操作に基づいてカム筒の回転を補助する補助力が、補助アクチュエータにより生成されるので、カム筒を回転させるために使用者が加えるべき操作力を軽減することができる。

本発明において、好ましくは、検出センサは、カム筒の回転角又は回転速度を検出する。
このように構成された本発明によれば、安価な検出センサを使用して、使用者による操作を確実に検出することができる。

本発明において、好ましくは、検出センサは、使用者により回転ズーム操作環に加えられた力又はトルクを検出する。
このように構成された本発明によれば、使用者の操作が力又はトルクにより検出されるので、回転ズーム操作環が回転し始めていない状態においても使用者の操作を検出することが可能になり、使用者の操作を素早く検知し、補助力を速やかに発生させることができる。

本発明において、好ましくは、補助アクチュエータは、カム筒の回転角が、所定のアシストズーム範囲内にある場合のみ補助力を発生する。
このように構成された本発明によれば、カム筒を回転させるために要するトルクが大きい領域にアシストズーム範囲を設定しておくことにより、使用者が加えるべき操作力のムラを抑制することができ、レンズユニットの操作性を向上させることができる。

本発明において、好ましくは、補助アクチュエータは、発生する補助力が、補助力のみではカム筒が回転されない大きさに設定されている。
このように構成された本発明によれば、補助力のみではカム筒が回転されないので、回転ズーム操作環が、補助アクチュエータにより使用者の意に反して回転されるのを確実に防止することができ、レンズユニットの操作性を向上させることができる。

本発明において、好ましくは、補助アクチュエータは、モータと、このモータが発生したトルクをカム筒に伝達する伝達機構と、この伝達機構によって伝達されるトルクを制限する制限機構と、を備えている。
このように構成された本発明によれば、伝達されるトルクが制限機構により制限されるので、モータの簡便な制御により補助力を発生させることができる。

本発明において、好ましくは、伝達機構は、モータが発生したトルクをカム筒に伝達する一方、使用者の操作によりカム筒が回転された場合には、モータの出力軸が回転されないように構成されている。
このように構成された本発明によれば、使用者の操作によるカム筒の回転ではモータの出力軸が回転されないため、使用者の操作に基づいてモータに過剰な負荷がかかるのを防止することができ、モータを保護することができる。

本発明において、好ましくは、伝達機構は、遊星歯車機構を備えている。
このように構成された本発明によれば、伝達機構が遊星歯車機構を備えているので、簡便な機構で伝達機構に制限機構を組み合わせることができる。

また、本発明は、ズーム機能を備えたカメラであって、カメラ本体と、このカメラ本体に取り付けられた本発明のレンズユニットと、を有することを特徴としている。

本発明のレンズユニット及びそれを備えたカメラによれば、ズーム調整機構自体が元来必要とする操作力が大きすぎる場合にも、回転ズーム操作環を適正な操作力で回転させることができる。
また、本発明のレンズユニット及びそれを備えたカメラによれば、回転ズーム操作環の操作に必要な操作力のムラを抑制することができる。

本発明の実施形態によるカメラの断面図である。 本発明の実施形態によるカメラに備えられたレンズユニットの一部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態によるカメラに備えられたレンズユニットにおいて、図２とは異なる断面で切断したレンズユニットの一部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態によるカメラにおいて、レンズユニットに内蔵されているモータ及び伝達機構を拡大して示した図である。 本発明の実施形態によるカメラにおいて、伝達機構に使用されている遊星歯車機構の（ａ）全断面図、及び（ｂ）全断面図におけるｂ−ｂ線に沿って切断された平面断面図である。 本発明の実施形態によるカメラにおいて、回転ズーム操作環への操作に基づいてカム筒が回転される場合におけるトルク及び電気信号の伝達経路を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるカメラにおいて、マイクロプロセッサによるモータの制御フローチャートである。 本発明の実施形態によるカメラにおいて、カム筒の回転角に対するカム溝の圧力角の変化の一例を示すグラフである。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるカメラを説明する。
図１は、本発明の実施形態によるカメラの断面図である。図２は、本発明の実施形態によるカメラに備えられたレンズユニットの一部を拡大して示す断面図である。図３は、図２とは異なる断面で切断したレンズユニットの一部を拡大して示す断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態によるカメラ１は、レンズユニット２と、カメラ本体４と、を有する。
レンズユニット２の内部には、光学レンズである第１レンズ群６、第２レンズ群８、第３レンズ群１０、及び第４レンズ群１２が収容されている。これらの各レンズ群は、入れ子状に配置された第１筒１４、第２筒１６、第３筒１８、第４筒２０、第５筒２２を介してレンズユニット２の内部に支持されている。さらに、第３筒１８の外周を取り囲むようにカム筒２４が配置され、このカム筒２４の外周を取り囲むように縦溝筒２６が配置されている。

カム筒２４にはカム溝２４ａが設けられ、このカム溝２４ａには、カム溝２４ａに対して摺動可能に設けられたコマ２８が係合されている。さらに、各筒にも所定のカム溝が設けられており、それらのカム溝に対して摺動可能にコマが係合されている。本実施形態のレンズユニット２おいては、カム筒２４が縦溝筒２６に対して回転されると、各カム溝及びコマの作用により、各筒が光軸Ｏ方向に移動される。これにより、カム筒２４の回転に従って各筒に支持された各レンズ群が所定の位置に移動され、ズーム調整が可能になる。

次に、図２及び図３を新たに参照して、カム筒２４を回転駆動する機構を説明する。
図２に示すように、レンズユニット２には、カム筒２４の駆動機構として、ズームリングである回転ズーム操作環３０、ズーム連動板３２、回転環３４、磁気シート材３６、検出センサ３８（図３）、モータ４０（図１）、及び伝達機構４２（図１）が備えられている。

回転ズーム操作環３０は、レンズユニット２の最外周部に、回転可能に配置された筒状の部材である。撮影時においては、使用者が回転ズーム操作環３０を回転操作することにより、レンズユニット２の焦点距離を調整することができる。

ズーム連動板３２は、回転ズーム操作環３０の内側に取り付けられた環状の円板である。このズーム連動板３２は、回転ズーム操作環３０に固定されると共に、ビス３２ａ（図２）によりカム筒２４に固定されている。これにより、回転ズーム操作環３０が光軸Ｏを中心に回転されると、ズーム連動板３２及びカム筒２４も一体となって光軸Ｏを中心に回転される。

回転環３４は、縦溝筒２６の基端部の周囲に、回転可能に取り付けられたリング状の部材である。回転環３４とズーム連動板３２は、キー３４ａ（図２）により結合されており、回転ズーム操作環３０の回転により、回転環３４も、ズーム連動板３２と一体となって光軸Ｏを中心に回転される。
磁気シート材３６は、回転環３４の外周に沿って貼り付けられた細長いシート状の部材であり、表面には磁性体が塗布されている。

図３に示すように、検出センサ３８は、磁気シート材３６と接触するように配置された接触式の磁気抵抗素子（ＭＲ素子）である。検出センサ３８は、センサ固定台４４を介して縦溝筒２６に固定されている。このため、回転ズーム操作環３０が回転されると、これと共に回転環３４も回転され、回転環３４の外周に貼り付けられた磁気シート材３６が、検出センサ３８に対して移動される。検出センサ３８は、磁気シート材３６に塗布された磁性材に付与されている磁気を検出し、検出信号を出力する。検出信号は、制御基板４６（図３）に送られ、制御基板４６に設けられた制御回路であるマイクロプロセッサ４６ａにより処理される。

モータ４０（図１）は、マイクロプロセッサ４６ａの出力信号に基づいて制御されるように構成されている。モータ４０の出力トルクは、伝達機構４２を介してカム筒２４に伝達され、カム筒２４に補助力が付与される。

次に、図４及び図５を新たに参照して、伝達機構４２を説明する。
図４は、レンズユニット２に内蔵されているモータ４０及び伝達機構４２を拡大して示した図である。図５は、伝達機構４２に使用されている遊星歯車機構の（ａ）全断面図、及び（ｂ）全断面図におけるｂ−ｂ線に沿って切断された平面断面図である。

図４及び図５に示すように、伝達機構４２は、入力歯車４８と、出力歯車５０と、遊星歯車６０と、を有し、モータ４０が発生したトルクを入力歯車４８、遊星歯車６０、出力歯車５０を介してカム筒２４に伝達するように構成されている。
さらに、制限機構５２が、伝達機構４２に隣接して設けられている。制限機構５２は、制限歯車５４と、クラッチ歯車５６と、付勢ばね５８と、を有し、伝達機構４２によって伝達されるトルクを所定のトルク以下に制限するように構成されている。従って、本実施形態において、モータ４０、伝達機構４２、及び制限機構５２は、カム筒２４の回転を補助する補助アクチュエータとして機能する。

入力歯車４８は、図４及び図５に示すように、円筒状の歯車であり、その外周には斜歯が形成され、ヘリカルギア部４８ａを構成している。入力歯車４８のヘリカルギア部４８ａは、モータ４０の出力軸４０ａに取り付けられているウォームギア４０ｂと係合されている。従って、出力軸４０ａが回転されると、入力歯車４８が回転されるようになっている。一方、入力歯車４８の内周側には直歯の歯車部４８ｂが形成されており、この歯車部４８ｂは、３つの遊星歯車６０と夫々係合されている。

なお、ウォームギア４０ｂ、ヘリカルギア部４８ａを介してモータ４０から入力歯車４８へ動力が伝達されるので、ウォームギア４０ｂが回転された場合にはヘリカルギア部４８ａが回転される。しかしながら、使用者が加えた操作力に基づいてヘリカルギア部４８ａに回転力が作用したとしてもウォームギア４０ｂはセルフロックされ、ヘリカルギア部４８ａに作用した回転力によりウォームギア４０ｂ（モータ４０の出力軸４０ａ）が回転されることはない。

出力歯車５０は、図５に示すように、トルク出力用の平歯車部５０ａと、この平歯車部５０ａの一端部に形成された円板部５０ｂと、を有する。円板部５０ｂからは、平歯車部５０ａとは反対の側に３本のシャフトが突出しており、これらのシャフトに遊星歯車６０が夫々回転可能に取り付けられている。また、出力歯車５０の平歯車部５０ａは、カム筒２４の基端部外周に設けられた歯車部２４ｂと係合されており、出力歯車５０が回転されると、カム筒２４も光軸Ｏを中心に回転される。

制限歯車５４は、小径の平歯車である太陽歯車部５４ａと、大径の平歯車であるベース歯車部５４ｂと、を有する。太陽歯車部５４ａの周囲には３つの遊星歯車６０が夫々係合され、遊星歯車６０は太陽歯車部５４ａの周囲を公転するようになっている。従って、入力歯車４８、各遊星歯車６０、出力歯車５０、及び太陽歯車部５４ａは遊星歯車機構を構成する。太陽歯車部５４ａ（制限歯車５４）が固定された状態においては、入力歯車４８が回転されると、各遊星歯車６０が太陽歯車部５４ａの周囲を公転し、これにより、出力歯車５０が回転される。

一方、図４に示すように、制限歯車５４のベース歯車部５４ｂは、クラッチ歯車５６と係合されている。クラッチ歯車５６は、付勢ばね５８の付勢力により、ベースプレート６２に押しつけられている。このため、クラッチ歯車５６に作用するトルクが所定値以下の場合には、クラッチ歯車５６とベースプレート６２の間に作用する摩擦力により、クラッチ歯車５６は固定された状態となる。クラッチ歯車５６に作用するトルクが所定値を超えると、ベースプレート６２との間の摩擦力に打ち勝って、クラッチ歯車５６が回転される。

このため、入力歯車４８から出力歯車５０へ伝達されているトルクが所定値を超えた場合には、制限歯車５４の太陽歯車部５４ａに作用するトルクが大きくなり、制限歯車５４が摩擦力に打ち勝ってクラッチ歯車５６を回転させる。クラッチ歯車５６が回転された状態では、入力歯車４８に入力されたトルクの一部がクラッチ歯車５６へ逃がされ、出力歯車５０に伝達されるトルクが減少する、即ち、伝達されるトルクが制限される。

一方、使用者が回転ズーム操作環３０に加えた操作力は、カム筒２４から出力歯車５０、遊星歯車６０を介して入力歯車４８に伝達される。しかしながら、上述したように、入力歯車４８はウォームギア４０ｂとの間の係合によりセルフロックされ、回転されない。従って、使用者が回転ズーム操作環３０に加えた操作力は、出力歯車５０から遊星歯車６０を介して制限歯車５４及びクラッチ歯車５６を回転させるように作用する。

次に、図６乃至図８を新たに参照して、本発明の実施形態によるカメラの作用を説明する。
図６は、回転ズーム操作環３０への操作に基づいてカム筒２４が回転される場合におけるトルク及び電気信号の伝達経路を示すブロック図である。

まず、図６の回転ズーム操作環３０に使用者がトルクを加えると、このトルクはズーム連動板３２を介してカム筒２４に作用する。モータ４０がＯＦＦの状態においては、このトルクのみによりカム筒２４が回転され、ズーム調整が行われる。

一方、回転ズーム操作環３０が回転されると、回転環３４も回転され、回転環３４に取り付けられた磁気シート材３６の磁気を検出センサ３８が読み取ることによって、回転ズーム操作環３０の回転が検出される。具体的には、回転ズーム操作環３０が一定速度で回転されている状態では、検出センサ３８は、一定周期のパルス信号を出力する。検出センサ３８の出力信号はマイクロプロセッサ４６ａに入力され、マイクロプロセッサ４６ａは、出力信号に基づいて、回転ズーム操作環３０の回転角、回転方向、及び回転速度を演算する。これらを計算するプログラムは、メモリに記憶されている。

マイクロプロセッサ４６ａは、計算された回転角、回転方向、及び回転速度に基づいて、モータ４０によりカム筒２４を回転させる補助力（補助トルク）を発生させるか否か、即ち、アシストズームを作用させるか否かを決定する。アシストズームを行う場合には、マイクロプロセッサ４６ａは、モータ駆動回路６４に信号を送り、モータ駆動回路６４はモータ４０を作動させる。モータ４０が生成したトルクは、伝達機構４２を介してカム筒２４に伝達される。伝達機構４２を介してカム筒２４に伝達されたトルクは、補助力として、使用者が回転ズーム操作環３０に加えた操作力に加算され、カム筒２４を回転させる。なお、本実施形態においては、伝達機構４２を介して伝達されるトルクは、制限機構５２により制限され、伝達機構４２から伝達されたトルク単独ではカム筒２４が回転されない大きさにされる。従って、カム筒２４は、使用者が回転ズーム操作環３０に操作力を加えている状態においてのみ回転され、モータ４０が生成したトルクが補助力として加算されることにより、使用者が加えるべき操作力が軽減される。また、変形例として、制限機構５２を設けずに、モータが発生するトルクを、これが単独で作用してもカム筒が回転されない大きさに設定することもできる。

また、本実施形態のカメラ１は、アシストズーム機能の使用、不使用を切り換えるスイッチ６６を備えており、スイッチ６６がＯＦＦにされている状態では、マイクロプロセッサ４６ａによる演算、及びモータ駆動回路６４によるモータ４０の駆動は、常に停止される。また、変形例として、スイッチ６６を設けず、使用者が回転ズーム操作環３０に所定の操作を加えた場合には、常にアシストズーム機能が使用されるように本発明を構成することもできる。

次に、図７及び図８を参照して、マイクロプロセッサ４６ａにおけるアシストズームの判定処理を説明する。図７はマイクロプロセッサ４６ａによるモータ４０の制御フローチャートである。

まず、図７のステップＳ１において、検出センサ３８の検出信号が、マイクロプロセッサ４６ａによって読み込まれる。さらに、検出信号に基づいて、回転ズーム操作環３０の回転角、回転方向、回転速度が計算される。

次いで、ステップＳ２においては、計算された回転角、回転方向、回転速度に基づいて、アシストズームを作動させるか否か、即ち、モータ４０を作動させるか否かが判定される。まず、検出信号に基づいて計算された回転速度がゼロの場合には、使用者が回転ズーム操作環３０を操作していないと考えられるため、アシストズームは作動されない。これにより、回転ズーム操作環３０が操作されていない状態においてモータ４０に通電され、電力が浪費されるのを防止することができる。

また、マイクロプロセッサ４６ａは、回転速度がゼロでない場合であっても、回転ズーム操作環３０の回転角が所定のアシストズーム範囲内にない場合には、アシストズームを作動させない。
アシストズームを作動させない場合には、ステップＳ３に進み、モータ４０への通電をＯＦＦにする。この状態においては、回転ズーム操作環３０は、使用者が加えた操作力のみにより回転され（ステップＳ４）、フローチャートの処理はステップＳ１に戻る。

ここで、回転ズーム操作環３０を回転させるために必要な操作力は、その回転角に応じて変化し、所定範囲の回転角にあるとき必要な操作力が大きくなる。本実施形態のカメラ１においては、回転角が、回転ズーム操作環３０の操作力が大きくなる所定のアシストズーム範囲内にある場合のみアシストズームを作動させ、使用者が加えるべき操作力を軽減する。これにより、回転角（回転位置）に依存した操作力の変動が抑制され、必要な操作力が均一に近くなる。

図８を参照して、操作力の変動について説明する。図８は、カム筒２４の回転角に対するカム溝２４ａの圧力角の変化の一例を示すグラフである。
カム筒２４に設けられているカム溝２４ａは、回転ズーム操作環３０の回転角に応じて所定の位置に各レンズ群を移動させるように形成されており、カム筒２４の所定角度の回転に対するレンズ群の光軸方向の移動距離は一様ではない。カム筒２４の回転に対するレンズ群の移動距離が短い領域においては、カム溝２４ａの圧力角は小さく、回転ズーム操作環３０（カム筒２４）の回転に必要な操作力は小さくなる。一方、カム筒２４の僅かな回転に対して、レンズ群を大きく移動させる領域においては、カム溝２４ａの圧力角が大きくなり、回転ズーム操作環３０の回転に必要な操作力が大きくなる。

図８に示す例では、カム筒２４の回転角約４５゜〜約６０゜の領域において、カム溝２４ａの圧力角が特に大きくなっており、この領域で操作力が特に大きくなると考えられる。本実施形態のカメラ１においては、このように、カム溝２４ａの圧力角が大きく、必要な操作力が大きくなる回転角の範囲（アシストズーム範囲）においてアシストズームを作動させ、使用者が加えるべき操作力を軽減している。なお、カム筒２４、及び他の筒（第１〜第５筒）に複数のカム溝が形成されており、カム筒２４を回転させるために必要な操作力は、実際には、それらのカム溝に沿って各コマを摺動させるために必要な力の合計となる。このように、カム筒２４を回転させるために必要な操作力が大きくなる回転角の範囲において、アシストズームを作動させるのが良い。

このように、図７のステップＳ２において、検出信号に基づいて計算された回転速度がゼロではなく、且つ、回転角がアシストズームを作動させるべきアシストズーム範囲の回転角である場合には、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５においては、マイクロプロセッサ４６ａは、モータ駆動回路６４（図６）に信号を送り、モータ４０を作動させる。この際、モータ４０の回転方向は、検出センサ３８により検出された回転方向にカム筒２４を回転させる方向に、即ち、使用者による回転ズーム操作環３０の回転操作を補助する方向に設定される。この状態においては、回転ズーム操作環３０は、使用者が加えた操作力と、モータ４０が発生した補助力の合力により回転される（ステップＳ６）。これにより、使用者が回転ズーム操作環３０に加えるべき操作力が軽減される。ステップＳ６の後、フローチャートの処理はステップＳ１に戻る。

このように、図７に示すフローチャートの処理が繰り返されることにより、アシストズーム機能が実現される。即ち、回転ズーム操作環３０が使用者により操作されていない状態においては、図７のフローチャートは、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ１の処理を繰り返し、モータ４０はＯＦＦの状態に維持にされる。この状態において、使用者が回転ズーム操作環３０を操作すると、検出センサ３８により、カム筒２４（回転ズーム操作環３０）の回転速度が検出される。カム筒２４の回転が検知された状態であっても、回転角が所定のアシストズーム範囲内にない場合には、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ１の処理が繰り返され、モータ４０はＯＦＦの状態に維持にされる。

使用者が回転ズーム操作環３０を操作し、カム筒２４の回転角が所定のアシストズーム範囲内に入ると、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ１の処理が繰り返されるようになる。この状態では、モータ４０がＯＮにされ、モータ４０はカム筒２４の回転を補助する方向のトルクを発生する。回転ズーム操作環３０が更に回転され、回転角が所定のアシストズーム範囲から外れると、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ１の処理が繰り返されるようになり、モータ４０はＯＦＦにされる。

一方、カム筒２４がアシストズーム範囲内にある状態で、使用者が回転ズーム操作環３０の操作を中止する（使用者が操作力を加えなくなる）と、モータ４０が発生する補助力のみではカム筒２４は回転されないため、カム筒２４の回転速度はゼロになる。カム筒２４の回転速度がゼロになることにより、フローチャートにおける処理は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ１のループからステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ１のループに移行し、モータ４０はＯＦＦにされる。

本発明の実施形態のカメラ１によれば、使用者の操作に基づいてカム筒２４の回転を補助する補助力が、補助アクチュエータ（図４：モータ４０、伝達機構４２、制限機構５２）により生成されるので、カム筒２４を回転させるために使用者が加えるべき操作力を軽減することができる。

また、本実施形態のカメラ１によれば、検出センサ３８として接触式の磁気抵抗素子が使用され、カム筒２４の回転角、回転速度を検出している（図３）ので、安価な検出センサ３８を使用して、使用者による操作を確実に検出することができる。

さらに、本実施形態のカメラ１によれば、カム筒２４を回転させるために要するトルクが大きい領域にアシストズーム範囲が設定され、カム筒２４の回転角がこの範囲内にある場合のみ補助力が発生される（図７）ので、使用者が加えるべき操作力のムラを抑制することができ、レンズユニット２の操作性を向上させることができる。

また、本実施形態のカメラ１によれば、伝達されるトルクが制限機構５２により制限され（図６）、補助力のみではカム筒２４が回転されないので、補助アクチュエータ（図４：モータ４０、伝達機構４２、制限機構５２）により、回転ズーム操作環３０が使用者の意に反して回転されるのを確実に防止することができ、レンズユニット２の操作性を向上させることができる。

さらに、本実施形態のカメラ１によれば、伝達されるトルクが制限機構５２（図４：制限歯車５４、クラッチ歯車５６、付勢ばね５８）により制限されるので、アシストズーム機能をモータ４０のＯＮ、ＯＦＦのみの簡便な制御（図７）により実現することができる。

また、本実施形態のカメラ１によれば、使用者の操作によるカム筒の回転では、ヘリカルギア部４８ａとウォームギア４０ｂの間のセルフロックにより、モータ４０の出力軸４０ａが回転されないため、使用者の操作に基づいてモータ４０に過剰な負荷がかかるのを防止することができ、モータ４０を保護することができる。

さらに、本実施形態のカメラ１によれば、伝達機構４２が遊星歯車機構（図５：入力歯車４８、遊星歯車６０、出力歯車５０、太陽歯車部５４ａ）を備えているので、簡便な機構で伝達機構４２に制限機構５２を組み合わせる（図４）ことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、本発明を静止画撮影用のスチルカメラに適用していたが、動画撮影用のビデオカメラ、及び静止画撮影用又は動画撮影用の単体のレンズユニットに本発明を適用することもできる。

また、上述した実施形態においては、アシストズームは、カム筒２４の回転角が所定のアシストズーム範囲内にある場合のみ作動されていたが、変形例として、カム筒の回転角全域に亘ってアシストズームが作動されるように本発明を構成することもできる。

さらに、上述した実施形態では、モータ４０はＯＮにされた状態においては、常に一定のトルクを生成していたが、変形例として、カム筒の回転角等に応じて可変のトルクが生成されるように本発明を構成することもできる。
また、上述した実施形態においては、カム筒２４の回転角、回転速度、回転方向が、接触式の磁気抵抗素子により測定されていたが、これらのうちの一部又は全部をロータリーエンコーダ等、他の任意適当なセンサにより検出することもできる。

さらに、上述した実施形態においては、カム筒２４の回転角、回転速度に基づいて、アシストズームが制御されていたが、変形例として、使用者により回転ズーム操作環に加えられた力又はトルクに基づいてアシストズームを制御することもできる。この場合において、力又はトルクのセンサを回転ズーム操作環とカム筒の間に設けておき、検出された力又はトルクが所定の値を超えた場合に、力又はトルクが加えられた方向に補助力が発生するようモータを作動させる。また、使用者が回転ズーム操作環への操作を中止した場合には、検出される力又はトルクが低下されるので、これに基づいてモータを停止させる。

この変形例によれば、使用者の操作が力又はトルクにより検出されるので、回転ズーム操作環３０が回転し始めていない状態においても使用者の操作を検出することが可能になり、使用者の操作を素早く検知し、補助力を速やかに発生させることができる。

１ カメラ
２ レンズユニット
４ カメラ本体
６ 第１レンズ群
８ 第２レンズ群
１０ 第３レンズ群
１２ 第４レンズ群
１４ 第１筒
１６ 第２筒
１８ 第３筒
２０ 第４筒
２２ 第５筒
２４ カム筒
２４ａ カム溝
２４ｂ 歯車部
２６ 縦溝筒
２８ コマ
３０ 回転ズーム操作環
３２ ズーム連動板
３２ａ ビス
３４ 回転環
３６ 磁気シート材
３８ 検出センサ
４０ モータ
４０ａ 出力軸
４０ｂ ウォームギア
４２ 伝達機構
４４ センサ固定台
４６ 制御基板
４６ａ マイクロプロセッサ
４８ 入力歯車
４８ａ ヘリカルギア部
４８ｂ 歯車部
５０ 出力歯車
５０ａ 平歯車部
５０ｂ 円板部
５２ 制限機構
５４ 制限歯車
５４ａ 太陽歯車部
５４ｂ ベース歯車部
５６ クラッチ歯車
５８ 付勢ばね
６０ 遊星歯車
６２ ベースプレート
６４ モータ駆動回路
６６ スイッチ

Claims (9)

1. ズーム機能を備えたレンズユニットであって、
   使用者によって操作される回転ズーム操作環と、
   この回転ズーム操作環の回転と連動して回転するカム筒と、
   このカム筒の回転によって光軸方向に移動され、ズーム調整する光学レンズと、
   上記回転ズーム操作環に加えられた使用者による操作を検出する検出センサと、
   この検出センサにより検出された操作に基づいて、上記カム筒の回転を補助する補助力を発生する補助アクチュエータと、
   を有することを特徴とするレンズユニット。
2. 上記検出センサは、上記カム筒の回転角又は回転速度を検出する請求項１記載のレンズユニット。
3. 上記検出センサは、使用者により上記回転ズーム操作環に加えられた力又はトルクを検出する請求項１記載のレンズユニット。
4. 上記補助アクチュエータは、上記カム筒の回転角が、所定のアシストズーム範囲内にある場合のみ補助力を発生する請求項１乃至３の何れか１項に記載のレンズユニット。
5. 上記補助アクチュエータは、発生する補助力が、補助力のみでは上記カム筒が回転されない大きさに設定されている請求項１乃至４の何れか１項に記載のレンズユニット。
6. 上記補助アクチュエータは、モータと、このモータが発生したトルクを上記カム筒に伝達する伝達機構と、この伝達機構によって伝達されるトルクを制限する制限機構と、を備えている請求項１乃至５の何れか１項に記載のレンズユニット。
7. 上記伝達機構は、上記モータが発生したトルクを上記カム筒に伝達する一方、使用者の操作により上記カム筒が回転された場合には、上記モータの出力軸が回転されないように構成されている請求項６記載のレンズユニット。
8. 上記伝達機構は、遊星歯車機構を備えている請求項６又は７に記載のレンズユニット。
9. ズーム機能を備えたカメラであって、
   カメラ本体と、
   このカメラ本体に取り付けられた請求項１乃至８の何れか１項に記載のレンズユニットと、
   を有することを特徴とするカメラ。

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