JP2014232132A - 移動量検出装置、レンズ鏡筒及びカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】操作性がよく、またフォーカスリングの回転を安定して検出可能な移動量検出装置、レンズ鏡筒及びカメラを提供する。
【解決手段】本発明の移動量検出装置は、発光部２４ａと受光部２４ｂとを有するフォトリクレクタ２４が設けられた第１部材２６と、前記第１部材２６に対して相対移動するとともに、前記フォトリクレクタ２４との対向面に、湾曲して突出した凸部２２ｂと、湾曲して窪んだ凹部２２ａとが一定間隔で交互に設けられている第２部材２２と、を備え、前記第２部材２２の前記第１部材２６に対する移動量を検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は移動量検出装置、レンズ鏡筒及びカメラに関するものである。

従来、フォーカスリングの外周にフォトリフレクタを配置し、フォーカスリングの回転を検出しているレンズ鏡筒がある（特許文献１参照）。
また、フォーカスリングと一体で回転する筒部材に反射部と非反射部をパターン状に設け、該パターンと対向する位置にフォトリフレクタを配置したレンズ鏡筒もある。このようなレンズ鏡筒では、フォーカスリングを回転させると反射部／非反射部パターンに応じてフォトリフレクタからＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号が出力され、これによりフォーカスリングの回転量が検出される。そして、ＭＦモードではフォーカスリングの回転量に応じて、レンズ鏡筒のフォーカス駆動が行われている。

特開２０１１−１０７３９５号公報

しかし、反射部／非反射部パターンの刻み幅が長いと、フォーカスリング回転に対して鏡筒フォーカス駆動が段階的になり、マニュアルフォーカスの操作性が悪い。
また、反射部／非反射部パターンの刻み幅を短くすると、フォトリフレクタと非反射部とが対向している位置で隣接する反射部からの光が混入してしまい、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ検出が不安定になる。

本発明の課題は、操作性がよく、またフォーカスリングの回転を安定して検出可能な移動量検出装置、レンズ鏡筒及びカメラを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。
請求項１に記載の発明は、発光部と受光部とを有するフォトリクレクタが設けられた第１部材と、前記第１部材に対して相対移動するとともに、前記フォトリクレクタとの対向面に、湾曲して突出した凸部と、湾曲して窪んだ凹部とが一定間隔で交互に設けられている第２部材と、を備え、前記第２部材の前記第１部材に対する移動量を検出する移動量検出装置である。
請求項２に記載の発明は、前記対向面における、前記凸部の表面の反射率は、前記凹部は反射率より低いこと、を特徴とする請求項１に記載の移動量検出装置である。
請求項３に記載の発明は、前記第１部材は固定筒であり、前記第２部材は前記第１部材に対して相対回転する回転筒であり、前記凸部と前記凹部とは、前記第２部材の円周面に設けられ、前記フォトリクレクタは、前記円周面に対向して配置されていること、を特徴とする請求項１または２に記載の移動量検出装置である。
請求項４に記載の発明は、前記第１部材は固定筒であり、前記第２部材は前記第１部材に対して相対回転する回転筒であり、前記凸部と前記凹部とは、前記第２部材の軸線と垂直な側面に設けられ、前記フォトリクレクタは、前記側面に対向して配置されていること、を特徴とする請求項１または２に記載の移動量検出装置である。
請求項５に記載の発明は、前記第２部材は、操作部材と、該操作部材と一体で移動する第１部材と、を備え、前記凸部と前記凹部とは、前記第１部材に設けられていること、を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の移動量検出装置である。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項の移動量検出装置を備えること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項の移動量検出装置を備えること、を特徴とするカメラである。
なお、上記構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、操作性がよく、またフォーカスリングの回転を安定して検出可能な移動量検出装置、レンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。

第１実施形態のカメラの構成を説明するブロック図である。 本発明の第１実施形態における、レンズ鏡筒の光軸に沿った概略断面図である。 フォーカスリング及びフォトリフレクタの光軸と直交する概略断面図である。 図３の部分拡大図であり、（ａ）は、フォトリクレクタが凸部と対向している場合、（ｂ）は、フォトリクレクタが凹部と対向している場合を示す。 本実施形態によるフォトリクレクタの検出結果と、比較形態におけるフォトリクレクタの検出結果を示した図である。 本発明の第２実施形態を示した図で、（ａ）はレンズ鏡筒の光軸に沿った概略断面図であり、（ｂ）はフォーカスリングの押さえ筒を光軸に沿った方向から見た図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、断面図等において、適宜ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸ＯＡを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置（以下、正位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸプラス方向とする。また、正位置において上側に向かう方向をＹプラス方向とする。さらに、正位置において被写体に向かう方向をＺプラス方向とする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のカメラ１の構成を説明するブロック図である。
カメラ１は、カメラ本体１０と、カメラ本体１０に対して着脱可能なレンズ鏡筒２０と、を備える。ただし、本発明はこれに限定されず、カメラ本体１０とレンズ鏡筒２０とが着脱不能な一体型のカメラ１であってもよい。

カメラ１は、フォーカスモード選択ボタン１１、レリーズボタン１３、撮像素子１４及び制御部１５を備えている。
フォーカスモード選択ボタン１１、レリーズボタン１３は、撮影者が操作する操作部である。各ボタンの操作情報は、制御部１５に出力される。
フォーカスモード選択ボタン１１は、ＡＦ(オートフォーカス)モード及びＭＦ（マニュアルフォーカス）モードを切り替えるボタンである。
撮像素子１４は、露光時に結像された被写体像を電気信号に変換するものであり、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光電変換素子である。

制御部１５は、カメラ１を統括的に制御するための制御部であり、ＣＰＵ（中央処理装置）等から構成される。制御部１５は、記憶部（図示せず）に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、前述したハードウェアにより、本発明に係る各種機能を実現している。

制御部１５は、ＡＦ制御部１５ａ、ＭＦ制御部１５ｂを備える。
ＡＦ制御部１５ａは、ＡＦモード時におけるフォーカスエリア内の焦点調節状態を判定する制御部である。なお、本実施形態において合焦状態は、例えばサブミラーによって導かれた被写体光束に基づいて検出するものであってもよく、また、撮像素子に入力された被写体像のコントラストにより合焦状態を検出するものであってもよい。
ＭＦ制御部１５ｂは、ＭＦモード時の制御を行う制御部である。

レンズ鏡筒２０は、フォーカスレンズ２１、フォーカスリング２２、フォーカスレンズ駆動モータ２３を備える。
フォーカスレンズ２１は、焦点調節用のレンズである。フォーカスレンズ２１は、光軸ＯＡに沿った方向に移動可能に、レンズ鏡筒２０に収容されている。フォーカスレンズ２１は、複数のレンズによって構成されていてもよい。
フォーカスリング２２は、レンズ鏡筒２０の外周部に回転自在に設けられた円筒状の部材である。フォーカスリング２２は、撮影者が手動（マニュアル）でフォーカスレンズ２１を移動するために操作される。フォーカスリング２２の操作力は、カム筒（図示せず）等の駆動力伝達機構を介して、フォーカスレンズ２１に伝達される。

図２は本発明の第１実施形態における、移動量検出装置２０Ａを含むレンズ鏡筒２０の光軸ＯＡに沿った概略断面図である。図３はフォーカスリング２２及びフォトリフレクタ２４の光軸ＯＡと直交する概略断面図である。

図２に示すように、レンズ鏡筒２０は、光軸ＯＡ方向に移動可能なフォーカスレンズ２１と、フォーカスレンズ２１を駆動するフォーカスリング２２と、フォトリクレクタ２４と、外側固定筒２５と、内側固定筒２６とを備えている。
フォーカスリング２２は、外側固定筒２５に対して相対回転可能に設けられている。またフォトリクレクタ２４は、内側固定筒２６に固定されている。
フォーカスリング２２と、フォトリクレクタ２４と、内側固定筒２６とで回転量（移動量）検出装置２０Ａを構成する。

図１に示す、カメラ本体１０に設けられたフォーカスモード選択ボタン１１によりオートフォーカスが選択された場合、ＡＦ制御部１５ａによってフォーカスしようとしているエリアの合焦状態が検出され、その合焦状態に応じて、フォーカスレンズ駆動モータによってフォーカスレンズが駆動されて合焦される。

カメラ本体１０に設けられたフォーカスモード選択ボタン１１によりマニュアルフォーカスが選択された場合、フォーカスリング２２によるフォーカスレンズ２１の駆動が可能となる。そして、フォーカスリング２２の回転操作量に応じてフォーカスレンズ２１が光軸ＯＡ方向に移動し、撮影者の意図した位置に合焦させることができる。

ここで、フォーカスリング２２の内面は、光を反射可能な反射面となっており、さらに図３で示すように、光軸ＯＡと直交する方向からみたときに、波状となる凹凸が形成されている。凹部２２ａ（最小厚さｄ）と凸部２２ｂ（最大厚さＤ、ｄ＜Ｄ）とは、フォーカスリング２２の周方向に連続して一定の間隔で規則的に繰り返されている。また、凸部は湾曲して突出し、凹部は湾曲して窪み、フォーカスリングの厚みは滑らかに変化している。
なお、本実施形態ではフォーカスリング２２の内面に直接凹凸が設けられている携帯について説明するがこれに限定されず、フォーカスリング２２の内周に、フォーカスリング２２と一体に回転する別部材を設け、この別部材に凹凸を形成してもよい。

一方、フォトリクレクタ２４は、内側固定筒２６の外周における、フォーカスリング２２と対向する部分に配置されている。フォトリクレクタ２４は、発光部２４ａと受光部２４ｂとを有しており、発光部２４ａより発光された光をフォーカスリング２２の内面に照射し、反射した光を受光部２４ｂで検出する。
本実施形態において発光部２４ａと受光部２４ｂとは、図２に示すように光軸ＯＡ方向に並列して配置されているが、これに限らず、例えば、周方向に並列して配置されているものであってもよい。
また、本実施形態でフォトリクレクタ２４は、図３に示すように２つ配置するがこれに限定されず、１つであってもよい。

図４は、図３の部分拡大図であり、図４（ａ）は、フォトリクレクタ２４がフォーカスリング２２の内面の凸部２２ｂと対向している場合、図４（ｂ）は、フォトリクレクタ２４がフォーカスリング２２の内面の凹部２２ａと対向している場合を示す。

図４（ａ）に示すようにフォーカスリング２２が回転し、その内面の凸部２２ｂがフォトリクレクタ２４と対向する位置にくると、フォトリクレクタ２４の発光部２４ａから発光された光は、凸部２２ｂの湾曲した曲面によって拡散される。
すなわち、発光部２４ａから発光された光は、フォトリクレクタ２４の受光部２４ｂよりも外側に広がる方向に反射する。したがって、受光部２４ｂにおいて光が検出されず、すなわちフォトリクレクタ２４の検出状態はＬｏｗとなる。

一方、図４（ｂ）に示すようにフォーカスリング２２が回転し、その内面の凹部２２ａがフォトリクレクタ２４と対向する位置にくると、フォトリクレクタ２４の発光部２４ａから発光された光は、凹部２２ａの湾曲した曲面によって集光される。
すなわち、発光部２４ａから発光された光は内側（フォトリクレクタ２４の受光部２４ｂの中心方向）に反射される。したがって、受光部２４ｂにおいて光が検出され、フォトリクレクタ２４の検出状態はＨｉｇｈとなる。

以上のように、フォーカスリング２２の内面の凸部２２ｂがフォトリクレクタ２４と対向すると、受光部２４ｂにおいて光が検出されず、フォトリクレクタ２４の検出状態はＬｏｗとなる。
フォーカスリング２２の内面の凹部２２ａがフォトリクレクタ２４と対向すると、受光部２４ｂにおいて光が検出され、フォトリクレクタ２４の検出状態はＨｉｇｈとなる。
したがって、マニュアルフォーカス時にフォーカスリング２２を回転すると、フォトリクレクタ２４においてはその回転に応じて光がＨｉｇｈとＬｏｗとのパルス状に検出される。
これによりフォーカスリング２２の回転量が検出され、ＭＦモードではフォーカスリング２２の回転量に応じて、フォーカスレンズ２１のフォーカス駆動が行われる。

図５は、本実施形態によるフォトリクレクタ２４の検出結果と、比較形態におけるフォトリクレクタの検出結果を示した図である。
比較形態は、フォーカスリングの内面に凹凸が設けられていないが、例えば反射部と非反射部とが交互に繰り返されたパターンが形成されているものである。反射部は例えば白色のラインであり、非反射部は例えば黒色のラインである。図５の点線で示すグラフが比較形態の検出結果である。これに対して図５の実線で示すグラフは本実施形態でのフォトリクレクタ２４の検出結果である。

図５に示すように、比較形態においても、フォーカスリングを回転させるとフォトリクレクタの出力は、ＨｉｇｈとＬｏｗとを繰り返す。
しかし、フォーカスリングの内面が平坦なため、反射部に照射された光であっても、外側に拡散し、フォトリクレクタの受光部に戻らない光もある。また、非反射部に光が照射された場合であっても、隣接する反射部からの反射光が受光部に入射する場合もある。
フォーカスリングの回転量を正確に求める理想的な出力は、矩形波であるが、比較形態では、このように光の拡散等によって、矩形波とはならず、むしろ正弦波に近い形となる。

一方、本実施形態によると、フォーカスリング２２の内面に凹凸があるので、凹部２２ａに照射された光は中央部に集光され、フォトリクレクタ２４の受光部に戻る割合が増加する。
また、凸部２２ｂに照射された光は、外側に拡散されるので、フォトリクレクタ２４に戻る割合が減少する。したがって、図５の実線のように、比較形態と比べて、矩形波に近い形状となる。
ゆえに、フォーカスリング２２の回転角度の検出をより正確に行うことができる。

そして、このように矩形波に近い形状となるので、凹凸のパターンの刻み幅を狭くすることが可能で、精度のよい検出を行うことが可能となる。そして、フォーカスリング２２の回転に対するフォーカス駆動の応答性が良くなるので、マニュアルフォーカスの操作性が向上する。

なお、本実施形態は、フォーカスリング２２の内面は、全面が発光部２４ａからの光を反射可能な面である形態について説明した。しかし、上述の比較形態のように、反射部と非反射部とが交互に繰り返されたパターンが形成されているものであってもよい。この場合、反射部が凹部、非反射部が凸部となるようにする。
このようにすることにより、凹部での光の集光効果がより高まり、凸部での光の拡散効果がより高まる。したがって、フォトリクレクタ２４の検出結果が、より矩形波に近くなり、さらに精度のよい検出結果を得ることが出来る。

また、本実施形態では、図３で示すようにフォーカスリング２２の内面における周方向に沿って凹凸を設けたが、図２に示すように光軸ＯＡに沿った方向の断面においては、フォーカスリング２２の内面は平坦になっている。
しかし、本発明はこれに限定されず、例えば凹部２２ａは、図２で示す光軸ＯＡに沿った方向の断面においても凹状にし、凸部２２ｂは、図２で示す光軸ＯＡに沿った方向の断面においても凸状にしてもよい。
この場合、凹部２２ａにおける集光効果がより高まり、凸部２２ｂでの光の拡散効果がより高まる。したがって、フォトリクレクタ２４の検出結果がより矩形波に近くなり、さらに精度のよい検出結果を得ることが出来る。
さらに、本実施形態ではマニュアルフォーカスの際のフォーカスリング２２の回転量の検出について説明したが、本発明はこれに限定されず、オートフォーカスの際にフォーカスリング２２の回転をフィードバック用に検出するために利用してもよい。

（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態を示した図で、図６（ａ）は移動量検出装置３０Ａを含むレンズ鏡筒３０の光軸ＯＡに沿った概略断面図であり、図６（ｂ）はフォーカスリング３２の押さえ筒３７を光軸ＯＡに沿った方向から見た図である。
第２実施形態が第１実施形態と異なる点はフォーカスリング３２の形状と、フォトリクレクタ３４の配置である。それ以外の構成は第１実施形態と同様であるのでその説明は省略する。

第２実施形態のフォーカスリング３２には、フォーカスリング３２と別部材であり且つフォーカスリング３２と一体となって回転する押さえ筒３７が取り付けられている。
押さえ筒３７は、フォーカスリング３２を外固定筒３５に取り付ける際に、外固定筒３５の先端部を挟んでフォーカスリング３２の端部に取り付けるための部材である。
図６（ｂ）に示すように、押さえ筒３７の側面（光軸に対して垂直な面）３８には、周方向に交互に一定の間隔で形成された複数の凹部３２ａと凸部３２ｂとが設けられている。

一方、フォトリクレクタ３４は、内側固定筒３６の側面の、押さえ筒３７における凹部３２ａと凸部３２ｂとが形成された側面３８と対向する部分に配置されている。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、凸部３２ｂがフォトリクレクタ２４と対向すると、受光部３４ｂにおいて光が検出されず、フォトリクレクタ３４の検出状態はＬｏｗとなる。凹部３２ａがフォトリクレクタ３４と対向すると、受光部３４ｂにおいて光が検出され、フォトリクレクタ３４の検出状態はＨｉｇｈとなる。
したがって、マニュアルフォーカス時にフォーカスリング３２を回転すると、フォトリクレクタ３４においてはその回転に応じて光がＨｉｇｈとＬｏｗとのパルス状に検出される。

これによりフォーカスリング３２の回転量が検出され、ＭＦモードではフォーカスリング３２の回転量に応じて、フォーカスレンズ３１のフォーカス駆動が行われる。
そして、フォーカスリング３２の内面に凹凸があるので、凹部３２ａに照射された光は中央部に集光され、フォトリクレクタ３４の受光部に戻る割合が増加する。
また、凸部３２ｂに照射された光は、外側に拡散されるので、フォトリクレクタ３４に戻る割合が減少する。ゆえに、フォーカスリング３２の回転角度の検出をより正確に行うことができる。

１：カメラ、１０：カメラ本体、２０：レンズ鏡筒、２１：フォーカスレンズ、２２：フォーカスリング、２２ａ：凹部、２２ｂ：凸部、２３：フォーカスレンズ駆動モータ、２４：フォトリクレクタ、２４ａ：発光部、２４ｂ：受光部、３０：レンズ鏡筒、３１：フォーカスレンズ、３２：フォーカスリング、３２ａ：凹部、３２ｂ：凸部、３４：フォトリクレクタ、３４ｂ：受光部、３７：押さえ筒

Claims (7)

1. 発光部と受光部とを有するフォトリクレクタが設けられた第１部材と、
   前記第１部材に対して相対移動するとともに、前記フォトリクレクタとの対向面に、湾曲して突出した凸部と、湾曲して窪んだ凹部とが一定間隔で交互に設けられている第２部材と、
   を備え、前記第２部材の前記第１部材に対する移動量を検出する移動量検出装置。
2. 前記対向面における、前記凸部の表面の反射率は、前記凹部は反射率より低いこと、
   を特徴とする請求項１に記載の移動量検出装置。
3. 前記第１部材は固定筒であり、
   前記第２部材は前記第１部材に対して相対回転する回転筒であり、
   前記凸部と前記凹部とは、前記第２部材の円周面に設けられ、
   前記フォトリクレクタは、前記円周面に対向して配置されていること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の移動量検出装置。
4. 前記第１部材は固定筒であり、
   前記第２部材は前記第１部材に対して相対回転する回転筒であり、
   前記凸部と前記凹部とは、前記第２部材の軸線と垂直な側面に設けられ、
   前記フォトリクレクタは、前記側面に対向して配置されていること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の移動量検出装置。
5. 前記第２部材は、
   操作部材と、
   該操作部材と一体で移動する第１部材と、を備え、
   前記凸部と前記凹部とは、前記第１部材に設けられていること、
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の移動量検出装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項の移動量検出装置を備えること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
7. 請求項１から５のいずれか１項の移動量検出装置を備えること、
   を特徴とするカメラ。

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