JP2017015935A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】設計条件を満たすように、操作環を手動操作可能な光学機器を提供すること。【解決手段】レンズ群を備えた移動部材と、移動部材を光軸に沿って移動可能に保持する保持部材と、光軸を中心にして回転操作することで、保持部材を光軸を中心に回転させる操作部材と、駆動部材を駆動させることで、保持部材を光軸を中心に回転させる制御手段と、を有し、制御手段は、操作部材の操作量を相対的に増加させるように、駆動部材を駆動する。【選択図】図１

Description

本発明は、光学機器に関する。

デジタルスチルカメラに代表される電子カメラでは、カム環によるズーム操作が可能なレンズ鏡筒が使用されている。ズーム操作は、電子レバーの操作に連動したモータとカム環による電動ズームで行われることが多い。しかしながら、電動ズームの操作性は良くない。特許文献１では、フォーカス操作の際に、モータを用いた駆動機構と、手動操作可能な駆動機構とを切り替えて使用するレンズ鏡筒が提案されている。

特許第２７６８４９０号明細書

映像制作で使用される電子カメラでは、例えばズーム操作でマニュアルリング（操作環）を使用する場合、操作性を考慮し、マニュアルリングの回転角度を９０度程度に抑える必要がある。特許文献１で開示された構成を用いてズーム操作を行おうとすると、負荷が重すぎてスリップが発生してしまい、上記条件を満たすことはできない。

このような課題に鑑みて、本発明は、設計条件を満たすように、操作環を手動操作可能な光学機器を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての光学機器は、レンズ群を備えた移動部材と、前記移動部材を光軸に沿って移動可能に保持する保持部材と、前記光軸を中心にして回転操作することで、前記保持部材を前記光軸を中心に回転させる操作部材と、駆動部材を駆動させることで、前記保持部材を前記光軸を中心に回転させる制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記操作部材の操作量を相対的に増加させるように、前記駆動部材を駆動することを特徴とする。

本発明によれば、設計条件を満たすように、操作環を手動操作可能な光学機器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る光学機器のブロック図である。 光学機器の斜視図である。 図２に示す光学機器の光軸を通る断面図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る光学機器のブロック図である。図２は、光学機器の斜視図である。図３は、図２に示す光学機器の光軸を通る断面図である。第１レンズ群Ｌ１〜第５レンズ群Ｌ５は、被写体の光学像を形成する撮像光学系を構成している。第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、および第３レンズ群Ｌ３はそれぞれ、撮像光学系の光軸Ｚに沿って移動することで変倍動作を行う。第４レンズ群Ｌ４は、光軸Ｚに沿って移動することで合焦動作を行う。第５レンズ群Ｌ５は、固定のレンズ群である。

移動部材１〜４はそれぞれ、第１レンズ群Ｌ１〜第４レンズ群Ｌ４を保持する。移動部材１〜４は、光軸Ｚに沿って移動可能に支持される。固定部材５は、第５レンズ群Ｌ５を保持する。移動部材３に保持された絞り装置６は、絞り羽根を光軸Ｚに直交する面内で駆動させる駆動部６ａを備え、撮像光学系の開口径を変化させる。カム環（保持部材）７は、第１レンズ群Ｌ１〜第３レンズ群Ｌ３で構成される変倍光学系が光軸Ｚに沿って移動可能に保持する。ガイド環８は、変倍光学系を直進ガイドする長穴を有する。円弧状のエンコーダ９は、カム環７の外周部に取り付けられている。ズーム位置センサー２０は、エンコーダ９からの出力によりカム環７の回転量または回転位置を検出する。

移動部材３の外周には、略均等に（１２０度毎に）配置されたカムフォロア３ａが設けられている。カムフォロア３ａ、カム環７のカム溝７ａおよびガイド環８に形成された長穴により、移動部材３の光軸Ｚ上の位置が決められる。移動部材１の内周には、略均等に（１２０度毎に）配置されたカムフォロア１ａが設けられている。１つのカムフォロア１ａとカム環７のカム溝７ｂにより、移動部材１の光軸Ｚ上の位置が決められる。他の２つのカムフォロア１ａとカム環７のカム溝７ｂは、外部より衝撃を受けた場合の補強を行う。移動部材２の外周には、カムフォロア２ａが設けられている。カムフォロア２ａとカム環７のカム溝７ｃにより、移動部材２の光軸Ｚ上の位置が決められる。

移動部材３の内部には、ガイドバー１０１，１０２が移動部材３と押え部材３ｂにより固定保持されている。ガイドバー１０１，１０２は、移動部材２に設けられたスリーブ穴２ｂおよび回転止めのＵ溝２ｃに嵌合し、移動部材２の光軸を決めている。移動部材３の外部に設けられたスリーブ穴３ｃおよび回転止めのＵ溝（不図示）は、移動部材１と押え部材１ｂに固定保持されたガイドバー１０３と不図示のガイドバーに嵌合し、移動部材１の光軸を決めている。

移動部材４には、超音波振動子１１が取り付けられている。超音波振動子１１は、スライダー１２との摩擦により光軸Ｚに沿った移動および停止をすることができる。超音波振動子１１とスライダー１２により超音波モータを構成する。移動部材４は、光軸Ｚに平行に延びる一対のガイドバー（不図示）により光軸Ｚに沿って移動可能に支持されている。移動部材４にはエンコーダ（不図示）が取り付けられ、フォーカス位置センサー２１はエンコーダからの出力により移動部材４の光軸Ｚ上の位置を検出する。

カム環７は、クラッチ１６で連結された回転環１５と一体となり、光軸Ｚを中心に回転する。回転環１５の外周には、略均等に（１２０度毎に）配置され、光軸Ｚに対し放射状に伸びるギヤ軸１５ａが設けられている。ギヤ軸１５ａには、３個のギヤ部材１４がギヤ軸１５ａに対して回転可能に取り付けられている。操作環（操作部材）１７は、光学機器の外装部材の１つとして光軸Ｚを中心に回転可能に取り付けられている。ギヤ部材１４は、操作環１７に設けられたギヤ部１７ａと噛み合う。円弧上のエンコーダ１８は、操作環１７の外周部に取り付けられている。操作環回転センサー２２は、エンコーダ１８からの出力により操作環１７の操作量を検出する。

撮像手段３０は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等から構成され、撮像手段保持部材に保持される。カメラ信号処理回路３１は、撮像手段からの撮像信号を受信し、撮像信号に増幅やガンマー補正を行う。マイコン（制御手段）３２は、カメラ信号処理回路３１によって増幅やガンマー補正などを行われた信号を受信する。マイコン３２は、多数の信号を取り入れて信号処理を行うとともに、入力信号に応じて多数の信号を出力し、光学機器を制御する。記録手段３３は、マイコン３２で信号処理された画像信号やその他の記録条件を記録する。絞りセンサー３４は、駆動部６ａの駆動磁石の回転位置をホール素子で検出する。

マイコン３２は、カメラ信号処理回路３１からの信号と絞りセンサー３４からの駆動部６ａの回転量などの信号に応じて、絞り駆動回路３５に絞り駆動の信号を出力し、光量調整を行う。また、マイコン３２は、カメラ信号処理回路３１からの信号に基づいてフォーカス駆動回路３７を制御する。フォーカス駆動回路３７は、マイコン３２からの制御信号に基づいて超音波モータに駆動信号を出力する。駆動信号によって超音波振動子１１が振動することで、移動部材４が光軸Ｚに沿って移動し、合焦動作が行われる。このとき、マイコン３２は、移動部材４の光軸上の位置を検出するフォーカス位置センサー２１の値に基づいてフィードバック制御を行う。さらに、マイコン３２は、ズームスイッチ５１の操作に対応した方向および量に基づいてズーム駆動回路３６に制御信号を出力する。ズーム駆動回路３６は、ズームスイッチ５１の操作に対応した方向および量だけカム環７が回転するように、ズームモータ（駆動部材）１０を駆動させる。このとき、マイコン３２は、カム環７の光軸Ｚ上の位置を検出するズーム位置センサー２０の値に基づいてフィードバック制御を行う。

カメラの電源スイッチ５０が入れられると、ズーム位置センサー２０によりカム環７の光軸Ｚ上の位置が検出される。移動部材４は、フォーカス位置センサー２１の値が合うように、検出されたカム環７の位置に対応した位置まで光軸Ｚに沿って移動し、目標位置で停止する。ズームスイッチ５１はズーム動作の指示のためのスイッチ、フォーカススイッチ５２はマニュアルフォーカス動作（合焦動作）の指示のためのスイッチである。

次に、電動ズームについて説明する。ズームモータ１０が回転すると、ズームモータ１０の出力軸に取付けられたギヤ１０ａがギヤ環（駆動部材）１３に設けられたギヤ部１３ａに噛合い、ギヤ環１３が光軸Ｚを中心に回転する。また、ギヤ環１３に設けられたギヤ部１３ｂがギヤ部材１４と噛み合っているため、ギヤ部材１４はギヤ部１７ａに対して光軸Ｚを中心に回転する。このとき、回転環１５も光軸Ｚを中心に回転する。さらに、回転環１５とクラッチ１６で連結されたカム環７が光軸Ｚを中心に回転するとともに、移動部材１〜３が光軸Ｚに沿って移動することで、変倍動作が行われる。

次に、手動ズームについて説明する。操作環１７が手動で回転操作されると、ギヤ部１７ａがギヤ部材１４に噛み合い、ギヤ部材１４がギヤ部１３ａに対して光軸Ｚを中心に回転する。このとき、回転環１５も光軸Ｚを中心に回転する。さらに、回転環１５とクラッチ１６で連結されたカム環７が光軸Ｚを中心に回転するとともに、移動部材１〜３が光軸Ｚに沿って移動することで、変倍動作が行われる。

本実施形態では、カム環７の負荷トルクを減少させるため、カム溝７ａ〜７ｃの交角が最大で４５度程度に設定されている。また、ＷＩＤＥ端〜ＴＥＬＥ端までのカム環７の回転角が９０度〜１１０度程度に設定されている。操作環１７はギヤ部材１４を介してカム環７を操作しているため、ＷＩＤＥ端〜ＴＥＬＥ端までの操作環１７はカム環７の回転角の２倍の１８０度〜２４０度程度回転させる必要がある。しかしながら、操作環１７の操作角（操作量）を操作性から略９０度に設定しなければならない場合がある。すなわち、操作環１７の操作角が制限される場合がある。そこで、本実施形態では、操作環１７を回転させる際に、操作環１７の回転によりカム環７が回転する第１の方向とは反対の第２の方向へカム環７が回転するようにマイコン３２がズームモータ１０を駆動する。そうすることで、操作環１７の操作角が相対的に増加するため、カム環７がＷＩＤＥ端〜ＴＥＬＥ端まで回転可能となる。このとき、マイコン３２は、操作環回転センサー２２の出力から操作環１７の回転速度に応じて、ズームモータ１０を駆動し、操作環１７の操作角とカム環７の回転角との関係を制御する。

よって、本実施形態の光学機器では、操作環１７によるズーム操作時にズームモータ１０を連動させることで、操作環１７が設計条件を満たしつつ、カム環７をＷＩＤＥ端〜ＴＥＬＥ端まで回転させることができる。

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。例えば、本実施形態では、カム環７および移動部材４の位置検出手段として、絶対位置を測定する検出手段を使用しているが、リセット位置からの相対位置を測定する検出手段を用いてもよい。また、各移動群を駆動する駆動機構には、リセット位置からのパルス数で駆動制御を行うステッピングモータ等を使用してもよいし、上述した実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
１ 移動部材
２ 移動部材
３ 移動部材
７ カム環（保持部材）
１０ ズームモータ（駆動部材）
１３ ギヤ環（駆動部材）
１７ 操作環（操作部材）
３２ マイコン（制御手段）

Claims (4)

1. レンズ群を備えた移動部材と、
   前記移動部材を光軸に沿って移動可能に保持する保持部材と、
   前記光軸を中心にして回転操作することで、前記保持部材を前記光軸を中心に回転させる操作部材と、
   駆動部材を駆動することで、前記保持部材を前記光軸を中心に回転させる制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記操作部材の操作量を相対的に増加させるように、前記駆動部材を駆動することを特徴とする光学機器。
2. 前記制御手段は、前記操作部材が回転することで前記保持部材が回転する第１の方向とは反対の第２の方向へ前記保持部材が回転するように、前記駆動部材を駆動することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記制御手段は、前記操作部材の回転速度に応じて、前記駆動部材を駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記操作部材の操作量は、制限されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学機器。