JP2559827B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオカメラ，スチルビデオカメラ等の光
学機器に関し、モータを駆動源として撮像光学系の可動
レンズと光量調整装置を駆動するものである。

〔従来の技術〕

従来、ビデオカメラ等に用いられる撮像光学系の焦点
調整や絞り調整は、リニヤオートフォーカスの駆動装
置、例えば、焦点調整のレンズ駆動にはブラシ付モータ
により減速ギヤ、又はベルト等を介して、レンズを実装
しているフォーカスリングを回転させ、レンズの繰り出
しや繰り込みを行ない、一方、光量調整駆動には、コイ
ル可動型や、駆動、制動コイルを有したアクチュエータ
が使用されていた。

第11図はビデオカメラに装備される従来の撮像光学系
の平面図、第12図はその側面図で、ａはオートフォーカ
ス用のブラシ付モータ、ｂはズーム用のブラシ付モー
タ、ｄはオートアイリス用のアクチュエータを示してい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例では光学レンズ系を保持し
ているフォーカスリングを駆動するモータがブラシ付モ
ータであることから、設置スペースや重量が大きく、そ
のために電気部品の実装スペースが大きくなり、軽量、
小形化を図る上で困難であった。

又、駆動モータには、ブラシ付モータ等が使用されて
いるので、ブラシより発生する電気ノイズ等機構部品も
含めて信頼性、耐久性に不安があり、又、モータ回転の
立上り時間及び停止時間が遅い為、撮像素子からの出力
信号によりオートフォーカスを行う方式では、応答性が
悪い等の欠点が有った。

一方、光量調整装置に於いてもコイル可動又はマグネ
ット可動タイプ等の種々の装置が提案されているが、い
ずれもアナログ制御によってレンズを駆動及び光量調整
を行なっている為、応答性の問題、特にビデオプリンタ
ー等に接続して使用する場合等は瞬時的な映像を、鮮明
にプリントアウトする事が出来ない等の欠点があった。

又、ズームレンズを駆動する場合にも同様なモータが
使用されている為、ズーミングを停止する場合等は任意
な画面で停止することが困難、つまり微動操作が不可能
等の欠点が有った。

さらに、前述したように、撮像光学系及び光量調整系
を駆動するモータは第12図に示す如く、光軸方向、特に
撮像素子センサー45側に近く延在している為、前記セン
サー45の垂直、水平信号のタイミング及び同期信号を発
生する発振器や、前記信号を転送する２種類のドライバ
ー等の信号ラインにノイズが発生しやすい。

一般的なノイズ対策として、モータのノイズ発生部分
つまりブラシ実装部分からの距離を離したり、モータ部
分にシールド部材を付加したり、ノイズキャンセル用の
ダイオードやコンデンサーのＣ・Ｒ回路部品を基板上に
実装する等の様々な対策を施しており、その結果、コス
トアップ、大形化に成る等の欠点があった。

又、近年ズーム比がアップする傾向に対し、光学設計
上、光軸方向に長くせざるを得ない場合には、特に撮像
素子センサーに対して、ノイズ対策が増々不利になる等
の欠点が有った。

本発明の目的は、光量調整装置での絞り部材の移動，
停止を迅速に行えると共に微調整可能で、さらには回路
手段へのノイズの影響を少なくできる光学機器を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的を実現する構成は、光軸に沿って移動可
能な可動レンズを有する撮像光学系と、前記撮像光学系
での光量を調整する光量調整装置と、前記光量調整装置
によって光量調整された像光を受光する撮像素子と、前
記可動レンズを移動させるための駆動源としての第１の
モータと、前記光量調整装置での光量調整用の絞り部材
を移動させるための駆動源としての第２のモータを有す
る光学機器において、前記第２のモータとしてパルスモ
ータを用いると共に、前記撮像素子に入射した光量に基
づき該撮像素子への入射光量が設定された光量となるよ
うに差分をステップ数に変換し、該第２のモータを変換
されたステップ数でパルス駆動する絞り制御回路を設け
たことを特徴とする。

そして、上記第１のモータとしてパルスモータを用い
たことを特徴とするものである。

〔実 施 例〕

第１図乃至第10図は、本発明の一実施例を示し、第１
図、第２図は各々の駆動装置がビデオカメラのレンズ鏡
筒に実装配置した平面図、側面図で、100は前玉レン
ズ、200は後玉レンズの撮像光学系を駆動するオートフ
ォーカス用、ズーム用の駆動装置、300は光量調整用ア
イリスの駆動装置、101,201,301は上記各駆動装置100,2
00,300の駆動源であるパルスモータである。

オートフォーカス用の駆動装置100及びズーム用の駆
動装置200は同一構造で、第３乃至第６図に基づいて説
明する。

１はプラスチック材料から成る異方性マグネットロー
タ、2a〜2dは前記ロータの両側に対向配置されたステー
タヨーク部材、3a、3bは鉄心、4a、4bは前記ステータヨ
ーク及び鉄心に磁界を発生させる励磁コイルで、これら
の部材2a〜2d、3a、3b、4a、4bによりパルスモータ101,
201の磁気回路を構成している。ここで第６図に示すパ
ルスモータの磁気回路をモデル化した図を参照してパル
スモータの動作原理について簡単に説明する。

励磁コイルに通電していない状態では、ロータの極
（複数）がステータヨークを介して磁路を形成する為、
ステータヨーク2a,2bに対してロータの極が対向して停
止しており、その際ステータ2c,2dとロータの極は対向
しないで1/2ピッチ（電気角度で90℃）ズレている。次
にＡ方向より電流を流すと、ステータヨーク2b、2dがＮ
極、ステータ2a、2cにＳ極が発生する。この為、ロータ
の外周に着磁されたN,S極と各ステータとが反発、又は
吸引し合い、ロータが反時時計方向に1/4ピッチ回転に
する。次にＡ相の通電を断ち、Ｂ相のＢ方向より通電を
行なうと、ステータ2dにＮ極、ステータ2cにＳ極が発生
する為、ロータの極と吸引し合い前記状態より更に1/4
ピッチ反時計方向に回転する。次にＡ相とＢ相のＢより
通電を行なうとステータ2b、2cにＮ極が発生する為、前
記同様ロータとステータとが反発、又は吸引し合い更に
1/4ピッチ回転する。この様にロータとステータとが単
一方向に反発し合う様にＡ相、Ｂ相コイルへの通電の組
み合せを変える事により、ロータを任意の角度だけ回転
させることが可能であり、且つ後記する制御回路よりの
１パルスで１ステップ角度分だけ回転可能である。又、
通電パターンによってコイルに流す電流の方向を変える
事によって時計方向の回転も当然の事ながら可能であ
る。実際には、ビデオカメラの撮像素子の撮像面におけ
る撮像のフォーカス状態を検出し、制御回路に供給す
る。

前記ロータ１は上・下の地板15とカバー11との間で軸
支され、軸の端部にはピニオン歯車５が圧入固定されて
以下歯車6,歯車７へ噛合伝達される。歯車７の回転軸7a
に回転可能に取付けられたフリクション歯車８は、撮像
光学系を包有しているフォーカスリングの外周の歯車13
に噛合い、光学レンズを光軸方向に繰り出し又は繰り込
み可能な構造（図示せず）になっている。前記フリクシ
ョン歯車８は摩擦板14a,14b間に介在し、スプリング
９、止めリング12によって一定のトルク値でフリクショ
ン機能をもたせてある。

また前記磁気回路を構成している各部材を地板15、及
びカバー11間にビス16a、16b、17でネジ止め固定してい
る。

また地板15の上部に配置される歯車列及びフリクショ
ン機構部はカバー10で覆われると共に、歯車６、歯車７
の軸端をスラスト方向に保持し且つ、防音を兼ねてい
る。

次に光量調整用アイリスの駆動装置300を第８図乃至
第10図に基づいて説明する。

なお、この駆動装置300のパルスモータ301は、基本的
に電気撮像光学系を駆動するモータ101と磁気回路及び
動作原理も共通なので同一部材には同一の符号を付して
その説明を省略する。

ロータ１は前記同様上・下地板26,27に軸支しされ、
軸の端部にはピニオン歯車21が圧入固定され、風車22の
外周部の一部に設けた一部歯車22gと噛合っている。風
車22は絞り地板23に回転可能に嵌合し、また風車22の複
数の穴部22a〜22dには複数枚の絞り羽根24a〜24dの各嵌
合ピン24eが嵌合している。そして、前記ピニオン歯車2
1の回転によって風車22を回転させる。一方、ハチノス
ケース25の一部には絞り羽根24a〜24dの枚数に相当する
カム溝が有り、前記絞りの羽根の反対面に同様の凸部が
あり、ハチノスのカム溝に添って絞り羽根の開放開閉が
可能な構造になっている。以下、前記撮像光学系を駆動
するパルスモータ部と同様、時計及び反時計方向の回転
も可能である為、複数枚の絞り羽根を介して光量つまり
絞り口径を任意にステップ的に可変可能である。

なお、第５図、第８図及び第10図に示すように、上記
した各駆動装置100,200,300における地板15,26,27やカ
バー10,11の外形の外周部15a、26a、27a、10a、11aはレ
ンズ鏡筒の外周面形状に合致した弧状に形成され、第７
図は前記した各駆動装置100,200,300の制御を行う制御
回路のブロック図で、閉ループ制御により撮像光学系及
び絞り調整系の光学系の制御を行なうようになってい
る。

すなわち、撮像光41はAFレンズ（前玉）42、オートア
イリス43、ズームレンズ（後玉）44を介して撮像素子セ
ンサー45（以下CCDと称す）に入射する。53はセンサー4
5の垂直，水平信号のタイミング及び同期信号を発生す
る発振器、54は発信器53の該信号をCCD45に転送するド
ライバーである。CCD45による出力信号はフォーカス検
出回路46と光量検出回路47に映像処理回路48を介して出
力される様に構成されている。前記フォーカス検出回路
46は撮像出力信号のある周波数帯域の成分を検出する事
により、CCD45の撮像面に於ける撮像光の焦点距離状態
を検出し、その検出信号をフォーカス制御回路49に供給
する。そして、このフォーカス回路49は前記検出信号に
応じて指定されたステップ数に変換し、ステップ数によ
ってその論理回路は、その制御回路を駆動し、前記撮像
光学系駆動のパルスモータ101のコイルに指定パルス数
を通電し前記AFレンズ42を繰り出し又は繰り込みを行な
いフォーカス状態となる様に駆動制御する。当然の事な
がらパルスモータ101への指定パルスに対してレンズ移
動量は決まった値に設定されている。

光量検出回路47は撮像出力信号の信号レベルを検出す
る事によりCCD45に入射する撮像光の光量を検出し、そ
の検出信号を絞り制御回路50に供給する。更に絞り制御
回路50は、前記検出信号に応じて指定されたステップ数
に変換し、ステップ数によってその論理回路はその制御
回路を駆動し、光量調整系駆動のパルスモータ301のコ
イルに指定パルス数を通電し、適正な光量（口径）状態
となる様に駆動制御する。前記の撮像光学系と同様にパ
ルスモータ301への指定パルスに対して、絞り羽根の開
閉の大きさが決まった値（口径値）に設定されている。
つまり、制御回路からのデジタル信号によって光量の調
整がデジタル的に決定される。

前記後玉のレンズ44の駆動はズーム操作用のマニュア
ル操作スイッチ52によってズーム制御回路51に望遠側又
は広角端側への変倍信号を供給し、ズームレンズ駆動装
置200によってレンズを前後に繰り出し、及び繰り込み
を行なう。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、撮像素子に入射
した光量と設定された光量との差分をステップ数に変換
し、光量調整装置を該ステップ数でパルス駆動させたの
で、フィードバックが速くなり、結果として撮影像をよ
り速く、より鮮明にすることが可能となる。

また、パルスモータ部分にはブラシ等の接触部分が少
ないため、ノイズの発生が少なく、しかも信頼性、耐久
性、騒音の点で優れている。

また、撮像光学系での可動レンズもパルスモータを駆
動源として移動させたことにより、モータの駆動回路や
磁気回路部品も共通化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の駆動装置の一実施例を示す平面図、第
２図はその側面図、第３図はそのフォーカス用駆動装置
の平面図、第４図は第３図の断面図、第５図はその分解
斜視図、第６図は磁気回路のモデル図、第７図は制御回
路のブロック図、第８図はアイリス用駆動装置の平面
図、第９図はその側面図、第10図はその分解斜視図、第
11図は従来の駆動装置の平面図、第12図はその側面図で
ある。 100……オートフォーカス用の駆動装置、200……ズーム
用の駆動装置、300……光量調節用アイリスの駆動装
置、101,201,301,……パルスモータ、42……AFレンズ
（前玉）、43……オートアイリス、44……ズームレンズ
（後玉）、45……撮像素子センサー（CCD）、47……光
量検出回路、50……絞り制御回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光軸に沿って移動可能な可動レンズを有す
   る撮像光学系と、前記撮像光学系での光量を調整する光
   量調整装置と、前記光量調整装置によって光量調整され
   た像光を受光する撮像素子と、前記可動レンズを移動さ
   せるための駆動源としての第１のモータと、前記光量調
   整装置での光量調整用の絞り部材を移動させるための駆
   動源としての第２のモータを有する光学機器において、 前記第２のモータとしてパルスモータを用いると共に、
   前記撮像素子に入射した光量に基づき該撮像素子への入
   射光量が設定された光量となるように差分をステップ数
   に変換し、該第２のモータを変換されたステップ数でパ
   ルス駆動する絞り制御回路を設けたことを特徴とする光
   学機器。
2. 【請求項２】上記第１のモータとしてパルスモータを用
   いたことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。