JP4007709B2

JP4007709B2 - レンズ鏡胴の手動及び電動装置

Info

Publication number: JP4007709B2
Application number: JP6099399A
Authority: JP
Inventors: 啓次金子; 実田中
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: JP2000258678A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズ鏡胴の手動及び電動装置、特にレンズ部のズームやフォーカス駆動動作において手動と電動の両操作が切替え操作なしに実行できる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、カメラ、テレビカメラ等に使用されるレンズ鏡胴では、ピント合わせのためのフォーカスレンズや変倍のためのズームレンズが設けられており、これらのレンズは、手動と電動（自動）の切替えが可能となっている（例えば特許第２７７３２３０号公報）。
【０００３】
図５には、従来のレンズ鏡胴におけるズーム駆動に関する一構成例が示されている。図５（Ｂ）の鏡胴１は左側が前側で、本体リング２に対し回動自在となるズーム操作リング３を配置しており、このズーム操作リング３は、その内部機構によりズームレンズを光軸方向へ移動できるように構成される。また、このズーム操作リング３の外周に外歯４が形成され、上記本体リング２には軸受け部材５を介して切替え用歯車６及び軸６Ａが取り付けられ、この軸６Ａは切替え用歯車６とは別体となり、この歯車６を軸方向に移動可能かつ回転可能に軸支する。
【０００４】
上記の切替え用歯車６は、図のようにズームモータ７の軸歯車８に噛合する第１歯車６Ｂと、前側に移動して上記ズーム操作リング３の外歯４に歯合する第２歯車６Ｃを有する。また、手動と電動の切替えを回動操作により行う切替え操作ツマミ１０が設けられ、この操作ツマミ１０の下側円板に取り付けられて回転する駆動ピン１１が上記の第１歯車６Ｂと第２歯車６Ｃとの間の凹部に配置される。
【０００５】
上記の構成によれば、切替え操作ツマミ１０が図５（Ａ）の位置に操作されたとき、手動（マニュアル）に設定されることになり、切替え用歯車６が後側へ移動してズーム操作リング３の外歯４から外れた状態となる。従って、この状態ではズーム操作リング３が手で回動でき、この回動操作によってズームレンズを所望の倍率まで駆動することになる。
【０００６】
一方、上記切替え操作ツマミ１０を図の状態から時計方向へ回転させると、電動（オート）に切り替えられる。この切替え操作ツマミ１０は、その駆動ピン１１の図の鎖線の位置までの回転により、切替え用歯車６を前側へ移動させ、第２歯車６Ｃを上記外歯４に噛み合わせることになる。このとき、他方の第１歯車６Ｂはズームモータ７の歯車８から外れることはない。従って、電動の場合は、不図示のズームスイッチを押すことにより上記ズームモータ７が回転し、切替え用歯車６を介してズーム操作リング３が回動することになり、この結果、ズームレンズを所定方向へ駆動することが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の手動と自動の切替えが可能なレンズ鏡胴部では、上述したように切替え操作ツマミ１０を回動させる切替え操作が必要であり、この操作が煩雑となる。また、このような切替え操作があるために、例えば被写体に対するピント合わせが迅速に行われず、撮影チャンスを逃がしてしまうという不都合等も生じる。
【０００８】
また、上記のズーム操作リング３等の操作時の重さ（操作トルク）はレンズの種類やその他の条件によって変化する場合があるという問題もある。即ち、この種の装置では、異なる種類のレンズ鏡胴に交換することができ、また異なるレンズを組み込んだ各種のレンズ鏡胴を制作する場合、同一のレンズ鏡胴で製造のバラツキが生じる場合もあり、このような場合では、レンズの駆動トルクが相違する。更には、環境温度やグリスの付加状態等の各種条件によってもトルクが微妙に変動することになる。そして、この駆動トルクの変動は電動駆動時においてはそれほど問題とならないが、手動操作時では実際の操作トルクの変化として現れる。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、手動と自動の切替え操作が不要で、被写体に対する条件合せ等も迅速に行うことができ、かつ操作トルクがレンズの種類やその他の条件によって変化することのないレンズ鏡胴の手動及び電動装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、鏡胴に配置されたレンズを自動的に移動させるための電動モータと、上記鏡胴の外周部に回動自在に配置され、手動により上記レンズを移動操作するレンズ操作リング（手動操作リング）と、歯車機能を有し軸方向で移動する歯車可動板、この歯車可動板の側面が接触可能に構成され、歯車機能を有し軸方向で固定となる歯車固定板を備え、これら歯車可動板及び歯車固定板の歯車の一方を上記電動モータ側に接続し、他方をレンズ操作リングの外歯に接続するように構成し、上記レンズ操作リングの外歯と上記電動モータとの接続を連結及び切断するためのクラッチ機構と、このクラッチ機構の連結及び切断動作をするためのクラッチ作動モータと、上記電動モータの駆動時に上記レンズの駆動トルクを検出するトルク検出回路と、上記歯車可動板を上記歯車固定板へ付勢する付勢部材を有し、上記クラッチ作動モータの駆動により上記付勢部材を介して上記歯車可動板を移動させるように構成し、この歯車可動板を上記歯車固定板に接触させることによりクラッチ機構の連結を行うと共に、クラッチ機構の切断動作時に、上記クラッチ作動モータを用いて上記歯車可動板と歯車固定板との接触面に摩擦力を発生させることにより上記レンズ操作リングの手動操作トルクを付与し、上記トルク検出回路の出力に基づき、上記摩擦力を調整して上記手動操作トルクを所定値に維持・設定する操作トルク設定手段と、を含んでなることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記レンズを電動駆動させる操作をするための電動操作スイッチを設け、この電動操作スイッチによりクラッチ作動モータを駆動して、上記クラッチ機構の連結及び切断を実行することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、上記クラッチ作動モータ側の歯車に接続され、当該クラッチ作動モータの駆動により軸方向へ移動する移動歯車と、この移動歯車と上記付勢部材との間に配置され、上記歯車可動板及び付勢部材を移動歯車とは別個に回転させるスラストベアリングと、を設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、例えばズームやフォーカスの電動操作スイッチを押すと、クラッチ作動モータによってクラッチ機構が連結されるので、電動モータによる回転が歯車列を介してレンズ操作リングに与えられ、これによって所定のレンズを駆動することになる。その後、上記電動操作スイッチを離すと、上記クラッチ機構の連結が切断され、手動操作の待機状態となるが、このとき、上記操作トルク設定手段は上記クラッチ機構の摩擦力を利用して、手動時の操作トルクを所定値に設定している。
【００１２】
そうして、上記トルク検出回路は例えば上記電動モータの駆動電流からレンズの駆動トルクを検出しており、上記操作トルク設定手段ではこの駆動トルク値を参照してクラッチ機構の摩擦力、即ちクラッチ機構でのスリップトルクが制御される。例えば、レンズ交換等により駆動トルクが重くなったとき、スリップトルクを軽くし、駆動トルクが軽くなったときスリップトルクを重くすることにより、操作トルクが一定に維持される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４には、実施形態例に係るレンズ鏡胴の手動及び電動装置の構造が示されており、まず図２及び図３によりレンズ鏡胴の全体構成を説明する。図２に示される鏡胴１４では、その先端にフード１５が取り付けられ、後端の連結部１６にてカメラ本体へ接続できるようになる。また、この鏡胴１４の外周に、手動で回動自在となるようにフォーカスリング１７、ズーム操作リング（レンズ操作リング）１８が取り付けられ、このズーム操作リング１８の外周には、電動駆動のための外歯１９が形成される。
【００１４】
更に、上記鏡胴１４の外周に配置される把持部（不図示）等に、ズーム操作のためのズームスイッチ２０が取り付けられる。このズームスイッチ２０は、テレ（拡大）方向とワイド（縮小）方向に設定された両端が上下してシーソー動作をするシーソースイッチからなり、例えば押した深さに応じて変化速度が高くなるように設定される。そして、この鏡胴１４の本体リング２２に、図３にも示されるように、支持部材２３を介してクラッチ機構と切断時回転機構が取り付けられる。
【００１５】
図３において、上記支持部材２３の上部に主軸２５が固定され、この主軸２５の外周を回転自在となるように、円板状の可動板（歯車可動板）２６と固定板（歯車固定板）２７が取り付けられる。この可動板２６及び固定板２７の外周には、外歯２６Ｇ，２７Ｇが形成されており、クラッチ板の機能と歯車としての機能の両方を持つことになる。この可動板２６の外歯２６Ｇには、上記ズーム操作リング１８の外歯１９が噛合する。クラッチ板として機能する上記可動板２６と固定板２７は、図示されるように、可動板２６にテーパ面の側面を有する円形溝（摩擦面）Ｈが形成され、この円形溝Ｈに嵌合し、同様にテーパ面を有する嵌合突部（摩擦面）Ｉが固定板２７に形成される。この可動板２６には、コイルバネ２８を介して第１スラストベアリング３０が設けられており、このコイルバネ２８によって可動板２６は固定板２７側へ付勢される。従って、上記円形溝Ｈと嵌合突部Ｉの接触（摩擦）とコイルバネ２８の付勢押圧により、クラッチ連結が達成される。
【００１６】
また、上記の第１スラストベアリング３０のコイルバネ接触側（後側）の円板３０Ａは、主軸２５の外周を回転自在となるが、もう一方の前側円板３０Ｂは移動歯車３１に固定され、この円板３０Ｂ及び歯車３１は、主軸２５の前側に形成されたネジ部２５Ａに螺合結合する。従って、上記円板３０Ａ、コイルバネ２８及び可動板２６は、移動歯車３１側とは別個に回転し、マニュアル（手動）操作時において可動板２６を固定板２７と切り離して回転させる切断時回転機構として機能する。
【００１７】
一方、上記固定板２７側にも、第２スラストベアリング３３が配置され、このベアリング３３では、後側円板３３Ａが主軸２５へ固定され、前側円板３３Ｂが固定板２７と共に回転する。そして、この固定板２７の外歯２７Ｇに、ズームモータ３５の軸歯車３６が噛み合う。従って、上記の可動板２６が固定板２７に連結した状態で、ズームモータ３５の回転駆動力は、軸歯車３６、固定板外歯２７Ｇ、可動板外歯２６Ｇ、外歯１９を介してズーム操作リング１８に与えられる。
【００１８】
更に、上記クラッチ機構を動作させるクラッチ作動モータ３７が設けられ、このモータ３７の軸歯車３８は上記第１スラストベアリング３０側の移動歯車３１に噛合連結される。従って、このクラッチ作動モータ３７を所定の方向に回転させることにより、上記移動歯車３１を回動かつ後側へ進行させ、可動板２６を固定板２７に圧接することができ、一方モータ３７を逆方向に回転させれば、可動板２６を固定板２７から切り離すことができる。また、このクラッチ作動モータ３７の軸歯車３８には、歯車４０を介してポテンショメータ４１が接続されており、このポテンショメータ４１は上記第１スラストベアリング３０側の移動歯車３１の回転状態、即ち可動板２６の押圧状態を検出することになる。
【００１９】
そして、当該例では、上記のクラッチ作動モータ３７を用いて移動歯車３１の回転位置を変化させ、コイルバネ２８を介した可動板２６の固定板２７への押圧力（摩擦力）を調整することにより、ズーム操作リング１８の手動操作トルクを変えることができる。
【００２０】
図１には、当該装置の電気的構成が示されており、図左側のズームスイッチ２０はシーソー動作の中間位置を０として基準電圧Ｖ1 とＶ2 の間の電圧Ｖａを発生させる。このズームスイッチ２０には、プリアンプ４５を介してズームモータ３５のパワーアンプ４６が接続され、このズームモータ３５は上述したように固定板２７及び可動板２６を介してズーム操作リング１８を駆動する。
【００２１】
また、上記ズームスイッチ２０の出力を入力してこの出力電圧Ｖａの変化があるか否かを検出し、例えば変化がある場合はHigh信号、変化がない場合はLow信号を出力するコンパレータ４７が設けられ、このコンパレータ４７には、マニュアルとオート（電動）を切り替える切替え器４８が接続される。この切替え器４８は、上記コンパレータ４７がLow信号を出力しているとき、端子ａに接続して後述する手動操作トルク設定のための位置制御電圧Ｖｃを出力し、High信号を出力しているとき端子ｂに切り換えてクラッチ連結のための位置制御電圧Ｖ4 を設定する。
【００２２】
この切替え器４８の後段には、当該切替え器４８の出力電圧と図下側に記載したポテンショメータ４１の出力電圧Ｖｂとの差を演算する演算器４９が設けられ、この演算器４９にクラッチ作動モータ３７のパワーアンプ５０が接続されており、当該回路は位置サーボ制御を行うことになる。
【００２３】
また、上記ズームモータ３５には、ズームトルク検出回路５２が設けられ、このズームトルク検出回路５２にズームメモリ５３が接続される。上記ズームトルク検出回路５２は、モータ３５の駆動電流を検出してこれを電圧に変換し、この電圧値をズーム操作リング（ズームレンズ）１８の駆動トルクとして出力し、この電圧値データを上記ズームメモリ５３にて記憶する。
【００２４】
更に、上記クラッチ機構でのスリップトルクを設定するスリップトルク設定回路（手動操作トルク設定回路）５４と、この回路５４の出力と上記ズームメモリ５３の出力とを比較する比較回路５５が設けられる。この比較回路５５では、上記スリップトルク設定回路５４から出力されたトルク設定電圧とズームメモリ５３から出力されたトルク検出電圧を比較し、比較出力を制御電圧Ｖｃとして上記切替え器４８を介してクラッチ作動モータ３７へ与えることにより、設定された手動操作トルクを一定に維持する。即ち、上記駆動トルクが重くなったときはスリップトルク（摩擦力）を軽くし、駆動トルクが軽くなったときはスリップトルクを重くすることにより、最終的な手動操作トルクを所定値に維持する。
【００２５】
このような構成によれば、ズームスイッチ２０が操作されたとき、コンパレータ４７は電圧Ｖａの変化を検出してHigh信号を出力し、切替え器４８はその端子ｂへの切替えにより電圧Ｖ4 を出力するので、演算器４９ではＶ4 −Ｖｂが演算される。この演算電圧は、パワーアンプ５０に出力され、これによってクラッチ作動モータ３７が動作し、上記可動板２６がその切断状態から連結位置まで駆動される。そして、この可動板２６が連結位置に到達すると、ポテンショメータ４１からはＶｂ＝Ｖ4 が出力され、これにより上記の演算器４９の出力は０となってモータ３７が停止する。この状態で、上記ズームスイッチ２０の出力電圧Ｖａに基づき、上記パワーアンプ４６はズームモータ３５を駆動させる。
【００２６】
一方、ズームスイッチ２０の押下が解除されたときは、上記電圧Ｖａが０となるので、Low信号により切替え器４８は端子ａへ切り換えられて制御電圧Ｖｃを出力するので、演算器４９ではＶｃ−Ｖ4 が演算され、この差電圧を入力したパワーアンプ５０によりクラッチ作動モータ３７が反転動作する。そして、上記ポテンショメータ４１の出力ＶｂとＶｃが一致した時点でモータ３７は停止し、可動板２６は切断位置に到達する。
【００２７】
このときの上記位置制御電圧Ｖｃは、上記スリップトルク設定回路５４及び比較回路５５で設定されており、クラッチ機構を完全に切断するのではなく、上記可動板２６を固定板２７に接触させ所定の摩擦力が発生する状態とする。これによって、ズーム手動操作時における所定の手動操作トルクが設定される。そして、当該例では、オート動作時の駆動トルクがズームトルク検出回路５２で検出され、ズームメモリ５３に記憶されており、比較回路５５では、このメモリ５３の検出電圧とストリップトルク設定回路５４で設定される設定電圧を比較した電圧が出力される。
【００２８】
例えば、図１に示されるように、検出されるズーム（駆動）トルクがＶｔ、設定されるスリップトルクがＶｓであるとすると、Ｖｓ−Ｖｔが制御電圧Ｖｃとして出力される。そして、上記検出ズームトルクがＶt+1に重くなった場合は、Ｖｓ−Ｖt+1＝Ｖs-1のスリップトルク電圧（電圧Ｖｓよりも軽い）が電圧Ｖｃとして出力され、これによって手動操作トルクが一定に維持される。
【００２９】
この実施例は以上の構成からなり、次に全体的な作用を説明する。上記図３は、クラッチ機構が連結されているときの状態、図４は逆にクラッチ機構が切断されているときの状態（完全に切断した状態で示す）であるが、この図４の状態から、ズームスイッチ２０が押されると、図1のコンパレータ４７の検出により切替え器４８が電動制御電圧Ｖ4 を設定するのでクラッチ作動モータ３７が回転し、主軸２５に螺合結合する上記移動歯車３１の後側への移動により、図３に示されるように、コイルバネ２８を介して可動板２６が固定板２７に圧接される。このクラッチ機構の連結により、ズームモータ３５の回転が歯車３６、固定板外歯２７Ｇ、可動板外歯２６Ｇを介してズーム操作リング１８に伝達される。
【００３０】
これによって、ズームスイッチ２０の操作方向、押し量に応じてズームモータ３５が回転し、ズームレンズが自動的に駆動される。そして、このズームモータ３５の駆動時には、駆動トルクがズームトルク検出回路５２で検出され、この検出電圧がズームメモリ５３に記憶される。
【００３１】
一方、上記ズームスイッチ２０の押下が解除されると、図１の切替え器４８がa側に切り替えられ、マニュアル制御電圧Ｖｃ（Ｖｓ−Ｖｔ）が出力されることになり、クラッチ機構の可動板２６が固定板２７から切り離される。即ち、図４に示されるように、クラッチ作動モータ３７が回転し、軸歯車３８を介して螺合結合の移動歯車３１を回転させることにより、この移動歯車３１から可動板２６までの部材を前側（図の左側）へ移動させる。
【００３２】
この結果、可動板２６が固定板２７から切り離され、図４で示されるように切断状態となり、マニュアル（手動）で操作できる状態となる。ここで、図４では切断状態を明確な隙間で表わしてあるが、実際には可動板２６と固定板２７は所定の摩擦力を発生するように接触している。この摩擦力で生じるスリップトルクは、上記の制御電圧Ｖｃ＝Ｖｓ−Ｖｔで制御されることになり、これによりズーム操作リング１８の操作トルクが所定値に設定される。
【００３３】
そして、レンズ鏡胴１４が交換された場合、環境温度やグリスの付加状態等が変化した場合等に、ズームトルクの変化が生じることがあるが、この場合でも、上記手動操作トルクは一定に維持される。即ち、上述のように、ズームトルクが例えばＶt+1と重くなった場合でも、直前の電圧Ｖｓよりも軽いスリップトルク電圧Ｖs-1が電圧Ｖｃとして出力されることにより、手動操作トルクが一定に制御される。
【００３４】
上記実施形態例では、上記スリップトルク設定回路５４の値を固定値として説明したが、この値を例えばリニアに変えることにより、上記ズーム操作リング１８の操作トルクを使用者が自由に設定することも可能である。即ち、使用者によって手の操作力或いは好みが異なるため、上記スリップトルク設定回路５４を、外部から設定できる調整ネジのようなものでリニアに可変できる構成とすれば、使用者が任意に手動操作トルクを設定することが可能なる。
【００３５】
また、上記実施形態例では、ズーム操作リング１８に用いた場合を説明したが、上記の構成は、フォーカス操作リングに同様に適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レンズ操作リングに対し電動モータの回転を連結し及びこの連結を切断するために、軸方向で移動する歯車可動板及びこの歯車可動板の側面が接触可能とされ軸方向で固定となる歯車固定板を備え、これら歯車可動板及び歯車固定板の歯車の一方を上記電動モータ側に接続し、他方をレンズ操作リングの外歯に接続するように構成したクラッチ機構と、このクラッチ機構を動作させるクラッチ作動モータを設け、上記クラッチ機構の切断動作時に、クラッチ作動モータと付勢部材を用いた操作トルク設定手段により、歯車可動板と歯車固定板との接触面に摩擦力を発生させることにより上記レンズ操作リングの手動操作トルクを付与すると共に、上記電動モータ駆動時のレンズ駆動トルクを検出し、この検出トルクに基づき、上記手動操作トルクを所定値に維持するようにしたので、手動と自動の切替え操作が不要で、被写体に対する条件合せ等も迅速に行うことができるレンズ鏡胴が得られると共に、レンズ鏡胴を交換する場合、各種のレンズ鏡胴を制作する場合、製造時のバラツキが生じる場合、環境温度やグリスの付加状態等の各種条件が変化する場合でも、操作トルクを所望の値に維持することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係るレンズ鏡胴の手動及び電動装置の電気的構成を示す回路図である。
【図２】実施形態例の装置の全体構成を示す図である。
【図３】実施形態例の装置の機械的構成を示し、クラッチ機構が連結状態にある図である。
【図４】図１の手動及び電動装置においてクラッチ機構の切断状態を示す図である。
【図５】従来における手動、電動の切替えが可能なレンズ鏡胴の構造を示す図である。
【符号の説明】
１，１４ … 鏡胴、
３，１８ … ズーム操作リング、
４，１９，２６Ｇ，２７Ｇ … 外歯、
７，３５ … ズームモータ、２０ … ズームスイッチ、
２６ … 可動板（歯車可動板）、
２７ … 固定板（歯車固定板）、
３１ … 移動歯車、３７ … クラッチ作動モータ、
４１ … ポテンショメータ、４７ … コンパレータ、
４８ … 切替え器、４９ … 演算器、
５２ … ズームトルク検出回路、
５３ … ズームメモリ、
５４ … スリップトルク設定回路、
５５ … 比較回路。

Claims

鏡胴に配置されたレンズを自動的に移動させるための電動モータと、
上記鏡胴の外周部に回動自在に配置され、手動により上記レンズを移動操作するレンズ操作リングと、
歯車機能を有し軸方向で移動する歯車可動板、この歯車可動板の側面が接触可能に構成され、歯車機能を有し軸方向で固定となる歯車固定板を備え、これら歯車可動板及び歯車固定板の歯車の一方を上記電動モータ側に接続し、他方をレンズ操作リングの外歯に接続するように構成し、上記レンズ操作リングの外歯と上記電動モータとの接続を連結及び切断するためのクラッチ機構と、
このクラッチ機構の連結及び切断動作をするためのクラッチ作動モータと、
上記電動モータの駆動時に上記レンズの駆動トルクを検出するトルク検出回路と、
上記歯車可動板を上記歯車固定板へ付勢する付勢部材を有し、上記クラッチ作動モータの駆動により上記付勢部材を介して上記歯車可動板を移動させるように構成し、この歯車可動板を上記歯車固定板に接触させることによりクラッチ機構の連結を行うと共に、クラッチ機構の切断動作時に、上記クラッチ作動モータを用いて上記歯車可動板と歯車固定板との接触面に摩擦力を発生させることにより上記レンズ操作リングの手動操作トルクを付与し、上記トルク検出回路の出力に基づき、上記摩擦力を調整して上記手動操作トルクを所定値に維持・設定する操作トルク設定手段と、を含んでなるレンズ鏡胴の手動及び電動装置。
上記レンズを電動駆動させる操作をするための電動操作スイッチを設け、この電動操作スイッチによりクラッチ作動モータを駆動して、上記クラッチ機構の連結及び切断を実行することを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡胴の手動及び電動装置。
上記クラッチ作動モータ側の歯車に接続され、当該クラッチ作動モータの駆動により軸方向へ移動する移動歯車と、この移動歯車と上記付勢部材との間に配置され、上記歯車可動板及び付勢部材を移動歯車とは別個に回転させるスラストベアリングと、を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ鏡胴の手動及び電動装置。