JP4022015B2 - ポンピング補正可能なレンズ鏡胴の手動及び電動装置 - Google Patents

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であって、ポンピング補正ができる構成に関する。
【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６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６（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６（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、従来のズーム機能が備えられた装置では、フォーカスレンズを動かしたときに映像の画角が変化する、いわゆるポンピング現象が生じるという問題がある。即ち、ワイド端で顕著となるが、フォーカス動作をすると、それまで設定されていた画角が例えば小さくなり、その結果画像が少し拡大することになる。
【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、かつフォーカス動作時に生じるポンピング現象を補正できる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、鏡胴に配置されたズーム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、手動により上記ズームレンズを移動操作するズーム操作リング（手動操作リング）と、このズーム操作リング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、上記ズームレンズを電動駆動させる操作のためのズーム操作スイッチとを備え、上記ズーム操作スイッチの操作時は、上記クラッチ作動モータにより上記クラッチ機構を連結して上記電動モータを用いたズームレンズ駆動を実行し、上記ズーム操作スイッチの不操作時は、上記クラッチ作動モータにより上記クラッチ機構を切断してズーム手動を設定すると共に、上記ズーム手動設定時（手動待機時）にフォーカス動作が実行されたとき、上記のクラッチ作動モータを用いて上記クラッチ機構を連結し、フォーカシングによる画角変化を補正する画角補正手段と、を設けたことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記クラッチ機構が、歯車機能を有し上記クラッチ作動モータの駆動により軸方向で移動する歯車可動板と、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とを備え、これらの歯車の一方を上記電動モータ側に接続し、他方を上記レンズ操作リングの外歯に接続すると共に、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歯車可動板との間に配置され、この歯車可動板を移動歯車とは別個に回転させるための第１スラストベアリングと、上記歯車固定板と支持部との間に配置され、この歯車固定板を支持部とは別個に回転させるための第２スラストベアリングとを設け、上記クラッチ作動モータの駆動により上記移動歯車を軸方向へ移動させ、上記スラストベアリングを介して上記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い、このクラッチ機構の切断時には、上記レンズ操作リングの外歯に接続されている歯車可動板又は歯車固定板を上記第１スラストベアリング又は第２スラストベアリングによって回転自在にする切断時回転機構が構成されるようにし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ズーム操作リングに与えられ、これによってズームレンズを駆動することになる。その後、上記ズームスイッチを離すと、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。そして、ここでフォーカス動作（手動又は電動）が行われると、上記クラッチ機構が連結されると共に、設定されたフォーカス位置と現在のズーム位置の信号に基づいて補正信号が算出され、電動モータへ出力される。この結果、例えばズームレンズがワイド側へ駆動され、フォーカシングで生じる画角変化が補正される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４には、実施形態例に係るポンピング補正可能な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３及び図４によりレンズ鏡胴の全体構造を説明する。図３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。また、この鏡胴１４の外周に、手動又は電動で回動自在となるようにフォーカス操作リング１７、ズーム操作リング（手動操作リング）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。
【００１３】
更に、上記鏡胴１４の外周に配置される把持部等に、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４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。
【００１４】
図４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の摩擦接触とコイルバネ２８の付勢押圧により、クラッチ連結接続が達成される。
【００１５】
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。
【００１６】
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（電動モータ）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。
【００１７】
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。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。
【００１８】
また、上記ズーム操作リング１８には、その外歯１９に歯車４２を介してズーム位置を検出するズーム用ポテンショメータ４３が取り付けられる。一方、上述したフォーカスリング１７にも外歯４４が形成されており、この外歯４４に歯車４５を介してフォーカス用ポテンショメータ４６が接続され、これによりフォーカス操作リング１７の回転位置、即ちフォーカス位置を検出する。
【００１９】
図１には、当該装置の電気的構成が示されており、図示されるように、左側のズームスイッチ２０からの制御信号をＡ／Ｄ変換器４８を介して入力し、統括制御をするＣＰＵ４９が設けられ、このＣＰＵ４９には、フォーカシング時に変化する画角の補正をするための画角補正データを記憶するメモリ５０が接続される。
【００２０】
上記ＣＰＵ４９には、Ｄ／Ａ変換器５２を介してズームモータ３５を駆動制御するズームモータ駆動回路５３が接続され、またクラッチ作動モータ３７を駆動制御するクラッチ作動モータ駆動回路５４が接続される。そして、このＣＰＵ４９に、Ｄ／Ａ変換器５５を介して演算回路５６が接続されており、この演算回路５６は、ズーム用ポテンショメータ４３で検出されたズーム位置信号とＣＰＵ４９から出力されたズーム制御位置信号又はズーム補正位置信号とを演算（例えば加算）し、ズーム制御信号としてＣＰＵ４９へ戻す。即ち、上記ＣＰＵ４９は、ズームスイッチ２０の動作により形成したズーム位置制御信号と現在のズーム位置信号とを加算した信号で、ズームモータ３５を駆動することによりサーボ位置制御を行う。
【００２１】
一方、ズームの手動操作待機時にフォーカスが操作制御されたときには、上記駆動回路５４を介してクラッチ作動モータ３７を作動させクラッチ機構を連結すると共に、ズーム用ポテンショメータ４３とフォーカス用ポテンショメータ４６から出力された現在のズーム位置とフォーカス位置に基づき、メモリ５０に記憶された画角補正データを読み出してズーム補正位置信号を算出する。この補正位置信号は、上記演算回路５６でポテンショメータ４３の検出出力と演算され、ＣＰＵ４９へ戻されることになり、この演算出力に基づきＣＰＵ４９及び駆動回路５３を介してズームモータ３５が駆動されることによって、画角が補正される方向にズームレンズが駆動される。
【００２２】
この実施例は以上の構成からなり、次にその作用を説明する。図４は、クラッチ機構が連結され、ズームスイッチ２０が押下されているときの状態であるが、このズームスイッチ２０の押下が解除されると、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。この結果、可動板２６が固定板２７から切り離され、切断状態となる。
【００２３】
このようにして、ズームスイッチ２０の不操作時にズーム操作リング１８がマニュアル（手動）で操作できる状態となり、その操作方向に対応してズームレンズを駆動させることが可能となる。このとき、ズーム操作リング１８の回動と同時に、可動板外歯２６Ｇとの結合によって可動板２６やコイルバネ２８も回転することになるが、これらの部材は、スラストベアリング３０によって移動歯車３１に対して回転自在とされるので、操作の妨げとなる負荷を発生させることはない。
【００２４】
次に、ズームスイッチ２０が押されたときは、電動制御電圧とポテンショメータ４１の位置電圧との演算値に基づいて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４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接続により、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。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レンズが自動的に駆動される。
【００２５】
そして、上記ズームスイッチ２０の押下が解除され、マニュアルでズーム操作が可能な状態において、フォーカス操作リング１７が手動又は電動で駆動される場合には、画角の補正（ポンピング補正）が行われることになり、この補正を含むズーム動作が図２に示されている。
【００２６】
図２において、ステップ１０１では、ズームスイッチ２０の操作信号（Ｚ）を読み込み、ステップ１０２では、この操作信号Ｚが０であるか否かが判定され、“ＮＯ”のときはステップ１０３へ移行する。このステップ１０３では、ズームクラッチ機構が連結接続されているか否かが判定され、“ＮＯ”のときはステップ１０４でクラッチ機構を接続し、“ＹＥＳ”のときはステップ１０５にて、上記ズームスイッチ２０の操作信号をＤ／Ａ変換して出力する。ここでは、ズーム操作信号に基づきズームモータ駆動回路５３がズームモータ３５を動作させることにより、ズームレンズを所定の位置まで駆動する。
【００２７】
一方、上記ステップ１０２にて、“ＹＥＳ”のとき、即ちズーム手動設定時となるが、このときはステップ１０６へ移行し、ズームのクラッチ機構が接続されているか否かの判定が行われ、ここで“ＹＥＳ”のときは、ステップ１０７にてズームクラッチ機構を切断する。また、上記ステップ１０６にて、“ＮＯ”のときはステップ１０８へ移行し、上記ポテンショメータ４３，４６で検出された現在のフォーカス位置とズーム位置を読み込む。次のステップ１０９では、ズーム位置が前回と同じ位置で、フォーカス操作リング１７によりフォーカス位置が動かされたか否かが判定され、“ＹＥＳ”のとき、即ちズーム手動操作の待機状態でフォーカス動作が行われたときは、ズームクラッチが連結されているか否かをステップ１１０にて判定して画角補正動作を行う。
【００２８】
即ち、ズーム手動待機状態ではクラッチが接続されていないので、ステップ１１０では“ＮＯ”となり、ステップ１１１にてズーム作動モータ３７を作動させてクラッチ機構を接続することになる。そして、上記ステップ１１０にて“ＹＥＳ”のとき、ステップ１１２にて現在のズーム位置、フォーカス位置に応じた画角補正データをメモリ５０から読み出すことにより、画角補正のためのズーム位置を算出し、次のステップ１１３にて、そのズームの補正位置信号をＤ／Ａ変換器５５を介して演算回路５６へ出力する。そうすると、この演算回路５６は、上記補正位置信号とズーム用ポテンショメータ４３から出力された現在の位置信号の演算信号（制御信号）をＣＰＵ４９へ出力するので、この演算制御信号に基づいてズームモータ３５が駆動され、ズームレンズが上記補正ズーム位置まで移動することになる。この結果、ポンピングに対応した画角の補正が行われる。
【００２９】
図５には、上記の画角補正の一例が示されており、矢印で示すように、フォーカス距離が近距離になる程、ズームがワイド側へ移動してしまうように画角が変化する場合、ズームをテレ（望遠）側に動かすことにより画角補正することになる。例えば、ズームがｄ0 のときズームが現在ａ3の位置にあって、フォーカスが距離ｄ1 に設定されたときは、ａ31の位置へ移動し画角がａ3’となる。そこで、ズームをａ31位置からａ31’へ補正することにより、上記ａ3と等しい画角となる。これにより、フォーカス動作で少し拡大する画像が縮小され、画角の変化が実質的に解消される。即ち、ズーム機能により画角変化を打ち消すような動きをさせることにより、画角が一定に保てることになる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ズーム操作リングに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のクラッチ機構、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を設け、ズーム操作スイッチの操作時は、クラッチ作動モータによりクラッチ機構を連結して電動モータを用いたズームレンズ駆動を実行し、ズーム操作スイッチの不操作時は、クラッチ作動モータによりクラッチ機構を切断してズーム手動を設定すると共に、このズーム手動設定時にフォーカス動作が実行されたとき、上記クラッチ作動モータを用いてクラッチ機構を連結し、フォーカシングによる画角変化を補正する画角補正手段を設けたので、手動と自動の切替え操作なしで被写体に対する条件合せ等が迅速に行うことが可能になると共に、フォーカス動作時に生じるポンピング現象を補正して画角を一定に維持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ポンピング補正可能なレンズ鏡胴の手動及び電動装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態例におけるポンピング補正（画角補正）動作を示すフローチャート図である。
【図３】実施形態例の装置の全体構成を示す図である。
【図４】図３の一部の機械的構造を示し、クラッチ機構が連結状態にある図である。
【図５】ポンピング補正の一例を示す説明図である。
【図６】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、
１７ … フォーカス操作リング、
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、
４１，４３，４６ … ポテンショメータ、 ４９ … ＣＰＵ、
５０ … 画角補正データ、 ５６ … 演算回路。

Claims (2)

1. 鏡胴に配置されたズーム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、手動により上記ズームレンズを移動操作するズーム操作リングと、
   このズーム操作リング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、
   上記ズームレンズを電動駆動させる操作のためのズーム操作スイッチとを備え、
   上記ズーム操作スイッチの操作時は、上記クラッチ作動モータにより上記クラッチ機構を連結して上記電動モータを用いたズームレンズ駆動を実行し、上記ズーム操作スイッチの不操作時は、上記クラッチ作動モータにより上記クラッチ機構を切断してズーム手動を設定すると共に、
   上記ズーム手動設定時にフォーカス動作が実行されたとき、上記のクラッチ作動モータを用いて上記クラッチ機構を連結し、フォーカシングによる画角変化を補正する画角補正手段と、を設けたポンピング補正可能なレンズ鏡胴の手動及び電動装置。
2. 上記クラッチ機構は、歯車機能を有し上記クラッチ作動モータの駆動により軸方向で移動する歯車可動板と、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とを備え、これらの歯車の一方を上記電動モータ側に接続し、他方を上記レンズ操作リングの外歯に接続すると共に、
   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歯車可動板との間に配置され、この歯車可動板を移動歯車とは別個に回転させるための第１スラストベアリングと、
   上記歯車固定板と支持部との間に配置され、この歯車固定板を支持部とは別個に回転させるための第２スラストベアリングとを設け、
   上記クラッチ作動モータの駆動により上記移動歯車を軸方向へ移動させ、上記スラストベアリングを介して上記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い、
   このクラッチ機構の切断時には、上記レンズ操作リングの外歯に接続されている歯車可動板又は歯車固定板を上記第１スラストベアリング又は第２スラストベアリングによって回転自在にする切断時回転機構が構成されるようにした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。

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