JP4484274B2

JP4484274B2 - レンズ鏡胴制御装置

Info

Publication number: JP4484274B2
Application number: JP25379399A
Authority: JP
Inventors: 篤司金山; 啓次金子
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JP2001074996A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズ鏡胴制御装置、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ように構成されたレンズ鏡胴の制御装置に関する。
【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、切替え操作ツマミ等によって手動（マニュアル）と電動（オート）の切替えが可能となっている。
【０００３】
例えば、ズーム機能においてはズーム操作リングの外周に外歯が設けられ、この外歯に対し切替え用歯車が噛合及び分離可能に配置され、この切替え用歯車を介して電動モータの回転が伝達される構成にすると共に、この切替え用歯車を切替え操作ツマミで移動させる。これによれば、この切替え操作ツマミの操作により切替え用歯車を上記ズーム操作リングの外歯に噛合させれば、電動で当該操作リングを動かしてズームレンズを自動的に駆動することができ、また上記切替え用歯車を上記外歯から外せば、手動にてズーム操作リングの操作が可能となり、所望倍率への設定ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の手動と自動の切替えが可能な従来のレンズ鏡胴では、切替え操作ツマミを回動させる切替え操作が必要となり、この操作が煩雑であり、またこの切替え操作のために、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。
【０００５】
そこで、本願出願人は、特願平１１−５４２９５号等により、クラッチ機構を用いて切替え操作が不要となるレンズ鏡胴の手動及び電動装置を提案している。即ち、ズーム(フォーカスの場合も同様である)の電動操作スイッチ（ズームシーソー）を押すと、クラッチ機構の連結動作により電動モータの回転がレンズ操作リングに伝達され、ズームレンズの電動駆動が行われ、上記電動操作スイッチを離す(押下解除)と、クラッチ機構が切断動作し、これにより上記レンズ操作リングの手動操作ができるようになる。
【０００６】
しかし、このようなレンズ鏡胴の手動及び電動装置では、上記クラッチ機構や、レンズ操作リングによりレンズを動かすための機構が常温で最適な状態となるように設定されており、例えば気温の低い環境で使用する場合には、手動時の操作トルクが重くなったり、電動時の回転動作が遅くなったりすることが生じる。特に、機械的な可動部分にはグリスが用いられており、このグリスの粘性が温度で変化することが大きな原因となるが、常温から大きく外れる温度環境では安定した操作や動作が確保できないことになる。
【０００７】
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となる装置で、常温から外れる環境温度で使用する場合でも手動時の操作性、或いは電動時の動作を安定させることができるレンズ鏡胴制御装置を提供することにある。
【０００８】
【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、レンズを移動可能に保持する鏡胴と、この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、このレンズ操作リングを介して上記レンズを自動的に移動させるための電動モータと、この電動モータと上記レンズ操作リング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を行うと共にその摩擦面押圧力を変化させるクラッチ作動モータと、スイッチ操作時に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、かつ上記電動モータを用いたレンズ駆動を実行し、スイッチ不操作時に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するための電動操作スイッチと、環境温度を測定する温度センサと、この温度センサで検出された温度に対応し上記クラッチ作動モータにより上記クラッチ機構の摩擦面押圧力を変化させ、上記レンズ操作リングの安定した回転を確保するクラッチ制御手段とを設けたことを特徴とする。
また、請求項２の発明の上記クラッチ制御手段は、上記検出温度が常温時から低温時に移行したとき、上記電動モータが駆動する電動時の摩擦面押圧力を大きくし、かつ上記レンズ操作リングを操作する手動時の摩擦面押圧力を小さくし、上記検出温度が常温時から高温時に移行したとき、上記電動時の摩擦面押圧力を小さくし、かつ上記手動時の摩擦面押圧力を大きくすることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、まずズームやフォーカスの電動操作スイッチ（シーソースイッチ）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接続が切断され、手動操作が可能な状態となる。
【００１０】
そして、温度センサで検出された環境温度はクラッチ制御手段（ＣＰＵ）に供給され、この制御手段では、温度が常温の範囲外のとき、クラッチ機構のクラッチ位置を補正することになる。例えば、低温の環境の場合、クラッチ機構連結状態の電動ＯＮ位置Ｐ_ONを摩擦面押圧力（発生トルク）が増加する方向に補正すると共に、電動ＯＦＦ位置クラッチ位置Ｐ_OFFを摩擦面押圧力が低下する方向に補正する。従って、常温範囲外の環境にあっても、常温時と同一の安定した手動操作性、電動動作が維持されることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１乃至図５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成が示されており、まず図３によりレンズ鏡胴の全体構成から説明する。図示の鏡胴１０では、先端フードが省略されているが、後端の連結部１２にてカメラ本体へ接続される。また、この鏡胴１０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１３、ズーム操作リング（両方共にレンズ操作リング）１４が取り付けられ、このズーム操作リング１４の外周には、電動駆動のための外歯１５が形成される。
【００１２】
更に、上記鏡胴１０の外周に配置される把持部１７に、ズーム操作のためのズームスイッチ１８、手動設定時の操作トルクを可変設定するための調整ボリューム１９、リターンスイッチ２０等が取り付けられる。上記のズームスイッチ１８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、押した深さに応じて変化の速度が高くなるように設定される。上記の調整ボリューム１９は、可変抵抗器等を利用してクラッチ機構の切断時における摩擦面の押圧力を調整する。そして、この把持部１７内に、図２に示されるような電動動作のための機構及びこの電動と手動を切り替えるためのクラッチ機構等が配置される。
【００１３】
図２において、レンズ鏡胴１０の本体リング２２に、支持部材２３を介してクラッチ機構が取り付けられる。即ち、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（歯車可動板であり軸方向に移動する）２６と固定板（歯車固定板であり軸方向で固定となる）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１４の外歯１５が噛み合う。
【００１４】
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。
【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１５を介してズーム操作リング１４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。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（クラッチ位置）、即ち可動板２６の押圧状態を検出することになる。
【００１８】
このような図２の構成によれば、上記クラッチ作動モータ３７によって、主軸２５に螺合結合する移動歯車３１が後側へ移動することにより、コイルバネ２８を介して可動板２６が固定板２７に強く圧接され、クラッチ機構が連結される。これにより、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１４に伝達される。
【００１９】
一方、上記クラッチ作動モータ３７により、移動歯車３１が前側へ移動すると、コイルバネ２８の付勢力が弱められ、可動板２６の固定板２７への押圧力が小さくなり、この結果クラッチ機構が切断状態となり、手動待機状態となる。また、この手動設定時では、クラッチ位置を上記調整ボリューム１９で調整し、電動オフ時のズーム操作リング１４の手動操作トルクを任意に可変設定できるようになっている。即ち、クラッチ機構の切断時でも可動板２６と固定板２７を完全に離さず、小さい押圧力で接触する状態とし、この状態で上記コイルバネ２８による付勢力（摩擦面押圧力）を上記調整ボリューム１９で変化させれば、手動操作トルクを自由に変えることができる。
【００２０】
そして、当該例では、後述する環境温度を判定したＣＰＵにより上記移動歯車３１の回転位置（クラッチ位置）を変化させ、コイルバネ２８を介した可動板２６の固定板２７への摩擦面押圧力を調整することにより、連結時ではズーム操作リング１４を駆動するためのトルク、切断時ではズーム操作リング１４の手動操作トルク（追加される負荷）を変えることになる。
【００２１】
図１には、当該装置の電気的構成が示されている。図左側のズームスイッチ１８は、Ａ／Ｄ変換器４４を介してクラッチ制御手段を含むＣＰＵ４５が接続され、このＣＰＵ４５には、気温に応じたクラッチ位置補正データを含み制御動作に必要なデータを入力したＲＯＭ４６が接続される。一方、このＣＰＵ４５の出力制御信号はＤ／Ａ変換器４８、パワーアンプ４９を介してズームモータ３５に供給され、このズームモータ３５は上述した固定板２６及び可動板２７を介してズーム操作リング１４を駆動する。
【００２２】
また、ＣＰＵ４５の出力制御信号は、Ｄ／Ａ変換器５０、パワーアンプ５１を介してクラッチ作動モータ３７へ供給されており、このクラッチ作動モータ３７はズームスイッチ１８の操作に基づいてクラッチ機構を動作させ、手動（マニュアル）と電動（オート）を切り替えることになる。更に、上記クラッチ機構の可動板２６のクラッチ位置（押圧状態）を検出するポテンショメータ４１の出力は、Ａ／Ｄ変換器５２を介してＣＰＵ４５へ入力される。
【００２３】
そして、環境温度（気温）を測定する温度センサ５３が回路基板等に取り付けられ、この温度センサ５３の出力がＣＰＵ４５に入力される。このＣＰＵ４５では、この温度センサ５３で検出された温度によりクラッチ位置を可変制御する。即ち、図４には、電動ＯＮ時のクラッチ位置の制御が示されており、気温２５℃を含む常温範囲Ｇでは、最適な駆動トルクを得るための位置Ｐ₃₀に設定されるが、気温が低下するに従って段階的に摩擦押圧力（連結力）が上がるように、Ｐ₃₁，Ｐ₃₂，Ｐ₃₃，Ｐ₃₄の位置、また気温が上昇するに従って段階的に摩擦押圧力が下がるようにＰ₂₉，Ｐ₂₈，Ｐ₂₇の位置を設定する。
【００２４】
図５には、電動ＯＦＦ時のクラッチ位置の制御が示されており、気温２５℃を含む常温範囲Ｇでは、最適な操作トルクを得るための位置Ｐ₁₀に設定されるが、気温が低下するに従って段階的に摩擦押圧力が下がるように、Ｐ₉，Ｐ₈，Ｐ₇，Ｐ₆の位置、また気温が上昇するに従って段階的に摩擦押圧力が上がるようにＰ₁₁，Ｐ₁₂，Ｐ₁₃の位置を設定する。なお、このような段階的な制御ではなく、各図の制御線Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₂₁，Ｃ₂₂のように、連続的な制御としてもよい。
【００２５】
図６には、このようなクラッチ位置の常温時、低温時及び高温時の制御の一例が示されており、図６（Ａ）に示されるように、上記クラッチ作動モータ３７（或いは移動歯車３１）による移動範囲がクラッチ位置Ｐ₀（例えば押圧力０）からＰ_E（摩擦面押圧力最大）であるとすると、常温時では、クラッチ機構の切断位置がＰ₁₀（電動ＯＦＦ位置）に設定され、連結位置がＰ₃₀（電動ＯＮ位置）に設定される。一方、図６（Ｂ）に示されるように、低温時では例えば、-５℃であったとすると、切断位置がＰ₈（電動ＯＦＦ位置）に補正され、連結位置がＰ₃₂（電動ＯＮ位置）に補正される。従って、低温時では常温時に比べ、電動時の摩擦面押圧力が大きくなるので、レンズ操作リング１４の駆動トルクが大きくなると同時に、手動時の摩擦押圧力が逆に小さくなるので、レンズ操作リング１４の付加トルクが小さくなる。
【００２６】
また、図６（Ｃ）に示されるように、高温時では例えば、切断位置がＰ₁₂（電動ＯＦＦ位置）に補正され、連結位置がＰ₂₈（電動ＯＮ位置）に補正され、高温時では常温時に比べ、電動時の摩擦面押圧力が小さくなるので、レンズ操作リング１４の駆動トルクが小さくなると同時に、手動時の摩擦押圧力が逆に大きくなるので、レンズ操作リング１４の付加トルクが大きくなる。なお、当該例では、上述したように、調整ボリューム１９の調整で手動設定時のズーム操作リング１４の操作トルクを任意に設定できるが、この操作トルクの調整は上記の気温によるクラッチ位置の補正位置を基準として、調整分を加減算する形で行われることになる。
【００２７】
実施形態例は以上の構成からなり、上記図１のＣＰＵ４５では、図７の動作を実行する。図７において、Step１０１では初期設定が行われ、常温時のクラッチ位置データである上記電動ＯＮ位置Ｐ₃₀、電動ＯＦＦ位置Ｐ₁₀のデータ等がＲＯＭ４６から読み込まれる。次のStep１０２では、ズームスイッチ１８が操作されたか否かの判定が行われ、ここで”ＹＥＳ”のときは、オート操作時であり、Step１０３へ移行して電動ＯＮクラッチ位置Ｐ_ONをＰ₃₀のデータにセットする。
【００２８】
一方、上記Step１０２にて”ＮＯ”のときは、手動操作待機時であるから、Step１０４にて電動ＯＦＦクラッチ位置Ｐ_OFFを位置Ｐ₁₀のデータにセットする。次のStep１０５では、一定時間間隔のタイマー割込みが発生したか否かが判定され、”ＹＥＳ”のときは、Step１０６にて温度センサ５３による気温の検出が行われ、Step１０７へ移行する。このStep１０７では、気温に対応した電動ＯＮ、ＯＦＦの補正クラッチ位置の読み込みが行われ、次のStep１０８にてクラッチ位置Ｐ_ON，Ｐ_OFFが更新される。即ち、気温が常温の範囲内であれば、クラッチ位置は更新されないが、例えば−５℃であったときは、図６（Ｂ）のようにＰ_ON＝Ｐ₃₂，Ｐ_OFF＝Ｐ₈が更新される。
【００２９】
そして、次のStep１０９ではクラッチ駆動が実行されることになり、クラッチ作動モータ３７が上記の各クラッチ位置まで回転する。気温が常温範囲内であるとき、ズームスイッチ１８の操作時はクラッチ位置Ｐ₃₀へ、また当該スイッチ１８の不操作時はクラッチ位置Ｐ₁₀まで回転制御され、このときの上記可動板２６と固定板２７の摩擦面押圧力により、電動時には最適な駆動トルクでズーム操作リング１４が駆動され、手動時にはズーム操作リング１４に最適な操作トルクが与えられる。
【００３０】
一方、上記のように、気温が−５℃であったときは、図６（Ｂ）のように、電動時には補正クラッチ位置Ｐ₃₂への回転駆動により、常温時に比べて上記可動板２６と固定板２７の摩擦面押圧力が増加し、気温の低下で重くなる分を補填する高い駆動トルクでズーム操作リング１４を回転させることになる。従って、低温時であっても、常温時と同一の速度でレンズを駆動させることが可能となる。また、手動時には補正クラッチ位置Ｐ₈への回転駆動により、常温時に比べて上記可動板２６と固定板２７の摩擦面押圧力が減少し、気温の低下で重くなる分を差し引いた操作トルクをズーム操作リング１４に付与することになる。従って、低温時であっても、常温時と同一の操作トルクでズーム操作リング１４を手動操作でき、これによって安定したズーム操作を確保することが可能となる。更に、高温時でも、図６（Ｃ）のように、気温の上昇で軽くなる分を補正したトルクを発生させ、同一の駆動トルク又は操作トルクを確保できることになる。
【００３１】
上記実施形態例では、ズーム操作リング１４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１３に同様に適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レンズを移動操作するレンズ操作リングと電動モータをクラッチ機構で接続し、このクラッチ機構をクラッチ作動モータで駆動し、かつこのクラッチ機構の連結及び切断を電動操作スイッチの操作に連動させる装置で、環境温度を測定する温度センサを設け、この温度センサで検出された温度に対応して上記クラッチ機構の摩擦面押圧力を変化させ、上記レンズ操作リングの安定した回転を確保するので、手動と自動の切替え操作が不要となる装置で、常温から外れる環境温度で使用する場合でも、手動時の操作性、電動時の動作を安定させることができる。即ち、手動時及び電動時において一定した操作性が得られる。
【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制御装置の電気的構成を示す回路図である。
【図２】実施形態例のレンズ鏡胴制御装置の手動と電動の切替えに関する機械的構成を示す図である。
【図３】実施形態例のレンズ鏡胴の全体構成を示す上面図である。
【図４】電動オン時の温度変化に対するクラッチ位置の制御を示すグラフ図である。
【図５】電動オフ時の温度変化に対するクラッチ位置の制御を示すグラフ図である。
【図６】実施形態例におけるクラッチ位置の設定例を示し、図（Ａ）は常温時の一例図、図（Ｂ）は低温時の一例図、図（Ｃ）は高温時の一例図である。
【図７】図１のＣＰＵにおいて実行される制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ … 鏡胴、
１４ … ズーム操作リング、
１５，３２Ｇ，３３Ｇ … 外歯、
１８ … 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、３５ … ズームモータ、
３７ … クラッチ作動モータ、
４１ … ポテンショメータ、
４５ … ＣＰＵ（クラッチ制御手段を含む）、
５３ … 温度センサ。

Claims

レンズを移動可能に保持する鏡胴と、
この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、
このレンズ操作リングを介して上記レンズを自動的に移動させるための電動モータと、
この電動モータと上記レンズ操作リング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を行うと共にその摩擦面押圧力を変化させるクラッチ作動モータと、
スイッチ操作時に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、かつ上記電動モータを用いたレンズ駆動を実行し、スイッチ不操作時に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するための電動操作スイッチと、
環境温度を測定する温度センサと、
この温度センサで検出された温度に対応し上記クラッチ作動モータにより上記クラッチ機構の摩擦面押圧力を変化させ、上記レンズ操作リングの安定した回転を確保するクラッチ制御手段とを設けたレンズ鏡胴制御装置。
上記クラッチ制御手段は、上記検出温度が常温時から低温時に移行したとき、上記電動モータが駆動する電動時の摩擦面押圧力を大きくし、かつ上記レンズ操作リングを操作する手動時の摩擦面押圧力を小さくし、上記検出温度が常温時から高温時に移行したとき、上記電動時の摩擦面押圧力を小さくし、かつ上記手動時の摩擦面押圧力を大きくすることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡胴制御装置。