JP6881902B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、交換レンズ等の光学機器に関するものである。

写真撮影をする道具としてデジタルカメラが多く使用されている。デジタルカメラには、撮影レンズを有するレンズ鏡筒が具備されており、レンズ鏡筒にはズーム機構を有するものが多くある。

ズーム機構により撮影レンズが光軸方向に移動し、広角から望遠領域まで画像を変化させて撮影することができる。

レンズ鏡筒に具備される撮影レンズを光軸方向に動作させるためには、複数のレンズ群を光軸方向に回転しないように保持しながら移動させることが必要となる。

そのための構成の一つとして、直進溝を具備する固定筒の外周にカム溝を具備するカム筒を設置する。

そして、レンズ群を直進溝に直進ガイドさせながらカム溝に追従させることにより、カム筒を回転させることでレンズ群を光軸に移動させるという方法がある。

また、レンズ鏡筒を電動で動作させるという要望がある。

また、電動動作だけでなく、レンズ鏡筒の外周に付属する手動リングをマニュアルで回転させることでズーム位置を決定したいという要望もある。

このような問題に対し、以下のように提案がなされている。

特許文献１にマニュアルリングで動作するレンズ鏡筒が示されている。

マニュアルリングを操作したい場合、別に用意したクラッチ機構を用いて連結を切り替えてマニュアルでレンズ鏡筒が動作している。

特開平９−１５４８１号公報

特許文献１では、電動で動作させる場合とマニュアルで動作させる場合に、切り替えるクラッチ機構を別に設けなければならない。

さらに、ユーザーがスイッチを切り替える必要があり、手動操作時に手間が生じてしまう。また、クラッチ機構を入れなければならず、部品点数も多くなり機器も大型化してしまうという問題がある。

マニュアル動作と電動動作をシームレスに、特に切替えもなく動作できる機構が望まれている。

そこで、本発明では、ズームレンズ保持部材を光軸方向に駆動する駆動機構と、
前記駆動機構に連結し前記駆動機構を電動で駆動する駆動源と、
前記駆動機構に連結し前記駆動機構を手動で駆動する手動手段と、
前記駆動源を制御する駆動回路と、を有する光学機器であって、
前記電動駆動と前記手動駆動は、前記手動手段と前記駆動機構、及び、前記駆動機構と前記駆動源が直結していることでユーザー切替操作による切替無しに駆動可能であり、
前記手動手段を駆動することで前記駆動機構が手動で駆動される場合、前記手動手段による駆動力が前記駆動機構を介して前記駆動源に伝達され、前記手動手段による駆動力によって前記駆動源を構成する駆動軸も同時に駆動され、
前記駆動源を駆動することで前記駆動機構が電動で駆動される場合、前記駆動源による駆動力が前記駆動機構を介して前記手動手段に伝達され、前記駆動源による駆動力によって前記手動手段も同時に駆動され、
前記駆動機構が手動で駆動されている間、前記駆動回路は、前記駆動源を構成する駆動軸の回転数をカウントすることで決定されたズームのワイド位置及び望遠位置にて前記駆動源への通電状態を変化させて前記手動手段の動作が所定より重くなる回転保持状態とし、且つ、前記駆動源を構成する駆動軸の回転数をカウントすることで決定されたズームのワイド位置と望遠位置の間の中間位置にて前記駆動源への通電状態を変化させて前記手動手段の動作が所定より重くなる回転保持状態としないことを特徴とする。

本発明によれば、光学機器の大きさを増やすことなく、さらに部品を増やすことなく、手動ズームと電動ズームの切り替えをスムーズに行うことができ、ユーザビリティーを向上させることができる。

本発明の実施例における光学機器に具備される撮影レンズ鏡筒の構成を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の実施例における光学機器に具備される撮影レンズ鏡筒及び手動操作環の構成を示す側面図であり、（ｂ）は本発明の実施例における光学機器に具備される撮影レンズ鏡筒及び手動操作環の構成を示す概念図である。 （ａ）は本発明の実施例における光学機器に具備される駆動源からの動力伝達を示す詳細図であり、（ｂ）は本発明の実施例における光学機器に具備される駆動源の断面図である。 （ａ）は本発明の実施例における光学機器の正面斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施例における光学機器の背面図である。 本発明の実施例における光学機器であるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図４（ａ）、図４（ｂ）には、本実施形態に係る撮影レンズ鏡筒を有する光学機器としてデジタルカメラ１２が示されている。

本実施形態で示すデジタルカメラ１２は撮影倍率を変更できるズーム機構を有するカメラである。

図４（ａ）は当該デジタルカメラ１２の正面斜視図である。図４（ｂ）は当該デジタルカメラ１２の背面図である。

図５には当該デジタルカメラ１２のブロック図を示している。

本実施形態のデジタルカメラ１２の正面には測光測距を行う場合の光源の補助を行う補助光１５、ストロボ１７、撮影レンズ鏡筒１が構成されている。

上面にはレリーズボタン１３、ズーム切換えスイッチ１４、電源切換えボタン１６が配置されている。

背面には操作ボタン１９，２０，２１，２２，２３，２４、２５が配置され様々な機能切換えを行うことができる。

ＬＣＤより成るディスプレイ（液晶手段）１８が配置されている。

ディスプレイ１８は、画像表示手段であり、メモリ３６に保存された画像データやメモリーカードから読み込んだ画像データを画面上に表示する。

制御部はＣＰＵ４２、ＲＯＭ４１、ＲＡＭ４３で構成されている。

バス４０を介してレリーズボタン１３、操作ボタン１９〜２５、ディスプレイ１８、メモリ３６、メモリーカードドライブ３８等の各種構成要素が接続されている。

バス４０を介して制御系と接続する駆動回路３９には、ズーム機構３、フォーカス駆動機構２６が接続されている。

また、バス４０を介して制御系と接続する駆動回路３９には、シャッタ駆動機構２８、絞り駆動手段３０、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子３２、ストロボ１７が接続されている。

駆動回路３９は、制御系からの信号により各々の駆動を制御することになる。

ＲＯＭ４１には、上述の各機能構成要素を制御するプログラムが記憶されている。ＲＡＭ４３には各制御プログラムに必要なデータが記憶されている。

アナログ信号処理手段３３では、取り込まれた画像データにアナログ処理を施し、Ａ／Ｄ変換部３４に出力する。

Ａ／Ｄ変換部３４では取り込まれたアナログデータをデジタルデータに変換する。このデジタルデータをデジタル信号処理手段３５に出力し、ここでデジタルデータの処理を行う。最終的にデジタルデータはメモリ３６に記憶されることになる。

メモリ３６に記憶された画像データやメモリーカードドライブ３８に記憶されている画像データを圧縮伸張手段３７によって伸張処理を行っている。

その画像データを、バス４０を介してディスプレイ１８に表示させることができる。このディスプレイ１８上のデータを使用者が見ることで、その画像が不必要であると判断すると使用者は操作ボタン１９の操作によって消去することができる。

次に、本実施形態に係るデジタルカメラ１２に備えられたレンズ保持部材としての撮影レンズ鏡筒１の構成について説明する。

図１は撮影レンズ鏡筒１の斜視図である。

撮影レンズ鏡筒１はズーム機構を有しており、ワイドの状態からテレ状態まで画角を変化することができる。

撮影レンズ鏡筒の光軸に対して、駆動源３であるズームモーターの駆動軸３ａは直交した配置になっている。

カメラのレイアウト上、できるだけ本体を薄くしようとした場合、ズームモーターを光軸と同じ方向にするとモーターの長さ分厚くなってしまう。

そのため、本実施形態のようなレイアウトが小型化に有利となる。

撮影レンズ鏡筒１の外周には、ユーザーが手で操作する手動駆動環２が配置されている。

図２（ａ）に撮影レンズ鏡筒１と手動手段としての手動駆動環２の構成を示す部分断面図を示す。手動駆動環２と駆動環４の接続部分を断面で表示している。

図２（ｂ）に概念図を示す。

図３（ａ）に駆動源３から駆動環４への接続を示すズーム機構を示す。

図３（ｂ）に駆動源３の断面図を示す。

ユーザーがズーム切換えスイッチ１４を操作すると、駆動源３であるズームモーターに通電され駆動軸３ａが回転する。

駆動軸３が回転することで第１のギアとしてのウォームギア５が回転し、ウォームギア５と噛合っている第２のギアとしてのハスバギア６が回転する。

そのまま、ギア連結して動力を伝達し、最終的に駆動環４に一体で具備される駆動ギア４ａに接続され、駆動環４が回転することになる。

駆動環４が回転することで、撮影レンズ鏡筒１の内部に具備されるカム環９が回転され、撮影レンズ鏡筒１に具備されるレンズ群が光軸方向に移動しズーム動作を行うことができる。

また、ユーザーが手動回転環２を回転させると、手動回転環２と駆動環４との間の駆動連結手段８によって駆動環４が同時に回転する。

そして、撮影レンズ鏡筒１の内部に具備されるカム環９が回転され、撮影レンズ鏡筒１に具備されるレンズ群が光軸方向に移動しズーム動作を行うことができる。

手動駆動環２は光学機器１２に接続して固定されている本体地板１０に本体接続手段１１を介して保持されている。

駆動連結手段８及び本体接続手段１１はゴムなどの弾性体で形成されており、リング状に周囲を保持する形で配置されている。駆動連結手段８は手動回転環２と駆動環４の間に若干圧縮されるように配置している。また、本体接続手段１１は手動駆動環２と本体地板１０の間に若干圧縮されるように配置している。

手動回転環２によって駆動機構を構成する駆動環４が回転すると、駆動環４にギア手段が接続されているのでギア手段も同時に回転をする。

その結果、ハスバギア６が回転し、ウォームギア５が回転する。最終的にウォームギア５が接続している駆動源３内部の駆動軸３ａが回転することになる。

つまり、手動回転環２と駆動環４、及び、駆動環４と駆動源３であるズームモーターが直結している。

そのため、電動でズームする時は、駆動源３であるズームモーターは駆動回路３９によって自ら回転する。

また、手動回転環を操作してマニュアルズームする時においても、駆動源３であるズームモーターは外力によって強制的に回転させられることになっている。

以上の構成をとると、特にユーザーがマニュアルリングでのズーム動作を実施しようとしてスイッチを切り替えたりすることは不要となる。

スイッチを切り替えたりすること無しに、シームレスで操作をズーム切換えスイッチ１４と手動駆動環２を選択して動作することができるようになる。

本実施形態で重要な構成は、ウォームギア５とハスバギア６の関係で、ウォームギア５の回転力がハスバギア６を回転させる。

それと同様に、ハスバギア６の回転力でウォームギア５を回転させなければならない。

通常、ウォームのねじれ角が小さいとロック作用が働きハスバギア方向からの動作が困難になる。またφ３ｍｍ程度以下の小径ギアが良い。

一般的にセルフロックする条数は３条以下で使用されており、ねじれ角を大きくする場合は条数を４条以上のウォーム歯にすることが望ましい。通常ウォームのねじれ角が安息角（摩擦角）より大きければ逆駆動は可能である。

そこでねじれ角は１４度以上であることが望ましい。また、そのためにはウォームギア５のねじは４条以上のウォーム歯が望ましい。逆駆動させるためには摩擦抵抗を低減させる必要があり、高性能な潤滑油を使用する必要がある。

小原歯車工業（株）の歯車技術資料に詳しく記載がある。

ウォームギア５にはパルス板５ａが具備されており、パルス板５ａのパルスをフォトインタラプタなどのパルス検知手段７によって検知できるようになっている。

第１のギアはパルス板５ａを具備しており、光学機器は、駆動源３による駆動時及び手動手段２による駆動時にも駆動軸３ａの回転を検知している。

駆動源３であるズームモーターに通電され、駆動軸３ａが回転するとパルス板５ａが回転し、パルス検知手段７によって駆動軸３ａの回転数をカウントする。

パルスをカウントすることで駆動環４を適切な位置に移動しズームポジションを決めることができる。

パルス板５ａのカウント数によりレンズ保持部材のズーム位置を検知し、検知結果に基づいてレンズ保持部材に具備されるフォーカスレンズを駆動する。

本発明では、手動駆動環２の駆動力もウォームギア５まで伝達するため、パルス板５ａを回転させることができ、駆動環４の回転数をカウントすることができる。

そのカウント数によりズームポジションを検知することが可能となる。

撮影レンズ鏡筒１の内部にはフォーカス駆動機構２６が具備されており、フォーカスレンズ２７を動作させて合焦動作を行う。

手動駆動環２の回転によって検知されたパルスカウントを用いて、そのズームポジションに連動してフォーカスレンズ２７を動作させることで、マニュアルズーム中もピントが外れることが無くなる。

また、撮影レンズ鏡筒１を撮影可能領域で動作している場合に、安易にズームのワイド位置（広角端）から収納方向に移動しないようにしたい。

電動ズームの時は、駆動源３であるズームモーターへの回転をパルス板５ａによって検知して、ズームのワイド位置で通電を停止することで動作しないようにすることができる。

マニュアルズームを実施している場合には、ユーザーが手動駆動環２を回転させることで駆動環４を回転させ、その回転によりウォームギア５が回転されることでパルス板５ａのカウントを発生させる。

パルス板５ａのカウントを検知してズームのワイド位置にて駆動源３を回転保持状態にする。このようにするとユーザーは手動駆動環２の動作が重くなったことを感じて操作を中止する。

ズームの望遠側ではメカ的に駆動環４の回転を停止するようにすれば良い。

しかし、望遠側は画角の補正によるズーム停止位置の調整を実施する場合がある。

この場合も前述と同じように画角ズーム停止位置調整値に基づいて、パルス板５ａのカウントを検知してズームの望遠位置にて駆動源３を回転保持状態にする。

このようにするとユーザーは手動駆動環２の動作が重くなったことを感じて操作を中止する。

保持通電を発生させる方法としては、使用する駆動源３をステッピングモーターとすることで、保持通電状態を達成できる。

また、駆動源３をＤＣモーターとし、停止位置になったら逆通電を実施し、いわゆるショートブレーキ通電を行い、動作の中止をユーザーに感じさせる。

本実施例では、レンズ保持部材が撮影領域にあり、手動手段２によって非撮影領域への操作がなされた際に、撮影領域と非撮影領域の境界にて駆動源３が電気的に回転保持される。

また、広角側のレンズ保持部材の停止位置を調整し、その調整位置においてさらに広角側にズーム操作がなされた際、撮影領域と非撮影領域の境界にて駆動源３が電気的に回転保持される。

また、望遠側のレンズ保持部材の停止位置を調整し、その調整位置においてさらに望遠側にズーム操作がなされた際、撮影領域と非撮影領域の境界にて駆動源３が電気的に回転保持される。

カメラが沈胴式であり、非使用時と使用時の鏡筒の繰り出し位置が違う場合、その境界で停止位置を体感できるのが有効となる。また、実使用領域と光学的なマクロ領域の切り替えを与える場合でもモーターによる負荷変動を与えて、ユーザーに通知することも可能となる。

以上の構成によって、特に部品を追加することなく、また大きくすることなく電動ズームと手動ズームを行うことができ、また切り替えもなくシームレスに達成することができる。

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。

産業上利用できることは明らかである。

１ 撮影レンズ鏡筒
２ 手動回転環
３ 駆動源
３ａ 駆動軸
４ 駆動環
５ ウォームギア
５ａ パルス板
６ ハスバギア
７ パルス検知手段

Claims (11)

1. ズームレンズ保持部材を光軸方向に駆動する駆動機構と、
   前記駆動機構に連結し前記駆動機構を電動で駆動する駆動源と、
   前記駆動機構に連結し前記駆動機構を手動で駆動する手動手段と、
   前記駆動源を制御する駆動回路と、を有する光学機器であって、
   前記電動駆動と前記手動駆動は、前記手動手段と前記駆動機構、及び、前記駆動機構と前記駆動源が直結していることでユーザー切替操作による切替無しに駆動可能であり、
   前記手動手段を駆動することで前記駆動機構が手動で駆動される場合、前記手動手段による駆動力が前記駆動機構を介して前記駆動源に伝達され、前記手動手段による駆動力によって前記駆動源を構成する駆動軸も同時に駆動され、
   前記駆動源を駆動することで前記駆動機構が電動で駆動される場合、前記駆動源による駆動力が前記駆動機構を介して前記手動手段に伝達され、前記駆動源による駆動力によって前記手動手段も同時に駆動され、
   前記駆動機構が手動で駆動されている間、前記駆動回路は、前記駆動源を構成する駆動軸の回転数をカウントすることで決定されたズームのワイド位置及び望遠位置にて前記駆動源への通電状態を変化させて前記手動手段の動作が所定より重くなる回転保持状態とし、且つ、前記駆動源を構成する駆動軸の回転数をカウントすることで決定されたズームのワイド位置と望遠位置の間の中間位置にて前記駆動源への通電状態を変化させて前記手動手段の動作が所定より重くなる回転保持状態としないことを特徴とする光学機器。
2. 前記駆動源の駆動軸は前記レンズ保持部材の光軸と直交しており、前記駆動源の駆動軸に具備される第１のギアと、前記第１のギアと直交し、且つ、前記第１のギアに噛合う第２のギアにより、前記駆動機構に対する前記駆動源の動力の伝達が行われる請求項１に記載の光学機器。
3. 前記第１のギアのねじれ角は１４度以上である請求項２に記載の光学機器。
4. 前記第１のギアは４条以上のウォーム歯を有する請求項２又は３に記載の光学機器。
5. 前記第１のギアはパルス板を具備しており、前記光学機器は、前記駆動源による駆動時及び前記手動手段による駆動時にも前記駆動軸の回転を検知している請求項２乃至４の何れか一項に記載の光学機器。
6. 前記パルス板のカウント数により前記レンズ保持部材のズーム位置を検知し、前記検知結果に基づいて前記レンズ保持部材に具備されるフォーカスレンズを駆動する請求項５に記載の光学機器。
7. 前記レンズ保持部材が撮影領域にあり、前記手動手段によって非撮影領域への操作がなされた際に、前記撮影領域と前記非撮影領域の境界にて前記駆動源が電気的に回転保持される請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学機器。
8. 広角側の前記レンズ保持部材の停止位置を調整し、その調整位置においてさらに広角側にズーム操作がなされた際、前記撮影領域と前記非撮影領域の境界にて前記駆動源が電気的に回転保持される請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学機器。
9. 望遠側の前記レンズ保持部材の停止位置を調整し、その調整位置においてさらに望遠側にズーム操作がなされた際、前記撮影領域と前記非撮影領域の境界にて前記駆動源が電気的に回転保持される請求項１乃至８の何れか一項に記載の光学機器。
10. 前記駆動源は、ステッピングモーターであり、回転保持するときには保持通電を行う請求項７に記載の光学機器。
11. 前記駆動源は、ＤＣモーターであり、回転保持するときにはショートブレーキ通電を行う請求項７に記載の光学機器。

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