(57)【要約】【課題】  ズームリングを操作している途中で必要な操作力が大きくなり、操作し難くなるという課題があった。【解決手段】  ズーム機能を備えたレンズユニットであって、使用者によって操作されるズーム操作部材と、このズーム操作部材の回転と連動して回転するカム筒と、このカム筒の回転によって光軸方向に移動される光学レンズと、光学レンズを保持する移動枠と、移動枠に配置されたカムフォロアーと、上記カム筒の回転位置を検出する回転検出センサと、前記移動枠を光軸方向に駆動するアクチュエータと、を有する撮像装置において、前記カムフォロアーはカム筒に形成されたカム溝と係合し、前記回転検出センサにより検出された操作状態に基づいて、前記アクチュエータに発生させる駆動力を変更させる制御部を有することを特徴とする。【選択図】図１
2020118773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズーム機能を備えたレンズユニットであって、使用者によって操作されるズーム操作部材と、このズーム操作部材の回転と連動して回転するカム筒と、このカム筒の回転によって光軸方向に移動される光学レンズと、光学レンズを保持する移動枠と、移動枠に配置されたカムフォロアーと、上記カム筒の回転位置を検出する回転検出センサと、前記移動枠を光軸方向に駆動するアクチュエータと、を有する撮像装置において、前記カムフォロアーはカム筒に形成されたカム溝と係合し、前記回転検出センサにより検出された操作状態に基づいて、前記アクチュエータに発生させる駆動力を変更させる制御部を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記カム筒には、前記移動枠を光軸方向に移動させるためのカム溝が形成されており、前記カム溝は非線形であり、カム溝の勾角が急なポジションにおいては前記アクチュエータに発生させる駆動力を大きくし、勾角が緩やかな領域では駆動力を小さくし、前記回転ズーム操作環を操作する力を一定とする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、ボイスコイルモータであり、移動枠に駆動コイルを保持し、また前記カム筒は固定筒周りを回転する構成で、前記固定筒にはマグネットおよびヨークが配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
ボイスコイルモータを制御する際に、駆動コイルに対して、ガタ取りをするための微小な電流を常に入力し、前記カムフォロアーが前記カム溝に対して、常にガタ付勢するように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ビデオカメラ、及び、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の撮像装置としてのデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ内のレンズ鏡筒において、ズームリングを回転操作すると、レンズ鏡筒のカム筒が回転し、そのカム筒に形成されているカム溝とレンズ移動群が連結している構成のものがある。それらのレンズにおいては、カム溝が直線的な形状でない場合、ズームリングの回転に要する操作力は、ズームリングの回転位置により変化するので、ズームリングを操作している途中で必要な操作力が大きくなり、操作し難くなる等の問題があった。特許文献１には、カム筒の回転を補助する補助力を発生する補助アクチュエータ（４０，４２，５２）を有する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１５４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、カム筒自体の回転力を補助する構成のため、カム溝の勾角が急な場合、よりパワーの強い補助アクチュエータの力が必要であり、その場合は騒音の問題が発生する可能性がある。また、カム筒と遊星ギアは常に連動しているため、補助アクチュエータの力が必要ない場合でも、カム筒が回転するときは必ず遊星ギアも回転する構成となっているため、同じく騒音の問題が懸念される。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を鑑みてなされたものであり、最適な方法で、操作し易いズーム操作部材を搭載した撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
ズーム機能を備えたレンズユニットであって、使用者によって操作されるズーム操作部材と、このズーム操作部材の回転と連動して回転するカム筒と、このカム筒の回転によって光軸方向に移動される光学レンズと、光学レンズを保持する移動枠と、移動枠に配置されたカムフォロアーと、上記カム筒の回転位置を検出する回転検出センサと、前記移動枠を光軸方向に駆動するアクチュエータと、を有する撮像装置において、前記カムフォロアーはカム筒に形成されたカム溝と係合し、前記回転検出センサにより検出された操作状態に基づいて、前記アクチュエータに発生させる駆動力を変更させる制御部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る撮像装置によれば、使用者の操作に基づいて、カム筒の回転を補助する補助力が、移動枠を光軸方向に駆動するアクチュエータにより生成されるので、最適な方法でカム筒を回転させるために使用者が加えるべき操作力を軽減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例である、ビデオカメラの斜視図
【図２Ａ】本発明の実施形態のレンズ鏡筒ＬのＷＩＤＥ状態示す断面図
【図２Ｂ】本発明の実施形態のレンズ鏡筒ＬのＴＥＬＥ状態を示す断面図
【図３】前玉側からレンズ鏡筒を見た分解斜視図
【図４】３群移動枠を前玉側から見た斜視図
【図５】３群移動枠を前玉とは反対側から見た斜視図
【図６】カム筒７の展開図
【図７】３群移動枠を前玉とは反対側から正面図、および、その断面図
【図８】トルクおよび、電気信号の伝達経路を示すブロック図
【図９】マイクロプロセッサＭＰによる、ＶＣＭの制御フローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施形態におけるカメラの斜視図である。図１の中で、Ｌはレンズ鏡筒、Ｂはカメラ本体である。図２Ａは、本発明の実施形態のレンズ鏡筒ＬのＷＩＤＥ状態示す断面図である。図２Ｂは、本発明の実施形態のレンズ鏡筒ＬのＴＥＬＥ状態を示す断面図である。図３は、前玉側からレンズ鏡筒を見た分解斜視図である。
【００１１】
このレンズ鏡筒は、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられるものである。レンズ鏡筒Ｌは、図２において、Ｌ１〜Ｌ５からなる５群レンズである。
【００１２】
Ｌ１は固定の第１レンズユニット、Ｌ２とＬ３は光軸方向に移動することにより変倍作用を行う第２レンズユニットと第３レンズユニットである。Ｌ４は光軸方向に移動することにより焦点調節作用を行う第４レンズユニットである。Ｌ５は固定の第５レンズユニットである。
【００１３】
１は第１レンズユニットＬ１を保持する第１レンズ枠、２は第２レンズユニットＬ２を保持する２群移動枠である。３は第３レンズユニットＬ３を保持する３群移動枠である。４は第４レンズユニットＬ４を保持するフォーカス移動枠である。５は第５レンズユニットＬ５を保持する第５レンズ枠である。６は固定鏡筒で、７はカム筒である。
【００１４】
５ａは姿勢差検出ユニットである。例えば、３軸のジャイロセンサーと加速度センサーで検出した３軸全ての動きを内蔵プロセッサで処理することで、ＸＹＺ方向の回転運動と直進運動の６軸検出を実現し、姿勢情報として出力する複合センサである。姿勢差検出ユニット５ａはレンズ鏡筒Ｌの姿勢を逐次検出することができる。
【００１５】
前記固定鏡筒６は、レンズ後方において、前記第５レンズ枠５とビス止めにより締結固定されており、レンズ前方において、同じくビス止めにより前記第１レンズ枠１とビス止めにより締結固定されている。
【００１６】
前記カム筒７は、光軸Ｌ０の周りを回転する回転部材である。前記固定鏡筒６の周りを回転可能で、光軸方向には相対移動しない構成となっている。また、７ｃは磁気シート材である。磁気シート材７ｃは、カム筒７の内周に沿って貼り付けられた細長いシート材の部材であり、表面には磁性体が塗布されていて、円周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されている構成となっている。また６ａは回転検出センサであり、磁気シート材７ｃとギャップをもつように配置された、非接触式の磁気抵抗素子（ＭＲ素子）である。回転検出センサ６ａは磁気シート材７ｃの磁界の変化を検出し、検出信号を出力し、カム筒７の回転位置を検出することができる。
【００１７】
８は、ズーム操作部材であり、レンズ鏡筒の最外周部に回転可能に配置された筒状の部材であり、撮影時、使用者が操作部材８を回転操作することにより、レンズ鏡筒のズーミング動作を行うことができる。操作部材８は、カム筒７に対して、ビスにより締結固定されている。これにより、操作部材８を回転操作すると、カム筒７も一体となって、光軸Ｌ０を中心に回転される。
【００１８】
また、９はフォーカス操作部材であり、ズーム操作部材８と同様に、レンズ鏡筒の最外周部に回転可能に配置された筒状の部材であり、撮影時、使用者がフォーカス操作部材９を回転操作することにより、レンズ鏡筒のフォーカス動作を行うことができる。フォーカス操作部材９は電子リングであり、フォーカス操作部材の回転位置情報をもとに、フォーカス移動枠４は駆動される。フォーカス移動枠４を光軸方向に駆動するために、不図示のステッピングモータにより駆動される。フォーカス駆動用ステッピングモータの出力軸には、リードスクリュー（不図示）が形成されている。このステッピングモータは、第５レンズ枠５に固定される。前記リードスクリューには、フォーカス移動枠４に取り付けられた、不図示のラックが噛み合っている。このため、ステッピングモータに通電されてリードスクリューが回転すると、フォーカス移動枠４が光軸方向に駆動される。
【００１９】
次に、本発明の特徴部分の一つである、ズーミング動作時の２群移動枠２、および、３群移動枠３の駆動方法について詳細に説明する。
【００２０】
図４は、本発明の実施形態における、３群移動枠を前玉側からみた斜視図である。図５は、３群移動枠を前玉とは反対側から見た斜視図である。図６は、カム筒７の展開図である。
【００２１】
主に図３に示すように、２ｃと２ｄは２群用直進ガイド軸である。２群移動枠２は、前記２群用直進ガイド軸２ｃおよび２ｄの軸方向に沿って進退可能な構成となっている。２ｂは２群用カムフォロアーであり、２群用カムフォロアー２ｂは、２群ビス２ａにより、２群移動枠２に対してビス止め固定される。また、主に図４に示すように、３ｃと３ｄは３群用直進ガイド軸である。３群移動枠３は、前記３群用直進ガイド軸３ｃおよび３ｄの軸方向に沿って進退可能な構成となっている。
【００２２】
主に図６に示すように、カム筒７には２群移動用カム溝７ａ、および、３群移動用カム溝７ｂが形成されている。図６において、２ａｂ１は２群移動枠がＷＩＤＥ位置にいるときの、２群用カムフォロアー２ｂの位置を示しており、２ａｂ２は２群移動枠がＴＥＬＥ位置にいるときの２群用カムフォロアー２ｂの位置を示している。同様に、３ａｂ１は３群移動枠がＷＩＤＥ位置にいるときの、３群用カムフォロアー３ｂの位置を示しており、３ａｂ２は３群移動枠がＴＥＬＥ位置にいるときの３群用カムフォロアー３ｂの位置を示している。
【００２３】
主に図６に示すように、２群移動用カム溝７ａはカム溝の勾角が一定（カム筒の回転角度当たりの２群移動枠の移動量がＷＩＤＥ〜ＴＥＬＥで常に一定）である。このため、操作部材８を回転操作したときに、仮に２群移動枠だけを駆動させるのであれば、２群移動用カム溝７ａは勾角が一定であるため、操作部材８を操作している途中で必要な操作力が変化することはない。それに対して、３群移動用カム溝７ｂはカム溝の勾角が一定ではない。具体的にはＷＩＤＥ近傍の領域７ｂ１においては、カム溝の勾角は急峻であり、ＴＥＬＥ近傍の領域７ｂ２ではカム溝の勾角は緩やかとなる。つまり、３群移動用カム溝７ｂはカム溝の勾角が一定ではないために、操作部材８を操作したときに必要な操作力は、ＴＥＬＥ近傍に比べて、ＷＩＤＥ近傍の方が大きな操作力が必要となってしまう。
【００２４】
前記操作部材の操作力を一定に保つために、本発明においては、その必要な操作力を補助する役割として、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を用いて、３群移動枠に対して、光軸方向に推進力を発生させる構成をとっている。その詳細について、図７を用いて説明する。
【００２５】
図７は、３群移動枠を前玉とは反対側から見た正面図、および、その断面図である。
【００２６】
３ｉは駆動コイル、３ｇはドライブマグネット、３ｅおよび３ｆは磁束を閉じるためのヨーク部材であり、これらの構成部品からなる部分が、３群移動枠３を光軸方向に駆動させるためのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）である。３ｊは、駆動コイル３ｉにレンズ鏡筒の外側から電流を供給するための、フレキシブルプリント基板で、フレキシブルプリント基板３ｊと駆動コイル３ｉは、半田付け部３ｋにおいて半田付けにより導通される。前記駆動コイル３ｉは３群移動枠３に取り付けられている。前記ドライブマグネット３ｇは、３群駆動用第一ヨーク部材３ｅ、および、３群駆動用第二ヨーク部材３ｆ内に設けられており、前記ヨーク部材３ｅおよび３ｆは、固定鏡筒６に対して、２か所のビス３ｈによりビス止め固定されている。ここで、前記駆動コイル３ｉに電流を流すと、前記マグネット３ｇと前記駆動コイル３ｉとの間に発生する磁力線相互の反発によるローレンツ力が発生し、３群移動枠３に対して光軸方向に推進力が働く。
【００２７】
図８は、ズーム操作部材８への操作に基づいて、カム筒７が回転される場合おける、トルクおよび電気信号の伝達経路を示すブロック図である。
【００２８】
まず、ズーム操作部材８に使用者が回転トルクを加えると、このトルクはカム筒７に作用する。一方、ズーム操作部材８が回転されると、カム筒７が回転するとともに、カム筒７に取り付けられた磁気シート材７ｃの磁気の変化を、回転検出センサ６ａが読み取り、その情報をマイクロプロセッサＭＰに伝達する。その後、マイクロプロセッサＭＰ内での演算処理により、カム筒の回転位置（回転角度）、回転速度、および、回転方向が計算される。また、姿勢差検出ユニット５ａによって検出されたカメラの姿勢状態も、同じくマイクロプロセッサＭＰに入力され、マイクロプロセッサＭＰは、カム筒の回転位置、回転速度、回転方向、および、カメラの姿勢状態に基づいて、ＶＣＭ駆動回路に信号を送る。すなわちＶＣＭに発生させる推進力の強弱をマイクロプロセッサＭＰにて決定して、ＶＣＭ駆動回路に信号を送る。
【００２９】
具体的に、ズーム操作部材８に使用者が回転トルクを加えてＷＩＤＥ⇒ＴＥＬＥに動作させようとする場合について説明する。
【００３０】
カム筒の回転位置がＷＩＤＥ近傍の領域（図６の７ｂ１の領域）では、前述のようにカム溝の勾角が急であるため、駆動コイル３ｉに入力する電流量を大きくし、３群移動枠３を前玉方向に駆動させるための推力を大きく設定する。それに対して、カム筒の回転位置がＴＥＬＥ近傍の領域（図６の７ｂ２の領域）では、カム溝の勾角が緩やかであるため、駆動コイル３ｉに入力する電流量を小さくする。このように駆動することにより、ＷＩＤＥ近傍ではＶＣＭへ入力する駆動力が、使用者がズーム操作部材８に操作力を加えるときのアシスト力となり、いわゆるアシストズーム機能として使用することができる。これにより、使用者はＷＩＤＥ状態のときもＴＥＬＥ状態のときも常に一定の操作力を与えながらズーミング動作をさせることができ、操作しやすい撮像装置を提供することができる。更には、姿勢が上向きの場合は、２群移動群、および、３群移動群の重量がカム溝にかかり、カム筒７を逆回転させるトルクが働くため、そのトルクを打ち消すための推力を、前記駆動コイル３ｉに入力してＶＣＭの推進力を発生させる。そうすることで、姿勢が変化した場合でも、使用者は常に一定の操作力を与えながらズーミング動作をさせることができる。
【００３１】
図９は、マイクロプロセッサＭＰによる、ＶＣＭの制御フローチャートである。
【００３２】
まず、ステップＳ１００において、回転検出センサ６ａの出力から速度が、マイクロプロセッサＭＰによって読み込まれる。次に、ステップＳ１０１においては、現在の回転速度に基づいて、アシストズームを作動させるか否かが判定される。回転検出センサ６ａからの検出信号に基づいて計算された回転速度がゼロの場合、使用者がズーム操作部材８を操作していないと考えられるため、駆動コイル３ｉに対して通電は行われず、ＶＣＭによる駆動は行われない（アシストズーム停止）。これにより、ズーム操作部材８を操作していない状態においてＶＣＭに通電され、電力が浪費されるのを防止することができる。
【００３３】
仮にステップＳ１０１において、回転速度がゼロでない場合、使用者がズーム操作部材８を操作していると判断し、次のステップＳ１０２に移行する。
【００３４】
ステップＳ１０２においては、回転検出センサ６ａからの検出信号に基づいて、回転位置、および、回転方向が計算される。
【００３５】
次のステップＳ１０３では、姿勢差検出ユニット５ａからの検出信号をもとに、現在のカメラの姿勢状態を検出する。
【００３６】
その次に、ステップＳ１０４では、前記ステップＳ１０２およびＳ１０３で検出された信号をもとに、ＶＣＭに必要な通電量と通電方向をメモリから呼び出す。
【００３７】
次のステップＳ１０５においては、ＶＣＭ駆動回路ＫによってＶＣＭに通電し、３群移動枠を光軸方向に駆動させる。
【００３８】
ステップＳ１０５の後、フローチャートの処理はステップＳ１００に戻る。
【００３９】
このように、図９に示すフローチャート処理が繰り返されることにより、アシストズーム機能が実現される。つまり、ズーム操作部材８が使用者により操作されていない状態においては、図９のフローチャートは、ステップＳ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０６→Ｓ１００の処理を繰り返し、ＶＣＭの通電はＯＦＦの状態に維持される。この状態において、使用者がズーム操作部材８を操作すると、回転検出センサ６ａにより、カム筒７の回転速度が検出され、ステップＳ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５→Ｓ１００の処理が繰り返されるようになる。この状態ではＶＣＭに対して通電駆動され、ＶＣＭの推力はカム筒７の回転を補助する方向の推力を発生する。
【００４０】
本発明の実施形態によれば、使用者の操作に基づいて、カム筒の回転を補助する補助力が、移動枠を光軸方向に駆動するアクチュエータ（ＶＣＭ）により生成されるので、カム筒を回転させるために使用者が加えるべき操作力を軽減することが出来る。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、本発明の構成は、ビデオカメラに限らず、デジタルスチルカメラ等の撮像装置にも搭載することができる。
【００４２】
上述した実施形態においては、カム筒７の回転速度がゼロのときは、ＶＣＭに対する通電をＯＦＦする構成とした。しかしながら、仮に３群用カムフォロアー３ｂと３群移動用カム溝７ｂの間にわずかなガタがある場合、３群用カムフォロアー３ｂと３群移動用カム溝７ｂのガタを付勢するためのわずかな電流をつねに一方向に与えるように本発明を構成することもできる。本変更例によれば、ズーム操作部材８が使用者により操作されていない状態においても、３群用カムフォロアー３ｂと３群移動用カム溝７ｂの間にガタを一方向に付勢することができる。そのため、カム筒７の回転位置に対する３群移動枠３の光軸方向の位置の関係は、常に一定に保つことができ、例えば、マニュアルフォーカスモードで撮影するときに、ピントずれが起きることを防止し、光学性能劣化の少ない撮像装置を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
８  ズーム操作部材、７  カム筒、Ｌ３  第３レンズユニット、３  第３移動枠、
３ｂ  ３群用カムフォロアー、７ｂ  ３群移動用カム溝、７ｃ  磁気シート材、
６ａ  回転検出センサ、３ｉ  駆動コイル、３ｇ  ドライブマグネット、
３ｅ  ３群駆動用第一ヨーク部材、３ｆ  ３群駆動用第二ヨーク部材、
Ｋ  ＶＣＭ駆動回路（制御部）
【図１】
2020118773.tif 000003
【図２Ａ】
2020118773.tif 000004
【図２Ｂ】
2020118773.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020118773.tif 000008
【図６】
2020118773.tif 000009
【図７】
2020118773.tif 000010
【図８】
2020118773.tif 000011
【図９】
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