レンズ駆動装置

【課題】ズーミング、フォーカス時の像ゆれ、像とびを防止する。

【解決手段】駆動減としてモータを有し、カム環やヘリコイド筒を回転駆動することにより移動レンズ枠を駆動するレンズ鏡筒において、移動レンズ枠を重力に反して持ち上げる方向に回転力が働く場合には、重力加速度以下の加速で回転させる。逆の方向には最高加速で回転駆動する制御手段を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラ、ビデオ等のレンズ鏡筒、特にズーミングやフォーカス調整時の移動レンズ枠の駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ズームミングやフォーカス調整のためにレンズ鏡筒内の移動レンズ枠を駆動する方法としては、直進溝に案内された移動レンズ枠をカム溝とカムフォロアによって駆動する方法や、ヘリコイド機構によって回転繰出しする方法が知られている。いずれの方法でもカム環やヘリコイド環の回転を光軸方向の移動に変換して駆動するものであり、駆動源としては手動、あるいはモータ等が用いられている。
【０００３】
駆動源としてモータを用いた従来技術では、特許文献１のように一方向の駆動でズーミングとフォーカス調整を行うことを鑑み、鏡筒の繰り出し、繰り込み方向によって駆動速度を変え、撮影から収納までの駆動時間を短縮させたものがある。また、特許文献２のように、一方向の駆動のみでフォーカス調整を行うようにし、逆方向に駆動する際には高速で駆動することにより、コントラストの低い状態での合焦時間を短縮したものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-182098号公報
【特許文献２】特開2002-296486号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年はデジタル化が進み、画像処理の高速化、記録メディアも高容量化されている。それによって静止画撮影用のカメラにおいても動画撮影できるものが増えてきている。しかしながら、従来のレンズ鏡筒で動画を撮影しようとした場合、レンズ枠とカム環とのガタ、雄雌ヘリコイドのガタによって画像が揺れたり、像飛びを起こすことがある。特にレンズ枠の駆動開始時、停止時、反転時に発生しやすい。
【０００６】
従来は常にガタが無い状態を保つように、ばね等の付勢手段を設けるよう構成していたが、そのために駆動負荷が大きくなり、電力消費の増大化、装置の大型化という問題が発生していた。このようなレンズ鏡筒を構成する部品のガタは、重力方向によってガタ量が大きくなる部分と、ガタが無い状態になる部分がある。
【０００７】
そのため、回転筒の駆動方向がガタ量の増減に影響することが考えられるが、前記従来技術では、回転駆動方向によって速度を変化させているが、像揺れ、像飛びに鑑みてのものではなく、そのガタ量に関しては何ら開示するものは無い。
【０００８】
そこで、本発明の例示的な目的は、移動する部材間のガタ量を低減させることにより、動画撮影時に、像揺れ、像飛びの発生を少なくするレンズ鏡筒を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のレンズ駆動装置は、光軸方向に移動するレンズ枠と、回動することによりレンズ枠を駆動する回転筒と、回転筒を回転させる駆動源となるモータを有するレンズ鏡筒において、回転筒を一方に回転させる際と、別の方向に回転させる場合とで異なる加速で回転させ、レンズ枠を重力に対して持ち上げる方向に回転させる場合は、重力加速度以下で加速駆動させる制御手段を有することを特徴とする。
【００１０】
また、第二の発明において、制御手段はモータの駆動力を回転筒に伝える伝達部において、回転筒に加わる駆動力が、重力とは逆方向に向いている時は重力加速度以下で加速駆動し、重力と同方向の時はより高速で加速駆動することを特徴とする。
【００１１】
さらに、第三の発明において、レンズ鏡筒に加わる重力方向を検出するための重力方向検出手段を有し、モータの駆動力を回転筒に伝える伝達部において、回転筒に加わる駆動力が、前記重力方向検出手段によって検出された重力方向とは逆方向に向いている時は重力加速度以下で加速駆動し、重力と同方向の時はより高速で加速駆動する制御手段を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１３】
回転する部材に与える駆動力がその伝達部において重力と反対方向になる時は、重力加速度以下の加速でゆっくり駆動することになる。それによって、回転筒やレンズ枠を持ち上げる方向に力が働く際にもガタ量を増やすことが無く、動画撮影での像揺れや像飛びを発生しにくくできる。また、駆動力が重力と同じ方向に働く時には、最高速で駆動することができるため、ズーミングやフォーカス調整の駆動時間を短縮させることができる。
【００１４】
さらに、回転筒に伝達される駆動力がその作用点において重力方向と一致するかどうかは、カメラの姿勢によって変化するため、重力方向を検出する検出手段を有することによって、回転筒を駆動する加速パターンを最適化することができ、像揺れ像飛びを発生することなく、ズーミングやフォーカス調整の駆動時間を短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１によるレンズ鏡筒の構成を示すワイド状態の断面図
【図２】図１のレンズ鏡筒のテレ状態を示す断面図
【図３】図１のレンズ鏡筒のズーミングでの移動軌跡を示す線図
【図４】図１のレンズ鏡筒の断面図でモータの駆動力伝達を示す図
【図５】図４と同じ断面図で別の姿勢状態を示した図
【図６】図４と同じ断面図で図４、図５とは異なる姿勢状態を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
［実施例１］
図１は本発明の実施例１によるレンズ鏡筒の構成を示すワイド状態の断面図、図２はそのテレ状態の断面図である。図１、図２において、Ｌ１〜Ｌ５は第１群から第５群レンズを示し、図３に示すようにワイド端からテレ端にズームする間に、第１群レンズＬ１は前方に直線的に移動する。第２群レンズＬ２はおよび第４群レンズＬ４は固定、第３群レンズＬ３及び第５群レンズＬ５は非直線的に前方へ移動する。
【００１８】
１は樹脂による射出成形で形成した固定筒、２は固定筒１の外周で回転のみ可能に保持したカム筒を示す。３は第２群レンズＬ２を保持するとともに、固定筒１に組み込み、該固定筒の外周に３ケ所設けた取付穴１ａを通して、ピン３ａを取付けることで、一体的に保持した第２群鏡筒を示す。４は後端内周部３ケ所にキー４ａを段ビス４ｂによって取付けた直進筒であり、キー４ａは固定筒１に設けた直進溝１ｂとカム筒２に設けた１群カム２ａに係合しているため、カム筒２が回転することにより、直進筒４は光軸方向に直進移動する。
【００１９】
この直進筒４の外周にはオスヘリコイド４ｃが形成してあり、第１群レンズＬ１を固着した第１群鏡筒５の内周部に形成したメスヘリコイド５ａと係合している。すなわち、第１群鏡筒５が回転することにより、第１群レンズＬ１は光軸方向に移動し、焦点調節を行う。
【００２０】
６は第３群レンズＬ３を固着するとともに、公知の電磁絞りユニット７をビス７ａにより固定保持している第３群鏡筒である。この第３群鏡筒６は周方向に３つのコロ６ａを有し、このコロ６ａは固定筒１に設けた直進溝１ｃとカム筒２に設けた３群カム２ｂに係合している。
【００２１】
８は第５群レンズＬ５を保持するとともに、外周に３つのコロ８ａを有した第５群鏡筒を示している。このコロ８ａは固定筒１の第３群鏡筒と共通の直進溝１ｃとカム筒２に設けた５群カム２ｃに係合しており、カム筒２の回転により、第３群鏡筒及び第５群鏡筒とも光軸方向に移動する様に構成している。
【００２２】
９は第４群鏡筒であり、外周３箇所の突出部９ｂが固定筒１に嵌合し、ビス９ａで固定されている。第５群鏡筒８の穴部８ｂに第４群鏡筒９の突出部９ｂが挿入されるよう構成している。
【００２３】
１０は後端１０ｂが固定筒１とバヨネット結合し、光軸まわりに回転自由に保持されているフォーカスリングであり、このフォーカスリング１０は内周に直進溝１０ａを形成し、第１群鏡筒５の後端に設けたキー部５ｂが係合している。これによって、フォーカスリング１０の回転のみを第１群鏡筒５に伝達し、ヘリコイド機構によってフォーカス調整が可能となっている。
【００２４】
１１は金属材料による補強リングであり、この補強リング１１はフォーカスリング１０の直進溝１０ａの開口部をふさぐと同時に変形による動きの低下を防止している。１２はズームリングであり、このズームリング１２は後端フランジ部１２ａを固定筒１と該固定筒にビス固定した外装環１３によって挟持され、光軸まわりの回転のみ可能に保持している。
【００２５】
図２に示した１４は固定筒の円弧状の穴１ｅを挿通し、カム筒２にビス１４ａにより固定されている連結板であり、この連結板１４の後端はズームリング１２の溝部１２ｂに嵌合し、ズームリング１２の回転をカム筒２に伝達している。
【００２６】
１５は前述の絞りユニット７をカメラ本体（図示せず）との通信により駆動制御する実装部品であり、固定筒１の小径部外周にビス１５ｂにより固定されている。この実装部品１５は絞りユニット７と図示しない電気配線が行われており、後方にはカメラ本体との通信及び電源の給電を行う接点部品１５ａが接続されている。１６は外装環１３にビス固定したカメラ本体に取付けるためのマウントであり、このマウント１６には接点部品１５ａをビス固定している。１７はマウント１６に弾性を利用して固定している裏蓋である。
【００２７】
図４は固定筒１の小径部で切断した断面図で、レンズ正面方向から見た図である。２１は焦点調節用モータであり、このモータ２１はギヤ地板２２に図示しないビスによって固定され、このギヤ地板２１は固定筒１にビス２２ａにより固定されている。２３はモータ２１のトルクを伝達するギヤ列であり、最終段のギヤ２３ａはフォーカスリング１０の後部内周に設けたギヤ部１０ｃに噛合している。実装部品１５はフレキシブルプリント基板で構成され、固定筒１に巻きつきように配置されている。２４は実装部品１５に実装された姿勢センサを示し、重力方向を検出するものである。
【００２８】
次に、本発明に関わるフォーカスリング１０の駆動方法について説明する。
【００２９】
図４は通常撮影姿勢を示しており、図中W方向に重力が働いている。その際モータ２１の回転力が伝達され、フォーカスリングを駆動するが、図中Ａ方向に回転させる際にはフォーカスリング１０、および第１群鏡筒５を重力方向であるＷ方向に反して持ち上げる力が働くため低い電圧にて駆動する。駆動電圧はフォーカスリング１０と固定筒１の摺動摩擦、およびフォーカスリング１０と第１群鏡筒５のヘリコイド機構の摺動摩擦を考慮し、一群鏡筒５が持ち上がらない程度に設定されている。それによって、ガタの大きい部分とガタ寄せされる部分が変化しないため、像揺れ、像飛びを発生させにくくできる。
【００３０】
一方Ｂ方向に回転させる時は、常に重力方向であるＷ方向にガタ寄せされるため、システムが許す範囲の最高電圧で駆動できる。従って、動画撮影時でも像揺れ、像飛びの無い撮影を可能にできる。また、重力と同じ方向に回転させる場合には最高速で駆動できるため、フォーカス調整時間を遅延させることも無い。
【００３１】
図５、図６はカメラの別の姿勢を示した物で、それぞれカメラを横向きにした場合で図中Ｗで示した方向が重力方向である。重力方向は姿勢センサ２４で検出され、姿勢センサ２４の出力に応じてフォーカスリング１０の駆動力を可変としている。すなわち図５に示す状態では、Ｂ方向に回転させる場合には第１群鏡筒５を持ち上げる方向に力が作用するため、低加速で回転させ、Ａ方向に回転させる場合には最高速で回転させる。また、図６の状態では逆にＡ方向は低加速で、Ｂ方向は最高速で回転させる。このように、レンズの姿勢によって最適な駆動速度を設定できるため、常に像揺れ、像飛びの無い画像を撮影できるものである。
【００３２】
本実施例において、モータはＤＣモータを使用しているが、ステップモータでもかまわない。その際はフォーカスリングの回転方向によって入力するパルス間隔を可変とればよい。また、電圧をＰＷＭ制御でのパワーレートを可変としてもよい。
【００３３】
また、本実施例においては、ヘリコイド機構に関して示しているが、カム機構にも適応可能である。さらに、電動のズーミング機構に適応することも可能である。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１固定筒
５第1群鏡筒（レンズ枠）
１０フォーカスリング（回転筒）
１５実装部品（制御手段）
２１モータ
２３ギア列
２３a 最終段ギア（伝達部）
２４姿勢センサ（重力方向検出手段）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動するレンズ枠と、回動することによりレンズ枠を駆動する回転筒と、回転筒を回転させる駆動源となるモータを有するレンズ鏡筒において、回転筒を一方に回転させる際と、別の方向に回転させる場合とで異なる加速で回転させ、レンズ枠を重力に対して持ち上げる方向に回転させる場合は、重力加速度以下で加速駆動させる制御手段を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
制御手段はモータの駆動力を回転筒に伝える伝達部において、回転筒に加わる駆動力が、重力とは逆方向に向いている時は重力加速度以下で加速駆動し、重力と同方向の時はより高速で加速駆動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
レンズ鏡筒に加わる重力方向を検出するための重力方向検出手段を有し、モータの駆動力を回転筒に伝える伝達部において、回転筒に加わる駆動力が、前記重力方向検出手段によって検出された重力方向とは逆方向に向いている時は重力加速度以下で加速駆動し、重力と同方向の時はより高速で加速駆動する制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。

【図１】