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技術 光学機器

出願人 キヤノン株式会社
発明者 工藤智幸
出願日 2016年7月6日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2016-134449
公開日 2018年1月11日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2018-005085
状態 特許登録済
技術分野 レンズ鏡筒
主要キーワード 保持通電 実使用領域 機能切換え マニュアル動作 電動駆動源 ハスバギア 電動操作 ギア連結
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年1月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

手動回転環の操作時にも駆動源駆動軸を回転させる。 手動回転環による手動操作、及び、電動駆動源による電動操作において、レンズ鏡筒伝達機構切り替えをスムーズに行いたい。

解決手段

そこで、本発明では、前記手動手段2を駆動することで前記駆動機構4が手動で駆動される場合、前記手動手段2による駆動力が前記駆動機構4を介して前記駆動源3され、前記駆動源3を構成する駆動軸3aも同時に駆動される。

概要

背景

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。

概要

手動回転環の操作時にも駆動源駆動軸を回転させる。 手動回転環による手動操作、及び、電動駆動源による電動操作において、レンズ鏡筒の伝達機構の切り替えをスムーズに行いたい。 そこで、本発明では、前記手動手段2を駆動することで前記駆動機構4が手動で駆動される場合、前記手動手段2による駆動力が前記駆動機構4を介して前記駆動源3され、前記駆動源3を構成する駆動軸3aも同時に駆動される。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

レンズ保持部材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、を有する光学機器であって、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され、前記駆動源を構成する駆動軸も同時に駆動されることを特徴とする光学機器。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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。

0003

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。

0004

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。

0005

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。

0006

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。

0007

また、レンズ鏡筒を電動で動作させるという要望がある。

0008

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。

0009

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。

0010

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。

0011

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。

先行技術

0012

特開平9−15481号公報

発明が解決しようとする課題

0013

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。

0014

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。

0015

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。

課題を解決するための手段

0016

そこで、本発明では、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、を有する光学機器であって、
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され、前記駆動源を構成する駆動軸も同時に駆動されることを特徴とする。

発明の効果

0017

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。

図面の簡単な説明

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

上面にはレリーズタン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。

0026

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。

0027

LCDより成るディスプレイ液晶手段)18が配置されている。

0028

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。

0029

制御部はCPU42、ROM41、RAM43で構成されている。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

図1は撮影レンズ鏡筒1の斜視図である。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

図2(b)に概念図を示す。

0048

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。

0049

図3(b)に駆動源3の断面図を示す。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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。

0062

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。

0063

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。

0064

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。

0065

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。

0066

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。

0067

通常、ウォーム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。

0068

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。

0069

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、高性能潤滑油を使用する必要がある。

0070

原歯車工業(株)の歯車技術資料に詳しく記載がある。

0071

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。

0072

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。

0073

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の回転数カウントする。

0074

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。

0075

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。

0076

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。

0077

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。

0078

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。

0079

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ピント外れることが無くなる。

0080

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。

0081

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。

0082

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。

0083

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。

0084

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。

0085

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。

0086

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。

0087

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。

0088

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。

0089

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。

0090

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。

0091

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。

0092

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。

0093

カメラが沈胴式であり、非使用時と使用時の鏡筒繰り出し位置違う場合、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。

0094

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。

実施例

0095

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。

0096

産業上利用できることは明らかである。

0097

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

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