JP2009265578A

JP2009265578A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2009265578A
Application number: JP2008118439A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Narita; 大助成田; Akira Natsukawa; 彰夏川
Original assignee: Sigma Corp
Current assignee: Sigma Corp
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-11-12

Abstract

【課題】レンズの重量に影響されること無くレンズ鏡枠の移動速度が調節し、レンズ鏡枠を設定した合焦点の位置で完全に停止させることが可能とする。
【解決手段】加速度検出手段によって検出された加速度成分と、制御装置によって設定されたレンズ鏡枠が停止する設定停止位置と、レンズ鏡枠の現在位置との間の距離と、速度検出手段によって検出された移動中のレンズ鏡枠の移動速度とを処理することで、モータに供給される出力値を決定し、出力値に基づいてレンズ鏡枠の移動速度を制御する。加速度センサでレンズ鏡筒に作用する光軸Ｉ方向の加速度成分を検出することにより、撮影時における撮像装置の角度に対応してレンズ鏡枠の移動速度を調節する。
【選択図】図４

Description

撮像装置に作用する光軸方向の加速度成分を検出するための検出手段が検出した傾斜角度、重力又は加速度に基づいてレンズ鏡枠の移動速度を制御する機能を有した撮像装置に関する。

撮影者が所望の構図の写真を撮るために様々な撮影姿勢で撮影が行われることがあった。如何なる撮影姿勢においても理想の構図の写真が撮れるように、コンパクトデジタルカメラ、デジタルスチルカメラや交換レンズは改良されてきた。撮影時にあらゆる角度にカメラを向けるため、その際に生じるカメラの傾きやブレは撮影の妨げであった。これらの傾き量やブレ量を検出し最適な撮影状態を撮影者に提供する機能を有したカメラや交換レンズの要望があった。そのため、カメラ本体或いは交換レンズに加速度センサやジャイロセンサ等を搭載することにより、撮影時におけるカメラの傾き量やブレ量を検出しカメラを撮影に好適な状態にする機能が考案されてきている。具体的には特許文献１に開示されている。

また、交換レンズにおいて、シャッターチャンスを逃さないためにズームレンズやフォーカスレンズの移動を最適に制御するためのプログラムが考案されている。具体的には特許文献２に開示されている。
特開２００６−３４５６３０号公報特開２００６−３５００６１号公報

近年、ユーザーの交換レンズに対する要望と需要は多岐に渡ってきている。そのため、供給される交換レンズの種類は多種多様である。特に望遠レンズにおいてはＦ値が小さく、焦点距離が大きい大口径の超望遠機能を備えた交換レンズが登場してきている。このような交換レンズは性能上、レンズ群を構成するレンズが大径化し、レンズの枚数も増加するためレンズ鏡筒の総重量が増加する傾向にある。

このような超望遠レンズを装着し、カメラを水平位置から仰角方向或いは俯角方向に角度を変えて撮影する際、ズーミング用レンズ群の鏡枠及びフォーカシング用レンズ群の鏡枠を移動させると、各レンズ群の鏡枠はレンズの重量により撮影者が設定した設定停止位置で完全に停止し難くなっている。

レンズの重量がレンズ鏡枠の移動速度に影響を及ぼし、特にカメラの水平位置から仰角方向或いは俯角方向への角度が急になるに従って、レンズの重量によるレンズ鏡枠の移動速度への影響は大きくなる。このため、レンズ鏡枠を設定した設定停止位置において完全に停止させるのは極めて難しくなる。特許文献１で開示されている発明では軽量なレンズ鏡枠の移動は制御可能である。しかし、上記の超望遠レンズに搭載されるような重量の大きいレンズ鏡枠においては、特許文献１で開示されている発明はレンズ鏡枠の移動を撮影時のカメラの傾斜角度に対応させて精度良く制御することは極めて難しい。また、特許文献２で開示されている発明は撮影時におけるカメラの傾斜角度を考慮した制御ではないため、レンズ鏡枠の移動速度制御と停止制御において傾斜角度の影響を防止することは極めて難しい。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、第１の発明は、撮像装置に作用する光軸方向の加速度成分を検出するための加速度検出手段と、前記撮像装置に配設されたレンズ鏡枠を前記光軸方向に移動させるモータと、前記レンズ鏡枠の現在位置を検出する位置検出手段と、前記レンズ鏡枠の移動速度を検出する速度検出手段と、前記レンズ鏡枠の移動速度を制御する制御装置とを有する撮像装置であって、前記制御装置は前記加速度検出手段によって検出された前記加速度成分と、前記制御装置によって設定された前記レンズ鏡枠が停止する設定停止位置と前記レンズ鏡枠の現在位置との間の距離と、前記速度検出手段によって検出された移動中の前記レンズ鏡枠の移動速度とを処理することで、前記モータに供給される出力値を決定し、前記出力値に基づいて前記レンズ鏡枠の移動速度を制御することを特徴とする撮像装置である。

第２の発明は、前記レンズ鏡枠が前記設定停止位置から特定範囲の間で停止可能であるように前記モータへの前記出力値を決定する前記制御装置を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置である。

第３の発明は、前記制御装置は、前記レンズ鏡枠の停止位置が前記特定範囲内であると判断した場合において、変倍操作又は合焦操作による前記レンズ鏡枠の移動を指令する信号が前記制御装置に入力されない限り、検出された前記加速度成分に基づいて前記移動速度をゼロに維持するように前記モータへの出力値を制御することを特徴とする請求項２記載の撮像装置である。

本発明を実施することにより撮像装置に配設した検出手段で撮像装置に作用する光軸方向の加速度成分を検出するため、検出された光軸方向の加速度成分に従ってレンズ鏡枠を移動させるモータに印加される電圧のデューティ比が制御装置内のＣＰＵにおいて決定される。決定されたデューティ比がＣＰＵから制御装置内のドライバーに送られ、ドライバー内でデューティ比に従ってモータに印加する電圧を調整することが可能となる。電圧の調整により、光軸方向の加速度成分に対してのモータのレンズ鏡枠駆動のための出力が適正に制御される。これにより、撮影時におけるレンズ鏡筒の角度を加速度検出手段で検出し、その角度に従ってレンズ鏡枠の移動速度を調節することが可能となる。レンズ鏡枠の移動速度を調節することにより、レンズ鏡枠の停止制御において、レンズ鏡枠自体の重量に影響されることなくレンズ鏡枠を設定した停止位置で精度良く停止させることが可能となる。

また、撮像装置に作用する光軸方向の加速度成分に対応してデューティ比を算出し、モータへの印加電圧を調整するため、撮像装置を仰角又は俯角に傾けて撮影する際、レンズ鏡枠の自重に左右されること無くレンズ鏡枠を設定停止位置で停止した状態を保つことが可能となる。

本発明の実施例を図に基づいて説明する。本実施例では超望遠機能を有した大口径のレンズ鏡筒の鏡枠の移動制御に本発明を適用した。

図１は超望遠機能を有した大口径のレンズ鏡筒の外観斜視図である。図２は超望遠機能を有した大口径のレンズ鏡筒の断面図である。図３は超望遠機能を有した大口径のレンズ鏡筒後部に配設してあるズーミング用操作リングとフォーカシング用操作リングの図である。図４は超望遠機能を有した大口径のレンズ鏡筒におけるレンズ鏡枠の移動の制御を示したブロック図である。図５はマニュアル操作時におけるレンズ鏡枠の移動とその移動速度の制御を示すフローチャート図である。図６はオートフォーカス操作時におけるレンズ鏡枠の移動とその移動速度の制御を示すフローチャート図である。

図１では、レンズ鏡筒１にカメラ本体２が装着されていることが示されている。本実施例のレンズ鏡筒は超望遠機能を有した大口径のレンズ鏡筒であり、このレンズ鏡筒は固定筒３と固定筒３よりも外径の小さい後部鏡筒５との二つに分かれている。後部鏡筒５にはズーミング用操作リング７ａとフォーカシング用操作リング８ａとが配設されている。

図２では、レンズ鏡筒１は光軸ｌに沿って複数のレンズ群を配設し、それぞれのレンズ群を保持する複数の鏡枠を重ねて構成されており、光軸ｌに垂直に物体側から第１のレンズ群Ｌ１、第２のレンズ群Ｌ２、第３のレンズ群Ｌ３、第４のレンズ群Ｌ４と第５のレンズ群Ｌ５とが配設されていることが示されている。また、レンズ鏡筒１を三脚に固定するための三脚座４も配設されている。第２のレンズ群Ｌ２はズーミング用レンズ群であり、第３のレンズ群Ｌ３はフォーカシング用レンズ群である。

光軸ｌに平行にズーミング用リードスクリュー７ｅとフォーカシング用リードスクリュー８ｅとがレンズ鏡筒１に配設されている。ズーミング用リードスクリュー７ｅにはズーミング用ナット７ｆが螺合しており、フォーカシング用リードスクリュー８ｅにはフォーカシング用ナット８ｆが螺合している。ズーミング用ナット７ｆには第２のレンズ群Ｌ２を保持した第２のレンズ群の鏡枠７が固着しており、フォーカシング用ナット８ｆには第３のレンズ群Ｌ３を保持した第３のレンズ群の鏡枠８が固着している。

ズーミング用リードスクリュー７ｅの物体側の端部はベアリング６で回転可能に保持され、カメラ側の端部にはズーミング用ロータリーエンコーダ７ｈが配設されている。ズーミング用ロータリーエンコーダ７ｈに隣接してズーミング用ＤＣモータ７ｇが配設されている。ズーミング用リードスクリュー７ｅとズーミング用ＤＣモータ７ｇとには各々プーリー（不図示）が配設され、両プーリーはズーミング用タイミングベルト７ｉで繋がれている。これによりズーミング用ＤＣモータ７ｇの駆動がズーミング用リードスクリュー７ｅに伝達され、ズーミング用リードスクリュー７ｅが回転する。

ズーミング用リードスクリュー７ｅの回転はズーミング用リードスクリュー７ｅのカメラ側の端部に配設されているズーミング用ロータリーエンコーダ７ｈによって計測される。計測された回転はズーミング用ロータリーエンコーダ７ｈ内で信号に変換されて制御装置内のＣＰＵ１０に出力される。ズーミング用ロータリーエンコーダ７ｈから出力された信号は制御装置内のＣＰＵ１０で処理され、第２のレンズ群Ｌ２を保持した第２のレンズ群の鏡枠７の移動速度と位置とがＣＰＵ１０のデータテーブルに基づいて算出される。

フォーカシング用リードスクリュー８ｅも上記ズーミング用リードスクリュー７ｅと同様に、フォーカシング用ロータリーエンコーダ８ｈ、フォーカシング用ＤＣモータ８ｇ、フォーカシング用プーリー（不図示）とフォーカシング用タイミングベルト８ｉとが配設されている。フォーカシング用ＤＣモータ８ｇの駆動がフォーカシング用リードスクリュー８ｅに伝達され、フォーカシング用リードスクリュー８ｅが回転する。

フォーカシング用リードスクリュー８ｅの回転はフォーカシング用リードスクリュー８ｅのカメラ側の端部に配設されているフォーカシング用ロータリーエンコーダ８ｈによって計測される。計測された回転はフォーカシング用ロータリーエンコーダ８ｈ内で信号に変換されて制御装置内のＣＰＵ１０に出力される。フォーカシング用ロータリーエンコーダ８ｈから出力された信号は制御装置内のＣＰＵ１０で処理され、第３のレンズ群Ｌ３を保持した第３のレンズ群の鏡枠８の移動速度と位置とがＣＰＵ１０のデータテーブルに基づいて算出される。

また、レンズ鏡筒１に作用する光軸方向の加速度成分を検出する検出手段は不図示ではあるが、フォーカシング用ロータリーエンコーダの付近に設置されている基板に配設されている。本発明においては検出手段として加速度センサを使用している。

次に、第２のレンズ群の鏡枠７と第３のレンズ群の鏡枠８との移動速度の制御について説明する。

これら第２のレンズ群の鏡枠７と第３のレンズ群の鏡枠８との移動指令は撮影者から与えられることになる。この移動指令を送り出す手段としてズーミングの指令はズーミング用操作リング７ａの回転操作で、フォーカシングの指令はフォーカシング用操作リング８ａの回転操作で得られるようになっている。

図１より、ズーミング用操作リング７ａとフォーカシング用操作リング８ａとは固定筒３の後部に連接する後部鏡筒５に設置されており、左右への回転が自在であり、回転操作の停止位置が無いエンドレスの構造となっている。これらズーミング用操作リング７ａとフォーカシング用操作リング８ａとは後部鏡筒５の端部に装着するカメラ本体２に近接した位置に並設されてある。レンズ鏡筒１の固定筒３の下部には三脚座４が配設してあり、三脚座４に三脚を固定して撮影するとき、撮影者がカメラ本体２のファインダーを覗いた姿勢でのズーミング操作やフォーカシング操作が容易であるようになっている。

図３では、ズーミング用操作リング７ａとフォーカシング用操作リング８ａとの構造が示されている。ズーミング用操作リング７ａの操作部の外周に対して内周部にはズーミング操作用スリット板７ｂが固設されている。このズーミング操作用スリット板７ｂを挟み込む形状でズーミング操作用フォトインターラプター７ｃが後部鏡筒５の固定部（不図示）に固定されているズーミング操作用基板７ｄに着設されていて、ズーミング用操作リング７ａの回転をパルス信号に変換し、変換されたパルス信号によってズーミング用操作リング７ａの回転を精密に計測出来るようになっている。また同様にフォーカシング用操作リング８ａの内周部にもフォーカシング操作用スリット板８ｂが固設されており、このフォーカシング操作用スリット板８ｂを挟み込む形状でフォーカシング操作用フォトインターラプター８ｃが後部鏡筒５の固定部（不図示）に固定されているフォーカシング操作用基板８ｄに着設されていて、フォーカシング用操作リング８ａの回転をパルス信号に変換し、変換されたパルス信号によってフォーカシング用操作リング８ａの回転を精密に計測出来るようになっている。

以下、変倍操作について説明する。

図４では、加速度センサと各操作リングとによる各鏡枠の移動について示されている。撮影者がマニュアル操作で撮影倍率を変える場合、ズーミング用操作リング７ａを回転させるとズーミング操作用スリット板７ｂの移動でズーミング用フォトインターラプター７ｃにおいてズーミング用操作リング７ａの回転方向と回転移動量とが読み取られ、読み取られた回転方向と回転移動量とはパルス信号に変換されて制御装置９内のＣＰＵ１０に送られる。これにより、目標の停止位置を設定することができる。

また、第２のレンズ群の鏡枠７が保持しているレンズの重量とレンズ鏡筒１の傾斜角度とによって第２のレンズ群の鏡枠７の移動速度に変化が生じてくる。ズーミング用操作リング７ａで設定した停止位置で第２のレンズ群の鏡枠７を精度良く停止させるため、加速度センサで第２のレンズ群の鏡枠７に作用する光軸方向の加速度成分を検出し、検出された光軸方向の加速度成分は加速度センサにおいて検出信号に変換されて制御装置９内のＣＰＵ１０に送られる。

ズーミング用ロータリーエンコーダ７ｈでズーミング用リードスクリュー７ｅの回転を計測し、計測した結果を信号に変換して制御装置９内のＣＰＵ１０に送る。このＣＰＵ１０で第２のレンズ群の鏡枠７の現在位置を算出する。

制御装置９内のＣＰＵ１０には、加速度センサから検出信号に変換されて送られた光軸方向の加速度成分の情報、検出されたズーミング用操作リング７ａの回転方向と回転移動量とを基にズーミング用ＤＣモータ７ｇの駆動量を算出するデータテーブルが予め記憶されている。このＣＰＵ１０内で、ＣＰＵ１０に入力された前記の加速度成分の情報、回転方向、回転移動量と第２のレンズ群の鏡枠７の現在位置とを基にズーミング用ＤＣモータ７ｇを駆動させるためのデューティ比が算出される。

レンズ鏡筒１の角度が水平の位置から仰角のとき、レンズの重量がレンズ鏡筒１のカメラ側にかかるため、第２のレンズ群の鏡枠７をレンズ鏡筒１の物体側に移動させるときはデューティ比が大きく算出され、逆に、第２のレンズ群の鏡枠７をレンズ鏡筒１のカメラ側に移動させるときはデューティ比が小さく算出される。また、レンズ鏡筒１の角度が水平の位置から俯角のとき、レンズの重量がレンズ鏡筒１の物体側にかかるため第２のレンズ群の鏡枠７をレンズ鏡筒１の物体側に移動させるときはデューティ比が小さく算出され、逆に、第２のレンズ群の鏡枠７をカメラ側に移動させるときはデューティ比が大きく算出される。このように、各角度に対応してデューティ比が算出される。

算出されたデューティ比は制御装置９内のＣＰＵ１０内で出力信号に変換されて、このＣＰＵ１０から制御装置９内にあるズーミング用ドライバー７ｊに送られる。ズーミング用ドライバー７ｊではこの出力信号に従ってズーミング用ＤＣモータ７ｇに印加される電圧が調整される。調整された印加電圧は制御装置９内のズーミング用ドライバー７ｊからズーミング用ＤＣモータ７ｇへ供給され、これによりズーミング用ＤＣモータ７ｇが回転する。すなわち、ズーミング用ＤＣモータ７ｇへの印加電圧が第２のレンズ群の鏡枠７の光軸方向に作用する加速度成分に基づいて調整されることによりズーミング用ＤＣモータ７ｇの回転数が制御される。

このズーミング用ＤＣモータ７ｇの回転によってズーミング用リードスクリュー７ｅが回転させられ、ズーミング用ナット７ｆ及び第２のレンズ群の鏡枠７を直進移動させる。この直進移動が広角側ならば第１のレンズ群Ｌ１に接近する方向、この直進移動が反対方向の望遠側ならば第１のレンズ群Ｌ１から離反する方向に移動される。

ズーミング用リードスクリュー７ｅの回転中、ズーミング用ロータリーエンコーダ７ｈによってズーミング用リードスクリュー７ｅの回転が計測され、この計測された情報が制御装置９内のＣＰＵ１０に送られる。制御装置９内のＣＰＵ１０では、このズーミング用リードスクリュー７ｅの回転の情報を基に移動中の第２のレンズ群の鏡枠７の移動量が算出される。また、この移動中において、光軸方向に作用する加速度成分も検出されている。この算出された移動量と検出された加速度成分とを基にデューティ比が常に補正される。これにより、移動中の第２のレンズ群の鏡枠７の移動速度が制御される。

以下、合焦操作について説明する。

撮影者がマニュアル操作で焦点調整をしようとする場合、フォーカシング用操作リング８ａを回転させるとフォーカシング操作用スリット板８ｂの移動でフォーカシング操作用フォトインターラプター８ｃにおいてフォーカシング用操作リング８ａの回転方向と回転移動量とが読み取られ、読み取られた回転方向と回転移動量とはパルス信号に変換されて制御装置９内のＣＰＵ１０に送られる。これにより、目標の停止位置を設定することができる。

また、第３のレンズ群の鏡枠８が保持しているレンズの重量とレンズ鏡筒１の傾斜角度とによって第３のレンズ群の鏡枠８の移動速度に変化が生じてくる。フォーカシング用操作リング８ａで設定した停止位置で第３のレンズ群の鏡枠８を精度良く停止させるため、加速度センサで第３のレンズ群の鏡枠８に作用する光軸方向の加速度成分を検出し、検出された光軸方向の加速度成分は加速度センサにおいて検出信号に変換されて制御装置９内のＣＰＵ１０に送られる。

フォーカシング用ロータリーエンコーダ８ｈでフォーカシング用リードスクリュー８ｅの回転を計測し、計測した結果を信号に変換して制御装置９内のＣＰＵ１０に送る。このＣＰＵ１０で第３のレンズ群の鏡枠８の現在位置を算出する。

制御装置９内のＣＰＵ１０には、加速度センサから検出信号に変換されて送られた光軸方向の加速度成分の情報、検出されたフォーカシング用操作リング８ａの回転方向と回転移動量とを基にフォーカシング用ＤＣモータ８ｇの駆動量を算出するデータテーブルが予め記憶されている。このＣＰＵ１０内で、ＣＰＵ１０に入力された前記の加速度成分の情報、回転方向、回転移動量と第３のレンズ群の鏡枠８の現在位置とを基にフォーカシング用ＤＣモータ８ｇを駆動させるためのデューティ比が算出される。

レンズ鏡筒１の角度が水平の位置から仰角のとき、レンズの重量がレンズ鏡筒１のカメラ側にかかるため、第３のレンズ群の鏡枠８をレンズ鏡筒１の物体側に移動させるときはデューティ比が大きく算出され、逆に、第３のレンズ群の鏡枠８をレンズ鏡筒１のカメラ側に移動させるときはデューティ比が小さく算出される。また、レンズ鏡筒１の角度が水平の位置から俯角のとき、レンズの重量がレンズ鏡筒１の物体側にかかるため第３のレンズ群の鏡枠８をレンズ鏡筒１の物体側に移動させるときはデューティ比が小さく算出され、逆に、第３のレンズ群の鏡枠８をカメラ側に移動させるときはデューティ比が大きく算出される。このように、各角度に対応してデューティ比が算出される。

算出されたデューティ比は制御装置９内のＣＰＵ１０内で出力信号に変換されて、このＣＰＵ１０から制御装置９内にあるフォーカシング用ドライバー８ｊに送られる。フォーカシング用ドライバー８ｊではこの出力信号に従ってフォーカシング用ＤＣモータ８ｇに印加される電圧が調整される。調整された印加電圧は制御装置９内のフォーカシング用ドライバー８ｊからフォーカシング用ＤＣモータ８ｇへ供給され、これによりフォーカシング用ＤＣモータ８ｇが回転する。すなわち、レンズ鏡筒１の角度に対応して、フォーカシング用ＤＣモータ８ｇへの印加電圧が第３のレンズ群の鏡枠８に作用する加速度成分に基づいて調整されることによりフォーカシング用ＤＣモータ８ｇの回転数が制御される。

このフォーカシング用ＤＣモータ８ｇの回転によってフォーカシング用リードスクリュー８ｅが回転させられ、フォーカシング用ナット８ｆ及び第３のレンズ群の鏡枠８を直進移動させる。この直進移動が至近方向ならば第４のレンズ群Ｌ４に接近する方向、また、この直進移動が反対方向の無限遠方向ならば第４のレンズ群Ｌ４から離反する方向に移動させる。

フォーカシング用リードスクリュー８ｅの回転中、フォーカシング用ロータリーエンコーダ８ｈによってフォーカシング用リードスクリュー８ｅの回転が計測され、この計測された情報が制御装置９内のＣＰＵ１０に送られる。制御装置９内のＣＰＵ１０では、このフォーカシング用リードスクリュー８ｅの回転の情報を基に移動中の第３のレンズ群の鏡枠８の移動量が算出される。また、この移動中において、光軸方向に作用する加速度成分も検出されている。この算出された移動量と検出された加速度成分とを基にデューティ比が常に補正される。これにより、移動中の第３のレンズ群の鏡枠８の移動速度が制御される。

次に、オートフォーカス操作時について説明する。

カメラ本体２に配設してあるレリーズボタン（不図示）を半押しすることにより、対象物とカメラ本体２との間の距離の測距が行われる。これにより、カメラ本体２内で合焦点が決定され、フォーカシング用鏡枠である第３のレンズ群の鏡枠８の設定停止位置がカメラ本体２内にある制御装置内のＣＰＵで決定される。このＣＰＵで決定された第３のレンズ群の鏡枠８の設定停止位置の情報と、その設定停止位置まで第３のレンズ群の鏡枠８が移動する情報とがこのＣＰＵからレンズ鏡筒１内の制御装置９内のＣＰＵ１０に送られる。

レンズ鏡筒１内のＣＰＵ１０では、これらの送られた設定停止位置の情報と鏡枠の設定停止位置までの移動の情報とに加速度センサで検出したレンズ鏡筒１に作用する光軸方向の加速度成分を加えて以下のようにデューティ比が算出される。

レンズ鏡筒１の制御装置９内のＣＰＵ１０で算出されたデューティ比はレンズ鏡筒１の制御装置９内のＣＰＵ１０内で出力信号に変換されて、レンズ鏡筒１の制御装置９内にあるフォーカシング用ドライバー８ｊに送られる。このフォーカシング用ドライバー８ｊでは出力信号に従ってフォーカシング用ＤＣモータ８ｇに印加される電圧が調整される。調整された印加電圧はフォーカシング用ＤＣモータ８ｇへ供給され、これによりフォーカシング用ＤＣモータ８ｇが回転する。すなわち、レンズ鏡筒１の角度に対応して、フォーカシング用ＤＣモータ８ｇへの印加電圧が第３のレンズ群の鏡枠８に作用する加速度成分に基づいて調整されることによりフォーカシング用ＤＣモータ８ｇの回転が制御される。

図５と図６は制御装置内のＣＰＵ１０によるレンズ鏡枠の移動とその移動速度の制御を示すフローチャート図である。

（マニュアル操作時）
Ｓｔｅｐ１ではズーミング用操作リング７ａで第２のレンズ群の鏡枠７、フォーカシング用操作リング８ａで第３のレンズ群の鏡枠８の設定停止位置を夫々設定する。各操作リングの回転操作により設定停止位置がパルス信号に変換され、変換されたパルス信号が制御装置９内のＣＰＵ１０に読み取られる。

Ｓｔｅｐ２ではズーミング用ロータリーエンコーダ７ｈでズーミング用リードスクリュー７ｅの回転を計測し、第２のレンズ群の鏡枠７の現在位置と移動速度を検出する。同様に、フォーカシング用ロータリーエンコーダ８ｈでフォーカシング用リードスクリュー８ｅの回転を計測し第３のレンズ群の鏡枠８の現在位置と移動速度を検出する。検出された各鏡枠の現在位置と設定停止位置との間のパルス数に基づき、各鏡枠の現在位置と設定停止位置との間が０パルス又は１パルスであるならば、Ｓｔｅｐ３に進む。０パルス又は１パルスでないならばＳｔｅｐ４に進む。

Ｓｔｅｐ３では各鏡枠の移動を完全停止させる。

Ｓｔｅｐ４ではレンズ鏡筒１に作用する光軸方向の加速度成分を加速度センサで検出する。

Ｓｔｅｐ５では各操作リングで設定した設定停止位置、加速度センサで検出されたレンズ鏡筒１に作用する光軸方向の加速度成分と各鏡枠の移動速度とを制御装置９内のＣＰＵ１０のデータテーブルで処理し、各ＤＣモータを駆動させるためのデューティ比を算出する。

Ｓｔｅｐ６では制御装置９内のＣＰＵ１０で算出されたデューティ比がＣＰＵ１０内で出力信号に変換され、制御装置９内の各ドライバーに送られる。制御装置９内のＣＰＵ１０から制御装置９内のドライバーに送られた出力信号により、算出されたデューティ比に従って各ＤＣモータに印加される電圧が調整される。

Ｓｔｅｐ７ではＳｔｅｐ６で調整された印加電圧が制御装置９内の各ドライバーから各ＤＣモータへ供給される。これにより、デューティ比に従って各ＤＣモータが駆動し、各リードスクリューを回転させ各鏡枠を移動させる。そして、Ｓｔｅｐ２に戻る。

Ｓｔｅｐ２に戻った後、再度各リードスクリューの回転を各ロータリーエンコーダが検出し、検出した回転を制御装置９内のＣＰＵ１０に送る。検出した各リードスクリューの回転に基づいて設定停止位置と移動中の鏡枠との間のパルス数及び移動中の鏡枠の移動速度を制御装置９内のＣＰＵ１０で算出する。各鏡枠の移動中は、設定停止位置と移動中の鏡枠との間のパルス数、移動中の鏡枠の移動速度及びレンズ鏡筒１に作用する光軸方向の加速度成分を常に検出し続ける。検出したパルス数、速度及び光軸方向の加速度成分を制御装置のＣＰＵ１０で処理し、デューティ比を変え、ドライバーでＤＣモータに印加する電圧を調整し、各ＤＣモータの回転数を制御する。これによりリードスクリューの回転も制御され、各鏡枠の移動の加減速が行われる。鏡枠を移動させ、鏡枠の現在位置と設定停止位置の間のパルス数が減少するに従って、デューティ比を減少させる。デューティ比を減少させることにより、鏡枠を設定停止位置より０パルスから１パルス以内で精度良く停止させることが可能となる。

（オートフォーカス操作時）
Ｓｔｅｐ８では、カメラ本体２に配設してあるレリーズボタン（不図示）を半押しすることにより、対象物とカメラ本体２との間の距離の測距が行われる。これにより、カメラ本体２内の制御装置内のＣＰＵで合焦点が決定され、フォーカシング用鏡枠である第３のレンズ群の鏡枠８の設定停止位置が決定される。カメラ本体２内の制御装置内のＣＰＵで決定された第３のレンズ群の鏡枠８の設定停止位置の指令が、カメラ本体２内の制御装置内のＣＰＵからレンズ鏡筒１内の制御装置９内のＣＰＵ１０に送られる。

Ｓｔｅｐ９ではフォーカシング用ロータリーエンコーダでフォーカシング用鏡枠である第３のレンズ群の鏡枠８の現在位置を検出する。検出された第３のレンズ群の鏡枠８の現在位置と、カメラ本体２内の制御装置内のＣＰＵで決定された設定停止位置との間のパルス数に基づき、第３のレンズ群の鏡枠８の現在位置と上記設定停止位置との間が０パルス又は１パルスであるならば、Ｓｔｅｐ１０に進む。第３のレンズ群の鏡枠８の現在位置との間が０パルス又は１パルスでないならばＳｔｅｐ１１に進む。

Ｓｔｅｐ１０では第３のレンズ群の鏡枠８の移動を完全停止させる。

Ｓｔｅｐ１１ではレンズ鏡筒１に作用する光軸方向の加速度成分をレンズ鏡筒１内に配設された加速度センサで検出する。

Ｓｔｅｐ１２ではカメラ本体２内の制御装置内のＣＰＵで決定された設定停止位置、レンズ鏡筒１内に配設された加速度センサで検出されたレンズ鏡筒１に作用する光軸方向の加速度成分と第３のレンズ群の鏡枠８の移動速度とをレンズ鏡筒１にある制御装置９内のＣＰＵ１０のデータテーブルで処理し、フォーカシング用ＤＣモータを駆動させるためのデューティ比を算出する。

Ｓｔｅｐ１３ではレンズ鏡筒１にある制御装置９のＣＰＵ１０で算出されたデューティ比がＣＰＵ１０内で出力信号に変換され、制御装置９内のフォーカシング用ドライバー８ｊに送られる。制御装置９内のＣＰＵ１０から制御装置９内のフォーカシング用ドライバー８ｊに送られた出力信号により、算出されたデューティ比に従ってフォーカシング用ＤＣモータ８ｇに印加される電圧が調整される。

Ｓｔｅｐ１４ではＳｔｅｐ１３で調整された印加電圧が制御装置９内のフォーカシング用ドライバー８ｊからフォーカシング用ＤＣモータ８ｇへ供給される。これにより、デューティ比に従ってフォーカシング用ＤＣモータ８ｇが駆動し、フォーカシング用リードスクリュー８ｅを回転させ第３のレンズ群の鏡枠８を移動させる。そして、Ｓｔｅｐ９に戻る。

Ｓｔｅｐ９に戻った後、フォーカシング用リードスクリュー８ｅの回転をフォーカシング用ロータリーエンコーダ８ｈが検出し、検出した回転を制御装置９内のＣＰＵ１０に送る。検出したフォーカシング用リードスクリュー８ｅの回転に基づいて設定停止位置と移動中の第３のレンズ群の鏡枠８との間のパルス数及び移動中の第３のレンズ群の鏡枠８の移動速度を制御装置９内のＣＰＵ１０で算出する。この第３のレンズ群の鏡枠８の移動中は、設定停止位置と移動中の第３のレンズ群の鏡枠８との間のパルス数、移動中の第３のレンズ群の鏡枠８の移動速度及びレンズ鏡筒１に作用する光軸方向の加速度成分を常に検出し続ける。検出したパルス数、速度及び光軸方向の加速度成分を制御装置のＣＰＵ１０で処理し、デューティ比を変え、ドライバーでフォーカシング用ＤＣモータに印加する電圧を調整し、フォーカシング用ＤＣモータの回転数を制御する。これによりフォーカシング用リードスクリュー８ｅの回転数も制御され、第３のレンズ群の鏡枠８の移動の加減速が行われる。第３のレンズ群の鏡枠８の移動によって、第３のレンズ群の鏡枠８の現在位置と設定停止位置の間のパルス数が減少するに従って、デューティ比を減少させる。デューティ比を減少させることにより、鏡枠を設定停止位置より０パルスから１パルス以内で精度良く停止させることが可能となる。

次に、レンズ鏡枠を設定停止位置で停止した状態を維持するときの説明をする。

レンズ鏡筒１を傾けた状態で撮影する時は、その撮影状態における角度でレンズ鏡枠を設定停止位置で停止保持する必要がある。このため、レンズ鏡枠の自重によってリードスクリューが回転しないように各ＤＣモータに電圧を印加し、各ＤＣモータにブレーキをかける制御をしなければならない。

レンズ鏡筒１の光軸方向の加速度成分を加速度センサで検出し、検出した光軸方向の加速度成分に対応してデューティ比を算出する。算出されたデューティ比に従って各ＤＣモータに印加される電圧が調整される。レンズ鏡枠の自重によって生じるリードスクリューの回転を防止するため、デューティ比に従った電圧を各ＤＣモータに印加し各ＤＣモータを停止させる。これにより、レンズ鏡筒１が傾いていても、その傾いた角度に対応してレンズ鏡枠をその設定停止位置で停止保持することが可能となる。

以上より、撮影時において、加速度センサがレンズ鏡筒１に作用する光軸方向の加速度成分を検知する。これにより撮影者の撮影位置に対応して、常に第２のレンズ群の鏡枠７と第３のレンズ群の鏡枠８の移動速度が制御される。このように鏡枠の移動速度が制御されることにより、第２のレンズ群の鏡枠７と第３のレンズ群の鏡枠８とは設定された停止位置で極めて高精度で停止可能となる。

本発明では、デューティ比の算出にデータテーブルを用いているが、データテーブルだけに限定されるものではない。各操作リングからの出力又はカメラ本体から送られた設定停止位置の情報、ロータリーエンコーダからの出力、加速度センサからの出力とデューティ比との関係式によってデューティ比を算出することも可能である。

検出手段と制御装置との配設箇所はカメラ本体でもよい。また、検出手段が少なくともレンズ鏡筒及びカメラ本体のいずれかにあればよい。制御装置も少なくともレンズ鏡筒及びカメラ本体のいずれかにあればよい。検出手段と制御装置とは別々に配設されてもよい。検出手段は加速度センサに限定されない。

また、モータはＤＣモータだけに限定されるものではない。超音波モータでも実施可能である。ＤＣモータではデューティ比を変化させて鏡枠の移動速度を制御したが、超音波モータでは駆動周波数を変化させて制御する。加速度センサにより、レンズ鏡筒に作用する光軸方向の加速度成分を検出したならば、制御装置において検出結果に基づいて超音波モータへの駆動周波数を算出し、この駆動周波数に従った印加電圧が超音波モータに供給されることにより、レンズ鏡筒に作用する光軸方向の加速度成分に基づいて超音波モータの回転を制御する。

本発明を実施した超望遠機能を有した大口径のレンズ鏡筒１の外観斜視図である。本発明を実施した超望遠機能を有した大口径のレンズ鏡筒１の断面図である。本発明を実施した超望遠機能を有した大口径のレンズ鏡筒１後部に配設してあるズーミング用操作リング７ａとフォーカシング用操作リング８ａの図である。本発明を実施した超望遠機能を有した大口径のレンズ鏡筒１におけるレンズ鏡枠の移動の制御を示したブロック図である。マニュアル操作時におけるレンズ鏡枠の移動とその移動速度の制御を示すフローチャート図である。オートフォーカス操作時におけるレンズ鏡枠の移動とその移動速度の制御を示すフローチャート図である。

符号の説明

Ｌ１第１のレンズ群
Ｌ２第２のレンズ群
Ｌ３第３のレンズ群
Ｌ４第４のレンズ群
Ｌ５第５のレンズ群
ｌ光軸
１レンズ鏡筒
２カメラ本体
３固定筒
４三脚座
５後部鏡筒
６ベアリング
７第２のレンズ群の鏡枠
７ａズーミング用操作リング
７ｂズーミング操作用スリット板
７ｃズーミング操作用フォトインターラプター
７ｄズーミング操作用基板
７ｅズーミング用リードスクリュー
７ｆズーミング用ナット
７ｇズーミング用ＤＣモータ
７ｈズーミング用ロータリーエンコーダ
７ｉズーミング用タイミングベルト
７ｊズーミング用ドライバー
８第３のレンズ群の鏡枠
８ａフォーカシング用操作リング
８ｂフォーカシング操作用スリット板
８ｃフォーカシング操作用フォトインターラプター
８ｄフォーカシング操作用基板
８ｅフォーカシング用リードスクリュー
８ｆフォーカシング用ナット
８ｇフォーカシング用ＤＣモータ
８ｈフォーカシング用ロータリーエンコーダ
８ｉフォーカシング用タイミングベルト
８ｊフォーカシング用ドライバー
９制御装置
１０ＣＰＵ

Claims

撮像装置に作用する光軸方向の加速度成分を検出するための加速度検出手段と、
前記撮像装置に配設されたレンズ鏡枠を前記光軸方向に移動させるモータと、
前記レンズ鏡枠の現在位置を検出する位置検出手段と、
前記レンズ鏡枠の移動速度を検出する速度検出手段と、
前記レンズ鏡枠の移動速度を制御する制御装置と
を有する撮像装置であって、
前記制御装置は
前記加速度検出手段によって検出された前記加速度成分と、
前記制御装置によって設定された前記レンズ鏡枠が停止する設定停止位置と前記レンズ鏡枠の現在位置との間の距離と、
前記速度検出手段によって検出された移動中の前記レンズ鏡枠の移動速度と
を処理することで、前記モータに供給される出力値を決定し、前記出力値に基づいて前記レンズ鏡枠の移動速度を制御する
ことを特徴とする撮像装置。
前記レンズ鏡枠が前記設定停止位置から特定範囲の間で停止可能であるように前記モータへの前記出力値を決定する前記制御装置を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記制御装置は、前記レンズ鏡枠の停止位置が前記特定範囲内であると判断した場合において、変倍操作又は合焦操作による前記レンズ鏡枠の移動を指令する信号が前記制御装置に入力されない限り、検出された前記加速度成分に基づいて前記移動速度をゼロに維持するように前記モータへの出力値を制御することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。