JP2014178715A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラー担持環が作動端に突き当たった状態で更に手動操作を行った場合に、
ローラーとそれに当接する部材との間のスリップの発生を抑制すること。
【解決手段】 レンズを駆動するための振動波モータと、手動操作してレンズを光軸方向に移動させるためのマニュアル環１０２と、それに当接するスリップ環１０３と、スリップ環１０３に当接し、振動波モータにより駆動されるローラー１０５と、ローラー１０５を担持するローラー担持環１０４と、ローラー１０５とスリップ環１０３とを圧接する加圧手段と、を有し、マニュアル環１０２とスリップ環１０３との当接面の摩擦抵抗が、ローラー１０５とスリップ環１０３との当接面の摩擦抵抗よりも小さくなるように、スリップ環１０３を構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光軸と同心の環状の振動波モータによるレンズ駆動と、マニュアル環によるレンズの手動操作とが可能なレンズ鏡筒に関する。

特許文献１には、放射方向（径方向）の軸線を中心として回転可能なローラーが設けられたリング（以後、ローラー担持環）を介して、振動波モータによるレンズ駆動と、マニュアル操作環によるレンズの手動操作とが行えるレンズ鏡筒が開示されている。

特開平０２−２５３２１４号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、手動操作に際し、ローラー担持環が作動端に突き当たった後、更に手動操作を行おうとすると、最も摩擦抵抗が少ない箇所が摩擦に抗してスリップすることになる。通常はマニュアル操作環とローラーとの間、あるいはローラーと振動波モータとの間、稀には振動波モータ内のロータとステータの間でスリップすることになる。一般的にローラー担持環は形状が複雑となるため樹脂による成型で製作されるが、比較的弾性変形しやすい樹脂部品である軸に担持されたローラーがスリップすると、軸の変形と摩擦が交互に繰り返されることになる。このような現象が生じると、これが振動となって異音が発生するという問題があった。

本発明は、ローラー担持環が作動端に突き当たった状態で更に手動操作を行った場合でも、ローラーとそれに当接する部材との間のスリップの発生を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、例示的な本発明のレンズ鏡筒は、レンズを光軸方向に駆動するための環状の振動波モータと、前記レンズの光軸を回転中心として回転可能であり、手動操作して前記レンズを光軸方向に移動させるためのマニュアル環と、前記光軸を回転中心として回転可能であり、前記マニュアル環に当接するスリップ環と、前記光軸に対して直交する放射方向の軸線を中心として回転可能であり、前記スリップ環に当接し、前記振動波モータにより駆動されるローラーと、前記ローラーを担持する共に、前記ローラーと共に前記光軸を中心として回転可能なローラー担持環と、前記ローラーと前記スリップ環とを圧接する加圧手段と、を有し、前記マニュアル環と前記スリップ環との当接面の摩擦抵抗が、前記ローラーと前記スリップ環との当接面の摩擦抵抗よりも小さくなるように、前記スリップ環を構成することを特徴としている。

本発明によれば、ローラーとそれに当接する部材との間のスリップの発生を抑制することができるので、結果として異音の発生を抑制したレンズ鏡筒が実現できる。

本発明を適用したレンズ鏡筒の断面図である。 フォーカス駆動ユニットの部分拡大断面図である。 フォーカス駆動ユニットの分解斜視図である。

以下、本発明の実施例のレンズ鏡筒について、図面を参照しながら説明する。本実施例のレンズ鏡筒は、レンズの光軸と同心の環状の振動波モータを内蔵し、更に手動操作を可能とするマニュアル操作環を備えたレンズ鏡筒である。

図１は、本実施例のレンズ鏡筒の断面図である。図２は、このレンズ鏡筒の一部であるフォーカス駆動ユニットの箇所（図１における破線枠Ａ内）の部分拡大図である。図３は、そのフォーカス駆動ユニットの分解斜視図である。

本実施例のレンズ鏡筒は、不図示であるカメラ本体に取り付くためのマウント２０１を有している。このマウント２０１には、カメラ本体とレンズ鏡筒の通信のためのコネクタ２０２が設けられている。

マウント２０１は、固定鏡筒２０３にビスによって取り付けられている。固定鏡筒２０３は、中間筒２０４にビスによって固定されている。中間筒２０４は、案内筒２０５にビスによって取り付けられている。また中間筒２０４には、外装環２０６がビスによって取り付けられている。固定鏡筒２０３、中間筒２０４、案内筒２０５は、いずれも光軸と同心の環状の部材である。

案内筒２０５の最も物体側には、第１レンズ群Ｌ１を保持した１群レンズ鏡筒２０７が嵌合保持されている。１群レンズ鏡筒２０７には、案内筒２０５のカム溝内に嵌合するカムフォロアＡ２１０がビス止めされている。１群レンズ鏡筒２０７をカムフォロアＡ２１０を介して案内筒２０５のカム溝内を進退させることによって、製造時の光学調整が行える。

案内筒２０５の内径にはカム筒２０８が嵌合しており、カム筒２０８にはカムフォロアＢ（不図示）がビス止めされている。カムフォロアＢは、案内筒２０５内径の溝部に嵌合し、案内筒２０５の内径に沿って、光軸を回転中心として定位置回転する構造となっている。カム筒２０８の内径には、サブカム筒２０９が嵌合しており、サブカム筒２０９には、カムフォロアＣ（不図示）がビス止めされている。カムフォロアＣは、カム筒２０８に設けられた直進溝と案内筒２０５に設けられたサブカム溝に挿通している。サブカム筒２０９は、カム筒２０８が回転することで、カム筒２０８の内径に沿って進退する構造となっている。

サブカム筒２０９の内径には、２群直進ガイド筒２１１が嵌合されている。２群直進ガイド筒２１１は、サブカム筒２０９とバヨネット結合しており、サブカム筒２０９内で光軸を回転中心として定位置回転可能となっている。２群直進ガイド筒２１１には、直進溝と、フォーカス駆動ユニット２Ａのフォーカスキー１０７とが嵌合する溝が設けられている。

２群直進ガイド筒２１１の内径には、第２レンズ群Ｌ２を保持した２群鏡筒２１２が嵌合されている。２群鏡筒２１２にはカムフォロアＤ２１３がビス止めされている。カムフォロアＤ２１３は、サブカム筒２０９に設けられたフォーカスカム溝と、２群直進ガイド筒２１１の直進溝とに挿通嵌合している。サブカム筒２０９の内径には、３群直進ガイド筒２１４が嵌合されている。３群直進ガイド筒２１４はサブカム筒２０９とバヨネット結合しており、サブカム筒２０９内で光軸を回転中心として定位置回転可能となっている。３群直進ガイド筒２１４には、直進溝と、案内筒２０５に固定された直進ガイドキー２１６が嵌合する溝とが設けられている。

３群直進ガイド筒２１４の内径には、第３レンズ群Ｌ３を保持した３群鏡筒２１５が嵌合されている。３群鏡筒２１５にはカムフォロアＥ（不図示）がビス止めされている。カムフォロアＥは、サブカム筒２０９に設けられたズームカム溝と、３群直進ガイド筒２１４の直進溝とに挿通嵌合している。

第４レンズ群Ｌ４を保持した４群鏡筒２１７には、カムフォロアＦ２１８がビス止めされている。カムフォロアＦ２１８は、カム筒２０８に設けられた４群カム溝と案内筒２０５に設けられた直進溝に挿通嵌合している。

中間筒２０４には、ズーム操作環２１９と、ビスによりズーム操作環２１９と係合されたギアリングＡ２２０と、ギアリングＢ２２１が嵌合保持されている。ギアリングＡ２２０とギアリングＢ２２１とは、中間筒２０４の外径に沿って、光軸を回転中心として定位置回転する。中間筒２０４には、ギアリングＡ２２０とギアリングＢ２２１の間で転動するギアユニット２２２がビス結合されている。ギアリングＢ２２１には、ズームレバー２２３がビス止めされており、ズームレバー２２３の他端はカム筒２０８に嵌め合わされている。

案内筒２０５には、フォーカス環２２４が嵌合されている。案内筒２０５にビス止めされたカムフォロアＧ（不図示）とフォーカス環２２４の内径の溝部２２４ａとが嵌合しており、フォーカス環２２４は、案内筒２０５の外径に沿って、光軸を回転中心として定位置回転する構造となっている。フォーカス環２２４は、フォーカス駆動ユニット２Ａ内のマニュアル連絡環１０２と係合している。マニュアル連絡環１０２は、手動操作により回転されたフォーカス環２２４の回転力をフォーカス駆動ユニット２Ａ内に伝達する。マニュアル連絡環１０２は、案内筒２０５に光軸方向の端面を当接しており、案内筒２０５によって光軸方向の位置が決められている。なお、本実施例は、マニュアル連絡環１０２とフォーカス環２２４とを別部品としてあるが、一体的な部品であっても良い。このため、マニュアル連絡環１０２とフォーカス環２２４とを総称して「マニュアル環」と呼ぶことにする。

フォーカス駆動ユニット２Ａの構成は後に説明するが、差分作動機構で構成されており、差分作動機構から出力される回転力が、フォーカスキー１０７によって２群直進ガイド筒２１１に伝達される。フォーカスキー１０７と２群直進ガイド筒２１１の直進溝は、嵌合結合されている。

４群鏡筒２１７の像面側には、電動絞りユニット２Ｃが配置されている。電動絞りユニット２Ｃの像面側には、第５レンズ群Ｌ５を保持した５群鏡筒２２５が、中間筒２０４の内径と嵌合し、カムフォロアＨ（不図示）にて定位置保持されている。

第６群レンズＬ６は、防振レンズ群であり、レンズ群を光軸の鉛直な面に沿って移動させることで像面位置を変化させるレンズ群である。防振レンズユニット２Ｂは、第６レンズ群Ｌ６を保持する６群鏡筒２２６と、２軸方向へ駆動させるための２対のマグネット、コイル、レンズ位置検出素子とそれらを制御する駆動制御基板にて構成されている。防振レンズユニット２Ｂは、中間筒２０４の内径と嵌合し、カムフォロアＩ（不図示）にて定位置保持されている。

中間筒２０４の像面側端面部には、第７レンズ群Ｌ７を保持した７群鏡筒２２７がビスによって固定されている。７群鏡筒２２７には、２つの軸の角速度を検出するジャイロセンサや、レンズ鏡筒を制御する基板が２枚取り付けられる。

レンズ鏡筒には、レンズの状態を出力する手段が複数設けられており、焦点距離情報、フォーカス群位置情報、フォーカス移動量情報、絞り開放情報、防振レンズ位置情報、レンズ角速度情報等をカメラ側に出力する。

次に、フォーカス駆動ユニット２Ａの構成について詳しく説明する。

図１〜３において、２０５は前述のとおり案内筒であるが、フォーカス駆動ユニットを構成するベース部材も兼ねている。案内筒２０５は、摩擦抵抗を軽減するためのカラー部材１０１を保持し、更にカラー部材１０１に当接するようにマニュアル連絡環１０２が取り付けられる。マニュアル連絡環１０２にはスリップ環１０３が当接している。更にスリップ環１０３には、レンズ鏡筒の光軸に対して直交する放射方向（径方向）の３ヶ所に配置されたローラー１０５が当接している。詳細は後述するが、マニュアル連絡環１０２、スリップ環１０３はいずれも光軸を回転中心として回転可能に構成されている。

ここでマニュアル連絡環１０２とスリップ環１０３の摩擦抵抗は、スリップ環１０３とローラー１０５の摩擦抵抗よりも小さくなるように、それぞれの当接面の表面粗さが設定されている。

ローラー１０５は、ローラー担持環１０４の円周上の放射方向に３ヶ所配置された保持軸を軸線として、それを中心に回転可能に保持され、さらにワッシャ１０６により軸からの抜け止めをされている。ローラー担持環１０４には、２群直進ガイド筒２１１と係合するフォーカスキー１０７が固定されている。更にローラー担持環１０４には、案内筒２０５上に貼り付けられグレーコードパターンが印刷配線されたフレキシブル印刷配線板（不図示）に対応するブラシ部材１０８が取り付けられている。このフレキシブル印刷配線板とブラシ部材１０８とにより位置エンコーダを構成している。フレキシブル印刷配線板上をブラシ部材１０８が摺動することにより、ローラー担持環１０４の回転位置が判別され、フォーカス動作の制御に用いる。またローラー担持環１０４の外周側には、回転角度に対応した印刷が施された距離目盛シート１０９が貼り付けられている。またローラー担持環１０４は、案内筒２０５に対し、不図示である回転規制箇所によりフォーカス群である第２レンズ群Ｌ２の作動領域範囲内で移動できるよう回転領域を制限されている。

スリップ環１０３とそれに当接するローラー１０５の像面側には、連結環１０９が当接している。更に連結環１０９の像面側には、ゴムシート１１０を挟んで、ロータ１１１、ステータ１１３、圧電素子１１４で構成される、レンズの光軸と同心の環状の振動波モータが配置されている。１１２はステータの回転取付け位置を固定し、またロータ１１１、ステータ１１３の接触面から発生する摩耗粉が前記フレキシブル印刷配線板側に進行するのを抑制するための防塵カラーである。更に、フェルトシート１１５、バネワッシャ１１６、スラストワッシャ１１７によって構成される加圧手段により、振動波モータを構成するそれぞれの部品を光軸方向に付勢圧をかけながら当接させている。この付勢圧は、ゴムシート１１０及びロータ１１１と一体的に構成されている連結環１０９を介して、ローラー１０５側に振動波モータのロータ１１１を圧接させることになる。

続いてフォーカス駆動ユニット２Ａについて動作を説明する。

まず、オートフォーカス等のモータ駆動の場合は、カメラ本体側の制御命令により振動波モータが駆動される。振動波モータの出力部であるロータ１１１の回転力は、ロータ１１１と一体的に配置されている連絡環１０９が当接しているローラー１０５を転進させつつ、ローラー１０５を保持しているローラー担持環１０４を減速比１／２の関係で光軸を回転中心として正転させる。ローラー担持環１０４にはフォーカスキー１０７が固定されており、フォーカスキー１０７は２群直進ガイド筒２１１と係合し、フォーカス群である第２レンズ群Ｌ２を移動させる。また、フレキシブル印刷配線板とブラシ部材１０８とで構成された位置エンコーダにより作動領域端を検知し、振動波モータに対して必要以上の回転力は制御上与えないよう構成している。

次に手動操作のためフォーカス環２２４が操作された場合を説明する。

フォーカス環２２４が回転された場合は、係合しているマニュアル連絡環１０２に回転力が伝達され、マニュアル連絡環１０２とともに一体的に配置されているスリップ環１０３にも同様に回転力が伝達される。スリップ環１０３はローラー１０５と圧接されており、またローラー１０５の像面側方向には振動波モータが配置されているため、スリップ環１０３が光軸を回転中心として回転するとローラー１０５は転進し、ローラー１０５を保持しているローラー担時環１０４も正転する。ローラー担時環１０４が光軸を回転中心として回転すると、振動波モータの駆動と同様にフォーカスキー１０７の係合により、フォーカス群であるＬ２が移動する。

ここでローラー担持環１０４が回転領域端に突き当たって尚、フォーカス環２１１を回転させた場合の動作について説明する。この場合、スリップ環２１１とローラー１０５は摩擦抵抗が大きいため、この間でスリップが発生することはなく、それよりも摩擦抵抗の少ないマニュアル連絡環１０２とスリップ環１０３の間でスリップが発生することになる。面同士で当接するマニュアル連絡環１０２とスリップ環１０３の間でスリップすることにより、従来問題であった異音が発生するようなことがなくなる。

次に、撮影者がレンズ鏡筒のズーム動作を行ったとき（ズーム操作環２１９が操作された場合）の動作について説明する。

ズーム操作環２１９が操作されると、ギアリングＡ２２０が回転し、ギアユニット２２２が転動し、ギアリングＢ２２１を逆転させる。ギアリングＢ２２１の回転力は、ズームレバー２２３を介し、カム筒２０８へズーム操作環２１９の回転方向と逆転して伝達される。カム筒２０８は、カムフォロアＢが案内筒２０５の内径の溝部に嵌合しているので、案内筒２０５の内径に沿って、光軸を回転中心として定位置回転する。

カム筒２０８が回転した時、カム筒２０８の内径に嵌合しているサブカム筒２０９に取り付けられているカムフォロアＣがカム筒２０８の直進溝に嵌合しているために、サブカム筒２０９はカム筒２０８と同量回転する。サブカム筒２０９に取り付けられているカムフォロアＣは、案内筒２０５のカム溝にも嵌合しているために、サブカム筒２０９は、案内筒２０５のカム溝に沿って進退する。結果として、サブカム筒２０９は、カム筒２０８内で回転しながら繰出していく動作を行う。

サブカム筒２０９に嵌合している２群直進ガイド筒２１１は、サブカム筒２０９とバヨネット結合しており、２群直進ガイド筒２１１は、嵌合部分の摩擦力でサブカム筒と同等の回転が行われようとする。２群直進ガイド筒２１１には、フォーカス駆動ユニット２Ａのフォーカスキー１０７が係合されている。フォーカス駆動ユニット２Ａのフォーカスキー１０７は、フォーカス駆動ユニット２Ａ内には差分作動機構に固定され、差分作動機構は摩擦保持されている。フォーカスキー１０７が２群直進ガイド筒２１１によって回転させられようとしても、差分作動機構の摩擦保持力の方が、サブカム筒２０９と２群直進ガイド筒２１１の摩擦保持力よりも大きいために回転することはない。

また２群レンズ鏡筒２１２のカムフォロアＤ２１３は、サブカム筒２０９に設けられたフォーカスカム溝と、２群直進ガイド筒２１１の直進溝とに挿通嵌合され保持されている。よって、２群レンズ鏡筒２１２が、２群直進ガイド筒２１１の内部で直進移動をする。

一方、サブカム筒２０９に嵌合している３群直進ガイド筒２１４は、サブカム筒２０９とバヨネット結合しており、３群直進ガイド筒２１４は、嵌合部分の摩擦力でサブカム筒と同等の回転が行われようとする。サブカム筒２０９が、カム筒２０８内で回転しながら繰出していく動作中、３群直進ガイド筒２１４は、嵌合の摩擦力でサブカム筒２０９と連れて回りながら繰出していこうとする。３群直進ガイド筒２１４は、案内筒２０５に固定された直進ガイドキー２１６が嵌め合わされていることにより、回転を規制されサブカム筒２０９に抱えられ、直進移動する。

３群レンズ鏡筒２１５のカムフォロアＥは、サブカム筒２０９に設けられた３群カム溝と、３群直進ガイド筒２１４の直進溝とに挿通嵌合され保持されている。カム筒２０８が回転し、サブカム筒２０９が回転繰出しすることで、３群レンズ鏡筒２１５のカムフォロアＥがサブカム筒２０９のカム溝に沿って移動する。この結果、３群レンズ鏡筒２１５は、サブカム筒２０９の光軸方向移動量より多く、光軸方向に回転せずに移動する。

４群レンズ鏡筒２１７は、これにビス止めされたカムフォロアＦ２１８がカム筒２０８に設けられた４群カム溝と案内筒２０８に設けられた直進溝に挿通嵌合されている。したがって、カム筒２０８が回転すると、４群レンズ鏡筒２１７のカムフォロアＦ２１８がカム筒２０８の４群カム溝に沿って移動する。カムフォロアＦ２１８は、案内筒２０８の直進溝にも嵌合しているために、回転せずに光軸方向のみ移動する。この結果、４群鏡筒２１７は、カム筒２０８が回転することでカム筒２０８内を直進進退する。

上記のことより、ズーム操作環２１９を回転させることでレンズ鏡筒の焦点距離を可変する。

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。

例えば、先にも述べたように、マニュアル連絡環１０２とフォーカス環２２４を構成しやすいように別部品としてあるが、一体であっても本発明の効果を損なうものではない。またカラー部材１０１は摺動性のよいシート部材であってもよい。更には、ローラー１０５は、光軸に直交する放射方向に３ヶ所に等分配置しているが、３ヶ所以上であってもよい。またローラーを二段形状としてスリップ環１０３と連結環１０９が当接する径をそれぞれ別の径とすれば、手動操作時とモータ駆動時でローラー担持環１０４の減速比を変更できるという効果も得られる。

２Ａ フォーカス駆動ユニット
２２４ フォーカス環
１０２ マニュアル連絡環
１０３ スリップ環
１０４ ローラー担持環
１０５ ローラー
１１１ ロータ
１１３ ステータ
１１４ 圧電素子
１１５ フェルトシート
１１６ バネワッシャ
１１７ スラストワッシャ

Claims (5)

1. レンズを光軸方向に駆動するための環状の振動波モータと、
   前記レンズの光軸を回転中心として回転可能であり、手動操作して前記レンズを光軸方向に移動させるためのマニュアル環と、
   前記光軸を回転中心として回転可能であり、前記マニュアル環に当接するスリップ環と、
   前記光軸に対して直交する放射方向の軸線を中心として回転可能であり、前記スリップ環に当接し、前記振動波モータにより駆動されるローラーと、
   前記ローラーを担持する共に、前記ローラーと共に前記光軸を中心として回転可能なローラー担持環と、
   前記ローラーと前記スリップ環とを圧接する加圧手段と、を有し、
   前記マニュアル環と前記スリップ環との当接面の摩擦抵抗が、前記ローラーと前記スリップ環との当接面の摩擦抵抗よりも小さくなるように、前記スリップ環を構成することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. レンズを光軸方向に駆動するための環状の振動波モータと、
   前記レンズの光軸を回転中心として回転可能であり、手動操作により前記レンズを光軸方向に移動させるためのマニュアル環と、
   前記光軸を回転中心として回転可能であり、前記マニュアル環に当接するスリップ環と、
   前記光軸に対して直交する放射方向の軸線を中心として回転可能であり、前記スリップ環及び前記振動波モータに当接するローラーと、
   前記ローラーを担持する共に、前記ローラーと共に前記光軸を中心として回転可能なローラー担持環と、
   前記ローラーと前記スリップ環とを圧接する加圧手段と、を有し、
   前記マニュアル環を所定の回転方向に回転させて前記ローラー担持環がその回転領域端に突き当たった後、さらに前記マニュアル環に対して前記所定の回転方向への力を加えたときに、前記ローラーと前記スリップ環との間でスリップするより先に前記マニュアル環と前記スリップ環との間でスリップするように、前記マニュアル環と前記スリップ環との当接面と、前記ローラーと前記スリップ環との当接面と、が構成されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
3. 前記ローラー担持環には、回転により前記レンズを光軸方向に移動させるガイド筒に係合する駆動腕が設けられており、前記環状の振動波モータまたは前記マニュアル環によって前記ローラー担持環に設けられた駆動腕を光軸を中心として回転させることで前記ガイド筒を回転させ、それにより前記レンズを光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記マニュアル環は、手動操作により回転される操作環と、前記操作環の回転を前記スリップ環に伝達するマニュアル連結環とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とするカメラシステム。

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