JP3737469B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシステムカメラ、特に一眼レフカメラの交換レンズの鏡筒に関し、さらに詳しくは手動距離環調整が可能なＡＦ一眼レフカメラのレンズ鏡筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボディ内モーター式及びレンズ内モーター式ＡＦ専用交換レンズの手動調整機構ではクラッチを設置し、駆動モーターの連動系と手動連動系を切り換える方法が一般的である。しかし、使用時において切り換え操作の煩わしさや、撮影のタイミングなどから問題があった。これの改善策として振動波モーター駆動と併せて常時、任意に手動調整が可能な方法として、レンズ移動環に、光軸に対して直交する放射方向線を中心とする回動可能なローラーを担持させ、これをローターとマニュアル操作リングの間で光軸方向に加圧挟持させることによってローターとマニュアル操作リング双方から該ローラーを回動させレンズ移動環を作動させる特開平２−２５３２１４、特開平２−２５３２１７。レンズ移動環を回転させる回転環部材の周部に個々に転動自在に密嵌合された多数の球状転動体をモーター側駆動環とマニュアル操作環の間で加圧挟持させ双方から球状転動体を回動させることによってレンズ移動環を作動させた特開平２−２５３２１０。マニュアル時加圧挟持されたステーター、ローター、レンズ移動環を含む駆動機構全体を手動で回転させるようにした特開平４−１９１８０６等幾つか提案されフルタイムマニュアル方式と称してしいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法は振動波モーターの作動に必要な加圧を利用した圧接構造になっており、差動構造に必要な加圧量を振動波モーター内の加圧バネに頼っているため、これらの機構が多く有する滑動面それぞれの摩擦力を調整する事が困難な状況にあり、動力伝達の信頼性に問題があった。また滑動部材やローラーの面に高い加工精度が要求され、さらに摩擦係数の関係から材質についても多くの制限があり、コストアップも含め設計上の大きな障害になっていた。さらに従来の方式は振動波モータの回転調整角と手動調整角がほぼ対等でモータトルク上の問題や手動による調整時の感触などによって振動波モータの回転調整角と手動調整角を自由に選定し、設定することができなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決する為、焦点調整用レンズ移動環と連動する光軸を中心に回動可能なガイドリングとそれに設置された遊星歯車を備え、この遊星歯車は軸を共通にして互いに摩擦抵抗を持つよう圧接保持されていて、この圧接量が調整可能な歯数の異なる２つの歯車で構成され、該遊星歯車を中心に一方は振動波モータの出力リングと他方はマニュアル操作リングと連結する機構とし、振動波モータの最適接触圧力が他の連動系に影響しないようローター側で受けるベアリングとステータ側からのバネによって得られる独立構造を採った上に、モータ駆動による自動焦点調整角度と手動焦点調整角度の最適比をレンズの種類によって変更可能とし、この変更によって生ずる振動波モータのトルクと手動操作環の制止摩擦抵抗の関係を２つの遊星歯車間の圧接量調整で適正化することを可能した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のフルタイムマニュアル機構は、厚み方向で２分割し、お互いに摩擦抵抗を持たせた遊星歯車の一つと内側で振動波モータの出力リングと噛合させ、他の歯車の外側でマニュアル操作リングと噛合させた構造で、マニュアル操作リングと噛合する遊星歯車の歯数を振動波モータの出力リングと噛合する遊星歯車の歯数に比べて多くすると、焦点調整用レンズ移動環の一定繰り出しに対して手動調整角度が大きくなり操作トルクが軽くなる。この比率を下げるに従って手動調整角度が小さくなり、操作トルクが重くなることから、レンズの種類によって適切な歯数比率を選ぶことにより、最適な操作感触を得ることが可能であり、これによって振動波モータのトルクと手動操作環の制止摩擦抵抗の関係は２つの遊星歯車間の圧接量で調整ができる。レンズ移動環のレンズ移動終端におけるモータからの駆動力や手動による操作力は遊星歯車間の滑動回転で逃がすことができるし、前記モータのローターとステータ間の接触圧は最大効率を出すために独立して調整することが可能で、この調整によって他の駆動系に影響することが無い。
【０００６】
【実施例】
以下、図面等を参照して本発明の最も良好な実施形態を説明する。
【０００７】
実施例では図１は本発明の鏡筒の構成断面図で、図２は環状型進動波モータの分解斜視図、図３はガイドリングとそこに設置する遊星歯車と連動機構の詳細斜視図である。図において同じ部材は同じ符号で示す。
【０００８】
図１において１２はレンズ鏡筒の固定筒でフロントリング７が連結固定され、その内部に移動可能な移動枠及び固定枠に保持されたレンズ群がそれぞれ光軸を中心にしてＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と並列に位置することにより撮影レンズ鏡筒が構成されている。このように配置されたレンズ群のなかで、本実施例の鏡筒においては各距離に対して、レンズ群Ｌ１を光軸方向に移動調整することにより像面の焦点調整が可能なレンズを採用している。レンズ群Ｌ１はレンズ鏡枠１によって保持され、レンズ鏡枠１にはコロ２７がはまったコロ軸２が植設されている。このコロ２７はフロントリング７の不図示の直進長穴とフロントリング７上側に嵌合するレンズ移動環８の不図示のカム形長穴とに貫通していて、レンズ移動環８の回転によってカム形長穴に沿って移動しようとするが固定側のフロントリング７の直進長穴によって回転方向は阻止されているためカム形長穴の直進成分に従って、レンズ鏡枠１はレンズ群Ｌ１と共にフロントリング７内をスライド出来るようになっている。
【０００９】
レンズ移動環８の回動可能なガイドリング１１が在り、それぞれの結合部８ａと１１ａが結合して、レンズ移動環８とガイドリング１１が一体で回動できるようになっている。ガイドリング１１に遊星歯車３が設置してあり、遊星歯車３の遊星移動に従って、円周回動できるようになっている。
【００１０】
図３の遊星歯車と連動機構の詳細図斜視図に示してあるようにガイドリング１１にはバランスの取れた複数箇所に遊星歯車軸４が植立されていて、上部がネジ状になった軸受けネジ１５を芯として二枚重なった遊星歯車の上歯車３ａ，上歯車３ａと歯数が異なる下歯車３ｂと、この両遊星歯車間の摩擦抵抗を発生させるフリクションバネ５を挿入し、これをバネ調整ナット６をねじ込んで一体としたユニットを遊星歯車軸４に挿入し、この遊星歯車軸４の頂上で、このユニットが抜けないよう押さえリング１６で止めている。このため、遊星歯車軸４を中心にユニットごと回転し、上歯車３ａ，下歯車３ｂはお互いにバネ調整ナット６で加減された摩擦で保持され一体で回転するが、お互いの摩擦力を越える外力が別々にかかると、お互いの相対位置が変えれるようになっている。
【００１１】
次に自動焦点動作の駆動源となる振動波モータは前記ガイドリング１１よりも焦点側（図の右側）に位置し、固定筒１２に嵌合したモータベース筒１３を内側にして、モータベース筒１３のツバ部１３ａに図２に示すような分解部品を順次重ね合わせ、固定筒１２のツバ部１２ａの間に挟持固定させている。
【００１２】
モータベース筒１３のツバ部１３ａには円周上に複数個の圧力調整ネジ２８が設定されていて、その内側から環状の板バネ２１、その上にステータホルダー２４を置き、ステータ１８の振動を吸収する振動吸収体１９を挟んでステータ１８を保持している。
【００１３】
このステータ１８は底部にセラミック圧電素子２２が張り付けられ、与えられる振動電圧によって微少な振動歪みとなってステータ１８全体を振動させる。この振動がローター１７の接触面に対して回転駆動を得る効果的な進行状表面波にするために図に示すように等間隔に溝が刻まれ歯状になっている。またステータ１８をモータベース筒１３に保持し、回転を防止するためにステータ止めネジ２３によって側面よりステータ１８を止めている。ステータ１８の振動表面にローター１７を圧接する事によりローター１７に回転駆動力が得られるが、ローター１７には耐磨耗性のある摺動材２５を貼り付け、ステータ１８の表面とローター面の磨耗を防止している。ローター１７の上にローターの振動系に影響しなく、回転滑りのない材質の押さえ板２６を乗せ、その上からローターの回転出力を取り出す出力リング２０を乗せて、その歯車部２０ａよりモータの駆動力を外部に伝えられるようにしている。この出力リング２０を回転リング１４ｃとベース１４ａの溝部にボール１４ｂを並べ挟み込んで構成した環状ベアリング１４で受けている。固定筒１２のツバ部１２ａにはこの環状ベヤリング１４を取り付け穴１４ｄを通して取り付けられていて、これにローター１７を接触させて一体となしている。このように固定側である固定筒１２とモータベース筒１３のそれぞれのツバ部１２ａと１３ａの間に設置された形で、振動波モータの出力特性を左右するローター１７とステータ１８の接触圧力の調整は右側のモータベース筒１３のツバ部１３ａに設置されている圧力調整ネジ２８によって任意に調整ができるようになっている。
【００１４】
前述のガイドリング１１に設置している遊星歯車３の上歯車３ａはモータの回転出力を取り出す出力リング２０の出力歯車２０ａと噛み合い、遊星歯車３の下歯車３ｂは焦点調整が手動で操作できる手動操作環１０の手動歯車１０ａと噛み合っていて、自動、手動の駆動系が遊星歯車３を仲介に繋がり、両駆動力によりガイドリング１１を通して、焦点調整可能な構成となっている。
【００１５】
次に、このような構成における動作について説明する。まず自動焦点動作の場合カメラ側のデフォーカス量検出に従い、最良焦点に近づくべき方向と回転駆動のための高周波の電圧信号がセラミック圧電素子２２に与えられ、それに合わせてステータ１８の表面に進行波振動が発生する。この進行波の方向に従って、ステータ１８に圧接しているローター１７に回転駆動力が発生する。これは押し板２６と共に、上側で環状ベアリング１４の回転リング１４ｃをコロがしながら出力リング２０が回転することになる。この出力リング２０の回転と共に出力歯車２０ａと噛み合っている遊星歯車３ａを回転させることになるが、摩擦力で保持された他方の遊星歯車３ｂと一体で回転することになり、手動操作環１０が停止している状態にあるため遊星歯車３は３ｂが噛み合っている手動歯車１０ａの内歯を転がりながら同じ方向に移動していく。従ってガイドリング１１が回動し、これに連動してレンズ移動環８を回動させることが出来る。これは前記説明で明らかにしたようにレンズ鏡枠１とレンズ群Ｌ１を光軸平行に移動させ、合焦位置に向かって近接して行く。この場合モータの出力リング２０と一体の出力歯車２０ａと噛み合っている遊星歯車３の上歯車３ａが下歯車３ｂに対する歯数比を大きくとればモータ回転に対する焦点調整角が減り、トルクが増える結果になり、逆に歯数比を小さくすればモータ回転に対する焦点調整角が増え、トルクが減る結果になるため搭載する振動波モータの特性に合わせて遊星歯車３の上歯車３ａと下歯車３ｂの歯数比を最適に設定することができる。
【００１６】
手動調整の場合は操作環１０ｂに手動によって固定環２９に対する摩擦環３０による回転制止力以上の回転力を与えると、手動操作環１０が回転すると共に上歯車３ａを回転させることができ、上歯車３ａと噛み合っている下歯車３ｂを回転させることになるが、今度はモータ側が停止しているので、同じく遊星歯車３ａと一体で回転し、モータの出力歯車２０ａと噛み合いながら外側を転がり移動していく。これもモータ動作と同じようにガイドリング１１を回動させることになるため、これに準じてレンズ群Ｌ１を光軸平行に移動させ、焦点調整が手動となる。この場合操作環１０ｂは摩擦環３０による負荷とレンズ移動環８の負荷がかかるため、これを手動時の感触に合わせて遊星歯車３の上歯車３ａと下歯車３ｂの歯数比を変えることにより最適なものに設定することができる。すなわち手動操作環１０の手動歯車１０ａと噛み合っている遊星歯車３の下歯車３ｂの上歯車３ａに対する歯数比を大きくとれば手動による焦点調整角が増え、操作トルクが軽くなるし、逆に歯数比を小さくすれば焦点調整角が減り、操作トルクが重くなる。このことからレンズの種類に合わせ、遊星歯車３の下歯車３ｂと上歯車３ａの歯数比を適当に設定すれば最適な手動操作感が得られる。
【００１７】
以上の自動、手動操作の説明でそれぞれ一方は停止或いは操作しない場合を述べたがモータ作動中に手動操作環を操作しても支障は無い。例えばモータ回転によるガイドリング１１が右回転で移動してる時、手動でガイドリングを同方向に回転するよう操作した場合、レンズ移動が重畳され、加速して移動するし、逆方向に操作した場合は摩擦で保持されている両遊星歯車の上歯車３ａ、下歯車３ｂ間にスリップが働き、両歯車の差動分でレンズが移動することになる。他方、上歯車３ａ，下歯車３ｂの両遊星歯車間のスリップ作動はレンズ可動範囲を越える終端位置でも発生し、余分な作動力をこのスリップで逃がす役割をしている。例えば操作環を手動でレンズ可動範囲（至近から無限）を越えて回した場合、両遊星歯車間でスリップし、他に不都合な影響が出ないようになっている。この上歯車３ａ，下歯車３ｂ間の摩擦偶力は操作環の停止摩擦や操作感覚に影響し、また、モータのステータ１８とローター１７間の摩擦との関係も大きいことから本発明がそれぞれ独立して最適な摩擦調整が可能なところに特徴がある。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように環状型振動波モータと自動と手動の差動機構系を独立構造にし、且つレンズの機構特性に合わせた差動機構系の遊星歯車をそれぞれ歯数の異なる２つの歯車に分けてそれぞれに歯合させることにより、各種レンズの最適条件を満足する特性が得られ、ＡＦレンズのマニュアル調整において特別な切り替え手段を設けずに常時調整が可能な安価で信頼性の高いＡＦレンズ鏡筒が提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の鏡筒の構成断面図である。
【図２】実施例の環状型振動波モータの分解斜視図である。
【図３】実施例の遊星歯車と連動機構の詳細斜視図である。
【符号の説明】
１ レンズ鏡枠
２ コロ軸
３ 遊星歯車
４ 遊星歯車軸
５ フリクションバネ
６ バネ調整ナット
７ フロントリング
８ レンズ移動環
１０ 手動操作環
１１ ガイドリング
１２ 固定筒
１３ モータベース筒
１４ 環状ベアリング
１５ 軸受けネジ
１６ 押さえリング
１７ ローター
１８ ステータ
１９ 振動吸収体
２０ 出力リング
２１ 板バネ
２２ セラミック圧電素子
２３ ステータ止めネジ
２４ ステータホルダー
２５ 摺動材
２６ 押さえ板
２７ コロ
２８ 圧力調整ネジ
Ｌ１ レンズ群
Ｌ２ レンズ群
Ｌ３ レンズ群
Ｌ４ レンズ群

Claims (1)

1. ローターとステータの接触圧力の調整が可能なバネによって保持されたステータと固定側に対し環状ベアリングで挟持された歯車と連結するローターで構成された円環状振動波モータをレンズの光軸を中心に独立して設け、前記モータの回転駆動による自動焦点調整と外環の位置にあり通常固定環に対し摩擦で制止されている手動操作環の操作による手動焦点調整を可能にしたレンズ鏡筒において、焦点調整用レンズ移動環に直結する回動可能なガイドリングとそれに設置された遊星歯車とを備え、該遊星歯車は軸を共通にして互いに摩擦抵抗をもつよう圧接保持された歯数の異なる２つの歯車で構成され、前記２つの遊星歯車のうちの一方の遊星歯車は内側で前記モータのローター保持歯車に連結され、他方の遊星歯車は外側で手動操作環の歯車部と連結される構造となっており、前記モータ駆動による自動焦点調整角度と手動操作による手動焦点調整角度の最適比をレンズの種類により変更可能とし、前記円環状振動波モータのトルクと手動操作環の制止摩擦抵抗の関係を２つの前記遊星歯車間の圧接量調整によって適正に得られるようにしたことを特徴とするレンズ鏡筒。

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