JP3942677B2 - 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】
ボデー内モータ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、超音波モータ駆動と併せて常時、任意に、手動調整が可能なフルタイムマニュアル方式が提案され、（例えば、特開平２−２５３２１０号公報、特開平２−２５３２１４号公報）商品化された。
【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、超音波モータと、遊星ローラーや遊星ボールを組み合わせた方式で、超音波モータのローターとステータの圧接構造を含め、多くの滑動面を有し、入出力の摩擦バランスが取りにくい状況にあり、動力伝達の信頼性に問題があった。また構造的に複雑であると同時に、部品の高い加工精度が要求され、環状型超音波モーター駆動機構を含め、かなりのコストアップ要因になっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するため、固定筒と移動筒の間にヘリコイド構造あるいはカム溝構造により、移動筒の回転動作で、移動筒を固定筒に対して直動変換し、レンズの焦点距離調整をおこなうようにした従来の距離環構造において、従来の固定筒と移動筒に当たる両筒を光軸中心に回動可能な構造とし、一つの回動筒をマニュアルリングに連動する手動筒とし、他の回動筒をモータに連動する自動筒とし、それら両筒の相対回転角度で固定筒に対するレンズの直進移動量を決定する構造により、モータ駆動による自動焦点調整に対して、常時、任意に手動調整が可能な機構にしたことを特徴とし、従来の鏡筒の構成をほとんど変えることのない単純構造にした。一方、距離目盛りの表示については両筒間の相対変化量を絶対変化量に変換するため、両筒間に固定小歯車と遊星小歯車を介して環状中間歯車を設置し、その差動動作で移動する遊星歯車の移動量を距離目盛りに置き換えて表示することで解決を図った。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の構成はマニュアルの手動筒とモータ駆動の自動筒とはネジの雄雌の関係にあり、両筒間の直線移動は両筒どちらを回しても可能であることを応用したもので、駆動モータで自動筒を回す時、また、逆に手動筒を手動で回す時、直進変換の抵抗に打ち勝つに必要な保持トルクを両筒に持たせて置けば、どちらか一方からの回転駆動で両筒が一体で回動することなく、両筒間の直線間隔を可変出来る。この原則に従う設計を行えばレンズ内、ボデー内モータ式を問わず、如何なる駆動モータにも適用でき、焦点の自動調整作動、不作動に関係なく、いかなる時点でも手動調整が可能となる。その調整量は前述の両筒の差動量で表されるため、従来と同じように被写体までの距離量として確認出来る。
【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】
本発明の実施例ではレンズ内モータ式で、図１は鏡筒断面図で、図２は本発明の構成要部の概略斜視図である。図において同じ部材は同じ符号で示す。
【０００８】
光軸１を中心に固定内筒２の内側に固定レンズ群３と保持枠４に保持された移動レンズ群５が在り、保持枠４は内筒２の内側を光軸１に沿って平行にスライド出来るようになっている。これによりレンズ群３とレンズ群５の間隔を調整してレンズ全体の焦点調整が可能な内焦式レンズの例を示している。固定内筒２には光軸１に対して平行な直線溝穴２ａが開いていて、レンズ保持枠４に植設しているガイドピン４ａが貫通している。
【０００９】
固定内筒２の外側には外周を回転及び光軸に沿った直線移動が可能な自動筒６と回動のみ可能で、光軸垂直面が歯車成形された自動環７が在る。自動筒６の右端には駆動ピン６ａと中間にカムガイドピン６ｂが植設されている。さらに自動筒の中程に円周に沿い、固定筒の直進長溝穴２ａと直交する長溝穴６ｃがあり、レンズ枠４のガイドピン４ａが嵌合している。また自動筒６の左端は図２示すように二股構造になっていて、二股部６ｄは固定内筒２の外周を回動する自動環７の突出レバー７ａを挟み込でいる。これはお互いに交叉に余裕があり、自動筒６が固定内筒２の外周を右限界まで直進移動しても、自動筒６の回転変化を自動環７に伝達出来るようになっている。自動環７の歯車部７ｂは後述する固定小歯車１９と噛み合い、この小歯車１９は対向で環状の中間歯車１８噛み合っている。このため自動環７の回転に対し中間歯車１８は反転することになる。
【００１０】
自動筒６の駆動ピン６ａは光軸垂直面の右端部が歯車成形され、左端部が二股構造になっている環状の駆動ギヤー８の二股部８ａに挟み込まれている。自動筒６の光軸平行の移動に伴う駆動ピン６ａの左限界移動に対しても、駆動ギヤー８の回転動力を伝達出来るように股部の足を長くしてある。駆動ギヤー８の右端面の歯車８ｂには扁平小型超音波モータ９の回転軸に固定されているピニオン９ａと噛み合っていて、超音波モータのステータ９ｂに与えられる超音波振動によって回転するローター９ｃの回転動力を駆動ギヤー８に伝え、ドライブピン６ａを通して自動筒を回動出来るようになっている。超音波モータ９はステータ９ｄに対してローター９ｃは圧接されている構造のため静止時の保持トルクは非常に高い。また、超音波モータ９の軸９ｅの下側には平歯車９ｄが固定されていて、増速ピニオン２０に連結し、高速回転するスリット円盤２１のスリットを計測するホトインターラプタ２２によってレンズの移動量を計測するエンコーダを設置している。
【００１１】
自動筒６の外周には光軸１中心に対し回転のみ可能な手動筒１０が在り、自動筒６と手動筒１０はネジの対の関係にある。内側の自動筒が雄で外側の手動筒は雌の関係で、お互いの回転差によって直進変換する機能を持っている。本発明の実施例では手動筒１０には螺旋状のカム溝穴１０ａが在り、自動筒６に植設されているカムガイドピン６ｂと嵌合している。このため手動筒１０に対して、自動筒を回転させると、自動筒６のピン６ｂは手動筒のカム溝穴１０ａに沿って移動することになり、自ら回転しながら光軸に沿った直線的移動も行うことになる。また、自動筒６に対して、手動筒１０を回動させればカム溝穴１０ａに沿ってピン６ｂと共に光軸に沿って直進移動することになる。手動筒１０には手動操作環１１がネジ１２で固定されていて、外部から手動操作で回動可能な構造となっている。
【００１２】
手動操作環１１は固定外筒１３の前筒部１３ａ（左側）と後筒部１３ｂ（右側）の境界に設置して、固定筒１３に対して、ある程度の摩擦抵抗をもたせてある。図示の例では固定外筒の後筒部１３ｂの摺動面１３ｃと操作環側の摺動面１１ａの間に摩擦ばね環１４を設置して、固定筒と手動操作環との間に摩擦負荷を設けて、自動筒６の回動時手動筒１０が一緒に回転しないようにしてある。この摩擦抵抗は自動筒６と手動筒１０の間の回転による直進変換の時の負荷トルクから設計上決められるもので、手動操作上あまり重くならないよう設定される。
【００１３】
手動筒１０の左端部の垂直面は歯車に成形されていて、この歯車部１０ｂと図のように中間歯車１８の外周部歯車１８ｂとの間に遊星歯車１５を設置して、両方から噛み合わせる構造にし、遊星歯車１５が両歯車１８ｂと１０ｂのそれぞれの回転に対して、差動回転をするようになっている。遊星歯車１５は軸１５ａを通して目盛り環１６に設置されていて、遊星歯車の光軸中心に回動する差動回転に合わせて目盛り環１６は環状中間歯車１８と手動筒１０の間を回動する。目盛り環１６の表面には距離目盛りが表示されていて、この環の回転量が距離に換算されているため、レンズの使用者は固定外筒の前部１３ａの表示窓１７から距離量が視認できるようになっている。
【００１４】
つぎに、このような構成における動作について説明する。まず自動焦点動作時は被写体からの距離情報に基づき、デフォーカス量に応じ、モータによって焦点の補正を行うが超音波モータに与えられた駆動信号によりローター９ｃの回転に応じ軸９ｅを回転させるがこれは前記のエンコーダー信号を読み取りながら回転する。軸９ｅにあるピニオン９ａの回転は噛み合っている駆動ギヤー８の冠状歯車８ｂに連動し、駆動ギヤー８を光軸１を中心に回動する。これに応じて駆動ギヤーの股部８ａが自動筒６に植設されているドライブピン６ａを挟んだ状態で回動するので、それに従って、自動筒６は固定内筒２の周りを回動する。これは自動筒６のカムガイドピン６ｂが停止している手動筒１０のカム溝穴１０ａに沿って移動することになる。このカム溝穴１０ａは前記説明のように螺旋状のため自動筒６は回転しながら直進移動していく。この自動筒６の移動の時、同筒の光軸垂直に彫られている円周長溝６ｃに嵌合しているレンズ保持枠４のガイドピン４ａに対して、回転成分は伝えず、直進成分のみを固定内筒２の直進長溝２ａに従って伝えることになる。これによってレンズ群５を光軸１に沿って移動して行く。これはモータ９が回転して合焦に必要な距離だけレンズ群５を直進移動して、停止する。他方、この動作時の自動筒６の捻り移動に対して、自動筒の左先端股部６ｄに挟んでいる自動環のレバー７ａに回転成分を伝え、自動環７を回転させる。この自動環７の回転は冠状歯車７ｂと噛み合っている固定小歯車１９を回転させるため対向に噛み合っている環状中間歯車１８の内周部の歯車１８ａを通して光軸中心に中間歯車１８を自動環７の回転と反対方向に回動することになる。この中間歯車の回動は外周部の歯車１８ｂによって遊星小歯車１５を回すため、停止している手動筒１０の左先端の冠状歯車１０ｂと噛み合いながら自動環の回転と反対方向に転がり移動する。この遊星小歯車１５の移動に伴って、目盛り環１６を回すことになり、手動筒１０に対する自動筒６の回転角度がレンズ群５の移動、すなわち被写体距離の関数であるため目盛り環１６の目盛り表示値が距離を表すこととなり、外部から表示窓１７を通して視認できる。
【００１５】
今度は手動操作の場合を説明すると、ＡＦ作動時以外のモータによる合焦動作をしていない時は自動筒６は停止しているので、この時手動操作環１１の操作で手動筒１０を回すと、カム溝穴が回動するため、嵌合しているカムガイドピン６ｂを一緒に回動しようとするが自動筒６は回転方向に対しては拘束されているので、直進成分だけを光軸に沿って移動させることになる。この移動に従って、自動筒６の円周溝１０ａに嵌合しているガイドピン４ａを固定内筒２の直進溝穴２ａに従って直進移動するため、保持枠４と共にレンズ群５を移動せしめ、手動による焦点調整を可能にしている。この時は自動筒６及び自動環７は停止しているため、中間歯車１８も停止している。このため手動による手動筒１０の回動に従って噛み合っている遊星小歯車１５を回すため、自動の時と同じく今度は中間歯車の周りを転がって移動する。従って、手動方向の回転に従って、目盛り環が二分の一の速度で回り、表示されている距離目盛りにより距離量が視認できる。これは自動筒と相対関係にあるためレンズの調整は自動の時と相対関係にある。
【００１６】
次にモータによるＡＦ作動中に手動操作環１１を操作した場合を考えてみると、前述した通り本発明のレンズ群５の移動量は自動筒６と手動筒１０の相対回転角度に比例するため同方向回転ではそれぞれの回転角度差、反対方向回転ではそれぞれの回転角度の和でレンズ群５の移動量が決まりる。これに従い、距離表示も同じく、同方向回転では手動筒１０の回転方向と中間歯車１８の回転方向が逆になるため、遊星小歯車１５が回転して、その差動回転分だけ距離目盛り環を回すためレンズ群５の移動に比例した表示となる。また手動筒１０を自動筒の回転と反対方向に回動させると、手動筒１０と中間歯車１８の回転方向と同じであるため遊星小歯車１５と一体で回動することになり和の値で距離目盛り環を回し、レンズ群５の移動量に比例した表示が可能であることが解る。上記本発明の例としてＡＦレンズがレンズ内モータ駆動式、特に扁平小型超音波モータ駆動式の例を示したが如何なるモータにも対応できることは勿論であるが、本発明の構成を改良して、ボデー内モータ駆動式のＡＦレンズにも応用させることも出来る。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の構成によれば、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、品質の高い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】実施例の鏡筒主要部斜視図である。
【符号の説明】
１ レンズの光軸
２ 固定内筒
３ 固定レンズ群
４ レンズ保持枠
６ 自動筒
７ 自動環
８ 駆動ギヤー
９ 扁平小型超音波モータ
１０ 手動筒
１１ 手動操作環
１２ 止めネジ
１３ 固定外筒
１４ 摩擦環
１５ 遊星小歯車
１６ 距離目盛り環
１７ 表示窓
１８ 中間歯車
１９ 固定小歯車
２０ 増速ピニオン
２１ スリット円盤
２２ ホトインターラプタ
２３ モータ取り付け板

Claims (2)

1. 光軸を中心とし、相互にネジの雄雌の関係にある二つの重なる円筒があり、該両筒と同心の固定筒に対して、回動可能で、該両筒の回転角度の相対位置変化をレンズ保持枠の前記光軸平行の直進移動に変換せしめることによりレンズの焦点調整を行うレンズ鏡筒において、該両筒の一つは外部からの手動操作で回動可能な構造の手動筒であり、他はモータの回転軸に連結するモーター駆動の自動筒であることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記回動可能な手動筒及び自動筒において、手動筒の端部は歯車で構成し、自動筒はネジ移動に対して回転のみを伝える環状歯車の自動環に連動し、前記両歯車の間に円環状の中間歯車を設置し、固定した小歯車と回動可能な距離目盛り環に設置した小歯車が該中間歯車を介してそれぞれ前記手動筒と自動環に噛み合い、該手動筒と自動環の回転差動によって距離目盛り環を回動せしめることにより、距離表示を可能にしたことを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。

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