JP4701131B2 - レンズ位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明はカメラのレンズ位置検出装置に関し、特にレンズ鏡筒に設けられた操作環を回動してレンズを光軸方向に移動させる構成のレンズ鏡筒において操作環の回動位置に対するレンズの光軸方向の位置を検出可能にしたレンズ位置検出装置に関するものである。

カメラのレンズにはレンズ鏡筒に設けられてフォーカス（焦点位置）設定やズーム（焦点距離）設定を行うためのフォーカス操作環やズーム操作環が設けられ、撮影者がこれらの操作環を手操作で回動してレンズ鏡筒内のレンズの光軸方向の位置を変化させてフォーカスやズームの設定を行うようになっている。操作環を回動してレンズの光軸位置を変化させる機構としては種々のものが提案されているが、その一つに操作環の回動によってレンズ鏡筒内のカム環を回動するように構成するとともに、レンズを支持しているレンズ枠にカム環に設けられたカム溝に係合するカムローラを一体に設け、カム環の回動量をカムローラ、すなわちレンズの光軸方向の移動量に変換する構成がある。

このような構成において、フォーカス状態やズーム状態を検出するためにレンズの光軸方向の位置を検出する要求がある場合にレンズ位置検出装置をレンズ鏡筒に組み込んでいる。例えば、特許文献１のようにレンズを支持してレンズと共に光軸方向に移動するレンズ支持枠とレンズ鏡筒の固定部のいずれか一方に予め所要のパターンに設定した導電パターンからなるコード板を設け、他方にコード板に接触する導電ブラシを設け、レンズ支持枠が固定部に対して移動したときに導電ブラシがコード板上を移動し、導電ブラシが接する導電パターンの変化を電気信号として取り出すことによりレンズの位置を検出する装置である。あるいは、レンズの光軸方向の位置と密接な関係があるカム環またはこれと一体の操作環の回転角を同様にコード板と導電ブラシで検出するようにした装置もある。
実用新案登録第２５９３８５５号公報

レンズ位置検出装置を構成するコード板や導電ブラシを特許文献１のようにレンズ支持枠やカム環等のレンズ鏡筒の内部に配設される部品に対して設けることはレンズ鏡筒の内部構成が複雑になるとともに、カムローラ等のカム機構との干渉を避けるためにレンズ位置検出装置の構成部品の配置位置に制約を受けて設計が困難なものになる。そこで、レンズ鏡筒の最も外周部に配置される操作環にレンズ位置検出装置を構成することが検討されている。例えば、操作環の一部に導電ブラシを設けて操作環と共に光軸回りに回動するように構成するとともに、導電ブラシに対して光軸方向に対向する固定環の一部にコード板を配設しようとするものである。

この構成は操作環が光軸方向の特定位置で回動される構成の場合には有効であるが、近年のレンズ鏡筒のように操作環を固定環に対してスクリュー溝を利用して螺合した構成の操作環の場合には操作環を回動したときに操作環がスクリュー溝のリードに従って光軸方向に移動するため、当該回動に伴ってコード板と導電ブラシとの対向距離が変化してしまう。そのため、コード板に対する導電ブラシの接触圧が変化して両者の好適な電気接触状態が維持できなくなり、適切な電気信号、すなわちレンズ位置検出信号が得られなくなるおそれがある。また、操作環の回動量が大きい場合には導電ブラシがコード板に接触しなくなり、レンズ位置検出信号が全く得られなくなるおそれも生じる。

本発明の目的は、操作環の回動によってもコード板に対する導電ブラシの接触圧を一定に保持し、レンズの光軸方向の位置を高い信頼度で検出することを可能にしたレンズ位置検出装置を提供するものである。

本発明は、レンズ鏡筒内にスクリュー構造で支持されて光軸回りに回動操作され、回動操作されたときにスクリュー構造によって光軸方向に移動する操作環と、操作環の回動に追従して光軸方向に移動されるレンズと、前記レンズ鏡筒内に配設されたコード板と、操作環に設けられて操作環の回動および光軸方向の移動に伴ってコード板の表面に沿って回動しかつ光軸方向に移動する導電ブラシとを備え、コード板に対する導電ブラシの回動位置に基づいて前記レンズの光軸方向の位置を検出するようにしたレンズ鏡筒において、コード板は表面がスクリュー構造のリード角（スクリュー溝が１ピッチ（１リード）分進むために軸方向と垂直な方向に対してなす角度）に沿って傾斜されていることを特徴とする。例えば、コード板はレンズ鏡筒内の光軸方向に垂直な方向に向けられた面に設けられ、導電ブラシは操作環の前記レンズ鏡筒内の光軸方向に垂直な面に光軸方向に対向する面に設けられ、コード板の表面はレンズ鏡筒内の光軸方向に垂直な面に対して傾斜されている。

本発明においては、コード板とレンズ鏡筒内の光軸方向に垂直に向けられた面との間にスペーサが介在され、当該スペーサによりコード板の表面が傾斜される。この場合、スペーサは光軸方向の異なる長さのスペーサに交換可能であり、交換したときにコード板の傾斜角度を変化させる。また、コード板はレンズ鏡筒内に設けられた固定環の一部に配設されることが好ましい。

本発明によれば、操作環の回動に伴って導電ブラシが一体に回動し、コード板の表面上で摺動してレンズ位置を示す検出信号を出力する。操作環がスクリュー溝での螺合によって回動に伴って光軸方向に移動し、これと一体的に導電ブラシも回動されながら光軸方向に移動するが、コード板はスクリュー溝のリード角に対応して傾斜されているため、導電ブラシの光軸方向の移動量はコード板の傾斜によって相殺される。したがって、操作環の回動に伴って導電ブラシが光軸方向に移動してもコード板の表面との距離は常に一定に保たれることになり、導電ブラシは常に一定の圧力でコード板に接触し、安定した検出信号を出力する。

次に、本発明の実施例１について図面を参照して説明する。図１は本発明をフォーカス機構に適用したレンズ鏡筒の要部の断面図であり、図２はその一部の概略構成の分解斜視図である。レンズ鏡筒内の固定環１の内部前端には固定レンズＬ１が固定されている。この固定環１の内周位置には光軸Ａｘの方向に沿って移動可能なレンズ支持枠２が内挿されており、このレンズ支持枠２に可動レンズＬ２が支持されている。この可動レンズＬ２は光軸方向に移動されたときにレンズ鏡筒におけるフォーカス調整を行うためのものである。なお、実施例１では固定レンズＬ１と可動レンズＬ２はそれぞれレンズ群として構成された例が示されているが、各１枚のレンズで構成されていてもよい。前記固定環１の外周位置には筒状をしたフォーカスカム環３が嵌装されており、その前端部においてレンズ鏡筒の外周に配置されるフォーカス操作環４に一体的に連結されている。このフォーカスカム環３には所定のカム溝３１が形成されており、前記レンズ支持枠２に立設されて外径方向に突出され、かつ前記固定環１に開口された直線溝１１を径方向に挿通したカムローラ２１が嵌合されている。これにより、フォーカスカム環３が光軸Ａｘの回りに回動されると、カム溝３１とカムローラ２１とのカム動作によってレンズ支持枠２、すなわち可動レンズＬ２が光軸方向に移動され、レンズ鏡筒におけるフォーカス調整が可能になる。

前記フォーカス操作環４は前記レンズ鏡筒の最外周に設けられた外周固定環５に螺合支持されている。すなわち前記フォーカス操作環４は実際に撮影者によって手操作される操作環部４１と、この操作環部４１の光軸方向後側に連結されている筒状をした補助環部４２とで構成されており、前記操作環部４１は前記外周固定環５とほぼ同じ径位置に配置されているが、前記補助環部４２は外周固定環よりも小径に形成されて外周固定環５の内周位置に配置されている。そして、外周固定環５の内周面に設けられたスクリュー溝５ａと補助環部４２の外周面に設けられたスクリュー溝４２ａとが互いに螺合されている。ここで前記操作環部４１と補助環部４２は円周方向の３箇所においてネジ４３により互いに連結され、ネジ４３を締緩することで両環部４１，４２を相対回動させてフォーカス調整を可能にしているがここではその詳細についての説明は省略する。

このレンズ操作環４にかかる構成によれば、フォーカス操作環４は操作環部４１において光軸回りに回動されるとこれに連結されている補助環部４２も一体に回動し、外周固定環５とのスクリュー溝５ａ，４２ａによる螺合によって補助環部４２、すなわちフォーカス操作環４は回動と共とに光軸方向にも微小距離だけ移動することになる。

一方、前記フォーカスカム環３はその光軸方向前端部に設けた外フランジ部３２において前記フォーカス操作環４の操作環部４１の前端部に設けた内フランジ部４１３に光軸方向に衝接された状態で図には表れないネジにより一体的に連結されている。このとき、フォーカスカム環３の外フランジ部３２とフォーカス操作環（操作環部）４の内フランジ部４１３との間に所要の厚さをした円環状の調整シム６を介在させることにより、フォーカスカム環３とフォーカス操作環４との光軸方向の相対位置をシムの厚さだけ調整し、フォーカス調整を行うレンズ支持枠２、すなわち可動レンズＬ２の光軸方向の位置を調整することを可能にしている。

さらに、前記可動レンズＬ２の光軸方向の位置を検出するための検出装置として、フォーカス操作環４の操作環部４１の円周一部に設けたステム４１４の光軸方向後面には後方に向けて導電ブラシ７が配設されている。また、当該操作環部４１の円周に対向する前記外周固定環５の内フランジ部５１の光軸方向前面の円周一部には接触面を前方に向けてコード板８が配設されている。図３は導電ブラシ７とコード板８を光軸方向の正面から見た図であり、前記導電ブラシ７は弾性のある導電板、例えば銅合金板を打ち抜き加工し、基端側で連結した４本の接触子７１を並列配置し、かつ当該基端部７２をビスにより前記ステム４１４に固定した構成とされている。前記コード板８は外周固定環５の円周に沿って湾曲した絶縁基板８１を主体に構成されている。コード板の基本的な構成については既に広く知られているのでここでは詳細な説明は省略するが、径方向に配列した４本の導電パターン８２が円周方向に異なる信号コードを構成するようにパターン形成されている。また、前記絶縁基板８１には前記導電パターン８２に電気接続される各種電子部品８３が搭載されており、導電パターン８２の導通状態に応じたコード信号ないしはこれをデコードした信号を出力する。

前記コード板８は図には表れない固定ネジにより一端部８４において外周固定環５の内フランジ部５１の光軸方向前面に固定されているが、図３及び図４に示すように、コード板８の他端部８５寄りの位置にはコード板８の裏面と内フランジ部５１の当該前面との間にスペーサ９が介在されており、このスペーサ９によりコード板８は内フランジ部５１の当該前面に対し、換言すれば光軸Ａｘと垂直な面に対して若干傾斜した状態に固定支持されている。このコード板８の当該傾斜した角度θｃは、前記外周固定環５に設けられたスクリュー溝５ａのリード角θｐ（スクリュー溝５ａが１ピッチ（１リード）分進むために軸方向と垂直な方向に対してなす角度）に等しくされている。なお、この傾斜角θｃはスペーサ９をコード板８と内フランジ部５１の間に介在させる円周方向の位置を微調節することで調整可能である。

以上の実施例１の構成によれば、撮影者がフォーカス操作環４を回動操作すると、操作環部４１が回動され、これに連結されている補助環部４２が一体に回動される。補助環部４２はスクリュー溝４２ａ，５ａにより外周固定環５に螺合されているため、補助環部４２は回動に伴ってスクリュー溝４２ａ，５ａのピッチ角θｐに従って所定の距離だけ光軸方向に移動される。これにより、操作環部４１、すなわちフォーカス操作環４も光軸方向に移動される。この操作環部４１の光軸回り方向の回動と光軸方向の移動によりフォーカスカム環３も一体的に光軸回り方向に回動され、同時に光軸方向に移動される。このフォーカスカム環３の光軸回り方向及び光軸方向の移動によりカム溝３１に係合されているカムローラ２１が光軸方向に移動され、レンズ支持枠２すなわち可動レンズＬ２が光軸方向に移動され、フォーカス操作環４の回動位置に対応した所定の光軸方向の位置に設定され、フォーカス調整が行われることになる。

図３に矢印及び鎖線で示すように、フォーカス操作環４の回動に伴って操作環部４１に配設した導電ブラシ７が一体に回動し、外周固定環５に固定されているコード板８の表面の導電パターン８２上で摺動され、摺動に伴う導電ブラシ７の４本の接触子７１の導通状態の変化により可動レンズＬ２の光軸方向の位置を示す検出信号を出力する。この検出信号は例えば当該レンズ鏡筒が装着されている図には表れないカメラボディ内のＣＰＵ等に入力される。このとき、フォーカス操作環４は補助環部４２において外周固定環５にスクリュー溝５ａ，４２ａにより螺合しているため、前述のようにフォーカス操作環４の回動に伴ってスクリュー溝５ａ，４２ａのリード角θｐに対応した量だけ光軸方向に移動され、導電ブラシ７もこれと一体に光軸方向に移動される。この結果、図５（ａ）に実線状態から鎖線状態に示すように、導電ブラシ７はコード板８の表面から距離ｄだけ離れる方向に移動される。しかし実施例１では、コード板８が光軸と垂直な面に対してスクリュー溝５ａ，４２ａのリード角θｐに等しい角度θｃで傾斜されているので、導電ブラシ７の光軸方向の移動距離ｄはコード板８の傾きに伴う表面の光軸方向の変位量に等しくなる。したがって、フォーカス操作環４の回動に伴って導電ブラシ７が光軸方向に移動してもコード板８の表面の導電パターン８２との光軸方向の距離は常に一定に保たれることになり、導電ブラシ７は常に一定の圧力でコード板８に接触し、安定した検出信号を出力することになる。因みに、図５（ｂ）のよう、コード板８が光軸に垂直な方向に配設されている場合には、実線状態から破線状態に示すように、フォーカス操作環４の回動に伴って導電ブラシ７が移動したときに導電ブラシ７トコード板８の表面との距離が変化され、導電ブラシ７による接触状態が不安定なものになってしまう。

ここで、実施例１ではコード板８をスクリュー溝５ａ，４２ａのリード角θｐに等しい角度θｃで傾斜させているが、導電ブラシ７は光軸方向に弾性変形しながらコード板８に接触するため光軸方向に所要の範囲のマージンを得ることができるので、本発明においてはコード板８の角度θｃは必ずしもリード角θｐに等しくなくてもほぼ等しい角度であれば効果が得られる。また、実施例１ではコード板８を傾斜させるためにスペーサ９を設けているが、コード板８を外周固定環に固定するためにコード板を両端部で固定している固定ネジを利用して傾斜させることもできる。例えば固定ネジに嵌挿するワッシャをコード板と外周固定環との間に介在させればよい。あるいは、コード板の絶縁基板としてテーパ状に厚さが変化する基板を用いてもよい。

本発明のレンズ位置検出装置は実施例１のフォーカス機構のレンズ位置検出装置に限られるものではなく、操作環を回動したときにレンズを光軸方向に移動させる機構であれば、例えばズーム機構のレンズ位置検出装置として構成することも可能である。また、本発明におけるコード板は実施例１のようにレンズ鏡筒の固定環に固定支持した構成に限られるものではなく、互いに光軸方向に相対移動する環部材の一方に導電ブラシを、他方にコード板を配設する検出装置であれば、当該コード板について本発明を同様に適用できることは言うまでもない。

実施例１のレンズ鏡筒の要部の断面図である。 要部の概略構成を示す分解斜視図である。 導電ブラシとコード板を光軸方向から見た図である。 要部の拡大断面図である。 導電ブラシとコード板の動作を説明するための模式的な断面図である。

符号の説明

１ 固定環
２ レンズ支持枠
３ フォーカスカム環
４ フォーカス操作環
５ 外周固定環
６ 調整シム
７ 導電ブラシ
８ コード板
９ スペーサ
４１ 操作環部
４２ 補助環部
４３ ネジ
５１ 内フランジ部
４１４ ステム
５ａ，４２ａ スクリュー溝
Ｌ１ 固定レンズ
Ｌ２ 可動レンズ

Claims (7)

1. レンズ鏡筒にスクリュー構造で支持されて光軸回りに回動操作され、回動操作されたときに前記スクリュー構造によって光軸方向に移動する操作環と、前記操作環の回動に追従して光軸方向に移動されるレンズと、前記レンズ鏡筒内に配設されたコード板と、前記操作環に設けられて前記操作環の回動および光軸方向の移動に伴って前記コード板の表面に沿って回動しかつ光軸方向に移動する導電ブラシとを備え、前記コード板に対する前記導電ブラシの回動位置に基づいて前記レンズの光軸方向の位置を検出するようにしたレンズ鏡筒において、前記コード板は表面が前記スクリュー構造のリード角に沿って傾斜されていることを特徴とするレンズ位置検出装置。
2. 前記コード板は前記レンズ鏡筒内の光軸方向に垂直な方向に向けられた面に設けられ、前記導電ブラシは前記操作環の前記レンズ鏡筒内の光軸方向に垂直な面に光軸方向に対向する面に設けられ、前記コード板の表面は前記レンズ鏡筒内の光軸方向に垂直な面に対して傾斜されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ位置検出装置。
3. 前記コード板と前記レンズ鏡筒内の光軸方向に垂直な方向に向けられた面との間にスペーサが介在され、当該スペーサにより前記コード板の表面が傾斜されていることを特徴とする請求項２に記載のレンズ位置検出装置。
4. 前記スペーサは光軸方向の異なる長さのスペーサに交換可能であり、交換したときに前記コード板の傾斜角度を変化させることを特徴とする請求項３に記載のレンズ位置検出装置。
5. 前記コード板は前記レンズ鏡筒内に設けられた固定環の一部に配設されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のレンズ位置検出装置。
6. 前記操作環と一体的に回動されかつ光軸方向に移動されるカム環を備え、前記レンズは前記カム環に設けられたカム手段によって当該カム環の回動及び光軸方向の移動に追従して光軸方向に移動可能とされていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のレンズ位置調整装置。
7. 前記操作環はフォーカス操作環であり、前記レンズはフォーカス設定用のレンズであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のレンズ位置調整装置。
   
   

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