JP6107463B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents
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Description
一方向入出力回転伝達機構が初期状態にあるとき、回転力伝達部材は入力回転軸及び出力回転軸に対して相対移動可能な(入力回転軸と出力回転軸の間に食い込んでいない)中立位置に位置する。
一方向入出力回転伝達機構が初期状態にあるときに(回転力伝達部材が中立位置に位置するときに)、カメラボディに設けたシャッターボタンを半押し操作すると、電源で発生した電力がAF用モータに供給される。AF用モータの動力によって入力回転軸が回転すると、入力回転軸から回転力を受けた回転力伝達部材が入力回転軸及び出力回転軸に対して相対回転(入力回転軸及び出力回転軸の軸線を中心に回転)することにより入力回転軸と出力回転軸の間に食い込む。すると入力回転軸の回転力が回転力伝達部材を介して出力回転軸に伝達されるので(入力回転軸と出力回転軸が一緒に回転するので)レンズ駆動環が回転する。
一方、一方向入出力回転伝達機構が初期状態にあるときに(回転力伝達部材が中立位置に位置するときに)手動操作環を回転操作するとレンズ駆動環が回転する。しかしこの場合は中立位置に位置していた回転力伝達部材が入力回転軸と出力回転軸の間に食い込むことはないので、レンズ駆動環と一緒に回転する出力回転軸の回転力を回転力伝達部材が入力回転軸に伝達することはなく、従って出力回転軸の回転力はAF用モータには伝わらない。
その一方で、回転力伝達部材が入力回転軸と出力回転軸の間に食い込む前は、AF用モータの回転対象物(駆動対象物)は入力回転軸と回転力伝達部材のみであり、その総重量は(回転力伝達部材が入力回転軸と出力回転軸の間に食い込んだ後のAF用モータの回転対象物と比べて)軽い。
そのためAF用モータが、入力回転軸、回転力伝達部材、出力回転軸、レンズ駆動環、及びレンズ支持枠(レンズ)を駆動するのに十分な大きさの出力を一定出力として発生する場合は、AF用モータの駆動力によって回転力伝達部材を入力回転軸と出力回転軸の間に食い込ませたときに、レンズ鏡筒に大きな衝撃が発生するおそれがある。
そのため、モータを動作させることにより一方向入出力回転伝達機構を中立状態から連係状態に移行させるときに、レンズ鏡筒に大きな衝撃が発生するおそれは小さい。
その一方で、一方向入出力回転伝達機構が連係状態に移行した後は、モータを高出力で回転させるので、モータによって移動レンズ群を円滑に移動させることが可能である。
まず、撮影状態をオートフォーカス(AF)とマニュアルフォーカス(MF)とに切り替え可能かつ図示を省略したカメラボディに対して着脱可能な交換式レンズ鏡筒1の全体構成について説明する。
AF駆動ユニット10は大きな構成要素として支持板12、ギヤ用ハウジング14、AF用モータ15、一方向入出力回転伝達機構19、第1回転板37、第1フォトインタラプタ39、回転支持軸42、第2回転板43、ベルト支持部材45、ベルト46、第2フォトインタラプタ47、及び制御回路50を具備している。
AF駆動ユニット10は、光軸OAに対して直交しかつ第2固定環3に対して固定した支持板12と、支持板12の後面に固定した中空のギヤ用ハウジング14と、を備えている。支持板12の前面は光軸OAに対して直交する軸方向直交面13となっている。
さらにAF駆動ユニット10はDCモータ(パルスモータや超音波モータでもよい)からなる電動式のAF用モータ15(モータ)を備えている。AF用モータ15は、ギヤ用ハウジング14の外面に固定した円筒形状の本体部16と、本体部16の一端からギヤ用ハウジング14の内部に突出しかつ自身の軸線回りに回転する出力軸17と、を一体的に具備している。さらに出力軸17の表面にはウォーム18が一体的に形成してある。
一方向入出力回転伝達機構19は、光軸OAと平行な略円柱形状をなし、自身の軸線回りに回転可能な入力回転軸20を備えている。入力回転軸20の長手方向の中間部はギヤ用ハウジング14内に位置しており、入力回転軸20の一方の端部はギヤ用ハウジング14の支持板12と反対側の壁を回転可能に貫通しており、入力回転軸20の他方の端部は支持板12に形成した貫通孔12aを回転可能に貫通している。入力回転軸20はギヤ用ハウジング14に対する前後方向の相対移動が規制されている。入力回転軸20の中間部の表面には、出力軸17のウォーム18と噛合するウォームホイル20aが形成してある。また入力回転軸20の中間部にはボール用リテーナ21が固定してあり、ボール用リテーナ21に回転可能(自転可能)に支持した複数のベアリングボールB1が支持板12に対して回転可能(自転可能)に接触している。入力回転軸20の前端部にはばね用リテーナ22が固定ねじ23によって固定されている。ばね用リテーナ22の外周面には、入力回転軸20と同軸をなす筒状出力回転軸25の内周面前端部が相対回転可能(相対スライドは不能)に嵌合している。筒状出力回転軸25の内周面は入力回転軸20の中心軸A1を中心とする円筒面である。この円筒面は、その前半部をなしばね用リテーナ22に嵌合された小径円筒面26と、後半部をなし小径円筒面26と同心かつ小径円筒面26より大径の大径円筒面27(内側円筒面)と、を備えている。筒状出力回転軸25の外周面の前端部には、レンズ駆動環5の入力ギヤ5aと噛合する出力ギヤ28が形成してある。
図4、図5に示すように、溝形成部材29の後半部の外周部には周方向に120°間隔で計3つの周方向案内溝33が形成してある(図5中に仮想線で示した円弧状の矢印A、B、Cは各周方向案内溝33の領域を示している)。各周方向案内溝33の形状は互いに同一であり、隣合う周方向案内溝33同士は互いに連続しているので、3つの周方向案内溝33は全体として環状の溝を構成している。さらに、図4に示すように、周方向案内溝33の長手方向に直交する断面形状は所定曲率(所定径)の円弧である。さらに各周方向案内溝33は、各領域A、B、Cの長手方向の中央部が最も大径円筒面27から離れ各領域A、B、Cの両端部に向かうに連れて大径円筒面27に徐々に近づく形状なので、各周方向案内溝33の内周面34から筒状出力回転軸25の大径円筒面27までの径方向距離R(後述する回転力伝達球B2の中心と同じ前後方向位置における大径円筒面27と内周面34の入力回転軸20の径方向の直線距離。図5参照。)は、各周方向案内溝33の長手方向の中央部が最も長く、両端部に向かうに連れて徐々に短くなる。
そしてギヤ用ハウジング14の近傍には、第1回転板37の一部を回転可能に受け入れる受容凹部40を備える第1フォトインタラプタ39(第1の回転検出手段)が固定状態で設けてある。受容凹部40の内面には第1回転板37を挟んで互いに反対側に位置する発光部と受光部が形成してある。発光部は受光部に向けて光を発射し、この光が第1回転板37の上記スリットを通り抜けることにより受光部によって受光されると、第1フォトインタラプタ39は検出信号を発信する(図8〜図10のタイミングチャートの「ON」を参照)。一方、この光が第1回転板37(のスリットを形成していない部分)によって遮光されたときは、光が受光部によって受光されないので、第1フォトインタラプタ39は検出信号を発信しない(図8〜図10のタイミングチャートの「OFF」を参照)。
図2に示すように、筒状出力回転軸25の後部の外周面には環状部材であるベルト支持部材45が固定してある。そしてベルト支持部材45の外周面と回転支持軸42の外周面には環状のベルト46が(滑ることなく)掛け回してある。
さらに第2回転板43の近傍には、第2回転板43の一部を回転可能に受け入れる受容凹部48を備える第2フォトインタラプタ47(第2の回転検出手段)が固定状態で設けてある。第1フォトインタラプタ39と同様に、受容凹部48の内面には第2回転板43を挟んで互いに反対側に位置する発光部と受光部が形成してある。そして当該発光部が受光部に向けて発射した光が第2回転板43の上記スリットを通り抜けることにより受光部によって受光されると第2フォトインタラプタ47は検出信号を発信する(図8〜図10のタイミングチャートの「ON」を参照)。一方、この光が第2回転板43(のスリットを形成していない部分)によって遮光されたときは、第2フォトインタラプタ47は検出信号を発信しない(図8〜図10のタイミングチャートの「OFF」を参照)。
制御回路50は第1フォトインタラプタ39と第2フォトインタラプタ47の検出信号に基づいてAF用モータ15を回転制御する。具体的には、制御回路50は上記電源から電力(入力電圧)の供給を受けた状態で第1フォトインタラプタ39と第2フォトインタラプタ47からの検出信号を受けたときに、電圧値が一定である入力電圧とDUTY(ディーティ比)とに基づいてパルス状の出力電圧を生成し、この出力電圧をAF用モータ15に供給する。
まずAFによりフォーカシングを行う場合の動作について説明する。
本実施形態のレンズ鏡筒1のAF動作は大きく分けて以下の4パターンに分類できる。
パターン1:通常のAF動作
パターン2:無負荷領域(後述)での回転力伝達球B2の動作が不円滑な場合のAF動作
パターン3:食い込み回転領域(後述)での回転力伝達球B2の動作が不円滑な場合のAF動作
パターン4:AF用モータ15の出力が想定値より低い状態でレンズ駆動環5が回転し始めたときのAF動作
以下、それぞれのパターンのAF動作について順次説明する。
一方向入出力回転伝達機構19が初期状態にあるときに(各回転力伝達球B2が中立位置P1に位置するときに)上記メインスイッチをON操作し、さらにカメラボディに設けたシャッターボタン(図示略)を半押し操作する。するとカメラボディに設けた(制御回路50に接続する)AF測距装置(図示略)が、第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3を合焦させるのに必要な第2レンズ群L2の移動量を演算する(図6のステップ1。以下、「ステップ」を「S」と省略する)。
すると制御回路50は、上記メインスイッチをON操作してから現時点までの間にAF駆動ユニット10がバックラッシュ駆動(後述)を行ったか否かを判断する(S2)。バックラッシュ駆動が行われていない場合(S2で「N」)は、上記メインスイッチをON操作してから現時点までの間に行われたAF動作のAF駆動方向(AF用モータ15の回転方向)が、今回のAF動作のAF駆動方向(AF用モータ15の回転方向)と同じか否かを判断する(S3)。今回のAF動作のAF駆動方向(AF用モータ15の回転方向)と異なる場合(又は、上記メインスイッチをON操作してから現時点までの間にAF動作が行われていない場合)は(S3で「Y」)、AF測距装置の上記演算結果に基づいて制御回路50がAF用モータ15に回転信号を送る(S4)。また上記メインスイッチをON操作してから現時点までの間にAF駆動ユニット10がバックラッシュ駆動を行っている場合(S2で「Y」の場合)もS4に進む。
例えばS4でAF用モータ15に送信された回転信号(小DUTY電圧)が正転信号の場合、AF用モータ15の出力軸17(ウォーム18)が正転するので、ウォームホイル20aを介してウォーム18(出力軸17)と連係している入力回転軸20が正面視(前方から見たときに)で反時計方向に回転する。すると入力回転軸20に対して相対回転不能な溝形成部材29が入力回転軸20と一緒に正面視で反時計方向に回転し、軸方向直交面13と周方向案内溝33とによって挟持されている各回転力伝達球B2が、自身の中心点を中心に自転しつつ、各周方向案内溝33に沿って対応する周方向案内溝33(内周面34)に接触しながら中心軸A1を中心に入力回転軸20の周囲を正面視反時計方向に回転(公転)する。このときの各回転力伝達球B2の公転速度は入力回転軸20の回転速度の1/2であり、さらに各回転力伝達球B2の公転運動は互いに同期する。すると、初期状態において図5のP1(中立位置)に位置していた各回転力伝達球B2は、各周方向案内33の正面視時計方向側の端部側に移動する。
さらに制御回路50は、上記シャッターボタンが半押しされた瞬間に時間t1を設定する。さらに、その後に第1フォトインタラプタ39のパルス状の検出信号がONもしくはOFFの切り替えを行う度に(タイミングチャートにエッジが表れる度に)、制御回路50は既に設定したt1をキャンセルして、新たに時間t1を設定する。
次いで制御回路50は、t1(第1フォトインタラプタ39がパルス状の検出信号を複数回出力した場合は、最後に設定されたt1)の間に第1回転板37がパルス状の検出信号を出力したか否か(出力軸17が回転したか否か)を判断する(S5)。t1の間に第1フォトインタラプタ39のパルス状の検出信号がONもしくはOFFの切り替えを行わない場合は(エッジの数が「0」の場合は)、制御回路50はパルスが検出されていないと判断し(S5で「Y」)、制御回路50は「各回転力伝達球B2が公転せずに停止している」と判断する。次いで、制御回路50は、第1フォトインタラプタ39が第1設定数(本実施形態では「2回」)以上のパルス数(ONおよびOFFの切り替えがそれぞれ1回以上)の検出信号(第1信号)を出力したか否かを判断する(S6)。そして第1フォトインタラプタ39が第1設定数以上のパルス数の検出信号(第1信号)を出力している場合(S6で「Y」)、制御回路50は「各回転力伝達球B2が中立位置P1から(ある程度の距離)公転した」と判断する。
「S5でY」かつ「S6でY」の場合は、「各回転力伝達球B2は中立位置P1からある程度の距離)公転した後に公転を停止した」ことになる。そのため制御回路50は、この場合に「各回転力伝達球B2は、内周面34の時計方向側の端部と筒状出力回転軸25の大径円筒面27との間に他の回転力伝達球B2と同時に一応食い込んだ(大径円筒面27に接触した)「仮食い込み状態」(図5のP2参照)にある」と判断し、時間t2を設定する(S7)。
すると、入力回転軸20と筒状出力回転軸25が、溝形成部材29及び回転力伝達球B2を介して周方向に一体となるので、溝形成部材29(入力回転軸20)の回転力が筒状出力回転軸25に伝わり筒状出力回転軸25が正面視で反時計方向に回転する。すると、筒状出力回転軸25の回転力が出力ギヤ28からレンズ駆動環5の入力ギヤ5aに伝達されるので、レンズ駆動環5によって第2レンズ群L2が光軸OAに沿って前方に移動する(フォーカシング動作を行う)。
そして制御回路50からAF用モータ15に送られた「大DUTY電圧(パルス電圧)」のパルス数が、AF測距装置の上記演算結果に対応したパルス数に達したときに(S9で「Y」)、制御回路50はAF用モータ15に対する大DUTY電圧(回転信号)の送信を停止しAF用モータ15を停止させる(S10)。一方、制御回路50からAF用モータ15に送られた「大DUTY電圧(パルス電圧)」のパルス数が、AF測距装置の上記演算結果に対応したパルス数に達していないときは(S9で「N」)、上記演算結果に対応したパルス数に達するまで制御回路50がAF用モータ15に「大DUTY電圧(パルス電圧)」を送信し続ける。
このように、制御回路50がAF用モータ15を正逆両方向へ回転させることによりAFが行われる。
この場合のフローはS6まではパターン1と同じである。
S5でYになったとき(t1がタイムアウトしたとき)に第1フォトインタラプタ39が第1設定数以上のパルス数の検出信号(第1信号)を出力していない場合(S6で「N」)、制御回路50は「各回転力伝達球B2が中立位置P1に位置している(又は中立位置P1からの公転量が少ない)」と判断する。
「S5でY」かつ「S6でN」の場合は、「何らかの理由(例えば、AF動作を行った後に、バックラッシュ駆動を行う前に反対方向のAF動作を行う場合のように、各回転力伝達球B2の食いつき状態にばらつきがある)により、各回転力伝達球B2は中立位置P1において停止している(または中立位置P1から僅かに移動した位置で公転を停止している」ことになる。そのため制御回路50は「各回転力伝達球B2は、まだ内周面34と筒状出力回転軸25の大径円筒面27との間に食い込んでいない」と判断し、「無負荷エリア駆動DUTY(小DUTY)」からDUTYを1ステップ上げた新たなDUTY(ディーティ比)に基づく出力電圧をAF用モータ15に供給する(S15)。そのためAF用モータ15(出力軸17、入力回転軸20、溝形成部材29)がより強いトルクで回転する。すると制御回路50は、第1フォトインタラプタ39のパルス状の検出信号がONもしくはOFFの切り替えを行ったときにt1を再度設定する。そして制御回路50は、S5で再び「Y」となった後に、第1フォトインタラプタ39が第1設定数以上のパルス数の検出信号(第1信号)を出力するまで(S6で「Y」になるまで)DUTYを1ステップずつ上げていき(S15)、S6で「Y」になったときにS7の処理に進む。
この後のフローはパターン1の場合と同じである。
この場合のフローはS7まではパターン1と同じである。
t2の間に第2フォトインタラプタ47が第2設定数(本実施形態では「2回」)以上のパルス数の検出信号(第2信号)を出力していない場合(ONとOFFの切り替わりのエッジが0〜1回の場合)(S7で「N」)、制御回路50は「何らかの理由(例えば、各回転力伝達球B2の食いつき状態にばらつきがあるため、小DUTY電圧でAF用モータ15を回転させても「完全食い込み状態」に移行できない)により、P2に移動した各回転力伝達球B2がそれ以上は公転していないので、まだ「完全食い込み状態」に移行していない」と判断する。
そのため制御回路50は、「無負荷エリア駆動DUTY(小DUTY)」からDUTYを1ステップ上げた新たなDUTY(ディーティ比)に基づく出力電圧をAF用モータ15に供給する(S16)。そして制御回路50はt2を再度設定し、かつ再度のt2の間に第2フォトインタラプタ47が第2設定数以上のパルス数の検出信号(第2信号)を出力したか否かを判断する(S7)。そして再度のt2の間に第2フォトインタラプタ47が第2設定数(本実施形態では「2回」)以上のパルス数の検出信号(第2信号)を出力するまでS7、S16を繰り返し(DUTYを徐々に上げていき)、「S7でY」となったときにS8に進む。
この後のフローはパターン1の場合と同じである。
この場合のフローはS5まではパターン1と同じである。
t1の間に第1フォトインタラプタ39のパルス状の検出信号がONもしくはOFFの切り替えを行った場合(エッジの数が「1」以上の場合)(S5で「N」)は、制御回路50は「何らかの理由(例えばS15でDUTYを徐々に上げて駆動することで、回転力伝達球B2の位置がP1からP2に移動する最中に回転力伝達球B2の(周方向案内溝33(内周面34)に対する)引っ掛かりなどが外れて回転力伝達球B2が一気にP2まで行き着き食い込み状態となったにも拘わらず、入力回転軸20が回転を停止することなく(S5でYとならず)そのまま「完全食い込み状態」に移行した可能性がある」ものと判断しS17に進む。
そして制御回路50はS17において第2フォトインタラプタ47が第2設定数以上のパルス数の検出信号(第2信号)を出力したか否かを判断する。ここで第2フォトインタラプタ47が第2設定数(本実施形態では「2回」)以上のパルス数の検出信号(第2信号)を出力している場合(S17で「Y」)、制御回路50は「各回転力伝達球B2が「完全食い込み状態」となり、さらにレンズ駆動環5が回転を始めた(第2レンズ群L2が移動した)」と判断しS8の処理を行う。
一方、S17において第2フォトインタラプタ47が第2設定数以上のパルス数の検出信号(第2信号)を出力していない場合(S17で「N」)は、第2フォトインタラプタ47が第2設定数以上のパルス数の検出信号(第2信号)を出力するまで(S17で「Y」となるまで)制御回路50はS5、S17の処理を繰り返し、「S17でY」となったときにS8に進む。
この後のフローはパターン1の場合と同じである。
S18で「N」の場合(回転力伝達球B2が合焦位置より中立位置側で停止している場合)、制御回路50はS14を経た後に再度S1に戻り、S2で「N」を経た後にS3で「N」の処理を行い、次いでS8の処理を行う。そしてS11で「Y」となるまでこの処理を繰り返す。
一方、S18で「Y」の場合(回転力伝達球B2が合焦位置を挟んで中立位置と反対側に位置している場合)、制御回路50はS14を経た後に再度S1に戻り、S2で「N」を経た後にS3で「Y」の処理を行い、次いでS4以降の処理を行う。そしてS11で「Y」となるまでこの処理を繰り返す。
無負荷領域では、AF用モータ15の回転対象物(駆動対象物)は入力回転軸20、ボール用リテーナ21、溝形成部材29、第1回転板37、回転支持軸42、第2回転板43、ベルト46、ベアリングボールB1、及び回転力伝達球B2のみであり、その総重量は(回転力伝達球B2が食い込み回転領域に位置するときのAF用モータ15の回転対象物の総重量と比べて)軽い。しかし無負荷領域ではAF用モータ15を小DUTY電圧で回転させているので、各回転力伝達球B2が内周面34と筒状出力回転軸25の大径円筒面27との間に食い込んだ「仮食い込み状態」となった瞬間に、レンズ鏡筒1に大きな衝撃が発生するおそれは小さい。
その一方で、食い込み回転領域では、AF用モータ15の回転対象物(駆動対象物)は入力回転軸20、ボール用リテーナ21、筒状出力回転軸25、溝形成部材29、第1回転板37、回転支持軸42、第2回転板43、ベルト46、レンズ駆動環5、第1レンズ支持枠6、第2レンズ支持枠7、第3レンズ支持枠8、ベアリングボールB1、回転力伝達球B2、第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、及び第3レンズ群L3となり、その総重量は無負荷領域の場合と比べてはるかに大きくなる。しかし食い込み回転領域ではAF用モータ15を大DUTY電圧で回転させているので、AF用モータ15によって第2レンズ群L2を円滑に移動させることが可能である。
さらに大径円筒面27、周方向案内溝33(内周面34)、及び各回転力伝達球B2にグリスを塗布するのが実際的である。このようにすることにより、一方向入出力回転伝達機構19の円滑なメカ動作を実現でき、さらに一方向入出力回転伝達機構19に振動や衝撃が生じた場合においても各回転力伝達球B2の位置を安定させることが可能になる。
まだAF動作を行っていない場合や、AF動作を行ったもののバックラッシュ駆動を実行した(S12)場合は、各回転力伝達球B2がP1(中立位置)に位置する。各回転力伝達球B2がP1(中立位置)に位置すると、各回転力伝達球B2は大径円筒面27と非接触になる。
この状態でAF用モータ15を駆動させずに手動操作環4を回転させると、この回転力はレンズ駆動環5に伝達される。すると、この回転力はレンズ駆動環5の入力ギヤ5aから筒状出力回転軸25の出力ギヤ28に伝達されるので、筒状出力回転軸25が入力回転軸20回りに正面視で時計方向または反時計方向に回転する。しかし、筒状出力回転軸25の大径円筒面27は回転力伝達球B2とは非接触状態にあるので、筒状出力回転軸25から各回転力伝達球B2には回転力は伝達されない。このため、筒状出力回転軸25が回転しても各回転力伝達球B2及び溝形成部材29は回転しない。
従ってAF用モータ15の出力軸17が回転することがないので、手動操作環4の回転操作時にAF用モータ15が回転抵抗となることはないので、手動操作環4によるMF操作を円滑に行なうことが可能である。
第1の実施形態では出力回転軸が入力回転軸の周囲に位置するのに対し、第2の実施形態では入力回転軸が出力回転軸の周囲に位置する。すなわち、一方向入出力回転伝達機構100は、中心軸A1’を中心として回転する筒状入力回転軸105を備え、さらに筒状入力回転軸105に形成された小径中心円形孔106に嵌入して筒状入力回転軸105と同心をなす出力回転軸110を備えている。筒状入力回転軸105はギヤ用ハウジング14(図示略)に対して前後動不能である。筒状入力回転軸105にはウォームホイル20aと同一仕様のウォームホイル(図示略)が形成してあり、このウォームホイルはAF用モータ15(図示略)のウォーム18と噛合している。出力回転軸110は、その中心軸(筒状入力回転軸105の中心軸A1’と同軸をなす中心軸)を中心として筒状入力回転軸105に対して回転自在として小径中心円形孔106に嵌入している。
一方向入出力回転伝達機構100を備えるレンズ鏡筒1(のAF用モータ15)を制御回路50によって第1の実施形態と同じ態様で制御すれば、第1の実施形態と同様の作用効果を期待できる。
前端が閉塞され、後端が開放された筒状のハウジング151は、その後端に環状フランジ151aを具備しており、この環状フランジ151aが、ねじ(図示略)によって支持板12に固定されている。ハウジング151の前壁151bの後面の中心部には、円形板151cが固着されており、この円形板151cの後面には、ハウジング151と同軸の回転軸152の前端面が固着されている。この回転軸152は、前部の小径部152aと後部の大径部152bとからなる。回転軸152の軸線方向は光軸OAと平行をなしている。
まず、AFによりフォーカシングを行う場合のレンズ鏡筒1の動作について説明する。
一方向入出力回転伝達機構150が初期状態(各差動コロ162が各収納空間RSの長手方向の中央部の中立位置に位置し、各食付コロ163が最小径部153dの各側面153d1と大径筒状部158aの内周面158a1との間に食い込んでいない状態)にあるときに制御回路50がAF用モータ15に正転信号を送り、AF用モータ15が正転すると、その回転力がAF用モータ15のウォーム18及び上記ウォームホイルを介して入力回転軸153に伝達され、入力回転軸153が図17の反時計方向に回転する。すると、環状部材160の押圧面160aと軸方向直交面153c1とによって挟持されている各差動コロ162が各収納空間SP1内を、中心軸C1回りに自転しながら、入力回転軸153の軸心回りに入力回転軸と同方向(反時計方向)に公転(回転)する。この際、各差動コロ162と、押圧面160a及び軸方向直交面153c1との間に滑りが生じないとすると、各差動コロ162の回転速度は入力回転軸153の1/2となる。その結果、各差動コロ162は入力回転軸153に対して時計方向に相対回転することになる。このため、各差動コロ162は、時計方向側に位置している食付コロ163に接触し、この食付コロ163に時計方向の回転力を与える。回転力を与えられた食付コロ163は、各収納空間SP1内を時計方向に回転し、各収納空間SP1の径方向幅が狭くなっている時計方向側の端部において、最小径部153dの各側面153d1と大径筒状部158aの内周面158a1との間に食い込む(食付コロ163は、側面153d1の時計方向の端部と内周面158a1との間に一応食い込む(内周面158a1に接触した)「仮食い込み状態」と、側面153d1の時計方向側の端部と内周面158a1との間に完全に食い込んだ(内周面158a1に強い力で接触した)「完全食い込み状態」と、になることが可能)。この結果、最小径部153d(入力回転軸153)と筒状出力回転軸158が食付コロ163を介して周方向に一体となるので、最小径部153dの回転力が筒状出力回転軸158に伝わり、筒状出力回転軸158が反時計方向に回転する。筒状出力回転軸158が回転すると、その筒状出力回転軸158の回転力が出力ギヤ158cから入力ギヤ5aに伝わり手動操作環4が正面視で反時計方向に回転し、第2レンズ群L2が光軸OAに沿って前方に移動する。
このように、制御回路50がAF用モータ15を正逆両方向へ回転させて、第2レンズ群L2を前後に移動させることによりAFが行われる。
一方向入出力回転伝達機構150が初期状態にあるときに、AF用モータ15を駆動させずに、手動操作環4を正面視で時計方向または反時計方向に回転させると、第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、及び第3レンズ群L3が前後方向に進退しMFが行われる。
このように手動操作環4を回転させると、この回転力は入力ギヤ5aから筒状出力回転軸158の出力ギヤ158cに伝達される。すると、筒状出力回転軸158が回転軸152回りに時計方向または反時計方向に回転するが、筒状出力回転軸158の内周面158a1は正面視円形をなしているので、筒状出力回転軸158から中立位置に位置する差動コロ162及び食付コロ163には回転力は伝達されない。このため、筒状出力回転軸158が回転しても最小径部153d(入力回転軸153)は回転せず、AF用モータ15の出力軸17は回転しない。
この一方向入出力回転伝達機構170は、回転軸152の大径部152bに、円筒状の出力回転軸171を回転可能に外嵌し、その外側に筒状の筒状入力回転軸172を回転可能に配置させたものである。筒状入力回転軸172の内周面には、周方向位置によって径方向の深さが異なる4つの不等幅溝(周方向不等幅空間形成部)(不等幅溝)172aが、周方向に等角度間隔で並べて形成されている。各不等幅溝172aと出力回転軸171の外周面(回転軸152の中心軸を中心とする円筒面)171aの間には、周方向位置によってその径方向幅が異なる収納空間(周方向不等幅空間)SP2が形成されており、出力回転軸171と筒状入力回転軸172の間の環状空間RSは、4つの収納空間SP2に仕切られている。
図示は省略してあるが、筒状入力回転軸172にはウォームホイルが形成してあり、このウォームホイルはAF用モータ15のウォーム18と噛合している。さらに、出力回転軸171には出力ギヤが設けられており、この出力ギヤは、レンズ駆動環5の入力ギヤ5aと噛合している。
このような一方向入出力回転伝達機構170を採用しても、一方向入出力回転伝達機構150を採用した場合と同様の効果が得られる。
例えば、一方向入出力回転伝達機構19、100、150、170とは構造が異なる別タイプの一方向入出力回転伝達機構(AF用モータ15とレンズ駆動環5の連係を遮断する中立状態と、AF用モータ15とレンズ駆動環5を連係させる連係状態とに移行可能で、中立状態においてAF用モータ15が動作したときは上記連係状態に移行し、中立状態において手動操作環4を回動操作したときは上記中立状態を維持する機構)を、一方向入出力回転伝達機構19の代わりに適用してもよい。
さらにレンズ鏡筒1側の制御回路50ではなくカメラボディ側の制御回路(図示略)によって、AF駆動ユニット10(一方向入出力回転伝達機構19、100、150、170)を制御してもよい。
2 第1固定環
2a バヨネット部
3 第2固定環
4 手動操作環(マニュアルフォーカス環)
5 レンズ駆動環
5a 入力ギヤ
6 第1レンズ支持枠
7 第2レンズ支持枠
8 第3レンズ支持枠
10 AF駆動ユニット
12 支持板
12a 貫通孔
12b 環状壁
12c 内方フランジ
13 軸方向直交面
14 ギヤ用ハウジング
15 AF用モータ(モータ)
16 本体部
17 出力軸
18 ウォーム
19 一方向入出力回転伝達機構
20 入力回転軸
20a ウォームホイル
21 ボール用リテーナ
22 ばね用リテーナ
23 固定ねじ
25 筒状出力回転軸
26 小径円筒面
27 大径円筒面(内側円筒面)(外側円筒面)
28 出力ギヤ
29 溝形成部材
32 中心円形孔
33 周方向案内溝
34 内周面
34a 凹部
37 第1回転板
39 第1フォトインタラプタ(第1の回転検出手段)
40 受容凹部
42 回転支持軸
43 第2回転板
45 ベルト支持部材
46 ベルト
47 第2フォトインタラプタ(第2の回転検出手段)
48 受容凹部
50 制御回路(制御手段)
100 一方向入出力回転伝達機構
105 筒状入力回転軸
105a 係合溝
106 小径中心円形孔
107 筒状凹部
108 後端面
110 出力回転軸
111 出力ギヤ
112 大径円筒面
115 溝形成部材(入力回転軸)
116 円形中心孔
117 係合突起
120 周方向案内溝
121 内周面
121a 凹部
150 一方向入出力回転伝達機構
151 ハウジング
151a 環状フランジ
151b 前壁
151c 円形板
151d 窓孔
152 回転軸
152a 小径部
152b 大径部
153 入力回転軸
153a 中心孔
153b 最大径部
153c 中間径部
153c1 軸方向直交面
153d 最小径部(周方向不等幅空間形成部)(断面非円形部)
153d1 側面
156 抜け止め板
158 筒状出力回転軸
158a 大径筒状部
158a1 内周面(回転伝達円筒面)
158b 小径筒状部
158c 出力ギヤ
160 環状部材(押圧部材)
160a 押圧面
162 差動コロ(差動回転部材)
163 食付コロ(回転力伝達部材)
170 一方向入出力回転伝達機構
171 出力回転軸
171a 外周面(回転伝達円筒面)
172 筒状入力回転軸
172a 不等幅溝(周方向不等幅空間形成部)(不等幅溝)
172b 軸方向直交面
B1 ベアリングボール
B2 回転力伝達球
L1 第1レンズ群(移動レンズ群)
L2 第2レンズ群(移動レンズ群)
L3 第3レンズ群(移動レンズ群)
OA 光軸
S1 S2 S3 圧縮コイルばね(付勢手段)
SP1 SP2 収納空間
Claims (8)
- 回転することにより移動レンズ群を光軸方向に進退させるレンズ駆動環と、
手動の回転操作で上記レンズ駆動環を回転させる手動操作環と、
上記レンズ駆動環を回転させる駆動力を発生する電動式のモータと、
該モータと上記レンズ駆動環の連係を遮断する中立状態と、上記モータと上記レンズ駆動環を連係させる連係状態とに移行可能で、上記中立状態において上記モータが動作したときは上記連係状態に移行し、上記中立状態において上記手動操作環を回動操作したときは上記中立状態を維持する一方向入出力回転伝達機構と、
を備えるレンズ鏡筒において、
上記一方向入出力回転伝達機構が上記中立状態にある場合に上記モータが回転したときに、上記一方向入出力回転伝達機構が上記連係状態に移行するまでは上記モータを低出力で回転させ、上記連係状態に移行した後は上記モータを上記低出力より出力が高い高出力で回転させることを特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1記載のレンズ鏡筒において、
上記モータが回転したか否かを検出する第1の回転検出手段と、
上記レンズ駆動環が回転したか否かを検出する第2の回転検出手段と、
上記第1の回転検出手段と上記第2の回転検出手段の検出結果に基づいて上記モータを回転制御する制御手段と、
を備えるレンズ鏡筒。 - 請求項2記載のレンズ鏡筒において、
上記第1の回転検出手段は、上記モータが回転したときにパルス状の第1信号を出力し、上記モータが回転しないときは上記第1信号を出力せず、
上記第2の回転検出手段は、上記レンズ駆動環が回転したときにパルス状の第2信号を出力し、上記レンズ駆動環が回転しないときは上記第2信号を出力せず、
上記制御手段は、上記一方向入出力回転伝達機構が上記中立状態にある状況下で上記モータが上記低出力で回転した場合に、上記第1の回転検出手段が上記第1信号を出力した後に所定時間にわたって上記第1信号の出力を停止し、かつ、上記第1の回転検出手段が上記第1信号の出力を停止した後に上記第2の回転検出手段が上記第2信号を出力したときに、上記モータを上記高出力で回転させるレンズ鏡筒。 - 請求項3記載のレンズ鏡筒において、
上記制御手段は、電源から供給された入力電圧とDUTYとに基づいて生成したパルス状の出力電圧を上記モータに印加して上記モータを回転制御し、
上記制御手段が上記DUTYの小さい小DUTY電圧を印加することにより上記モータが上記低出力で回転したときに、上記制御手段が時間t1を設定し、
上記t1の間に上記第1の回転検出手段が上記第1信号を出力せずかつ上記t1より前に上記第1の回転検出手段が第1設定数以上のパルス数の上記第1信号を出力したときに、上記制御手段が時間t2を設定し、
上記t2の間に上記第2の回転検出手段が第2設定数以上のパルス数の上記第2信号を出力したときに、上記制御手段が上記小DUTY電圧より大きい大DUTY電圧を上記モータに印加することにより該モータを上記高出力で回転させるレンズ鏡筒。 - 請求項4記載のレンズ鏡筒において、
上記制御手段が、
上記t2の間に上記第2の回転検出手段が上記第2設定数以上のパルス数の上記第2信号を出力しないとき、上記DUTYを徐々に高めかつ上記t2を再度設定し、
上記再度のt2の間に上記第2の回転検出手段が上記第2設定数以上のパルス数の上記第2信号を出力したときに、上記大DUTY電圧を上記モータに印加することにより該モータを上記高出力で回転させるレンズ鏡筒。 - 請求項4または5記載のレンズ鏡筒において、
上記制御手段が、
上記t1より前に上記第1の回転検出手段が上記第1設定数以上のパルス数の上記第1信号を出力しないとき、上記DUTYを徐々に高めかつ上記t1が経過してから所定時間が経過したときに上記t1を再度設定し、
上記再度のt1の間に上記第1の回転検出手段が上記第1信号を出力せずかつ上記再度のt1より前に上記第1の回転検出手段が上記第1設定数以上のパルス数の上記第1信号を出力したときに上記t2を設定するレンズ鏡筒。 - 請求項4または6記載のレンズ鏡筒において、
上記制御手段が、
上記第1の回転検出手段が上記第1信号を出力する度に、既に設定した上記t1をキャンセルして新たに上記t1を設定するレンズ鏡筒。 - 請求項4から7のいずれか1項記載のレンズ鏡筒において、
上記制御手段が、
上記大DUTY電圧の上記モータへの供給を停止したとき、上記一方向入出力回転伝達機構が上記中立状態に復帰するまで上記モータを回転させるレンズ鏡筒。
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