JPH10221588A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルクリミッタ機能を備えた簡素な構造にす
ると共に、手動操作手段に電動操作手段の動作を速やか
に従動させる。 【構成】 操作リング３５と超音波モータの出力筒４３
を磁力結合手段５１により結合する。磁力結合手段５１
では出力筒４３に第１の磁石板５２を固定し、操作リン
グ３５にヨーク板５４を固定する。第１の磁石板５２と
ヨーク板５４の間に第２の磁石板５６を設け、第２の磁
石板５６の両面にスペーサ５７、５８を固着する。第１
の磁石板５２とスペーサ５７の間にグリースを施し、操
作リング３５の手感を向上させる。超音波モータの作動
により出力筒４３が回動すると、磁力結合手段５１を介
して操作リング３５が回動する。操作リング３５を手動
操作すると、接触面Ａ又は接触面Ｂが摺動し、操作リン
グ３５のトルクが超音波モータに伝達することを防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ鏡筒を操作
リングにより手動操作すると共に、操作リングを駆動ユ
ニットにより電動操作する光学装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮影レンズ等の光学装置ではズー
ム、フォーカス、アイリス等の光学部材（レンズ）を操
作するための操作リングは、手動操作できる上に駆動ユ
ニットにより電動操作が可能となっている場合が多い。
この種の光学装置では、例えば図７に示すように本体１
の外周にはスイッチ２を有する駆動ユニット３が装着さ
れており、本体１には内蔵した図示しないフォーカスレ
ンズ、ズームレンズ、アイリスをそれぞれ操作するため
の操作リング４、５、６が回動自在に設けられている。

【０００３】駆動ユニット３が例えば操作リング５を駆
動する場合には、図８に示すように操作リング５の外周
の歯５ａには、軸７に摺動自在に支持された中間歯車８
の歯８ａが噛合されている。中間歯車８にはクラッチ板
９のピン１０が係合され、クラッチ板９が図示しないレ
バーにより操作されることにより、中間歯車８は前後に
駆動されるようになっている。中間歯車８には出力歯車
１１が噛合され、出力歯車１１は減速手段１２を介して
駆動モータ１３に連結されている。

【０００４】この際に、減速手段１２の出力軸１４には
スリーブ１５がピン１６により固定され、出力歯車１１
はスリーブ１５に回動自在に取り付けられると共に、摺
動ワッシャ１７を介してばね１８によりスリーブ１５に
付勢されている。これによりトルクリミッタが構成さ
れ、操作リング５の負荷が所定以下であるときに、駆動
モータ１３の駆動力が操作リング５に制限されることな
く伝達され、操作リング５の負荷が過剰になった場合に
は、操作リング５のトルクが駆動モータ１３に伝達する
ことが制限される。そして、操作リング５を手動操作す
る際には、クラッチ板９が図９に示すように回動され、
中間歯車８と出力歯車１１の噛合が解除される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の駆
動ユニット３では中間歯車８が操作リング５と出力歯車
１１の双方に噛合するため、これらの噛合部に存在する
バックラッシュにより駆動モータ１３が作動して、操作
リング５が従動するまでに時間の遅れが発生する。この
時間の遅れは、駆動モータ１３が高速で作動して操作リ
ング５が瞬時に従動する際には実用上問題にはならない
が、駆動モータ１３が低速で作動する所謂スローズーム
や微小送りの際には、無視できない問題となる。

【０００６】また、駆動ユニット３にはスリーブ１５、
ピン１６、ワッシャ１７及びばね１８から成るトリクリ
ミッタが設けられているので、部品点数や設置空間が多
くなって、低価格化や小型化の実現が阻止されるという
問題点がある。

【０００７】本発明の目的は、上述した問題点を解消
し、手動操作手段を駆動手段の動作に速やかに従動させ
得る小型で低価格の光学装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る光学装置は、光学手段を駆動する手動
操作手段と、該手動操作手段を駆動する駆動手段とを備
え、前記手動操作手段と前記駆動手段を、前記駆動手段
からの駆動力を前記手動操作手段に伝達すると共に前記
手動操作手段からの駆動力を前記駆動手段に伝達させな
い駆動力伝達手段により連結した光学装置であって、前
記駆動力伝達手段は第１の磁力結合部と第２の磁力結合
部を備えた磁力結合手段としたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図６に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の外
観図であり、カメラ２１に撮影レンズ２２が装着され、
撮影レンズ２２には駆動ユニット２３が備えられてい
る。カメラ２１には図示しない撮像手段が設けられ、撮
影レンズ２２により撮影された像が記録されるようにな
っている。

【００１０】図２の部分拡大断面図に示すように、撮影
レンズ２２の筒状の固定鏡筒３１には、ベース鏡筒３２
が図示しないねじにより一体的に取り付けられており、
ベース鏡筒３２の内部には、一方のフォーカスレンズ３
３ａが固定されると共に、他方のフォーカスレンズ３３
ｂを有するフォーカス鏡筒３４が前後動自在に設けられ
ている。この際に、ベース鏡筒３２とフォーカス鏡筒３
４は、ベース鏡筒３２の内面のヘリコイドねじ３２ａと
フォーカス鏡筒３４の外面のヘリコイドねじ３４ａによ
り螺合されている。

【００１１】ベース鏡筒３２の外周には、フォーカス鏡
筒３４を手動操作するための操作リング３５が回動自在
に設けられている。操作リング３５にはカム孔３５ａが
形成されており、このカム孔３５ａには、フォーカス鏡
筒３４に固定された連結ピン３６が嵌合されている。そ
して、操作リング３５の外周面には、操作リング３５の
回動位置を検出するためのエンコーダ等の位置センサ３
７が配置され、操作リング３５と位置センサ３７は歯車
３８を介して連結されている。

【００１２】駆動ユニット２３には振動波を利用した超
音波モータ４１が利用されている。超音波モータ４１で
は、固定鏡筒３１の外周にユニットベース４２が設けら
れ、ユニットベース４２はベース鏡筒３２にねじ４２ａ
により固定されている。ユニットベース４２の外周に
は、出力筒４３が少なくとも３個のベアリング４４を介
して回動自在に支持されている。ベアリング４４はスラ
ストベアリング、ボールベアリング等とされ、ベアリン
グ軸４５を介してユニットベース４２に支持されてい
る。

【００１３】出力筒４３の後部には、ロータ４６が緩衝
ゴム４７を介して取り付けられ、ロータ４６の後方のユ
ニットベース４２の外周にはステータ４８が設けられて
いる。ステータ４８は皿ばね４９によりロータ４６側に
付勢され、ステータ４８はロータ４６に対して適切な摩
擦力を有して圧接されている。この際に、出力筒４３が
皿ばね４９により押し込まれることはベアリング４４に
より防止され、ロータ４６の振動が出力筒４３に伝達す
ることは緩衝ゴム４７により防止されている。

【００１４】ロータ４６の後部にはばね性を有する環状
のフランジ部４６ａが形成され、このフランジ部４６ａ
はステータ４８に接触されている。ステータ４８の断面
形状は台形とされ、その底面には電圧を印加すると一方
向に伸縮する圧電セラミックス４８ａが接着され、ステ
ータ４８の表面には規則正しい環状の突起４８ｂが設け
られている。これにより、圧電セラミック４８ａが伸縮
して突起４８ｂが振動した際に、その振動エネルギがロ
ータ４６を連続的に回転させるようになっている。そし
て、これらの出力筒４３、ロータ４６、緩衝ゴム４７、
ステータ４８、皿ばね４９の外側は、カバー５０により
覆われている。

【００１５】ここで、出力筒４３と操作リング３５は磁
力結合手段５１により結合されている。磁力結合手段５
１は磁気の吸引力によって操作リング３５と出力筒４３
の摩擦面に圧力を作用し、出力筒４３の駆動力を操作リ
ング３５に伝達させると共に、操作リング３５の負荷を
出力筒４３に伝達させないようになっている。図３の部
分拡大図に示すように、出力筒４３の端面には環状の第
１の磁石板５２がねじ５３により固定され、操作リング
３５の端面には環状のヨーク板５４がねじ５５により固
定されている。この際に、第１の磁石板５２とヨーク板
５４はねじ５３、５５に代えて接着により固定すること
もできる。

【００１６】第１の磁石板５２とヨーク板５４の間に
は、環状の第２の磁石板５６が配置され、第２の磁石板
の両側には環状のスペーサ５７、５８が接着等により固
定されている。第１の磁石板５２、ヨーク板５４、第２
の磁石板５６、スペーサ５７、５８の環状の中心は、固
定鏡筒３１の中心Ｏに一致させている。そして、第１の
磁石板５２とスペーサ５７の間には図示しないグリース
が施され、操作リング３５を手動操作する際の手感の向
上が図られている。

【００１７】第１の磁石板５２は半硬質のＦｅ−Ｃｒ−
Ｃｏ系の永久磁石から成り、その厚さは約０．５ｍｍと
されている。ヨーク板５４はＳＥＣＣ−Ｃ２０（メッキ
鋼板、ジンコート）から約０．５ｍｍの厚さに形成さ
れ、磁気回路を形成する磁性体とされている。第２の磁
石板５６は約１．５ｍｍの厚さの樹脂磁石から成り、フ
ェライト系とナイロンがベースとされている。そして、
スペーサ５７、５８は約０．１ｍｍの厚さの薄板とさ
れ、ナイロン又はポリエステルがベースとなっている。

【００１８】第１の磁石板５２と第２の磁石板５６は磁
力を有するので、第１の磁石板５２と第２の磁石板５６
の間の伝達トルクは、第１の磁石板５２と第２の磁石板
５６の間隔や、第２の磁石板５６の分極数と着磁強度を
調整することにより所定に規制されている。また、第１
の磁石板５２とスペーサ５７の接触面Ａ、そしてヨーク
板５４とスペーサ５８の接触面Ｂの摩擦力は、スペーサ
５７、５８の厚さによりそれぞれ所定に規制されてい
る。

【００１９】そして、実施例では操作リング３５を駆動
するための最小のトルクをTL、磁力結合手段５１の最大
の伝達トルクをTF、超音波モータ４１の保持トルクをTM
としたとき、磁力結合手段５１ではTL＜TF、TL+TF ＜TM
という関係が成立している。この際に、手動操作のため
に必要とされる操作リング３５のトルクは、磁力結合手
段５１の磁力、摩擦力及びグリース粘性により発生する
負荷に、フォーカス鏡筒３４により発生する負荷を加え
たTL＋TFとなる。

【００２０】この場合に、接触面Ａ、Ｂにおける伝達ト
ルクTFは図４及び図５に示すように調整されている。た
だし、図４はグリースが施された接触面Ａの環境温度Ｔ
に対する伝達トルクTFの関係を示し、図５はグリースが
施されない接触面Ｂの作動速度Ｖに対する伝達トルクTF
を示している。また、図４及び図５の双方には超音波モ
ータ４１の保持トルクTMと、接触面Ａ、Ｂのトルクリミ
ッタ値つまり摺動トルクTNを併せて示し、斜線部分を使
用範囲としている。なお、理解を容易にするために環境
温度Ｔと作動速度Ｖを個々に示しているが、実際には環
境温度Ｔと作動速度Ｖが複合的に作用するこを考慮する
必要がある。

【００２１】ここで、環境温度Ｔが極めて低いときに操
作リング３５を高速で回動させる場合、例えば約１２０
°を０．１〜０．２秒で回動させる場合には、グリース
の粘度が極端に大きくなって伝達トルクTFが増大する。
そして、接触面Ｂを設けない場合には、接触面Ａが滑動
し難くなって操作リング３５の手感が悪化する。また、
摺動トルクTNが保持トルクTMを超過することにもなっ
て、手動操作時に操作リング３５のトルクが出力筒４３
に伝達することになる。このため、出力筒４３を無理に
回動させることになって、ロータ４６やステータ４８か
ら異音を発生させたり、それらを破損させたりすること
になる。

【００２２】これに対し、グリースの量を少なくする
か、粘度の低いグリースを使用すれば、操作リング３５
の駆動力が出力筒４３に伝達することを防止できるが、
通常操作時の手感を悪化させることになる。そこで、本
実施例ではこの点を考慮に入れて接触面Ｂを追加し、摺
動トルクTNを超音波モータ４１の保持トルクTMより若干
小さくして、斜線部分を伝達トルクTFの作動範囲として
いる。

【００２３】このような構成により、操作リング３５の
電動操作時には、超音波モータ４１の作動により出力筒
４３が回動し、出力筒４３のトルクは磁力結合手段５１
を介して操作リング３５に伝達する。一方、操作リング
３５の手動操作時に操作リング３５を手で回動させた際
に、TN＜TMの関係から、低温時又は操作リング３５を高
速回転させた時であっても、スペーサ５７が第１の磁石
板５２に対して滑動し得るため、操作リング３５は出力
筒４３を回動させることなく回動する。

【００２４】このように、第１の実施例では操作リング
３５と超音波モータ４１を磁力結合手段５１により連結
したので、従来のような歯車のバックラッシュをなくす
ことが可能となり、ピク付きや動作の遅れをなくして操
作リング３５を超音波モータ４１の駆動力に速やかに従
動させることができる。また、通常の環境条件や操作条
件において操作リング３５に過負荷が加わった場合に
は、スペーサ５７が第１の磁石板５２に対して滑動し、
接触面Ａにおいてトルクリミッタの作用を奏し、超音波
モータ４１の破損を防止できる。そして、環境条件や操
作条件により摺動面Ａの伝達トルクTFが過大になった場
合には、ヨーク板５４がスペーサ５８に対して滑動し、
接触面Ｂにおいてトルクリミッタの作用を奏して超音波
モータ４１の破損を防止できる。

【００２５】また、従来のような手動操作と電動操作の
切換機構を不要とする上に、環状の超音波モータ４１を
採用して操作リング３５の近傍に配置し、更に環状の第
１の磁石板５２、ヨーク板５４、第２の磁石板５６、ス
ペーサ５７、５８の中心を光軸の中心Ｏに一致させるこ
とにより、フォーカス鏡筒３４に対して空間を有効に利
用したので、小型化や低価格化が可能となる上に、作動
音を低減させることができる。

【００２６】図６は第２の実施例の撮影レンズ２２’の
要部断面図であり、第１の実施例と同様な超音波モータ
４１と磁力結合手段５１が使用される反面で、磁力結合
手段５１と操作リング６１の結合構造が異なっている。
ここでは、操作リング６１にはフォーカス鏡筒３４に固
定された連結ピン３６を嵌合するカム孔６１ａに加え
て、長孔６１ｂがカム孔６１ａの後部に形成されてい
る。また、磁力結合手段５１のヨーク板５４は、第１の
出力筒４３の端面に嵌入された第２の出力筒６２に固定
されている。第２の出力筒６２は止め環６３によりスラ
スト方向への移動が規制されており、第２の出力筒６２
の外周に連結ピン６４が固定され、この連結ピン６４は
操作リング６１の長孔６１ｂに嵌合されている。

【００２７】超音波モータ４１の作動により第１の出力
筒４３が回動すると、磁力結合手段５１が第１の実施例
と同様に作用して第２の出力筒６２を回動させる。第２
の出力筒６２の回動は、連結ピン６４を介して操作リン
グ６５に伝達する。そして、操作リング６１を手動操作
した際には、操作リング６１の駆動力が連結ピン６４を
介して第２の出力筒６２に伝達し、その後は磁力結合手
段５１が第１の実施例と同様に作用して第１の出力筒４
３の回動を規制する。

【００２８】この第２の実施例では、第１の実施例と同
様な効果を得ることができる。なお、上述の第１及び第
２の実施例では、出力筒４３に第１の磁石板５２を固定
し、操作リング３５又は第２の出力筒６２にヨーク板５
４を固定したが、出力筒４３にヨーク板５４を固定し、
操作リング３５又は第２の出力筒６２に第１の磁石板５
２を固定してもよい。また、第２の磁石板５６にスペー
サ５７、５８を固定したが、第１の磁石板５２にスペー
サ５７を固定すると共に、ヨーク板５４にスペーサ５８
を固定してもよく、スペーサ５７、５８のうちの何れか
一方又は両方をなくすことも可能である。そして、磁力
結合手段５１には両面を接触面Ａ、Ｂとする１個の第２
の磁石板５６を用いたが、１個の第２の磁石板５６に対
し、接触面が１個所の物を２個用意してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光学装
置は、手動操作手段と駆動手段を磁力結合手段により結
合したので、バックラッシュをなくすことができ、手動
操作手段を駆動手段の動作に速やかに従動させることが
できる。また、磁力結合手段により手動操作手段の駆動
力が駆動手段に伝達することを防止できる上に、構造の
簡素化、小型化そして低価格化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の外観図である。

【図２】要部断面図である。

【図３】部分拡大図である。

【図４】磁力結合手段の作動速度と伝達トルクの関係の
グラフ図である。

【図５】磁力結合手段の環境温度と伝達トルクの関係の
グラフ図である。

【図６】第２の実施例の要部断面図である。

【図７】従来例の外観図である。

【図８】従来例の要部断面図である。

【図９】従来例の作用説明図である。

【符号の説明】

２２、２２’ 撮影レンズ ２３ 駆動ユニット ３１ 固定鏡筒 ３２ ベース鏡筒 ３３ａ、３３ｂ フォーカスレンズ ３５、６１ 操作リング ４１ 超音波モータ ５１ 磁力結合手段 ５２ 第１の磁石板 ５４ ヨーク板 ５６ 第２の磁石板 ５７、５８ スペーサ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学手段を駆動する手動操作手段と、該
   手動操作手段を駆動する駆動手段とを備え、前記手動操
   作手段と前記駆動手段を、前記駆動手段からの駆動力を
   前記手動操作手段に伝達すると共に前記手動操作手段か
   らの駆動力を前記駆動手段に伝達させない駆動力伝達手
   段により連結した光学装置であって、前記駆動力伝達手
   段は第１の磁力結合部と第２の磁力結合部を備えた磁力
   結合手段としたことを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 前記第１の磁力結合手段と前記第２の磁
   力結合手段の何れか一方は粘性流体を備えた請求項１に
   記載の光学装置。
3. 【請求項３】 前記磁力結合手段の最大伝達力は前記駆
   動手段の保持力よりも小さい請求項１に記載の光学装
   置。
4. 【請求項４】 前記磁力結合手段は相互に対向する対向
   面を有し、これらの対向面が磁力により結合する請求項
   １又は２に記載の光学装置。
5. 【請求項５】 前記対向面の間にスペーサを備え、該ス
   ペーサは何れか一方の対向面に固定された請求項３に記
   載に光学装置。
6. 【請求項６】 前記磁力結合手段と前記スペーサは環状
   である請求項１〜４のうちの何れか１つの請求項に記載
   の光学装置。
7. 【請求項７】 前記第１の磁力結合部は前記駆動手段に
   固定された第１の磁力発生部材と、該磁力発生部材に対
   向配置された第２の磁力発生部材とから成り、前記第２
   の磁力結合部は前記手動操作手段に固定された磁性体部
   材と、該磁性体部材に対向配置された前記第２の磁力発
   生部材とから成り、前記第１の磁力結合部が前記粘性流
   体を備えた請求項１〜５のうちの何れか１つの請求項に
   記載の光学装置。
8. 【請求項８】 前記第１の磁力結合部の最大伝達力は前
   記駆動手段の保持力よりも小さい請求項６に記載の光学
   装置。
9. 【請求項９】 前記第１の磁力発生部材と前記第２の磁
   力発生部材は相互に対向する対向面をそれぞれ有し、こ
   れらの対向面が磁力により結合する請求項６又は７に記
   載の光学装置。
10. 【請求項１０】 前記対向面の間にスペーサを備え、該
    スペーサは何れか一方の対向面に固定された請求項８に
    記載の光学装置。
11. 【請求項１１】 前記第１の磁力発生部材、前記第２の
    磁力発生部材、前記磁性体部材及び前記スペーサは環状
    である請求項６〜９のうちの何れか１つの請求項に記載
    の光学装置。
12. 【請求項１２】 前記光学手段はレンズ鏡筒である請求
    項１〜１０のうちの何れか１つの請求項に記載の光学装
    置。