(57)【要約】【課題】交換レンズにネジ穴を設けることなく、且つユーザーによる位置合わせを必要とせずに、既存のレンズを含めた交換レンズでのズームの電動駆動を提供する。【解決手段】回転操作によって撮影倍率を変更することができる操作環と、操作環外周面に設けられた第一の駆動伝達部を備える交換レンズと、駆動力を発生させる駆動手段と、前記駆動手段と第一の駆動伝達部へ駆動力を伝えるための第二の駆動伝達部を備えたドライブユニットと、交換レンズに着脱可能な円環部材を少なくとも一つ備えるレンズ駆動装置において、ドライブユニットが円環部材を介して交換レンズに装着されることを特徴とする。【選択図】図１
2020008706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転操作によって光学素子を操作することができる操作環と、
操作環外周面に設けられた第一の駆動伝達部を備える交換レンズと、
駆動力を発生させる駆動手段と、
前記駆動手段と第一の駆動伝達部へ駆動力を伝えるための第二の駆動伝達部を備えたドライブユニットと、
交換レンズに着脱可能な円環部材を少なくとも一つ備えるレンズ駆動装置において、
ドライブユニットは円環部材を介して交換レンズに装着されることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記第一の駆動伝達部における第一の駆動伝達部と前記第二の駆動伝達部の接点が描く前記操作環の回転軸を中心とした第一の円弧と、第二の駆動伝達部における第一の駆動伝達部と第二の駆動伝達部の接点が描く前記第二の駆動伝達部の回転中心を中心とした第二の円弧が、外接するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記円環部材は、前記交換レンズに円環部材を装着した状態における操作環の回転軸と円環部材のドライブユニット装着面の距離が異なる複数種類あり、交換レンズに合わせて円環部材を選択できることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】
前記円環部材は、前記交換レンズに円環部材を装着した状態における交換レンズと円環部材の係合部によって成る内接円とドライブユニット装着面の距離が異なる複数種類あり、交換レンズに合わせて円環部材を選択できることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項５】
前記第一の駆動伝達部は前記交換レンズの操作環に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１〜２のレンズ駆動装置
【請求項６】
前記第一の駆動伝達部は、前記操作環に装着された状態における操作環の外周部と前記第一の円弧との距離が異なる複数種類あり、交換レンズに合わせて第一の駆動伝達部を選択できることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項７】
前記第一の駆動伝達部と第二の駆動伝達部は同ピッチの歯車形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項８】
前記第一の円弧は第一の駆動伝達部の歯車形状の基準ピッチ円であり、前記第二の円弧は第二の駆動伝達部の歯車形状の基準ピッチ円であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項９】
前記ドライブユニットは、前記第一の回転軸方向において前記第一の駆動伝達部を挟んで配置された２つの円環部材を介してレンズ鏡筒に装着されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項１０】
前記円環部材は前記レンズ鏡筒と係合する接触部を備え、前記接触部は少なくとも２点以上であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交換レンズに対して設計制約を与えることなく、ドライブユニットの装着手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＳＬＲ用の交換レンズにおいては、近年電動ズームによるビデオカメラのような滑らかな低速ズームや遠隔操作での素早いズーム調整がユーザーから求められている。そのため、交換レンズの内部に電動ズーム機能を搭載しているものが近年販売されている。しかしながら、カメラからレンズに供給される電力の制約やレンズ鏡筒内部に搭載可能な駆動装置の大きさの制約により、ユーザーが求めるズーム性能を満たすことは困難である。
【０００３】
そこで、外部から交換レンズの駆動を行うドライブユニットを装着する事で前述した課題を解決することができる。さらに、ドライブユニットをユーザーが着脱可能にすることで、従来電動ズームに対応していなかった既存交換レンズでも滑らかなズームを行うことができる。
【０００４】
先行文献１のドライブユニットでは、交換レンズの外周から内部に向けてネジ穴を設けねじ締結することで取り付け時の精度と剛性を実現している。
【０００５】
しかしながら、先行文献１のように交換レンズにねじ穴を設けるものでは、交換レンズのラジアル方向の大型化、内部構造設計が高難度化してしまい、前述した既存交換レンズも含めた汎用性を実現することができなくなってしまう。その理由としては、最近の交換レンズは焦点調節や露出調節などが電動駆動のため、交換レンズの内部構造が複雑で空間が少ないためである。
【０００６】
他の装着例として、先行文献２のようにカメラの底面部にロッドを配置し、駆動手段をロッドに装着する事で外部から交換レンズを駆動する装置が提案されている。しかし、交換レンズとドライブユニットの間に多くの部品を介しているため、駆動力を伝達する接触部の位置合わせ調整が困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１５６６７号公報
【特許文献２】特開２０１５−４９４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は交換レンズにネジ穴を設けることなく、且つユーザーによる位置合わせを必要とせずに、既存のレンズを含めた交換レンズでズームの電動駆動を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係るレンズ駆動装置は、
回転操作によって光学素子を操作することができる操作環と、操作環外周面に設けられた第一の駆動伝達部を備える交換レンズと、駆動力を発生させる駆動手段と、前記駆動手段と第一の駆動伝達部へ駆動力を伝えるための第二の駆動伝達部を備えたドライブユニットと、交換レンズに着脱可能な円環部材を少なくとも一つ備えるレンズ駆動装置において、ドライブユニットが円環部材を介して交換レンズに装着されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るレンズ駆動装置によれば、ドライブユニットと、交換レンズに着脱可能に用意された駆動伝達部材と円環部材を用いて、専用設計されていない既存の交換レンズであっても、ユーザーによる位置合わせ調整無しで電動駆動を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明におけるカメラシステムの構成を示す説明図
【図２】本発明におけるレンズ駆動関連部材の構成を示す説明図
【図３】本発明におけるドライブユニットの駆動構成を示す説明図
【図４】本発明における各部材の設定方法を示す断面図
【図５】本発明におけるドライブユニットを示す説明図
【図６】本発明における装着方法の変形例を示す説明図
【図７】本発明における装着方法の変形例を示す説明図
【図８】本発明における装着方法の変形例を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
まず、図１と図２を用いて、レンズ駆動装置構成を説明する。
【００１４】
図１はレンズ駆動装置の装着状態を示す。カメラ１はレンズ交換可能な撮像装置である。交換レンズ２はズームレンズであり、操作環２０１を回転させることで交換レンズ２内部のレンズ位置が移動、カメラ１で撮影される撮影画像のズーム調整することができる。
【００１５】
図２は各部材の未装着状態である。ギアリング５のリングギア部５０１は、操作環中心軸Ａ１を中心とした基準ピッチ円が構成されるように操作環２０１の外周に備えられる。
【００１６】
円環部材４は交換レンズ２の円環部材取り付け部２０２に締め付けネジ４０３を用いて装着される。ドライブユニット３は円環部材４に装着ネジ３０６を用いて装着される。
【００１７】
図３にリングギア部５０１と噛み合うドライブユニット３の出力ギア３０２を示す。出力ギア軸Ａ３は出力ギア３０２の回転中心軸である。
【００１８】
図４で示す軸間距離Ｒ０は、出力ギア３０２の基準ピッチ円の半径であるピッチ円半径Ｒ１とリングギア部５０１の基準ピッチ円の半径であるピッチ円半径Ｒ２の和である。操作環中心軸Ａ１と出力ギア軸Ａ３の距離が軸間距離Ｒ０と一致するようにドライブユニット３は装着される。つまりピッチ円半径Ｒ１とピッチ円半径Ｒ２は外接する。本実施例のレンズ駆動装置は、ピッチ円半径Ｒ１とピッチ円半径Ｒ２は、ドライブユニット３が円環部材４を介して交換レンズ２に装着された際に外接するように構成される。
【００１９】
次に図４を用いてピッチ円半径Ｒ１とピッチ円半径Ｒ２を外接させるための各部材の設定方法を説明する。ここでは、交換レンズ２は一種類ではなく、多種の交換レンズにドライブユニット３を装着する事を前提としている。そのため、交換レンズ２における円環部材取り付け部２０２の半径Ｒ３と、操作環２０１とギアリング内周部５０２の係合部の半径Ｒ４が異なるレンズ群に対して選択可能なギアリング５と円環部材４の設定方法を説明する。
【００２０】
下記で説明するにあたって、円環部材４におけるレンズ係合部４０２と交換レンズ２の円環部材取り付け部２０２との接触点の内接円の中心を円環部材中心軸Ａ２とする。交換レンズ２に円環部材４を装着すると操作環中心軸Ａ１に対して円環部材中心軸Ａ２は設定された位置に配置される。ここでは説明を簡略化するために、操作環中心軸Ａ１と円環部材中心軸Ａ２が一致するように設定している。
【００２１】
図４では、前述した操作環中心軸Ａ１を中心として水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸として説明する。
【００２２】
図４（ａ）は位置決め穴３０３の中心を通るｘ−ｙ断面図である。ドライブユニット３のｘ方向の位置は、円環部材４のドライブユニット装着面４０１とドライブユニット３の円環部材装着面３０９できまる。円環部材装着面３０９とｙ軸との距離をＬ１とする。ドライブユニット３のｙ軸方向の位置は、円環部材４の位置決めピン４０４とドライブユニット３の位置決め穴３０３の係合できまる。位置決め穴３０３の中心とｘ軸の距離をＬ２とする。
【００２３】
図４（ｂ）は、リングギア部５０１と出力ギア３０２のかみ合わせ部のｘ−ｙ断面図である。ドライブユニット３の円環部材装着面３０９から出力ギア軸Ａ３までのｘ方向の距離をＬ１’、位置決め穴３０３の中心から出力ギア軸Ａ３までのｙ方向の距離をＬ２’とする。
【００２４】
すると下記（１）〜（３）の式が成り立つ。これは、Ｌ１、Ｌ２、ピッチ円半径Ｒ２のうち二つのパラメータ値を任意に決定し、下記の計算から残りの一つのパラメータ値を導き設定することで、ドライブユニット３を交換レンズ２に装着可能な事を示している。
Ｌ１＝（（Ｒ１＋Ｒ２）＾２−（Ｌ２‘−Ｌ２）＾２）＾（１／２）−Ｌ１’・・・（１）
Ｌ２＝（（Ｒ１＋Ｒ２）＾２−（Ｌ１‘＋Ｌ１）＾２）＾（１／２）＋Ｌ２’・・・（２）
Ｒ２＝（（Ｌ１‘＋Ｌ１）＾２＋（Ｌ２‘−Ｌ２）＾２）＾（１／２）−Ｒ１・・・（３）
ここからＬ１，Ｌ２、ピッチ円半径Ｒ２の中から二つのパラメータを選択する方法と、その値の決定方法の一例を説明する。
【００２５】
Ｌ２を交換レンズごとに変えてしまうとドライブユニット３の位置がｙ方向にずれる。すると、ドライブユニット３の保持や操作性が交換レンズによって変わってしまう。それを防ぐため、Ｌ２については固定値とする事が望ましい。つまり、一つ目に選択するパラメータはＬ２となる。Ｌ２は、ドライブユニット３を設計する際に任意の値を設定する。
【００２６】
次にＬ１もしくはピッチ円半径Ｒ２のどちらか一方を選択する。
【００２７】
円環部材４は、持ち運びや部品コストの観点から、できる限り小さいことが望ましい。そのため、本実施例では機能を満足しつつ小型にするためにパラメータ選択をする。
【００２８】
ドライブユニット３と円環部材４をネジ穴４０６と装着ネジ３０６によって取り付けている。そのため、装着ネジ３０６の長さに対して必要なネジ穴４０６の深さが必要である。つまり、二つ目の選択パラメータとしてＬ１を選択する。その値は、ネジ穴４０６に必要な深さを確保できる最小値に決定する。そして、（３）の式にＬ１とＬ２を代入し計算することによってすべての値が決定される。
【００２９】
その際、（３）の計算結果によって求められるピッチ円半径Ｒ２がＲ４に対して余裕が取れているかを注意する必要がある。それは、ピッチ円半径Ｒ２で構成されるリングギア部５０１の歯底とＲ４との厚みが薄いと、リングギア部５０１の強度が確保できず、出力ギア３０２とギアリング５の伝達効率が低下するためである。
【００３０】
もしＬ１を決定した結果、リングギア部５０１の強度が確保できない場合には、Ｌ１ではなくピッチ円半径Ｒ２を二つ目の選択パラメータとする。そして、ピッチ円半径Ｒ２をリングギア部５０１の強度を確保するために必要な値に決定する。Ｌ２とピッチ円半径Ｒ２を代入した（１）の計算結果によってＬ１を求める。そうすることによって、小型を考慮しつつ機能的に成り立つ最適解が求められる。
【００３１】
これらの結果から、ギアリング５のリングギア部５０１が、交換レンズ２の操作環２０１に装着した際にピッチ円半径Ｒ２になるように設定する。
【００３２】
円環部材４は、円環部材中心軸Ａ２からドライブユニット装着面４０１までの距離をＬ１になるように設定する。
【００３３】
このように円環部材４とギアリング５を交換レンズに合わせて選択可能なアクセサリとして設計すれば、ドライブユニット３を容易に装着することができる。
【００３４】
さらに、Ｒ３もしくはＲ４のどちらかが同じ値となる交換レンズでは、円環部材４もしくはギアリング５を共通のアクセサリとして使用することも可能である。その際、Ｒ３が同じであれば円環部材４を、Ｒ４が同じであればギアリング５を共通アクセサリとし、もう一方を新たに設計することとなる。
【００３５】
ここまでの説明で、ピッチ円半径Ｒ１とピッチ円半径Ｒ２を外接させるための各部材の設定方法をしてきた。これは本件の内容を説明するための例に過ぎない。
【００３６】
以下に本件の変形例の一例をあげる。
【００３７】
本件では、ドライブユニット３の位置決めのために、ドライブユニット３の位置決め穴３０３と円環部材装着面３０９と装着ネジ３０６を用いている。しかし、図６で示すように、ドライブユニット３を円環部材４にキー溝部４０８と直進キー部３１７を用いてスライドして装着する事でも軸間の位置決めを行うことはできる。この場合、前述した距離Ｌ２とＬ２’は、位置決め穴３０３の軸中心を直進キー部３１７とキー溝部４０８の接触点の中心に変えることで、前述した（１）〜（３）の式を用いた設定が可能である。
【００３８】
次に、本件ではレンズ係合部４０２を円環部材取り付け部２０２に対して全周に接触するようにしているが、円環部材４の装着を前提としていない交換レンズ２に装着する際には、円環部材装着面３０９の周上に、操作スイッチや表示手段が備えられている可能性がある。その場合には、図７（ａ）〜（ｃ）のようにレンズ係合部４０２を分割して配置することも可能である。
【００３９】
本件では一つの円環部材４を用いてドライブユニット３を交換レンズ２に装着している。しかし、ドライブユニット３の設計によりって、円環部材装着面３０９と出力ギア３０２が円環部材中心軸Ａ２方向に離れている場合や、円環部材装着面３０９の円環部材中心軸Ａ２方向への長さが短い場合がある。その場合、出力ギア３０２にかかる駆動力がドライブユニット３の装着部に与えるモーメントが大きくなる。すると、操作環中心軸Ａ１と出力ギア軸Ａ３の軸間Ｒ０を保つことが困難になる。その場合には、図８で示すように補助円環部材６を用いて、ギアリング５を間に配置した２箇所でドライブユニット３を装着する構成にする。それによって操作環中心軸Ａ１と出力ギア軸Ａ３の軸間Ｒ０を保つことができる。
【００４０】
本件では、操作環２０１とギアリング５を別体で設けている。しかし、ドライブユニット３を装着する前提で交換レンズの開発を行う際には、ギアリング５は操作環２０１に一体的に設けられていても良い。
【００４１】
本件では、ドライブユニット３から操作環２０１への駆動伝達に歯車を用いているが、例えば円筒形状同士の摩擦力で駆動伝達を行っても良い。
【００４２】
本件で説明した各種部材に対して、機能ごとの部品の分割や一体化など種々の変形や変更が可能であるが、そのような変更を加えた形態は本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
２  交換レンズ、２０１  操作環、２０２  円環部材取り付け部、
３  ドライブユニット、３０２  出力ギア、３０３  位置決め穴、
３０９  円環部材装着面、３１０  出力軸、４  円環部材、
４０１  ドライブユニット装着面、４０２  レンズ係合部、４０３  締め付けネジ、
４０４  位置決めピン、４０６  ネジ穴、５  ギアリング、５０１  リングギア部、
Ａ１  操作環中心軸、Ａ２  円環部材中心軸、Ａ３  出力ギア軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020008706.tif 000008
【図７】
2020008706.tif 000009
【図８】
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