(57)【要約】【課題】  自動焦点調整と手動焦点調整をクラッチ等による切り換え無しに行なえ、組立も簡単に行えるレンズ鏡筒を提供する。【解決手段】  回動に伴ってフォーカスレンズ２ａ，２ｂを光軸方向に沿って移動させるためのカム溝が形成されたカム鏡筒１５の後端には遊星ギア３７が回転可能に軸支され、モータの駆動で回動し停止で固定されるＡＦ駆動鏡筒１３の前端部外周に形成されたギア部、及び手動焦点調整用のＭＦ操作環１９の前端部内周に形成されたギア部と噛合している。操作環１９は、棒ばね４１により所定の係止トルクで係止され、それより大きなトルクで回動可能である。モータによる駆動鏡筒１３の回動および／または操作環１９の手動操作による回動に対してカム鏡筒１５が遊星ギア３７を介し連動して回動することにより、フォーカスレンズが光軸方向に移動される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動焦点調整機構の駆動源であるモータの駆動により回動し、該モータの停止により固定される駆動鏡筒と、
該駆動鏡筒の外側に遊嵌され、所定の係止トルクで係止され、該係止トルクより大きなトルクで回動可能に設けられた手動焦点調整用の操作環と、
回動に伴ってフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させるためのカム溝が形成され、前記駆動鏡筒と操作環の前側に隣接して回動可能に設けられたカム鏡筒を有し、
該カム鏡筒の後端に回転可能に軸支された遊星ギアが前記駆動鏡筒の前端部外周と操作環の前端部内周に形成されたギア部のそれぞれと噛合しており、
前記モータの駆動による前記駆動鏡筒の回動および／または前記操作環の手動操作による回動に対して前記カム鏡筒が前記遊星ギアを介し連動して回動することにより、フォーカスレンズが光軸方向に沿って移動されることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
前記カム鏡筒のカム溝の形状により、焦点位置が最短距離の位置から使用頻度の高い所定距離の位置までの範囲では前記所定距離の位置から無限遠の位置までの範囲よりカム鏡筒の回動量に応じたフォーカスレンズの移動量が大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点調整と手動焦点調整を切り換え無しに行えるレンズ鏡筒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＦ（自動焦点調整）機能を有するカメラに取り付けられるレンズ鏡筒には、被写体に対して望んだ位置にピントを合わせたい用途に対応するために、モーターなどから構成される自動焦点調整手段のほかに、手動操作で焦点調整を行なえる手動焦点調整手段が設けられているものがある。このようなレンズ鏡筒において、自動焦点調整手段と手動焦点調整手段のクラッチなどによる切り換えが不要な構成として、モーターを駆動源とする自動焦点調整系と、手動焦点調整系のそれぞれの焦点調整のための回動力が、ボールベアリングから構成される差動機構を介して、繰り出しする光学系に伝達されるものが提案されている。これによると自動焦点調整時には手動焦点調整用の手動操作環を回動させることなくフォーカスレンズを移動し、手動焦点調整時には手動操作環を回動させてフォーカスレンズを移動することができ、自動焦点調整と手動焦点調整を切り換え無しに行なうことができる。
【０００３】
さらに、このような構成で、手動焦点調整が全く不要な用途での撮影時にユーザーが不用意に手動焦点調整手段を動かしてピンボケしてしまうことを防止するために、上記の差動機構に対して自動焦点調整系からのみ力が伝達されるオートモード、手動焦点調整系からのみ力が伝達されるマニュアルモード、および自動焦点調整系からも手動焦点調整系からも力が伝達されるオート・マニュアル同時モードの切換えを可能としたものが下記の特許文献１により提案されている。
【特許文献１】特許第２７２１４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構成では、差動機構を構成するボールベアリングの摩擦伝達によって、手動焦点調整系ないし自動焦点調整系からの回動力を移動レンズ系に伝達するため、各部のトルクのバランスが重要となっている。このため、レンズ鏡筒の組立時に、上記の各部のトルクバランスを取るため、各部材の光軸に平行な方向や光軸に直交する放射方向の締め付け調整に手間がかかるという問題があった。
【０００５】
一方、ズームレンズ鏡筒で前群レンズが焦点調整を行うフォーカスレンズとなっているフロントフォーカス方式のものは、一度焦点を合わせればズーム移動させても焦点位置が変わらない（ピントがずれない）という特徴がある。これに対して、後群レンズにより焦点調整を行うインナーフォーカス方式のものでは一旦焦点を合わせても、ズーム移動してしまうと焦点位置が変化し（ピントがずれ）てしまうので、常にズーム位置と連動してフォーカスレンズを制御する必要がある。したがって、ＡＦ制御において、フロントフォーカス方式はインナーフォーカス方式に較べてフォーカスレンズを制御し易いという利点がある。しかし、フロントフォーカス方式ではインナーフォーカス方式よりもフォーカスレンズの調整駆動範囲が広いため、自動焦点調整を行なうとき、合焦に達するまでに時間がかかってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、その課題は、自動焦点調整と手動焦点調整をクラッチなどによる切り換え無しに行なえるレンズ鏡筒であって、組立時に従来例のような各部のトルク調整を不要にすることができるレンズ鏡筒の構成を提供することにある。さらに、フロントフォーカス方式のズームレンズ鏡筒のようにフォーカスレンズの調整駆動範囲（移動範囲）が広い場合でも、自動焦点調整を短時間で行なえる構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、レンズ鏡筒において、
自動焦点調整機構の駆動源であるモータの駆動により回動し、該モータの停止により固定される駆動鏡筒と、
該駆動鏡筒の外側に遊嵌され、所定の係止トルクで係止され、該係止トルクより大きなトルクで回動可能に設けられた手動焦点調整用の操作環と、
回動に伴ってフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させるためのカム溝が形成され、前記駆動鏡筒と操作環の前側に隣接して回動可能に設けられたカム鏡筒を有し、
該カム鏡筒の後端に回転可能に軸支された遊星ギアが前記駆動鏡筒の前端部外周と操作環の前端部内周に形成されたギア部のそれぞれと噛合しており、
前記モータの駆動による前記駆動鏡筒の回動および／または前記操作環の手動操作による回動に対して前記カム鏡筒が前記遊星ギアを介し連動して回動することにより、フォーカスレンズが光軸方向に沿って移動されることを特徴とする。
【０００８】
また、前記カム鏡筒のカム溝の形状により、焦点位置が最短距離の位置から使用頻度の高い所定距離の位置までの範囲では前記所定距離の位置から無限遠の位置までの範囲よりカム鏡筒の回動量に応じたフォーカスレンズの移動量が大きくなるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のレンズ鏡筒によれば、自動焦点調整時には、所定の係止トルクで係止された操作環を回動させることなく、モータの駆動により駆動鏡筒を回動させてフォーカスレンズを移動させることができ、また自動焦点調整の制御中、制御後に関わらず操作環を上記係止トルク以上のトルクで回動させてフォーカスレンズを移動させることができ、自動焦点調整と手動焦点調整をクラッチなどによる切り換え無しに行なえ、使い勝手が良い。しかも遊星ギアを介して回動力の伝達を行う構成であるため、組立時に従来例のような各部のトルク調整は不要である。なお、操作環の係止トルクは、その係止部材が設計通りに構成されていれば所望に設定できるので、その調整も不要である。従って組立を簡単に行うことができる。さらに、カム鏡筒のカム溝の形状による焦点位置の範囲とカム鏡筒の回動量に応じたフォーカスレンズの移動量との関係で、フォーカスレンズの調整駆動範囲が広い場合でも、自動焦点調整を短時間で行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付した図を参照して本発明の実施例を説明する。ここでは、デジタルカメラ付き地上望遠鏡のフロントフォーカス方式のズームレンズ鏡筒における実施例を示す。
【実施例】
【００１１】
図１は本発明の実施例のズームレンズ鏡筒の構造を示す断面図であり、このズームレンズ鏡筒は、その後端部に設けられたマウント４４により不図示のデジタルカメラ付き地上望遠鏡のデジタルカメラ部に接続される。
【００１２】
１は固定された主鏡筒であり、その内周の前部にはフォーカスレンズ２ａを保持したフォーカスレンズ鏡筒２が主鏡筒１の軸方向、すなわち光軸方向にスライド可能に嵌合されている。また、主鏡筒１の内周でフォーカスレンズ鏡筒２の後方には、ズームカム鏡筒１０が嵌合されており、その内周の前側には変倍レンズ４ａ，４ｂを保持した変倍レンズ保持鏡筒４、後ろ側には補正レンズ７ａを保持した補正レンズ保持鏡筒７が光軸方向にスライド可能に嵌合されている。さらに、主鏡筒１の後端には、マスターレンズ８ａを保持したマスターレンズ保持鏡筒８と、マスターレンズ９ａを保持したマスターレンズ保持鏡筒９が固定されている。外部からフォーカスレンズ２ａ、変倍レンズ４ａ，４ｂ、補正レンズ７ａ、マスターレンズ８ａ及び９ａを透過した光は、不図示のクイックリターンハーフミラーによって２分割され、一方は透過して不図示の撮像素子に、他方は反射して不図示のリレー光学系で再結像され不図示の接眼レンズを通してユーザーに観察される。
【００１３】
主鏡筒１の外周の前部にはフォーカスレンズ２ａを光軸方向へ移動させるためのフォーカスカム鏡筒１５、その後ろには自動焦点調整機構の駆動源である不図示のステッピングモータ（以下、ＡＦ駆動モータという）により回動されるＡＦ駆動鏡筒１３がそれぞれ光軸を中心に回動可能に嵌合されている。ＡＦ駆動鏡筒１３の後端部外周に形成されたギア部１３ｂに対して不図示のＡＦ駆動モータの回転力が不図示のギアボックスを介して伝達されることにより、ＡＦ駆動鏡筒１３が回動するようになっている。
【００１４】
フォーカスカム鏡筒１５には、フォーカスレンズ２ａを光軸方向に沿って移動させるために、図２に示すようにほぼ螺線状のカム溝１５ａが形成されている。また、主鏡筒１においてフォーカスカム鏡筒１５に接する前部には不図示の直線溝が光軸方向に沿って形成されており、この溝とカム溝１５ａに対してフォーカスレンズ鏡筒２の外周に固定されたフォーカスカムピン１２が係合している。これにより、フォーカスカム鏡筒１５が回動すると、そのカム溝１５ａと主鏡筒の直線溝を介してフォーカスカムピン１２が光軸方向に押圧され、フォーカスレンズ鏡筒２が光軸方向に沿って移動し、フォーカスレンズ２ａが移動するようになっている。
【００１５】
なお、図２ではカム溝１５ａの後述する形状の特徴を分かり易くするために、フォーカスカム鏡筒１５の長さを図１の実際の比率に対して２倍程度拡大して示してある。
【００１６】
また、図２及び図３に示すように、フォーカスカム鏡筒１５の後端にはフランジ１５ｂが形成されており、このフランジ１５ｂの背面上の例えば３箇所に遊星ギア３７が支持軸３７ａにより光軸に沿った向きで回転可能に軸支されている。そして図３及び図４に示すように、遊星ギア３７は、ＡＦ駆動鏡筒１３の前端部の外周に形成されたギア部１３ａと噛合し、さらにＡＦ駆動鏡筒１３の外側に回動可能に遊嵌された手動焦点調整用のＭＦ操作環１９の前端部の内周に形成されたギヤ部１９ａと噛合している。
【００１７】
ＭＦ操作環１９は、第２外装鏡筒２２と共にズームレンズ鏡筒の本体外装の固定部をなす第１外装鏡筒２０の先端部に対して後端部が係合しており、その係合部において棒ばね４１により加圧されて所定の係止トルクで係止されており、その係止トルクより大きなトルクをかけることによって光軸を中心に回動可能になっている。棒ばね４１は、板ばねを細くして棒状にしたもので、図５に示すように押しつぶされたＭ字形に形成されており、Ｍ字形の上下方向に弾性力を有している。寸法は例えばＭ字の一辺の長さが４〜１０ｍｍ、各辺の折曲の角度が１４５°、Ｍ字の高さが３ｍｍ程度とする。そして、棒ばね４１は、第１外装鏡筒２０の前端部とＭＦ操作環１９の後端部の係合部（例えば凹部と凸部）どうしの間で円周方向の例えば３箇所に挟み込まれ、光軸から放射する方向の弾性力によりＭＦ操作環１９を第１外装鏡筒２０に押し付けて所定の係止トルクで係止している。その係止トルクは、ＡＦ駆動鏡筒１３の回動に伴って遊星ギア３７が自転してＭＦ操作環１９を回動させようとするトルクより大きくなるように、棒ばね４１の設計で設定される。
【００１８】
なお、棒ばね４１は、図７の（Ａ），（Ｂ）に示すように、全体として円弧状に湾曲し、一端がＬ字形に屈曲された形状で図示のような寸法としてもよい。このような形状ではＭ字形の場合より係止トルクが弱くなる。レンズ鏡筒の用途やＭＦ操作環１９の重量などに応じて使い分ければよい。
【００１９】
また、第１外装鏡筒２０の少しへこんだ後部側の外周にはズーム操作用のズーム操作環２１が回動可能に嵌合されている。また、第２外装鏡筒２２の後端にマウンタ４４が固定されている。ズーム操作環２１の操作によりズーム動作を行う機構については、本発明の特徴事項と関わりないので、説明を省略し、ズーム動作の概略だけ後述する。
【００２０】
次に、本実施例の焦点調整動作を説明する。撮影時にＡＦモードをオフにして手動操作のみで焦点調整を行う場合、ＡＦ駆動鏡筒１３を駆動する不図示のＡＦ駆動モータが通電を遮断され停止された状態でＭＦ操作環１９を手動操作し回動させる。なお、ここで前述した棒ばね４１による係止トルクより大きな回動力を加えることにより、ＭＦ操作環１９の係止が外れて回動させることができる。ＭＦ操作環１９の回動により、その回動力がギア部１９ａを介して遊星ギア３７に伝わり、遊星ギア３７が自転する。このときＡＦ駆動鏡筒１３は、これにＡＦ駆動モータの動力を伝達する不図示のギア列のギア比の関係から、ＡＦ駆動モータが通電により所定の回転位相で保持（固定）されていなくても、遊星ギア３７の自転により回動しないように固定されているので、遊星ギア３７は自転に伴い公転する。すると遊星ギア３７の支持軸３７ａが固定されているフォーカスカム鏡筒１５が回動し、そのカム溝１５ａと主鏡筒の直線溝を介してカムピン１２が光軸方向に押圧され、フォーカスレンズ鏡筒２がフォーカスレンズ２ａと共に光軸方向に沿って移動する。このようにして、ＭＦ操作環１９を両方向に回動させることにより、フォーカスレンズ２ａを光軸方向に沿って前後に移動させ、焦点調整を行うことができる。
【００２１】
一方、ＡＦモードをオンにして手動焦点調整の操作を行わず、自動焦点調整のみを行うとき、ＡＦ駆動モータが駆動され、その回転力が不図示のギア列を介してＡＦ駆動鏡筒１３の後端部のギア部１３ｂに伝達され、ＡＦ駆動鏡筒１３が回動する。その回動力がＡＦ駆動鏡筒１３の前端部のギヤ部１３ａを介して遊星ギア３７に伝達され、遊星ギア３７が自転する。このときＭＦ操作環１９は棒ばね４１により係止されており、前述のようにその係止トルクは遊星ギア３７が自転によってＭＦ操作環１９を回動させようとするトルクよりも強く調整されているので、ＭＦ操作環１９は回動しない。このため遊星ギア３７が自転に伴って公転し、前述のようにフォーカスカム鏡筒１５が回動し、フォーカスレンズ鏡筒２がフォーカスレンズ２ａと共に光軸方向に沿って移動する。
【００２２】
なお、ＡＦモードがスタートすると、不図示の制御回路の制御により、フォーカスレンズ２ａが焦点位置の最近傍（最短距離）の位置から無限遠の位置まで移動され、公知の焦点評価値検出手段により最も焦点評価値が高い位置を目指してスキャニングを行う。ここで、フロントフォーカス方式のズームレンズ鏡筒では、前述のように、インナーフォーカス方式よりもフォーカスレンズの調整駆動範囲が広いため、自動焦点調整を行なうとき、合焦に達するまでに時間がかかってしまう。
【００２３】
そこで本実施例では、図２に示すように、フォーカスカム鏡筒１５のカム溝１５ａは、鏡筒１５の軸方向（光軸方向）に対して傾斜したほぼ螺線状であって、焦点位置の範囲により傾斜が変化する非線形な形状とした。すなわち、ここでは通常使用する際に使用頻度の高い焦点位置が２０ｍの位置であることを想定して、焦点位置が最近傍（最短距離）の５ｍの位置から２０ｍの位置までの範囲ではカム溝１５ａの光軸方向に対する傾斜を緩くすることにより、フォーカスカム鏡筒１５の回動量に応じたフォーカスレンズ２ａの移動量を大きくし、フォーカスレンズを比較的素早く移動させて焦点の粗動調整をし、焦点位置が２０ｍの位置から無限遠の位置までの範囲については傾斜を急にすることにより、上記回動量に応じた移動量を小さくし、フォーカスレンズを比較的遅く移動させて焦点の微動調整をするようにしている。
【００２４】
つまり本実施例では、自動焦点調整時にフォーカスレンズの移動範囲の全域にわたって焦点評価値をサンプリングするが、図２に示した通り、焦点位置とフォーカスカム鏡筒１５のカム溝１５ａによるフォーカスレンズの光軸方向の移動範囲の長さとの関係が非線形であり、焦点位置が最近傍の５ｍの位置から２０ｍの位置までの移動範囲の長さは、焦点位置が２０ｍの位置から無限遠の位置までの移動範囲の長さよりかなり長い。これに対して、カム溝１５ａの形状を上述のようにすることにより、通常よく使用される焦点位置が２０ｍの位置であるとして、焦点位置が最近傍の５ｍの位置あるいは無限遠の位置にフォーカスレンズがある場合でもそこから素早く２０ｍの位置に戻れるようにしている。こうして、フォーカスレンズの調整駆動範囲（移動範囲）が広くても、自動焦点調整を行なうときに合焦に達するまでの時間を短くすることができる。
【００２５】
一方、ＡＦモードをオンにして、ＡＦ制御中であるときにＭＦ操作環１９を回動させて手動焦点調整を行おうとすると、ＡＦ駆動鏡筒１３とＭＦ操作環１９の回動方向が一致するか否かにより遊星ギア３７の公転速度が相乗的に速くなったり、相殺されて遅くなったりするが、いずれにしても遊星ギア３７の公転によりフォーカスレンズ２ａを光軸方向に移動させて焦点調整を行うことができ、その際にＭＦ操作環１９やＡＦ駆動モータには余計な負荷がかかることはない。従って、例えばＭＦ操作環１９にずっと手をかけていても、これを回動させることなくフォーカスレンズをＡＦ制御駆動することができ、またＡＦ制御によりピント位置が決定した後に、ＡＦモードをオフにしてＭＦ操作環１９を操作してユーザーの好みのピント位置に移動させるということが簡単にできる。
【００２６】
次に、ズーム動作の概略を図６により説明する。ズーム操作環２１を回動させることにより、変倍レンズ保持鏡筒４と補正レンズ保持鏡筒７を光軸方向に移動させ、変倍レンズ４ａ，４ｂと補正レンズ７ａを光軸方向にテレ端の位置とワイド端の位置の間で移動させ、焦点距離を例えば７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲で変化させることができる。変倍レンズ４ａがＡの位置で補正レンズ７ａがＣの位置にあるときがワイド端であり、変倍レンズ４ａがＢの位置で補正レンズ７ａがＤの位置にあるときがテレ端である。変倍レンズ４ａ，４ｂは、変倍レンズ保持鏡筒４により一定間隔を保ちながら光軸方向に移動するのに対し、補正レンズ７ａはそれとは独立した動きで移動する。これは、変倍レンズ４ａ，４ｂが移動することによりピントがずれるのを各位置で補正レンズ７ａが補正して合焦状態を保つためである。
【００２７】
以上のような本実施例のズームレンズ鏡筒によれば、自動焦点調整時にはＭＦ操作環１９を回動させることなくフォーカスレンズ２ａを移動し、手動焦点調整時にはＭＦ操作環１９を回動させてフォーカスレンズを移動することができ、自動焦点調整と手動焦点調整をクラッチなどによる切り換え無しに行なうことができる。そして、遊星ギア３７を介して回動力の伝達を行う構成であるため、組立時に特許文献１の従来例のような各部のトルク調整は不要である。なお、ＭＦ操作環１９の係止トルクは、棒ばね４１が設計通りに構成されていれば所望に設定できるので、その調整も不要である。従って、組立を簡単に行うことができる。さらに、フォーカスカム鏡筒１５のカム溝１５ａの形状を図２で説明した形状にすることにより、フォーカスレンズの調整駆動範囲が広くても、自動焦点調整を短時間で行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の構成は実施例のズームレンズ鏡筒に限らず、それ以外のレンズ鏡筒にも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例におけるズームレンズ鏡筒の構造を示す断面図である。
【図２】ズームレンズ鏡筒のフォーカスカム鏡筒のカム溝の形状などを示す斜視図である。
【図３】ズームレンズ鏡筒の遊星ギア周辺の構造を示す拡大断面図である。
【図４】図３中の矢印Ａの矢視断面図である。
【図５】棒ばねの形状と寸法を示す説明図である。
【図６】ズームレンズ鏡筒のズーム動作を説明する説明図である。
【図７】棒ばねの他の形状と寸法を示す正面図（Ａ）と上面図（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００３０】
１  主鏡筒
２  フォーカスレンズ鏡筒
２ａ  フォーカスレンズ
４  変倍レンズ保持鏡筒
４ａ，４ｂ  変倍レンズ
７  補正レンズ保持鏡筒
７ａ  補正レンズ
８，９  マスターレンズ保持鏡筒
８ａ，９ａ  マスターレンズ
１０  ズームカム鏡筒
１２  フォーカスカムピン
１３  ＡＦ駆動鏡筒
１３ａ，１３ｂ  ギア部
１５  フォーカスカム鏡筒
１５ａ  カム溝
１９  ＭＦ操作環
１９ａ  ギア部
２０  第１外装鏡筒
２１  ズーム操作環
２２  第２外装鏡筒
３７  遊星ギア
４１  棒ばね
４４  マウント
【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】
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【図７】
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