JP2020034648A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば、操作端部での衝撃音の緩和に有利な操作装置を提供することを目的とする。【解決手段】 操作装置は、第１溝を有する本体と、前記本体に回転可能に保持され、前記第１溝に対向する第２溝を有する操作部材と、前記第１溝と前記第２溝とに係合する可動の係合部材と、前記第１溝および前記第２溝のうち少なくとも一方において前記係合部材の可動範囲の一端および他端にそれぞれ配された第１緩衝部材および第２緩衝部材と、を有し、前記第１緩衝部材と前記第２緩衝部材とは、材料、形状、大きさ、および向きのうち少なくとも一方において互いに異なる、ことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ操作装置に関する。

レンズ装置の光学特性を調整するために可動の光学素子を制御するための操作装置は、手動による多回転操作を可能とした回転操作部材を含んで構成されている。当該操作装置は、回転操作部材に設けた摺動溝と操作装置本体に設けた渦巻き型の回転規制溝との双方に係合するコマ部材を有する。

また、スリップ機構により操作端部での操作トルクを変更する操作装置が知られている（特許文献１）。特許文献１は、操作装置本体と回転操作部材との間にスリップ機構を設け、スリップ抵抗を回転操作部材の操作トルクよりも大きく設定し、そうすることにより回転操作端部での急激なトルク変化を緩和する構造を開示している。

特許４５０８３１４号公報

上記のような操作装置においては、上記のコマ部材が回転規制溝の端部に突き当たって生じる衝撃音が、レンズ装置を含む撮影装置での撮影に不利となりうる。特許文献１に開示されたスリップ機構を含む構成は、当該衝撃音は緩和しうるものの、操作装置のサイズやコストの点では不利となりうる。

本発明は、例えば、操作端部での衝撃音の緩和に有利な操作装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の操作装置は、第１溝を有する本体と、前記本体に回転可能に保持され、前記第１溝に対向する第２溝を有する操作部材と、前記第１溝と前記第２溝とに係合する可動の係合部材と、前記第１溝および前記第２溝のうち少なくとも一方において前記係合部材の可動範囲の一端および他端にそれぞれ配された第１緩衝部材および第２緩衝部材と、を有し、前記第１緩衝部材と前記第２緩衝部材とは、材料、形状、大きさ、および向きのうち少なくとも一方において互いに異なる、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、操作端部での衝撃音の緩和に有利な操作装置を提供することができる。

本発明の実施例における、レンズ操作装置の側面からの要部断面図 本発明の実施例における、レンズ操作装置の作動と回転規制を表す正面透視図 至近端ストッパーと無限端ストッパーを同一部品で構成した場合の、操作力と制止角度の関係を表す正面透視図 本発明の実施例における、至近端ストッパーと無限端ストッパーが同じ円柱形状で、至近端ストッパーの硬度を高めた場合の正面透視図 本発明の実施例における、至近端ストッパーを三日月形断面形状とした場合の正面透視図 本発明の実施例における、至近端ストッパーを複合部材で構成した場合の正面透視図 ヘルツ理論における２つの弾性円柱が接触している場合の接触面半幅の説明図

図１から図６を参照して、本発明の実施例によるレンズ操作装置の回転操作機構について説明する。

本発明は、レンズ装置のフォーカスレンズ（可動光学部材）の駆動を操作するための操作装置の回転操作部の回転操作範囲を所定の回転角度の範囲に制限する機構に関する。本実施例ではフォーカスの操作装置における回転操作機構について説明するが、本発明はこれに限定されることはなく、ズーム、マクロなどを駆動操作するための本発明は操作装置における回転操作機構についても適用可能であることに留意されたい。

図１から図４においてレンズ操作装置の本体１には、主軸２が回動可能に嵌挿されている。主軸２は連結キー３を介して操作グリップ４と連結され保持される。操作グリップ４は主軸２とともに本体１に対して主軸を軸として回転可能となる。本体１にはエンコーダ６が固定されている。エンコーダ６にはギア７が設けられ、主軸２に設けられたギア５と噛合している。この構成により、操作グリップ４の回転は主軸２の回転、ギア５、ギア７を介して、エンコーダ６に伝達され、操作グリップ４の回転が検出可能となる。

操作グリップ４には本体１と面する主軸の回転軸に垂直な端面に径方向に延在する直溝（第２溝）４ａが設けられている。本体１の主軸２と直交し、操作グリップ４の直溝４ａが設けられている端面と対向する端面には、渦巻き溝（第１溝）１ａが設けられている。渦巻き溝１ａと直溝４ａの双方に摺動可能に係合する円柱形状のストッパーピン（係合部材）８が設けられている。渦巻き溝１ａと直溝４ａの双方に対してストッパーピン８の摺動可動範囲をもって操作グリップ４の回転可能範囲が規定される。渦巻き溝（渦巻き状の溝）１ａの径外側端部（他端）には円柱形状のゴム部材である無限端ストッパー（第２緩衝部材）９が、径内側端部（一端）には円柱形状のゴム部材である至近端ストッパー（第１緩衝部材）１０が設けられている。

また、図５において渦巻き溝１ａの内側端部には至近端ストッパー１０の代わりに三日月の断面形状を有する至近端ストッパー１１が設けられている。さらに図６において渦巻き溝１ａの内側端部には至近端ストッパー１０の代わりに硬質の至近端ストッパー芯材１２に軟質の至近端ストッパー被覆材１３を被せたものが設けられている。

以上のような構成により、操作グリップ４の回転は主軸２、ギア５、ギア７を介してエンコーダ６に伝達され、エンコーダ６によって回転角が検出され、エンコーダ６の出力信号に応じて、外部に接続された不図示のレンズのフォーカス機構が駆動される。

図２のように本体１の軸方向（図１の右側）から見て時計回りに操作グリップ４を回転操作すると、約２回転半で不図示のレンズのフォーカス機構が至近端から無限端まで遠隔手動操作される。

ここで図３に示すように、渦巻き溝１ａの径外側端部と主軸２の回転中心からの距離（２Ｒ、第２距離）は渦巻き溝１ａの径内側端部と回転中心からの距離（Ｒ、第１距離）の２倍である。無限端においては操作グリップ４に時計回りの操作力（Ｐ）を、至近端においては反時計回りの操作力（-Ｐ）を作用させた場合、ヘルツの弾性変形式より平行な円柱同士の近接量δは押付力に比例する。

２つの弾性円柱が接触しているときの接触面の幅、円柱間に働く力、円柱の中心間の接近変位の関係は、ヘルツ理論によると、次のヘルツの弾性変形式で表される。

ここで、第１の円柱（例えばストッパーピン８）の半径をＲ_１とし、第２の円柱（例えば無限端ストッパー若しくは至近端ストッパー）の半径をＲ_２とし、第１の円柱と第２の円柱の近接量をδとし、第１の円柱と第２の円柱の押付力をＦとし、第１の円柱と第２の円柱の当接長さをＬとし、第１の円柱材料の縦弾性係数（ヤング率）をＥ_１とし、第２の円柱材料の縦弾性係数（ヤング率）をＥ_２とし、第１の円柱材料のポアソン比をν_１とし、第２の円柱材料のポアソン比をν_２としている。またαは図７に示すような２つの弾性円柱の接触面半幅を表し、次の式で表される。

無限端ストッパー９と至近端ストッパー１０が同一部品であれば、同じ操作力Ｐに対して至近端ストッパー１０は無限端ストッパー９の２倍撓む（無限端での弾性変形近接量がδであるのに対して至近端での弾性変形近接量は２δとなる）。これは、操作グリップ４の操作角に換算すると、至近端では無限端での角度ズレ（Δθ）の４倍の角度ズレ（４Δθ）を生じることになる。この場合、操作方向の違いにおけるこの４倍の角度ズレに、操作グリップ４を操作する操作者は違和感を感じることになる。

図４に示す本発明のレンズ操作装置の回転操作機構の実施例において、至近端ストッパー１０のゴム硬度（第１剛性）は無限端ストッパー９の剛性（第２剛性）の約４倍の剛性を有するゴム部材である。これによって前述のような撓み量の不均衡は相殺されて、操作グリップ４を操作する操作者が感覚的に感じる至近端と無限端での操作グリップ４の操作端への当たり具合を略一致させることができる。

図５に示す本発明のレンズ操作装置の回転操作機構の実施例においては、至近端ストッパー１１の凹面を前記ストッパーピン８に当接させることにより、ヘルツの弾性変形式のＲ₁とＲ_２の符号が逆になるため凹面の曲率により変形量が調整可能である。この構成によっても、操作グリップ４を操作する操作者が感覚的に感じる至近端と無限端での操作グリップ４の操作端への当たり具合を略一致させることができる。

図６に示す実施例においては、硬質の弾性材料で構成された至近端ストッパー芯材１２の硬度と断面直径、軟質の弾性材料で構成された至近端ストッパー被覆材１３の硬度と厚さ等の組合せを選択し、複合材料から成る至近端ストッパーの剛性が調整可能である。至近端ストッパー１０と無限端ストッパー９とは、材料、形状、大きさ、および向きのうち少なくとも一つにおいて互いに異なるように構成することで、両ストッパーの剛性のバランスの調整が可能になる。すなわち、材料・形状は同じ円柱のストッパーでも半径を変更して調整してもよいし、全く同じ半円柱形状のストッパーをしようしても突き当て面を半円柱の円筒面とするか、半円柱の平面とするかで、両ストッパーの剛性のバランスを調整してもよい。すなわち至近端側ストッパーを構成する弾性材料の硬度や形状及び構成を選択することで、前記操作グリップ４の回転操作の両端である無限端と至近端の当たり具合を調整し、整えることが可能となる。

渦巻き溝１ａと直溝４ａの双方に対してストッパーピン８が移動可能（摺動可能）な範囲をもって操作グリップ４の回転可能範囲が画定される。渦巻き溝１ａと直溝４ａの両方の端にストッパーピン８が当接して摺動範囲を限定するようにしてもよい。また、ストッパーピン８が渦巻き溝１ａ及び直溝４ａのいずれか一方の端に当接することによって回転範囲を画定するようにしてもよい。上記の実施例においては、操作グリップ４のいずれの回転方向においても、ストッパーピン８が直溝４ａの端に当接することなく、渦巻き溝１ａの端に当接することによって回転範囲を画定している。すなわち、溝の延在方向が回転方向となす角がより小さい方の溝の端にストッパーピン８が当接することによって回転範囲を規定するように渦巻き溝１ａと直溝４ａを構成している。この構成により、直溝４ａの端にストッパーピン８が当接して移動可能範囲を限定する場合に比べて回転可能範囲をより明確に画定することができる。渦巻き溝１ａと直溝４ａの両方の端にストッパーピン８が当接して移動可能範囲を限定する場合に比べて回転可能範囲をより明確に規定することができる。

本発明によれば、簡易な機構で手動回転操作両端部での衝撃音の緩和と回転操作部材の制止位置の安定化の両立を図り、装置の小型化及び低価格化を可能としたレンズ操作装置を提供することができる。特に３６０度より大きい回転角度範囲の手動回転操作部を備えるレンズ操作装置においてより顕著な効果を奏することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本実施例における至近端（内側端）ストッパーの調整は無限端（外側端）ストッパーの調整に置き換えることが可能である。また、渦巻き溝は両端の回転中心からの距離が異なる回転規制溝であれば置換可能である。

実施例では、渦巻き溝が本体に形成され、直溝が操作グリップに形成されていたが、本発明はこの構成に限定されることはなく、本体と操作グリップの一方に渦巻き溝が、他方に直溝が構成されればよい。直溝が本体に形成され、渦巻き溝が操作グリップに形成されていてもよい。

また、実施例では、渦巻き溝が形成された本体の面、直溝が設けられた操作グリップの面はともに平面であったが、本発明はこの構成に限定されることはない。ストッパーピンが摺動する溝が形成される、本体及び操作グリップの互いに対向する面は、円錐台形状、円筒形状であってもよい。本体及び操作グリップの互いに対向する面の操作グリップの回転軸を含む断面の形状が曲線を含むような面であってもよい。すなわち本発明は本実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ ：本体
１ａ ：渦巻き溝（第１溝）
４ ：操作グリップ（操作部材）
４ａ ：直溝（第２溝）
８ ：ストッパーピン（係合部材）
９ ：無限端ストッパー（第２緩衝部材）
１０ ：至近端ストッパー（第１緩衝部材）
１１ ：至近端ストッパー（第１緩衝部材）
１２ ：至近端ストッパー芯材
１３ ：至近端ストッパー被覆材

Claims (8)

1. 第１溝を有する本体と、
   前記本体に回転可能に保持され、前記第１溝に対向する第２溝を有する操作部材と、
   前記第１溝と前記第２溝とに係合する可動の係合部材と、
   前記第１溝および前記第２溝のうち少なくとも一方において前記係合部材の可動範囲の一端および他端にそれぞれ配された第１緩衝部材および第２緩衝部材と、
   を有し、
   前記第１緩衝部材と前記第２緩衝部材とは、材料、形状、大きさ、および向きのうち少なくとも一つにおいて互いに異なる、
   ことを特徴とする操作装置。
2. 前記第１緩衝部材と前記第２緩衝部材とは、剛性において互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. 前記第１緩衝部材および前記第２緩衝部材のうちの少なくとも一方は、複合材料を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の操作装置。
4. 前記操作部材の回転軸からの前記一端の距離と前記回転軸からの前記他端の距離とは、互いに異なることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の操作装置。
5. 前記第１緩衝部材および前記第２緩衝部材のうちの、前記操作部材の回転軸から第１距離を有する一方は、第１剛性を有し、前記回転軸から前記第１距離より大きい第２距離を有する他方は、第２剛性を有し、前記第１剛性は、前記第２剛性より高いことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載の操作装置。
6. 前記第１溝および前記第２溝のうちの一方は、前記操作部材の回転軸を中心とする渦巻き状の溝を含み、前記第１溝および前記第２溝のうちの他方は、前記回転軸の径の方向に延びた溝を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載の操作装置。
7. 前記第１溝は、前記渦巻き状の溝を含み、前記第２溝は、前記径の方向に延びた溝を含むことを特徴とする請求項６に記載の操作装置。
8. 前記第２溝は、前記渦巻き状の溝を含み、前記第１溝は、前記径の方向に延びた溝を含むことを特徴とする請求項６に記載の操作装置。

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