JP2006209080A - ズームレンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックラッシュによる影響を極力低減しながら精度よくフォーカシングを行うことができるズームレンズ装置を提供する。
【解決手段】本発明のズームレンズ装置は、本体と、本体の中心軸Ｘ方向に回転可能に設けられた第１、第２のカム部材と、それぞれ第１、第２のカム部材を中心軸Ｘの周りに回転させるよう駆動する第１、第２の駆動手段と、レンズ枠手段とを含んで構成されてなる。第１、第２の駆動手段は、それぞれのらせん角が異なるらせん溝を有する第１、第２のカム部材に応じて異なる駆動力と減速レートを定め、それぞれカム部材を独立的に駆動させることによって、違う速度でフォーカシングを行うことができるので、バックラッシュ取りとフォーカシング精度を両立させて精度よくフォーカシングを行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、異なる駆動力に応じて光軸に沿ってフォーカシングを行うズームレンズ装置に関する。

図７に、従来のズームレンズ装置１０の分解斜視図、図８に、同ズームレンズ装置１０の組立縦断面図を示す。このズームレンズ装置１０は、概ね固定筒１１と、レンズ枠１４と、駆動手段１３と、カム筒１２とからなる。

カム筒１２は、固定筒１１の外側に設けられ、光軸Ｘの回りに回転自在である。カム筒１２の周壁１２１に円周に略等間隔に光軸方向成分（Ｘ３）と円周方向成分を含むらせん溝１２２、円周方向成分沿いの周溝１２３をそれぞれ複数例えば３つずつ貫設されている。カム筒１２は、その外周面に設けられた複数のカムピン１４３、１４３、１４３、１２４、１２４、１２４がそれぞれ対応する各らせん溝１２２、各周溝１２３を通して、レンズ枠１４の外周壁に設けられた凹孔１４４及び固定筒１１の外周壁に設けられた凹孔１１３と係合することにより、光軸方向と光軸Ｘの回り（円周方向）に移動、周回する。カム筒１２の周壁１２１の一端部の内周面に回転駆動のための内歯部１２５が形成されている。

駆動手段１３は、モータ１３１と減速ギヤ１３２と駆動ギヤ１３３とからなり、駆動ギヤ１３３は、減速ギヤ１３２を介してモータ１３１の出力軸に連結され、固定筒１１の周壁に切り抜いて貫設されたみぞ孔１１２を介して内歯部１２５に噛み合わされる。

レンズ枠１４内にはレンズ１４２（実際は対物レンズセットであるが、便宜上１のレンズ１４２として説明）が収納され、レンズ枠１４の外周面に設けられた複数の凹部１４４にカム筒１２のカムピン１４３が嵌入され、カム筒１２の移動と伴って回転移動することができる。

この構成では、駆動手段１３からの駆動力によってカム筒１２をＹ方向へ回転させ、レンズ１４２を所定角度に回転移動させることによって、Ｘ方向でのフォーカシングが行われる。

上記構成によれば、簡単な構造でフォーカシングを行うことができるが、ギヤ同士の噛み合い、らせん溝１２２とカムピン１４３、周溝１２３とカムピン１２４の摺動には構造上遊バックラッシュ（がた）が不可避であるため、バックラッシュは同時に相関の移動精度に影響していることはすでに知られている。バックラッシュによるズームレンズ装置１０の騒音には、カム溝であるらせん溝１２２、周溝１２３にカムピン１４３、１２４が摺動する際に生じる音といった構成部品同士の摺動音や、駆動ギヤ同士の摩擦音といったものがある。バックラッシュによる影響（騒音など）は、駆動手段の駆動力を適当に調整することによって減らすことができ、例えば駆動手段１３の減速レートや、らせん溝１２２の溝長と円周方向成分との間の立上り角γ（らせん角θの余角）（図７）の大小によって、駆動力を調整することができる。しかし、ズームレンズ装置１０におけるらせん溝１２２の立上り角γ及び減速レートは、一般的には高速移動負荷及び最良のフォーカシング精度にて定められており、ただ１セットの駆動手段１３を用いたとき、高速にしようとすれば、モータ１３１からの駆動力は大きいが、フォーカシング精度は低く、ギヤ１３２、１３３による摺動音も大きい。一方、駆動手段１３は低速で駆動するときは、フォーカシング精度は良いが、フォーカシングの速度を落さたくなければ、らせん溝１２２の立上り角γを大きくしなければならず、そこでの騒音は大きくなりかねない。このズームレンズ装置１０の構成によると、フォーカシング精度及びバックラッシュ防止の間のバランスが取り難い。

本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、らせん角が異なるらせん溝に応じて設けられた異なる駆動手段をそなえることにより、フォーカシング精度がよく、フォーカシングの速度も落さずに済むズームレンズ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、本発明のズームレンズ装置は、光軸を中心軸とする周壁を有する円筒状本体と、光軸を中心軸とする円筒体であってその一端部が前記本体の周壁外側に回転可能に設けられる第１の環状壁を有し、該第１の環状壁には円周方向成分及び光軸方向成分を有する複数の第１のらせん溝が貫設される第１のカム部材と、前記第１のカム部材が回転駆動可能に連結される第１の駆動手段と、光軸を中心軸とすると共に前記第１のカム部材に入れ子状に遊嵌した円筒状であってその一端部が前記本体の周壁外側に回転可能に設けられる第２の環状壁を有し、該第２の環状壁には円周方向成分及び光軸方向成分を有し且つ前記第１のらせん溝とらせん角も異なる複数の第２のらせん溝が貫設された第２のカム部材と、前記第２のカム部材が回転駆動可能に連結される第２の駆動手段と、光軸を中心軸とする環部が、前記第１のカム部材の第１の環状壁の内側に設けられ、外周壁と前記第１、第２のカム部材を入れ子状に遊嵌保持することができる隙間を置いてやや厚い肉厚の内周壁とでなる円筒部が該環部を開口端近くに遊動可能に保持し、前記環部には、前記隙間に遊嵌した第１のカム部材の第１のらせん溝内に可動に挿通される複数の第１のカムピンが植設され、前記円筒部には、前記隙間に遊嵌した第２のカム部材の各第２のらせん溝に挿通される複数の第２のカムピンが植設され、前記環部又は前記円筒部の内側にレンズを保持したレンズ枠手段とをそなえる構成にしたことを特徴とするものである。

本発明は、前記構成によれば、異なる駆動手段により、それぞれのらせん角が異なるらせん溝を有する複数のカム部材を違う速度で駆動させることができるので、速度を落さずに精度よくフォーカシングを行うことができると共に、バックラッシュによる騒音も極力低減することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明するが、本発明は、この例によって何ら限定されるものではない。

図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるズームレンズ装置１の概略構成を示す分解斜視図、図２は、同ズームレンズ装置１の組立縦断面図である。なお、以下の説明においては、破線Ｘは本装置の光軸でもある中心軸とし、立上り角γ１、γ２とはそれぞれのらせん角θ１、θ２の余角である（図示も同）。

本発明の実施形態のズームレンズ装置１は、図１と図２に示すように円筒状本体２、第１、第２のカム部材３、５、２のカム部材３、５をそれぞれ駆動させる第１、第２の駆動手段４、６、及び、２のカム部材３、５に対して相対移動することができるレンズ枠手段７を含んで構成されてなる。

円筒状本体２は、その中心軸Ｘが光軸上にある周壁２１を有し、図示しない撮像装置などの筐体に固定支持されるものである。本体２の周壁２１には、第１の貫通孔２３が、周壁２１の先端縁２１１から切込み形成され、第２の貫通孔２２が該第１の貫通孔２３から離して開設されている。本体２の周壁２１にはまた、複数の凹孔２５と、対応する凹孔２５に植設される複数のカムピン２４、２４、・・・が設けられている。この実施形態では、複数のカムピン２４と凹孔２５は、例えば円周方向に３か所設けられている。

第１のカム部材３は、円筒状をし中心軸Ｘ方向の一方の先端部３１１が本体２の周壁２１の外側に回転可能に設けられる第１の環状壁３１を有し、該第１の環状壁３１には、円周方向に貫通する円周方向成分沿いの第１のカム部材３の回転を規制する複数例えば３つの第１の円周溝３３、３３、３３と、円周方向成分（Ｘ１）及び光軸方向成分を有する複数例えば３つの第１のらせん溝３２、３２、３２が形成されている。第１の環状壁３１の内周面３１２の一端には、第１の内歯部３４が環設されている。

第１の駆動手段４は、本体２に設けられ、モータ４１と、モータ４１に連結されてモータ４１からの駆動力を調整する減速ギヤ４２と、減速ギヤ４２と連結されると共に、第１の貫通孔２３を介して第１の内歯部３４と噛合い、モータ４１から出力される駆動力を第１のカム部材３に伝達する駆動ギヤ４３とから構成されるもので、第１のカム部材３を円周方向の回転度合いを制限しながら第１のカム部材３を中心軸Ｘの周りに回転させることができる。

第２のカム部材５は、円筒状をし、中心軸Ｘ方向の先端部５１１が本体２の周壁２１の外側に回転可能に設けられる第２の環状壁５１を有し、該第２の環状壁５１に円周方向沿いの第２のカム部材５の回転を規制する円周溝５３と、円周方向成分及び光軸方向成分（Ｘ２）を有し且つ第１のらせん溝３２の立上り角γ１と異なる立上り角γ２をする複数例えば３つの第２のらせん溝５２、５２、５２が形成されている。この実施形態においては、第１のらせん溝３２のらせん角θ１が第２のらせん溝５のらせん角θ２よりも大きくし、立上り角γ１は、立上り角γ２よりも小さくしてある。第２のカム部材５の内周面５１２には、第２の内歯部５４が環設されている。

第２の駆動手段６は、第１の駆動手段４とほぼ同様な構成を有しているが、第１の駆動手段４とは違う減速レートに設定されており、モータ６１からの駆動力は、モータ６１に接続される減速ギヤ６２をへて、連結している駆動ギヤ６３から、第２の貫通孔２２をへて第２の内歯部５４に伝達され、第２のカム部材５を円周方向の回転度合いを制限しながら第２のカム部材５を回転させる。

レンズ枠手段７は、レンズ７３を保持し、光軸を中心軸とする環状レンズ枠７１（環部）と、該レンズ枠７１を一体に保持する円筒枠７２（円筒部）とからなる。この実施形態では、レンズ枠７１は、中央開口した略環状部材であって中央開口７１１にレンズ７３が装着されており、本体２と互いに前後に連結して第１のカム部材３の開口端寄りの第１の環状壁３１の内側に遊嵌されている。レンズ枠７１の外周面７１２には、凹孔７１６、７１６、７１６が設けられてカムピン７１３、７１３、７１３が植設され、本体２と接する端面７１７には、光軸方向に沿って貫通する弧状スロット７１４、７１４、７１４とカムピン７１５、７１５、７１５が円周方向に３か所設けられている。円筒枠７２は、外周壁７２２と、第１、第２のカム部材３、５を入れ子状に遊嵌保持することができる隙間７２３を置いてやや厚い肉厚の内周壁７２１とでなる。この実施形態では、円筒枠７２の内周壁７２１は、外周壁７２２より短めにされて段部を形成している。外周壁７２２の開口端部（内周壁７２１より突出た部分）には、円周方向に貫通孔７２５、７２５、７２５が設けられてカムピン７２４、７２４、７２４が取付けられている。なお、レンズ７３は、レンズ枠７１内に取付けられているが、場合によっては直接円筒枠７２内に取付けられてもよい。

本ズームレンズ装置１の組立て状態では、図２に示されているように、カムピン７１３（第１のカムピン）のそれぞれは、第１のカム部材３の対応する第１のらせん溝３２内を摺動可能に挿通してレンズ枠７１の対応する凹孔７１６に植入固定される。カムピン７２４（第２のカムピン）のそれぞれは、円筒枠７２の外周壁７２２の対応する貫通孔７２５と第２のカム部材５の対応する第２のらせん溝５２内に摺動可能に挿通される。したがって、レンズ枠手段７は、第１のカム部材３または第２のカム部材５の回転によってそれぞれ中心軸方向に違う速度で進退されることができる。カムピン２４（第３のカムピン）のそれぞれは、対応する第２のカム部材５の円周溝５３と第１のカム部材３の円周溝３３に挿通されて本体２の周壁２１に設けられた凹孔２５に固定されることにより、第１、第２のカム部材３、５を中心軸の周りに回転させることができる。カムピン７１５（第４のカムピン）のそれぞれは、レンズ枠７１の弧状スロット７１４に挿通されて円筒枠７２の内周壁７２１の先端面に設けられた凹孔（符号で明示されない）に固定されることにより、レンズ枠７１は円筒枠７２に対して互いに摺動可能に連結される。

以上の構成により、図３〜図６を参照しながら本ズームレンズ装置１のフォーカシング動作を説明する。図３〜６には、ズームレンズ装置１はフォーカシングを行うとき本体２とレンズ７３と両らせん溝３２、５２の位置関係を概略示す。なお、説明を簡単するために、各図において、光軸Ｘは常に本体の中心軸と主要構成の中心軸上にあるとする。

図３では、レンズ７３が本体２の右側から距離Ｌ１だけ離れるとして、カムピン７１３、７２４は、対応するらせん角が異なるらせん溝３２、５２内にほぼ光軸方向に対して垂直に円周方向において同心の状態にある。

第２の駆動手段６のモータ６１によって減速ギヤ６２を介して駆動ギヤ６３を例えば反時計方向に例えば円周角α１回転駆動すると、図４に示すように、駆動ギヤ６３と第２のカム部材５の内歯部５４との噛み合い関係によって第２のカム部材５を回転させ、第２のらせん溝５２を円周角α１シフトさせ、同時に第２のらせん溝５２内に円筒枠７２のカムピン７２４が摺動され、円筒枠７２と連結しているレンズ枠７１を光軸方向に沿って本体２の右側から例えば距離Ｌ２だけ右へ移動される。レンズ枠７１の移動によってカムピン７１３が第１のらせん溝３２に距離Ｌ２だけ摺動されるが、第１のカム部材３は第１の駆動手段４と噛み合っており、不動であるため、らせん溝３２、５２の立上り角γ１とγ２の違いにより、距離Ｌ２に位置するカムピン７１３と７２４の間の円周角差はβ１として、レンズ枠手段７レンズ枠７１が、環状スロット７１４内に円周角β１摺動される。

このように、第２のカム部材５を回転させる場合、第２のらせん溝５２の立上り角γ２は第１のらせん溝３２よりも大きいことから、レンズ枠手段７は立上り角γ２が大きい第２のらせん溝５２によって高速摺動される。

次いで、第１の駆動手段４のモータ４１によって減速ギヤ４２を介して駆動ギヤ４３を例えば時計方向に例えば円周角α２回転駆動すると、図５に示すように、駆動ギヤ４３と第１のカム部材３の内歯部３４との噛み合い関係によって第１のカム部材３を回転させ、第１のらせん溝３２を円周角α２シフトさせ、同時に第１のらせん溝３２内にレンズ枠７１のカムピン７１３が摺動され、レンズ枠７１と連結している円筒枠７２を中心軸方向に沿って本体２の右側に例えば距離Ｌ３だけになるよう右へ移動される。円筒枠７２の移動によってカムピン７２４が第２のらせん溝５２に摺動されるが、第２のカム部材５は第２の駆動手段６と噛み合っており、不動であるため、らせん溝３２、５２の立上り角γ１とγ２の違いにより、距離Ｌ２に位置するカムピン７１３と７２４の間の円周角差はβ２で、レンズ枠手段７のレンズ枠７１が、環状スロット７１４内に円周角β２摺動される（図６）。

このように、第１のカム部材３を回転させる場合、第１のらせん溝３２の立上り角γ１は第２のらせん溝５２よりも小さいことから、レンズ枠手段７は立上り角γ１が小さい第１のらせん溝３２によって低速摺動される。

以上により、本発明のズームレンズ装置１では、駆動手段４、６は、それぞれのらせん角が異なるらせん溝３２、５２を有する複数のカム部材３、５に応じて異なる駆動力と減速レートを定め、それぞれカム部材３、５を独立的に駆動させることによって、違う速度でフォーカシングを行うことができるので、バックラッシュ取りとフォーカシング精度を両立させて精度よくフォーカシングを行うことができる。

以上説明したように、本発明によれば、バックラッシュによる影響を極力低減しながら精度よくフォーカシングを行うことができるズームレンズ装置を提供することができる。

本発明のズームレンズ装置の概略構成を示す分解斜視図である。 同ズームレンズ装置の組立縦断面図である。 同組立状態での本体とレンズと両らせん溝の位置関係を概略示す図である。 同フォーカシング時の本体とレンズと両らせん溝の位置関係を概略示す図である。 同フォーカシング時の本体とレンズと両らせん溝の位置関係を概略示す図である。 同フォーカシングした時の組立縦断面図である。 従来のズームレンズ装置の分解斜視図である。 同ズームレンズ装置の組立縦断面図である。

符号の説明

１ ズームレンズ装置
２ 円筒状本体
２１ 周壁
２２ 第２の貫通孔
２３ 第１の貫通孔
２４ カムピン
２５ 凹孔
３ 第１のカム部材
３１ 第１の環状壁
３１１ 先端部
３１２ 内周面
３２ 第１のらせん溝
３３ 第１の円周溝
３４ 第１の内歯部
４ 第１の駆動手段
４１ モータ
４２ 減速ギヤ
４３ 駆動ギヤ
５ 第２のカム部材
５１ 第２の環状壁
５１１ 先端部
５１２ 内周面
５２ 第２のらせん溝
５３ 第２の円周溝
５４ 第２の内歯部
６ 第２の駆動手段
６１ モータ
６２ 減速ギヤ
６３ 駆動ギヤ
７ レンズ枠手段
７１ レンズ枠
７１１ 中央開口
７１２ 外周面
７１３ カムピン
７１４ 環状スロット（周溝）
７１５ カムピン
７１６ 凹孔
７１７ 端面
７２ 円筒枠
７２１ 内周壁
７２２ 外周壁
７２３ 隙間
７２４ カムピン
７２５ 貫通孔
７３ レンズ
γ１、γ２ 立上り角
θ１、θ２ らせん角
α１、α２、β１、β２ 円周角
Ｘ 中心軸（光軸）

Claims (9)

1. 光軸を中心軸とする周壁を有する円筒状本体と、
   光軸を中心軸とする円筒体であってその一端部が前記本体の周壁外側に回転可能に設けられる第１の環状壁を有し、該第１の環状壁には円周方向成分及び光軸方向成分を有する複数の第１のらせん溝が貫設される第１のカム部材と、
   前記第１のカム部材が回転駆動可能に連結された第１の駆動手段と、
   光軸を中心軸とすると共に前記第１のカム部材に入れ子状に遊嵌した円筒状であってその一端部が前記本体の周壁外側に回転可能に設けられる第２の環状壁を有し、該第２の環状壁には円周方向成分及び光軸方向成分を有し且つ前記第１のらせん溝とらせん角が異なる複数の第２のらせん溝が貫設された第２のカム部材と、
   前記第２のカム部材が回転駆動可能に連結された第２の駆動手段と、
   光軸を中心軸とする環部が、前記第１のカム部材の第１の環状壁の内側に設けられ、外周壁と前記第１、第２のカム部材を入れ子状に遊嵌保持することができる隙間を置いてやや厚い肉厚の内周壁とでなる円筒部が該環部を開口端近くに遊動可能に保持し、前記環部には、前記隙間に遊嵌した第１のカム部材の第１のらせん溝内に可動に挿通される複数の第１のカムピンが植設され、前記円筒部には、前記隙間に遊嵌した第２のカム部材の各第２のらせん溝に挿通される複数の第２のカムピンが植設され、前記環部又は前記円筒部の内側にレンズを保持したレンズ枠手段とをそなえたことを特徴とするズームレンズ装置。
2. 前記第１、２のカム部材それぞれの第１、第２の環状壁には、円周方向沿いの前記第１、第２のカム部材の回転を規制する複数の第１、第２の円周溝が貫設され、
   前記本体は、前記第１、第２の円周溝にそれぞれ挿通されて前記周壁に固定される第３のカムピンを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ装置。
3. 前記第１のらせん溝の前記らせん角は、前記第２のらせん溝の前記らせん角よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ装置。
4. 前記レンズは、前記レンズ枠手段の環部内に取付けられ、前記第１のカムピンは、前記第１のらせん溝に挿通され、前記環部外に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ装置。
5. 前記レンズ枠手段の環部には、光軸方向に貫通する複数の周溝が設けられ、前記円筒部には、前記周溝に挿通されて複数の第４のカムピンが植設されていることを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ装置。
6. 前記第２のカムピンは、前記円筒部の外周壁と前記第２のカム部材の第２のらせん溝内に摺動可能に挿通され、
   前記第４のカムピンは、前記レンズ枠手段の環部の周溝を挿通して前記円筒部の内周壁に固定されていることを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ装置。
7. 前記本体の周壁には、第１の貫通孔が前記周壁の一端部の付近に形成され、第２の貫通孔が前記周壁の一端部から離して開設され、
   前記第１、第２のカム部材のそれぞれの一端部の内周面には、第１、第２の内歯部が環設され、
   前記第１の駆動手段は、前記本体に設けられ、モータと、前記モータに連結されて前記モータからの駆動力を調整する減速ギヤと、前記減速ギヤと連結されると共に前記第１の貫通孔を介して前記第１のカム部材の第１の内歯部と噛合い、前記モータから出力される駆動力を前記第１のカム部材に伝達する駆動ギヤとからなり、
   前記第２の駆動手段は、前記本体に設けられ、モータと、前記モータに連結されて前記モータからの駆動力を調整する減速ギヤと、前記減速ギヤと連結されると共に、前記第２の貫通孔を介して前記第２の内歯部と噛合い、前記モータから出力される駆動力を前記第２のカム部材に伝達される駆動ギヤとからなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ装置。
8. 前記第１の駆動手段は、前記第１のカム部材を円周方向の回転度合いを制限するよう駆動することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ装置。
9. 前記第２の駆動手段は、前記第２のカム部材を円周方向の回転度合いを制限するよう駆動することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ装置。

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