JP6188442B2 - ラックおよびそれを用いた光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、ラックおよびそれを用いた光学機器に関する。

デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの光学機器の小型化の要請に伴い、それに装着されるレンズ鏡筒の小型化も要求されている。また、バッテリーの小型化と撮影可能時間の長時間化のため、レンズ鏡筒の省電力化も求められている。特許文献１は、レンズ鏡筒において、レンズ保持枠を光軸方向へ移動するのにモータとラックを用い、モータの送りネジにラックを付勢するためにねじりコイルばねを使用する移動機構を開示している。

特開２００５−３１５９３５号公報

送りネジを本歯と挟み歯で挟み込む構造のラックでは、落下などの衝撃により、本歯と挟み歯が送りネジのネジ山から歯飛びして撮影画像の乱れやボケをもたらす。歯飛び防止のために、特許文献１のような強い付勢力をラックと送りネジの間に作用させると両者間の摩擦力の増大によりモータの回転負荷が増大し、モータの省電力化を妨げられるか、モータ、ひいてはレンズ鏡筒が大型になる。一方、通常状態では付勢された本歯のみが送りネジと係合する構造のラックの場合では、衝撃印加時に送りネジの軸に対して本歯と反対側に配置された対向歯が送りネジのネジ山と係合してラックの送りネジの軸方向への位置ズレを防ぐ。しかし、この衝撃が非常に強い場合には、本歯の先端に大きなせん断力が作用して本歯が削れるおそれがあり、その後の動作不良の原因となる。

一方、近年のデジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの小型化に伴ってラックも小型であることが必要である。

本発明は、小型の構成で駆動負荷を削減し、ある程度の衝撃に対して歯飛びを防止し、非常に強い衝撃に対する本歯の破損を防止することが可能なラックおよびそれを用いた光学機器を提供することを例示的な目的とする。

本発明のラックは、レンズを含む可動部材に取り付けられ、駆動手段の駆動力を前記可動部材に伝達するラックであって、前記駆動手段によって回転される送りネジと係合する本歯を有する第１の部材と、前記送りネジに関して前記本歯と反対側に配置されて前記送りネジと係合可能な対向歯を有し、前記第１の部材に対して回転可能な第２の部材と、前記本歯を前記送りネジに対して付勢する付勢力を加える第１の付勢手段と、前記本歯と前記対向歯が互いに近づくように前記第１の部材と前記第２の部材の間に付勢力を加える第２の付勢手段と、を有し、前記送りネジの前記中心軸に垂直な平面において、前記第１の付勢手段が前記第１の部材と接触する領域と、前記第２の付勢手段が前記第１の部材と接触する領域と、前記第２の付勢手段が前記第２の部材と接触する領域は、いずれも前記第２の部材の回転軸と前記送りネジの前記中心軸を結ぶ直線に関して前記レンズの光軸側に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、小型の構成で駆動負荷を削減し、ある程度の衝撃に対して歯飛びを防止し、非常に強い衝撃に対する本歯の破損を防止することが可能なラックおよびそれを用いた光学機器を提供することができる。

本実施形態の撮像装置のブロック図である。 図１に示す撮像装置のラック近傍の構成を示す斜視図である。 異なる方向から見た図２に示すラックの分解斜視図である。 図２のラックの近傍の部分拡大斜視図と断面図である。 図２の部分拡大図である。 図６（ａ）は図２の側面図であり、図６（ｂ）〜（ｄ）は図６（ａ）に比較される構成の側面図である。 図２に示すラックの動作を説明するための側面図である。

図１は、光学機器（撮像装置）のブロック図である。本実施形態の光学機器はレンズ一体型カメラであるが、本発明はレンズ鏡筒がカメラ本体に着脱可能に装着されるカメラシステムにも適用可能である。また、光学機器は、一眼レフカメラ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどにも適用可能である。レンズ鏡筒は、被写体の光学像を形成する撮影光学系を有する。

図１において、左側は被写体側、右側は像側である。本実施形態の撮影光学系は、一例として４群構成の変倍光学系を有する。Ｌ１は変倍時に固定の正の屈折力の第１レンズ群である。Ｌ２は、矢印に示すように、光軸方向に移動することにより変倍動作を行う（被写体距離を変更する）負の屈折力の第２レンズ群（変倍レンズ群またはズームレンズ群）である。Ｌ３は固定の正の屈折力の第３レンズ群である。Ｌ４は、矢印に示すように、光軸方向に移動することにより合焦動作（焦点調節）を行う正の屈折力の第４レンズ群（フォーカスレンズ群）である。

１は第１レンズ群Ｌ１を保持する前玉鏡筒、２は第１の変倍レンズ群としての第２レンズ群Ｌ２を保持する第１の移動部材、３は第３レンズ群Ｌ３を保持する固定部材、４は第４レンズ群Ｌ４を保持する第２の移動部材である。ＣＣＤまたはＣＭＯＳ、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等からなる撮像手段（撮像素子）３０は、不図示の後部鏡筒により固定保持され、撮影光学系が形成した光学像を光電変換する。

３１はカメラ信号処理回路であり、撮像手段３０の出力に対して所定の増幅やガンマー補正などを施す。３２はマイコンであり多数の信号を取り入れ、その信号処理を行ったり、入力信号に応じて多数の信号を出力し、光学機器の制御等を施したりする制御手段である。３３はマイコン３２で信号処理された画像信号や、その他、記録条件などを記録する記録手段である。５０は変倍動作を指示するズームスイッチである。５１は撮影者が意識的にマニュアルフォーカス動作（合焦動作）を指示するフォーカススイッチである。５２は電源スイッチである。

第１の移動部材２は、後述する２本のガイドバー１０１、１０２により、撮影光学系の光軸方向に移動可能に支持されている可動部材である。第２の移動部材４は、図１に不図示の２本のガイドバーにより、光軸方向に移動可能に支持されている。

５は、撮像手段３０に入射する光量を調整する絞り装置であり、駆動部６により２枚の絞り羽根を互いに逆方向に移動させて開口径を変化させるギロチン式である。３４は、絞り装置駆動部６の駆動磁石の回転位置をホール素子で検出する絞りセンサー回路である。撮像手段３０からの信号にカメラ信号処理回路３１が所定の増幅やガンマー補正などを施し、その結果をマイコン３２に出力する。マイコン３２は、カメラ信号処理回路３１からの入力信号と絞りセンサー回路３４からの絞り駆動部の回転量などの入力信号に応じて、絞り駆動回路３７に絞り駆動信号を出力し、光量調整を行う。

８は、第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動し、変倍動作を行わせる駆動手段（アクチュエータ）であるズームモータである。ズームモータ８によって回転される送りネジ（リードスクリュー）８ａには、光軸方向への移動が自在に案内保持された第１の移動部材２に設置されたラック７が噛み合っている。ズームモータ８が回転すると第１の移動部材２は光軸方向に移動する。送りネジ８ａは、ズームモータを構成するロータと同軸かつ光軸と平行に配置されている。送りネジ８ａは、例えば、ＳＵＳ、鉄などから構成される。８ｂはモータ板金である。

９はフォトインタラプタから構成されるズーム初期位置センサーである。ズーム初期位置センサー９は、第１の移動部材２に形成された不図示の遮光部の光軸方向への移動による遮光、透光の切り替わりを光学的に検出し、第１の移動部材２の光軸方向の基準位置（ズーム初期位置）を検出する。

電源スイッチ５２が入れられると、ズームモータ８は、マイコン３２の制御の下でズーム駆動回路３５から駆動信号を受信する。ズーム初期位置センサー９が検出したズーム初期位置を基準として、第１の移動部材２は、予め決められた位置に移動して待機する。ズームモータ８は、ズーム初期位置からのステップ数でズームスイッチ５０の操作に対応した位置制御が行なわれる。ズームスイッチ５０が操作されると、移動方向がどちらに操作されているかをマイコン３２が判断し、ズーム動作が行なわれる。

１１は、第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動し、合焦動作を行わせる駆動手段（アクチュエータ）としてのフォーカスモータである。フォーカスモータ１１によって回転されるリードスクリュー（送りネジ）１１ａには、光軸方向への移動が自在に案内保持された第２の移動部材４に設置されたラック部材１０が噛み合っている。フォーカスモータ１１が回転すると第２の移動部材４は光軸方向に移動する。送りネジ１１ａは、フォーカスモータを構成するロータと同軸かつ光軸と平行に配置されている。

１２はフォトインタラプタから構成されるフォーカス初期位置センサーである。フォーカス初期位置センサー１２は、第２の移動部材４に形成された不図示の遮光部の光軸方向への移動による遮光、透光の切り替わりを光学的に検出し、第２の移動部材４の光軸方向の基準位置（フォーカス初期位置）を検出する。

電源スイッチ５２が入れられると、フォーカスモータ１１は、マイコン３２の制御の下でフォーカス駆動回路３６から駆動信号を受信する。フォーカス初期位置センサー１２が検出したフォーカス初期位置を基準として、第２の移動部材４は、予め決められた位置に移動して待機する。フォーカスモータ１１は、フォーカス初期位置からのステップ数でズームスイッチ５０およびフォーカススイッチ５１の操作に対応した位置制御が行なわれる。オートフォーカス時、フォーカス駆動回路３６は、マイコン３２からの入力信号に応じてフォーカスモータ１１に通電し、第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に駆動する。

次に、本実施形態のラック（ラックユニット）７について説明する。ラック７は、第１の移動部材２に取り付けられ、ズームモータ８の駆動力を第１の移動部材２に伝達する。

図２は、撮像装置のラック７の近傍を示す斜視図である。同図に示すように、第１の移動部材２は、本体部２０、スリーブ部２１、回り止め部２２、ラック保持部を有する。本体部２０は、第２レンズ群Ｌ２を中央に保持し、略円筒形状を有する。スリーブ部２１は、本体部２０に固定され、ガイドバー１０１が挿入される貫通孔２１ａを有する。回り止め部２２は、本体部２０に固定され、ガイドバー１０２が挿入される凹部２２ａを有する。この結果、第１の移動部材２は、ガイドバー１０１、１０２に案内されて光軸方向に移動可能に支持される。

ラック保持部は、ラック７を回転可能に保持し、それぞれ軸穴部を有する２つのブロック２３、２４とその間の凹部２５を有する。凹部２５にはラック７が一部突出した状態で収納される。後述するメインラック７０の軸部７５の両端がブロック２３、２４のそれぞれの軸穴部２３ａ、２３ｂに回転可能に支持される。凹部２５から突出したラック７の一部は、駆動手段であるズームモータ８の送りネジ８ａに係合する。

図３（ａ）と（ｂ）は、異なる方向から見たラック７の分解斜視図である。ラック７は、メインラック７０、サブラック４０、挟みばね５０、ねじりコイルばね６０を有し、小型化されている。メインラック７０やサブラック４０は、ＰＯＭやＰＣなどから構成され、モールド、プレス、金属の削り出しなどによって構成される。

メインラック７０は、係合部（第１の部材）７１と軸部７５を有する。

係合部７１は、図２及び図３に示すように、正面から見るとＬ字形状を有し、Ｌ字の一端で軸部７５に結合され、結合部から張り出して軸部７５とほぼ平行に折れ曲がっている腕部として構成されている。７１ａは、係合部７１の軸部７５と係合する端部の内面としての当接面である。

係合部７１の送りネジ側には本歯７２が形成されている。本歯７２は、送りネジ８ａのネジ山と係合し、送りネジ８ａからズームモータ８の駆動力を受ける。係合部７１の送りネジ８ａと反対側の面７３は、図３（ｂ）と図３（ｃ）に示すように、挟みばね５０の腕部５２とねじりコイルばね６０の腕部６２を係止する係止面として機能する。図３（ｂ）に示すように、係合部７１の本歯７２の内側（軸部７５側）には本歯７２から送りネジ側に突出した突起としての２つのストッパー（規制手段）７４が形成されている。

軸部７５は、図３に示すように、挟みばね５０のコイル部５１、サブラック４０の本体部４１の軸穴部４２、ねじりコイルばね６０のコイル部６１をこの順番で貫通する。軸部７５は、第１の移動部材２のラック保持部の２つのブロック２３、２４の軸穴部２３ａ、２４ａに回転可能に支持される。軸部７５は、ラック７の回転軸として機能する。

図４（ａ）は、図２のラック７の近傍の部分拡大斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の軸部７５の中心軸を通る断面における断面図である。図４（ｂ）に示すように、ブロック２３には貫通孔２３ａが設けられ、ブロック２４には貫通孔２４ａが設けられ、貫通孔２３ａと２４ａの中心軸は、光軸と平行な一点鎖線で示すＸ−Ｘ軸に一致している。Ｘ−Ｘ軸は、ラック７の回転軸として機能する。ラック７はＸ−Ｘ軸の周りに全体として回転可能であると共にこの軸の周りにサブラック４０はメインラック７０に対して回転可能である。貫通孔２３ａには軸部７５のテーパ部７６が挿入され、貫通孔２４ａには軸部７５の筒部７７が挿入され、筒部７７は略円柱形状を有する。

サブラック（第２の部材）４０は、落下等の外乱衝撃による歯飛びを防止し、本体部４１と係合部４４を有する。サブラック４０はメインラック７０に対して回転可能に構成される。

本体部４１は、大きさの異なる円筒をそれらの中心軸を合わせた状態で組み合わせた形状を有し、その中心軸を中心とする円筒形状の軸穴部４２を有する。軸穴部４２には、メインラック７０の軸部７５が挿入される。本体部４１の中央付近には両隣の円筒部よりも大きい径のフランジ４３を有する。フランジ４３は、挟みばね５０が収納される収納部とねじりコイルばね６０が収納される収納部を分ける。

図４では、フランジ４３と係合部７１の当接面７１ａとの間に挟みばね５０が配置され、フランジ４３とブロック２４の間にねじりコイルばね６０が配置されている。フランジ４３には、ねじりコイルバネ６０からの力が作用する。フランジ４３は光軸方向に延びる腕部４３ａを有する。本実施形態では、腕部４３ａは後述するＴ−Ｔ線に関してモータ８と反対側（Ｔ−Ｔ線と光軸の間）に配置される。

係合部４４は、本体部４１の外側に張り出して、光軸とほぼ平行に延びている。係合部４４の送りネジ側には対向歯４５が形成される。対向歯４５は送りネジ８ａと係合可能に構成されている。

図３（ｂ）に示すように、係合部４４の内側（本体部４１側）には対向歯４５から突出した突起としての２つのストッパー（規制手段）４６が形成されている。各ストッパー４６はメインラック７０のストッパー７４に接触して係合部４４のそれ以上の送りネジ側への回転を防止する。この結果、係合部７１と４４の間に挟みばね５０によって付勢力が加わっていても対向歯４５は、通常状態では、送りネジ８ａには接触しない。なお、ストッパーとしての突起は係合部７１と４４の少なくとも一方に設けられれば足りる。

挟みばね５０は、Ｘ−Ｘ軸を回転中心として本歯７２と対向歯４５が互いに近づくように係合部７１とサブラック４０の間に付勢力を加える第２の付勢手段である。挟みばね５０は、例えば、トーションばねから構成される。挟みばね５０は、サブラック４０のフランジ４３と係合部７１の当接面７１ａの間に設けられ、コイル部５１、腕部５２、５３を有する。コイル部５１には、メインラック７０の軸部７５が貫通する。図２、４に示すように、腕部５２は、メインラック７０の面７３に係止され、腕部５３は、サブラック４０のフランジ４３の腕部４３ａに係止される。後述するように、挟みばね５０の腕部５２が係合部７１を付勢する部分と挟みばね５０の腕部５３がサブラック４０の腕部４３ａを付勢する部分は、いずれも後述するＴ−Ｔ線に関してズームモータ８と反対側（光軸とＴ−Ｔ線の間）に設けられる。

ねじりコイルばね６０は、本歯７２を送りネジ８ａに対して付勢する付勢力を加える第１の付勢手段である。ねじりコイルばね６０は、コイル部６１、腕部６２、６３を有する。コイル部６１には、メインラック７０の軸部７５が貫通する。腕部６２は、図２、４に示すように、メインラック７０の面７３に係止される。腕部６３は、第１の移動部材２のスリーブ２１に係止される。ねじりコイルばね６０の腕部６２が係合部７１を付勢する部分は後述するＴ−Ｔ線に関してズームモータ８と反対側（光軸とＴ−Ｔ線の間）に設けられる。また、ねじりコイルばね６０の腕部６３が第１の移動部材２を付勢する部分は後述するＴ−Ｔ線に関してズームモータ８と反対側（光軸とＴ−Ｔ線の間）に設けられることが好ましい。

ねじりコイルばね６０は、ブロック２４とフランジ４３の間に軸方向の弾性力を加え、第１の移動部材２、ガイドバー１０１、ラック７及び送りネジ８ａを光軸に平行な方向に付勢する。これにより、それぞれのガタが片寄せされ、嵌合または噛合いのガタを防止することができる。

具体的には、サブラック４０は、図４（ｂ）に示す方向に、ねじりコイルばね６０の光軸方向の付勢力６２ａが加えられる。この結果、図３（ｂ）、４（ｂ）に示す本体部４１の当接面７１ａ側の面である当接面４１ａが係合部７１の当接面７１ａに当接するように付勢され、本歯７２と対向歯４５の位相ずれを防いでいる。ねじりコイルばね６０の付勢力６２ａは、メインラック７０のテーパ部７６に対する第１の移動部材２の軸穴部２３ａへの付勢にも用いられ、第１の移動部材２の光軸方向の移動のガタ付きを抑えている。

図５は、第１の移動部材２に取り付けられたラック７の近傍における図２の部分拡大斜視図である。

第１の移動部材２の仮組み状態では、メインラック７０はねじりコイルばね６０の付勢力６２ｂによってＸ−Ｘ軸周りに付勢され、メインラック７０の本歯７２とズームモータ８の送りネジ８ａが噛合付勢される。ねじりコイルばね６０のもう一端の付勢力６３ａによって移動部材２は、スリーブ部２１および回り止め部２２と、ガイドバー１０１、１０２の間のガタ取りを行い、ガイドバー１０１、１０２に対して移動部材２が精度よく移動可能となる。

また、挟みばね５０により、サブラック４０の腕部４３ａに付勢力５３ａをフランジ４３に対して与えることによってＸ−Ｘ軸を回転中心とした回転力を発生させ、ストッパー４６がメインラック７０のストッパー７４に当接するように付勢される。メインラック７０は挟みばね５０の腕部５２からの付勢力５２ａにより付勢されている。

図６（ａ）は、図２を右側から見た側面図である。一点鎖線で示すＴ−Ｔ線はＸ−Ｘ軸と送りネジ８ａの中心軸に垂直な平面においてＸ−Ｘ軸（軸部７５の中心軸）と送りネジ８ａの中心軸を結んだ直線である。図６（ａ）に示すように、ねじりコイルばね６０の腕部６２の付勢力６２ｂを加える部分と、挟みばね５０の腕部５２の図５に示す付勢力５２ａを加える部分が、それぞれＴ−Ｔ線と光軸Ｏの間（Ｔ−Ｔ線に関してズームモータ８と反対側）に設けられている。図６（ａ）では、挟みばね５０の腕部５２のみが見えており、その奥にねじりコイルばね６０の腕部６２が配置されている。

図６（ｂ）は、本実施形態の図６（ａ）と比較される構成の側面図である。図６（ｂ）では、挟みばね５０の腕部５２を、サブラック４０側に腕部５２’として設けている点が図６（ａ）とは異なる。図６（ｂ）に示す構成では、腕部５２’がＴ−Ｔ線と光軸Ｏの間に設けられていない。

バネの寸法精度はラック７のサブラック４０やモータ板金８ｂよりも悪いため、挟みばね５０とモータ板金８ｂとの間隔ｓを広げる必要がある。つまり、送りネジ８ａとモータ板金８ｂの間を図６（ａ）に示す間隔ｈ１よりも広げる必要が生じ、ズームモータ８が大型化する。本実施例のように第１の移動部材２の移動機構が、２本のガイドバー１０１、１０２、リードスクリュー８ａとラック７からなる場合、ズームモータ８の位置や大きさにより全体の大きさが決まりやすい。図６（ａ）に示す本実施形態の配置にすると製品の外径がＲ１で済むものが、図６（ｂ）に示す配置では外径がＲ２まで大きくなる。

図６（ｃ）は、図６（ａ）と比較される別の構成の側面図である。図６（ｃ）では、挟みばね５０の腕部５３を、サブラック４０の裏側に腕部４３ａ’を設け、サブラック４０側に腕部５３’として設けている点が図６（ａ）とは異なる。図６（ｃ）に示す構成では、腕部５３’がＴ−Ｔ線と光軸Ｏの間に設けられていない。

図６（ｃ）に示す構成でも、スペース効率は、（図６（ｂ）ほどではないが）図６（ａ）に示す構成よりも低くなる。また、腕部４３ａ’とスリーブ部２１とが干渉しないようにするためには図６（ｄ）に示す矢印方向から組み込むことになるが、この結果、第２レンズ群Ｌ２などの近傍の光学素子に傷や汚れを発生させるおそれがある。

このため、図６（ａ）に示す構成は小型化と組立から見て有利である。

次に、外乱等の衝撃を受けた際のラック７の機能について説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は、送りネジ８ａと本歯７２との係合部の拡大側面図である。

図７（ａ）は、通常動作時において送りネジ８ａと本歯７２が係合し、対向歯４５が送りネジ８ａから離れている状態（以下、「通常状態」と呼ぶ場合もある）を示している。対向歯４５は、ストッパー７４と４６とが接触することによって送りネジ８ａから離れた状態で維持される。また、ストッパー７４、４６は、後述するように、本歯７２と対向歯４５の間隔ｄが送りネジ８ａの外径Ｄよりも小さくなるように対向歯の送りネジ８ａに対する距離を規制している。なお、本歯７２、対向歯４５は送りネジ８ａのネジ山形状に対応した形状を有する。

図７（ｂ）は、第１の移動部材２が光軸方向の衝撃値Ａを受け、本歯７２が送りネジ８ａのネジ山をせり上がった状態を示している。衝撃値Ａは挟みばね５０の付勢力よりも大きく、衝撃値Ａの衝撃が加わると、メインラック７０とサブラック４０の間隔が広がる開き動作をし、挟みばね５０によって付勢されているサブラック４０の対向歯４５が送りネジ８ａのネジ山に接近する。但し、送りネジ８ａの中心軸と本歯７２と送りネジ８ａとの接触位置を通る平面における本歯７２と対向歯４５の間隔ｄは、送りネジ８ａのネジ山の高さＤよりも小さい（Ｄ＞ｄ）。従って、本歯７２と対向歯４５との両方が送りネジ８ａのネジ山に掛かり、ラック７が送りネジ８ａの軸方向にずれることはない。

対向歯４５は通常状態では送りネジ８ａに接触しないが、本歯７２と対向歯４５が歯飛びするほどの衝撃を受けた場合は接触し、ラック７の歯飛びを防止する。対向歯４５がなければ、歯飛び防止のために、ねじりコイルばね６０による付勢力を強める必要があるが、それではラックと送りネジ間の摩擦力が大きくなってズームモータの回転負荷が増大し、モータの省電力化を妨げられる。あるいは、モータ、ひいてはレンズ鏡筒が大型になる。本実施形態は、対向歯４５を上述のように配置することによってこの問題を解決している。

図７（ｃ）は、第１の移動部材２が光軸方向に衝撃値Ｂを与えられた状態を示している。衝撃値Ｂは衝撃値Ａよりも大きい（Ａ＜Ｂ）。つまり、衝撃値Ｂにより、送りネジ８ａの外径Ｄよりも本歯７２と対向歯４５の間隔が大きくなる開き動作が発生する。送りネジ８ａのネジ山からの抗力によって、本歯７２と対向歯４５とが互いに離れる方向の力が加わる。この力が挟みばね５０の付勢力を上回ることで、メインラック７０とサブラック４０との開き動作が発生する。その結果、本歯７２と対向歯４５との間隔が広がり、ｄ’となる。ここで、Ｄ、ｄ、ｄ’の大小関係は、ｄ＜Ｄ≦ｄ’である。

そのため、本歯７２が送りネジ８ａのネジ山を乗り越えるようにして軸方向に移動する歯飛びが許容される。これにより、本歯７２と対向歯４５の歯先端に大きなせん断力が加わって本歯やリードスクリューの欠けや削れが生じることを防止する。この破損が生じると、その後の製品動作が不安定となったり、動作不良となったりする。なお、ねじりコイルばね６０の付勢力は挟みばね５０の付勢力に比べて小さい。これにより、対向歯４５を衝撃値Ａ以上Ｂ未満の場合に確実に送りネジ８ａに接触させて歯飛びを防止することができる。本実施形態では、挟みばね５０の付勢力の調整によって衝撃値Ｂを任意に設定することが可能である。

本歯７２と対向歯４５の少なくとも一方が、挟みばね５０が加える付勢力に抗して送りネジ８ａから離れるように、係合部７１、４４は相対的に移動可能に設けられている。対向歯４５が移動不能であるとすると、衝撃が非常に強い場合には、ラック歯の先端に大きなせん断力が作用して、ラック歯が削れ、動作不良となるおそれがある。そこで、本実施形態では、衝撃値Ｂ以上と非常に強い場合には、本歯７２と対向歯４５の少なくとも一方が送りネジ８ａから離れることによってこの問題を解決している。

以上説明したように、通常状態では、本歯７２によってモータ８の駆動力を移動部材２に伝える。落下などによって衝撃値Ｂ未満の衝撃が加えられた場合は、本歯７２と対向歯４５とが送りネジ８ａのネジ山に掛かり、ラック７の歯飛びを防止し、第１の移動部材２の光軸方向へのズレを防止する。衝撃値Ｂ以上の衝撃が加えられた場合は、メインラック７０とサブラック４０の開き動作が発生して、第１の移動部材２の光軸方向へのズレを許容し、本歯７２の破損を防止する。本歯７２と対向歯４５が、送りネジ８ａの中心軸に直交する場合だけでなくリード角を持っている場合についても本発明は適用可能である。

本実施形態では、通常状態では、本歯７２が送りネジ８ａと接触し、反対側には接触する歯がない。しかし、本歯のみが送りネジに接触する場合、ラックの移動を安定にするためには本歯に加える付勢力を強くする必要があり、モータの回転負荷が増大し、モータの省電力化を妨げられるか、モータ、ひいてはレンズ鏡筒が大型になるおそれがある。そこで、通常状態で本歯と反対側で送りネジ８ａに接触する挟み歯を有する部材が更に設けられてもよい。この場合、本歯７２と挟み歯はねじりコイルばね６０の付勢力によって、送りネジ８ａを挟み込むことになり、送りネジ８ａの回転による駆動力は、本歯７２と挟み歯とを介して第１の移動部材２に伝達される。挟み歯はサブラック４０に設けられてもよい。これにより、部品点数を削減することができる。

本実施形態のラック７は、第２レンズ群Ｌ２を移動する移動手段の一部を構成しているが、第４レンズ群Ｌ４を移動する移動手段として構成されてもよい。この場合、送りネジ１１ａには、第２の移動部材４に取り付けられたラックが噛み合い、ロータが回転すると、第４レンズ群Ｌ４が光軸方向に駆動される。ねじりコイルばねは、第２の移動部材４、ガイドバー、ラック及び送りネジのそれぞれのガタを片寄せし、これからの嵌合または噛合いのガタを防止する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの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。

本発明は、ラックと送りネジを使用する各種の工業製品に適用することができる。

７…ラック、８…ズームモータ（駆動手段）、８ａ…送りネジ、７１…係合部（第１の部材）、７２…本歯、７４…ストッパー（規制手段）、４４…係合部（第２の部材）、４５…対向歯（第３の歯）、４６…ストッパー（規制手段）、５０…挟みばね（第２の付勢手段）、６０…ねじりコイルばね（第１の付勢手段）

Claims (14)

1. レンズを含む可動部材に取り付けられ、駆動手段の駆動力を前記可動部材に伝達するラックであって、
   前記駆動手段によって回転される送りネジと係合する本歯を有する第１の部材と、
   前記送りネジに関して前記本歯と反対側に配置されて前記送りネジと係合可能な対向歯を有し、前記第１の部材に対して回転可能な第２の部材と、
   前記本歯を前記送りネジに対して付勢する付勢力を加える第１の付勢手段と、
   前記本歯と前記対向歯が互いに近づくように前記第１の部材と前記第２の部材の間に付勢力を加える第２の付勢手段と、
   を有し、
   前記送りネジの前記中心軸に垂直な平面において、前記第１の付勢手段が前記第１の部材と接触する領域と、前記第２の付勢手段が前記第１の部材と接触する領域と、前記第２の付勢手段が前記第２の部材と接触する領域は、いずれも前記第２の部材の回転軸と前記送りネジの前記中心軸を結ぶ直線に関して前記レンズの光軸側に設けられることを特徴とするラック。
2. 前記第１の付勢手段が前記可動部材と接触する領域も前記回転軸と前記送りネジの前記中心軸を結ぶ直線に関して前記光軸側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のラック。
3. 前記第１の付勢手段の付勢力は前記第２の付勢手段が加える付勢力よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のラック。
4. 前記第１の付勢手段の付勢力によって前記本歯が前記送りネジと係合している状態では前記対向歯は前記送りネジから離れ、前記送りネジの中心軸と前記本歯と前記送りネジとの接触位置を通る平面における前記本歯と前記対向歯の間隔が前記送りネジの外径よりも小さくなるように前記対向歯の前記送りネジに対する距離を規制する規制手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のラック。
5. 前記規制手段は、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方に設けられた突起であることを特徴とする請求項４に記載のラック。
6. 前記第１の付勢手段は、前記回転軸の方向に弾性力を加えることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のラック。
7. 前記第１の付勢手段は、ねじりコイルばねであることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のラック。
8. 前記第２の付勢手段は、挟みばねであることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のラック。
9. 前記挟みばねはトーションばねであることを特徴とする請求項８に記載のラック。
10. 前記送りネジに関して前記本歯と反対側に配置されて前記送りネジと係合する挟み歯を有する部材を更に有することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のラック。
11. 前記第２の部材は、前記送りネジに関して前記本歯と反対側に配置されて前記送りネジと係合する挟み歯を更に有することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のラック。
12. 請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載のラックを有する光学機器。
13. 前記光学機器は撮像装置であることを特徴とする請求項１２に記載の光学機器。
14. 前記光学機器は撮像装置に着脱可能に装着されるレンズ鏡筒であることを特徴とする請求項１２に記載の光学機器。