(57)【要約】  本発明は、歯形が同一に形成され、回転中心を互いに一致させて回転可能に組み合わされた一組の第１ギア１１及び第２ギア１２を有する。一組のギア１１，１２の一方のギアには、一方のギアに対して他方のギアを回転させる方向に付勢する弾性変位部１５が形成されている。他方のギアには、一方のギアに対して他方のギアを位置決めする位置決め部２１が形成され、この位置決め部２１に弾性変位部１５が当接されている。
2009118898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯形が同一に形成され、回転中心を互いに一致させて回転可能に組み合わされた一組の歯車を有し、
前記一組の歯車の一方の歯車には、前記一方の歯車に対して他方の歯車を回転させる方向に付勢する弾性変位部が形成され、
前記他方の歯車には、前記一方の歯車に対して前記他方の歯車を位置決めする位置決め部が形成され、該位置決め部に前記弾性変位部が当接されている、組み合わせ歯車。
【請求項２】
前記弾性変位部は、前記一方の歯車の周方向に沿って円弧状に延ばされて形成された腕を有し、
前記位置決め部は、前記弾性変位部の前記腕が当接される当接面を有し、該当接面が、前記他方の歯車の基準ピッチ円の法線方向に対して傾斜されて形成されている、請求の範囲第１項に記載の組み合わせ歯車。
【請求項３】
前記腕には、前記当接面に当接される軸部が、前記一方の歯車の軸線方向と平行に延ばされている、
前記当接面は、前記他の歯車の軸線方向と平行に形成され、請求の範囲第２項に記載の組み合わせ歯車。
【請求項４】
前記腕の前記軸部と前記当接面との当接点は、各前記歯車の回転中心を挟んでそれぞれ設けられ、各前記当接点は、前記回転中心を通る直線上にそれぞれ位置されている、請求の範囲第３項に記載の組み合わせ歯車。
【請求項５】
請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の組み合わせ歯車と、
レンズの光軸方向の移動に伴って回転された前記組み合わせ歯車の回転量を検出する回転検出素子と、
を備えるレンズ調整機構。
【請求項６】
請求の範囲第５項に記載のレンズ調整機構を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一組の歯車が回転中心を一致させて係合された組み合わせ歯車、及びレンズ調整機構、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばスクリーン等の投写面に映像を投写する投写型表示装置が知られている。この種の投写型表示装置は、映像を投写する投写レンズの焦点距離を調整するためのオートフォーカス機構を備えている。【０００３】
図１は、本発明に関連する投写型表示装置が備えるオートフォーカス機構を示す斜視図である。図１に示すように、オートフォーカス機構１０１は、投写レンズ１０３と、この投写レンズ１０３を光軸方向に移動可能に支持するレンズ支持機構（不図示）と、このレンズ支持機構を介して投写レンズ１０３を移動させるフォーカスリング１０４と、を備えている。【０００４】
また、このオートフォーカス機構１０１は、フォーカスリング１０４に形成されたフォーカスリング部ギア１０５の回転に伴って回転される検出ギア１０６と、この検出ギア１０６の回転量を検出する回転検出素子１０７と、フォーカスリング部ギア１０５を駆動する駆動モータ１０８と、回転検出素子１０７の検出結果に基づいて駆動モータ１０８を駆動制御する制御回路（不図示）と、を備えている。【０００５】
回転検出素子１０７は、フォーカスリング１０４の外周部近傍に配置されており、回転検出素子１０７の軸穴（不図示）に検出ギア１０６の回転軸部（不図示）が取り付けられている。この検出ギア１０６は、フォーカスリング部ギア１０５に噛み合わされている。回転検出素子１０７は、検出ギア１０６を介して、投写レンズ１０３の移動に伴って回転されるフォーカスリング１０４の回転を検出している。【０００６】
駆動モータ１０８は、回転軸（不図示）に駆動ギア１１０が取り付けられている。駆動ギア１１０は、フォーカスリング部ギア１０５と噛み合わされており、駆動モータ１０８が回転駆動されることによってフォーカスリング１０４が回転される。【０００７】
図２に、オートフォーカス機構の制御処理のフローチャートを示す。図２に示すように、投写型表示装置は、焦点距離を検出する距離センサ１２５を備えており、この距離センサ１２５で測定された距離情報に基づいて、制御回路の中央処理装置（ＣＰＵ）１２６が、回転検出素子１０７の出力が所定の値になるように駆動モータ１０８を駆動制御して、フォーカスリング１０４を回転させることでフォーカス調整が行われている。
【発明の開示】
【０００８】
ところで、上述したオートフォーカス機構における、回転検出素子に設けられた検出ギアとフォーカスリング部ギアとの噛み合い状態には、構造上、所定のバックラッシが必要とされている。しかしながら、このバックラッシによるオートフォーカス性能への影響が無視できなくなっている。
【０００９】
製造工程において、制御回路は、距離センサからの距離情報と、回転検出素子の出力とが所定の関係になるように調整されている。この調整では、回転検出素子の出力と距離情報との関係が調整される。したがって、この調整は、回転検出素子と、投写レンズのフォーカスリング部ギアとの関係に対しては間接的な調整である。このため、フォーカスリング部ギアと、回転検出素子に設けられた検出ギアとのバックラッシは、フォーカスリングと回転検出素子との位置ずれに直接影響してしまう。
【００１０】
上述の２つのフォーカスリング部ギアと検出ギアは、同一方向に回転を続けているときには確実に接触状態を保っている。しかし、ギアの回転を一旦停止した後に逆回転させたときに、フォーカスリング部ギアと検出ギアとのバックラッシの量だけフォーカスリング部ギアの回転量に対して回転検出素子の回転量が追従せずに位置ズレが生じ、この位置ズレが、フォーカス調整ずれの原因となってしまう。
【００１１】
従来、投写レンズの焦点深度を深くするなどの対策によって投写レンズ側で対応することができたが、近年の投写型表示装置の小型化に伴い投写レンズ側で対応することが難しくなっている。各ギアの噛み合い状態の調整、またはギアの歯の寸法管理を厳密に実施することによって、理論上はバックラッシレスの構造が可能である。しかしながら、このような対策は、製造コストへの影響が大きいため、現状ではオートフォーカス性能が犠牲にされている状況にある。
【００１２】
バックラッシを解消するための本発明に関連する技術としては、２つのギアを組み合わせて、これらギアの間にねじりコイルバネを挟みこむことによって、バックラッシがない、いわゆるバックラッシレスギアの構成が提案されている。しかしながら、２つのギアの間にコイルバネが配置される構造上、ギアのサイズが大きくなり、回転検出素子などの直径が比較的小さなギアとして適用することが困難であった。
【００１３】
本発明の目的は、比較的小型で低負荷の小径なギアとして、回転検出素子等に適用することができる組み合わせ歯車、レンズ調整機構、電子機器を提供することにある。
【００１４】
上述した目的を達成するため、本発明に係る組み合わせ歯車は、歯形が同一に形成され回転中心を互いに一致させて回転可能に組み合わされた一組の歯車を有する。一組の歯車の一方の歯車には、一方の歯車に対して他方の歯車を回転させる方向に付勢する弾性変位部が形成されている。他方の歯車には、一方の歯車に対して他方の歯車を位置決めする位置決め部が形成され、この位置決め部に弾性変位部が当接されている。
【００１５】
なお、本発明において、一組の歯車の歯形が同一とは、歯数、基準ピッチ円の直径、モジュール等がそれぞれ同一に形成されていることを指している。
【００１６】
また、本発明に係るレンズ調整機構は、上述した本発明の組み合わせ歯車と、レンズの光軸方向の移動に伴って回転された組み合わせ歯車の回転量を検出する回転検出素子と、を備える。
【００１７】
また、本発明に係る電子機器は、上述した本発明のレンズ調整機構を備える。
【００１８】
本発明によれば、組み合わせ歯車と、この組み合わせ歯車に噛合される歯車との間に生じるバックラッシを解消することができる。このため、本発明に係るレンズ調整機構及び電子機器は、レンズ調整の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ギアを使用した、本発明に関連するオートフォーカス機構を示す斜視図である。
【図２】本発明に関連するオートフォーカス機構の制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】本実施形態の投写型表示装置を示す模式図である。
【図４】バックラッシレスギアを備える実施形態のオートフォーカス機構を示す斜視図である。
【図５】上記オートフォーカス機構を示す一部分解斜視図である。
【図６】上記バックラッシレスギアを示す斜視図である。
【図７】上記バックラッシレスギアを示す分解図である。
【図８】上記バックラッシレスギアの弾性変位部による付勢力が作用する状態を説明するための平面図である。
【図９】実施形態において、上記バックラッシレスギアとフォーカスリング部ギアとの間のバックラッシがゼロになった噛み合い状態を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。【００２１】
本発明に係る電子機器として、組み合わせ歯車が採用されたレンズ調整機構の一例としてのオートフォーカス機構を備える投写型表示装置について説明する。なお、レンズ調整機構を備える電子機器としては、オートフォーカス機構を備える投写型表示装置に限定されるものではなく、例えばビデオカメラ装置等の各種のカメラ装置に適用されてもよい。【００２２】
図３に示すように、実施形態の投写型表示装置は、投写面に映像を投写するための投写レンズ３を含む投写光学系（不図示）と、投写レンズ３の焦点位置を調整するオートフォーカス機構１と、このオートフォーカス機構１を制御する制御回路５とを備えて構成されている。また、この投写型表示装置は、図示しないが、光源を含む照明光学系と、この照明光学系によって照明光が照射される映像表示素子とを備えている。【００２３】
図４に、投写型表示装置が備えるオートフォーカス機構の斜視図を示す。図４に示すように、本実施形態のオートフォーカス機構１は、投写レンズ３を光軸方向に移動可能に支持するレンズ支持機構（不図示）と、このレンズ支持機構を介して投写レンズ３を光軸方向に移動させるフォーカスリング４と、を備えている。【００２４】
また、このオートフォーカス機構１は、図４及び図５に示すように、フォーカスリング４の回転に伴って回転される組み合わせギアとしてのバックラッシレスギア６と、このバックラッシレスギア６の回転量を検出する回転検出素子７と、フォーカスリング４を駆動する駆動モータ８と、回転検出素子７の検出結果に基づいて駆動モータ８を駆動制御する制御回路５と、を備えている。【００２５】
フォーカスリング４の外周部には、周方向に沿ってフォーカスリング部ギア５が形成されている。駆動モータ８は、回転軸（不図示）に駆動ギア１０が取り付けられている。駆動ギア１０は、フォーカスリング部ギア５と噛み合わされており、駆動モータ８が回転駆動することによってフォーカスリング４が回転される。また、回転検出素子７は、回路基板１３上に設けられており、バックラッシレスギア６が取り付けられている。【００２６】
図６及び図７を参照して、本実施形態におけるバックラッシレスギア６の一例を説明する。【００２７】
図６及び図７に示すように、バックラッシレスギア６は、基準ギアとして機能する第１ギア１１と、補助ギアとして機能する第２ギア１２とを組み合わせて構成されている。第１及び第２のギア１１，１２は、歯形が同一に形成され、回転中心を互いに一致させて回転可能に組み合わされている。なお、歯形が同一とは、歯数、基準ピッチ円の直径、モジュール等がそれぞれ同一に形成されていることを指している。第１ギア１１及び第２ギア１２は、例えば、外径が１４ｍｍ程度、ピッチ円直径が１３ｍｍ程度に形成されている。【００２８】
また、第１ギア１１には、第２のギア１２が嵌合される嵌合穴１４が形成されている。また、第１ギア１１には、第１ギア１１に対して第２ギア１２を回転させる方向に付勢する一対の弾性変位部１５が形成されている。【００２９】
各弾性変位部１５は、第１ギア１１の周方向に沿って円弧状に延ばされて形成された腕１６を有し、この腕１６の端部に、軸部としての円筒状の当接ピン１７が一体に形成されている。この当接ピン１７は、第１ギア１１の軸線方向と平行に延ばされており、第１ギア１１と第２ギア１２が組み合わされたときに第２ギア１２に当接される。【００３０】
また、第２ギア１２には、回転検出素子７の軸穴７ａに固定される回転軸１８が一体に突出して形成されている。また、この回転軸１８の外周部には、第１ギア１１の嵌合穴１４に嵌め込まれる嵌合部１９が一体に形成されている。【００３１】
第２ギア１２には、第１ギア１１に対して第２ギア１２を位置決めする一対の位置決め部２１が形成されており、この位置決め部２１に弾性変位部１５が当接されている。位置決め部２１は、弾性変位部１５の腕１６の当接ピン１７が挿入されて当接ピン１７が当接される当接面２２を有する開口部として形成されており、この当接面２２が、図８に示すように第２ギア１２の基準ピッチ円の法線（接線）方向に対して傾斜されて形成されている。【００３２】
また、弾性変位部１５の当接ピン１７と、位置決め部２１の当接面２２との当接点Ｏ１，Ｏ２は、各ギア１１，１２の回転中心Ｏ３を挟んでそれぞれ設けられ、各当接点Ｏ１，Ｏ２は、回転中心Ｏ３を通る直線Ｌ上にそれぞれ位置されている。このように構成されることよって、第１ギア１１と第２ギア１２が組み合わされたときに弾性変位部１５の腕１６が弾性変位するので、周方向に対する付勢力が発生されて、第１ギア１１に対して第２ギア１２を回転させるように付勢することができる。【００３３】
そして、第１ギア１１と第２ギア１２は、嵌合穴１４に嵌合部１９が回転可能に嵌合されることで、組み合わされている。このとき、第１ギア１１側に設けられた各位置決め部２１には、第２ギア１２の各弾性変位部１５に設けられた当接ピン１７が挿入される。【００３４】
また、図６に示すように、第１ギア１１と第２ギア１２は、投写レンズ３のフォーカスリング部ギア５と噛み合わされる前に、各歯が重なり合う位置から、互いに各歯が周方向に対してずらされた関係になるように構成されている。バックラッシレスギア６は、上述のように組み合わされた状態で、回転検出素子７の軸穴７ａに第２ギア１２の回転軸部１８が嵌合されている。これにより、回転検出素子７は、バックラッシレスギア６の第２ギア１２の回転に連動して回転されることになる。【００３５】
なお、上述したオートフォーカス機構１が適用された本実施形態の投写型表示装置は、図２に示した構成と同様に、焦点距離を検出する距離センサ（不図示）を備えており、この距離センサで測定された距離情報に基づいて、制御回路５のＣＰＵが、回転検出素子７の出力が所定の値になるように駆動モータ８を駆動制御して、フォーカスリング４を回転させることでフォーカス調整が行われている。【００３６】
図８に、バックラッシレスギア６における各ギア１１，１２に作用する荷重を示す。バックラッシレスギア６とフォーカスリング部ギア５とが理想的な状態で噛み合っているとき、第１ギア１１と第２ギア１２との間には、０．０７ｍｍ程度のバックラッシが設定されている。つまり、このとき、第１ギア１１と第２ギア１２の各歯は、基準ピッチ円に沿って歯面が０．０７ｍｍ程度だけ相対的に位置がずらされている。【００３７】
このとき、第１ギア１１の弾性変位部１５に形成された各当接ピン１７は、第２ギア１２の回転に伴って腕１６が撓んで弾性変形することで、第２ギア１２の位置決め部２１の各当接面２２に対して荷重Ｆを与える。この荷重Ｆの回転方向成分（ギアの周方向に作用する成分）ｆは、第１ギア１１の歯と第２ギア１２の歯とを互いに周方向に対して位置ずれさせる方向に作用する。このため、バックラッシレスギア６における第１ギア１１と第２ギア１２との各歯の位置ズレが、バックラッシレスギア６とフォーカスリング部ギア５とのバックラッシの量に相当する分だけ大きくなり、図９に示すように、バックラッシレスギア６とフォーカスリング部ギア５とのバックラッシがゼロになる。また、バックラッシの量が増加した場合であっても、同様にバックラッシレスギア６における各ギア１１，１２の歯が互いに周方向に位置ずれすることによってバックラッシがゼロになる。【００３８】
本実施形態によれば、本発明に関連するオートフォーカス機構１の検出ギア１０６と直径が同一の寸法に形成されたバックラッシレスギア６によって、投写レンズ３のフォーカスリング部ギア５と回転検出素子７との回転ズレをゼロにすることが可能になる。【００３９】
上述したように、本実施形態によれば、弾性変位部１５が形成された第１ギア１１と、位置決め部２１が形成された第２ギア１２とを組み合わせてなるバックラッシレスギア６を備えることによって、組み合わされた２つのギア１１，１２の各歯に周方向の付勢力が作用して、各歯の山が周方向に相対的に位置ずれする。これによって、上述したフォーカスリング部ギア５と、回転検出素子７に取り付けられたバックラッシレスギア６とのバックラッシが無くなり、フォーカスリング４と回転検出素子７との回転ずれが解消される構造になっている。【００４０】
すなわち、バックラッシレスギア６を使用することによって、投写レンズ３のフォーカスリング４と回転検出素子７との間に存在するバックラッシをゼロにすることができる。このため、本実施形態のオートフォーカス機構１は、フォーカス調整の精度を向上することができる。【００４１】
なお、本発明に係る組み合わせ歯車は、上述したオートフォーカス機構１に限定されるものではなく、比較的小径のギア列におけるバックラッシュを解消するために用いられて好適である。【００４２】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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