(57)【要約】【課題】レンズ保持枠の質量が大きいレンズ鏡筒において、耐衝撃性能を向上させる。【解決手段】伝達部１２は、送りねじ１１に形成された歯と噛み合う歯部を有し、送りねじ１１を挟み込むように組み合わされる第１部材１３と第２部材１４と、送りねじ１１に対して、第１部材１３と第２部材１４とを付勢するための弾性部材１５とを備える。第１部材１３、若しくは第２部材１４の少なくとも一方に形成される歯部は、送りねじ１１の軸線と伝達部１２の移動中心線とが一致する第１の角度θ１を有する場合は、伝達部１２の移動方向に対して中心部に形成された歯部１４ｂ２、１４ｂ３のみが送りねじ１１の歯と接するように形成され、かつ、送りねじ１１の軸線と伝達部１２の移動中心線とが一致しない第２の角度θ２を有する場合は、伝達部１２の移動方向に対して端部に形成された歯部１４ｂ１、１４ｂ４が送りねじ１１の歯と接するように形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持する保持壁部と、該保持壁部を光軸方向に移動可能とする駆動部とを内包する鏡筒部を有するレンズ鏡筒であって、
前記駆動部は、モータと、光軸方向と平行に延設され、前記モータの駆動により回転する送りねじと、前記保持壁部に接続され、該保持壁部を前記送りねじの回転により光軸方向に移動させる伝達部とを備え、
前記伝達部は、前記送りねじに形成された歯と噛み合う歯部を有し、前記送りねじを挟み込むように組み合わされる第１部材と第２部材と、また、前記送りねじに対して、前記第１部材と前記第２部材とを付勢するための弾性部材とを備え、
前記第１部材、若しくは前記第２部材の少なくとも一方に形成される前記歯部は、
前記送りねじの軸線と、前記伝達部の移動中心線とが一致する第１の角度を有する場合は、前記伝達部の移動方向に対して中心部に形成された歯部のみが前記送りねじの歯と接するように形成され、かつ、
前記送りねじの軸線と、前記伝達部の移動中心線とが一致しない第２の角度を有する場合は、前記伝達部の移動方向に対して端部に形成された歯部が前記送りねじの歯と接するように形成されることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
前記端部に形成された前記歯部のねじ山の高さは、前記中心部に形成された前記歯部のねじ山の高さよりも低いことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項３】
前記端部に形成された前記歯部のねじ山の角度は、前記中心部に形成された前記歯部のねじ山の角度よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
前記端部に形成された前記歯部のねじ山は、硬度を増加させるコーティングが施されることを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ鏡筒。
【請求項５】
前記端部に形成された前記歯部のねじ山は、前記中心部に形成された前記歯部のねじ山よりも硬度が高いことを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ鏡筒。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒、及びそれを用いた光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオカメラ等の光学機器に搭載されるレンズ鏡筒では、変倍や合焦を行うために、光学素子を保持するレンズ保持枠を光軸方向に移動させる駆動装置として、ステッピングモータ等のモータを利用する。この場合、モータの回転力を光軸方向への推進力に変換する機構としては、モータの回転軸に取り付けられた送りねじに、レンズ保持枠に取り付けられたラックを噛み合わせるものが一般的である。
【０００３】
特許文献１は、送りねじに噛み合う歯部を有する第１の部材と、該第１の部材とは別部材である第２の部材とから構成されたラックを有し、送りねじとラックとの間のこじれの発生を抑える光学機器を開示している。この場合、第１及び第２の部材の歯部は、送りねじを挟んでそれぞれ反対側に配置され、かつ、送りねじの軸方向に直交する方向に対して互いに反対方向に傾いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３９９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示されるような機構では、レンズ保持枠の質量が大きい場合、外部から衝撃力が加わると、耐衝撃性能が低下する可能性がある。例えば、外部からの衝撃力に起因して、送りねじに対してラックが傾いたり、又は、モータの最大静止トルクを超える回転方向の力が送りねじに加わることでモータが回転してしまい、レンズ保持枠が位置ずれを起こしたりすることがある。
【０００６】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、レンズ保持枠の質量が大きいレンズ鏡筒において、耐衝撃性能を向上させるレンズ鏡筒、及びそれを用いた光学機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、レンズを保持する保持壁部と、該保持壁部を光軸方向に移動可能とする駆動部とを内包する鏡筒部を有するレンズ鏡筒であって、駆動部は、モータと、光軸方向と平行に延設され、モータの駆動により回転する送りねじと、保持壁部に接続され、該保持壁部を送りねじの回転により光軸方向に移動させる伝達部とを備え、該伝達部は、送りねじに形成された歯と噛み合う歯部を有し、送りねじを挟み込むように組み合わされる第１部材と第２部材と、また、送りねじに対して、第１部材と第２部材とを付勢するための弾性部材とを備え、第１部材、若しくは第２部材の少なくとも一方に形成される歯部は、送りねじの軸線と、伝達部の移動中心線とが一致する第１の角度を有する場合は、伝達部の移動方向に対して中心部に形成された歯部のみが送りねじの歯と接するように形成され、かつ、送りねじの軸線と、伝達部の移動中心線とが一致しない第２の角度を有する場合は、伝達部の移動方向に対して端部に形成された歯部が送りねじの歯と接するように形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レンズ鏡筒の耐衝撃性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る第２群鏡筒の構成を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るラックの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るラックの構成を示す分解図である。
【図４】第１実施形態のラックとリードスクリューの位置関係を示す断面図である。
【図５】第２実施形態のラックとリードスクリューの位置関係を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るレンズ鏡筒の構成について説明する。なお、本発明のレンズ鏡筒は、略円筒型の外装ユニットに複数の光学素子（レンズ）を内包した鏡筒であり、ビデオカメラ等の光学機器に採用されるものである。レンズ鏡筒は、不図示であるが、被写体側から順に、第１群鏡筒を保持し、かつ、第２群鏡筒を内包する固定鏡筒と、絞り手段と、第３Ａ群ユニット及びブレ補正ユニットを保持し、かつ、第４群鏡筒を内包する後部鏡筒とを備える。
【００１２】
第１群鏡筒は、固定の第１群レンズを保持する保持部である。第２群鏡筒は、ズーミングを行う第２群レンズを保持する保持部であり、第２群レンズは、両端を固定鏡筒と後部鏡筒とに支持された２本のガイドバーによって光軸方向に移動自在である。絞り手段は、固定鏡筒と後部鏡筒とにより挟持され、電磁アクチュエータにより絞り羽根を駆動して開口径を変化させる装置である。第３Ａ群ユニットは、第３群レンズの一部を保持し、更に光量調節を行う複数枚のＮＤフィルターを備えたフィルター部を保持する保持部である。ブレ補正ユニットは、補正レンズである第３群レンズの一部を保持し、光軸に対して直交する面内で駆動させることでブレ補正を実施するユニットである。第４群鏡筒は、フォーカス調節を行う第４群レンズを保持する保持部であり、第４群レンズは、両端をブレ補正ユニットと後部鏡筒と支持された２本のガイドバーによって光軸方向に移動自在である。
【００１３】
更に、外装ユニットは、外周部に、マニュアルフォーカスリングと、マニュアルズームリングと、マニュアルアイリスリングとを備える。ユーザーがこれらのリングを光軸周りに回転させると、回転検知センサがリングの回転角度を検知し、この回転角度に応じた量だけ、フォーカスレンズ群、ズームレンズ群、若しくは絞り開口径が、各アクチュエータで電気的に制御される。
【００１４】
次に、本発明の特徴である駆動力（推進力）伝達機構を有する第２群鏡筒の構成について説明する。図１は、第２群鏡筒の構成を示す概略斜視図である。第２群鏡筒１は、第２群レンズ２と、該第２群レンズ２を保持する本体部３と、光軸方向に延設された第１ガイドバー４及び第２ガイドバー５と、本体部３を光軸方向に移動可能とするズームモータ６とを備えた鏡筒部である。まず、本体部３は、中心部に第２群レンズ２を保持するレンズ保持枠（保持壁部）７と、該レンズ保持枠７に連設され、第１ガイドバー４に沿ってレンズ保持枠７を移動可能に支持すると共に、後述のセンサ８ａに対する遮光部となる遮光壁部８とを備える。第１ガイドバー４及び第２ガイドバー５は、端部を共に第２群鏡筒２の周囲に位置する上記の固定鏡筒と後部鏡筒とに接続され、それぞれ光軸を挟んで設置される。特に、第１ガイドバー４は、本体部３の光軸方向の案内を役割とし、一方、第２ガイドバー５は、本体部３の光軸周りの回り止めを役割とする。ズームモータ６は、例えば、板金により形成された台座９に設置された、モータ１０と、該モータ１０の駆動により回転するリードスクリュー１１と、該リードスクリュー１１により軸方向に移動するラック１２とを備えた駆動力伝達機構（駆動部）である。なお、ズームモータ６は、第２群鏡筒２の後部に位置する上記後部鏡筒に支持される。モータ１０は、台座９の一方の端部に設置され、本実施形態ではステッピングモータを採用するが、モータの種類は、特に限定しない。リードスクリュー（送りねじ）１１は、駆動部における出力ねじであり、光軸方向に対して平行に延設された台座９に対して端部をそれぞれ回転可能に支持される。ラック１２は、リードスクリュー１１の歯と噛み合うことで、リードスクリュー１１の軸に沿って台座９上を軸方向に移動する出力の伝達部である。ラック１２は、本体部３を構成するレンズ保持枠７の端部に接続されることによって、レンズ保持枠７を光軸方向に移動可能とする。なお、上記固定鏡筒の内壁部には、図１に示す遮光壁部８が沿うように、センサ８ａが設置される。このセンサ８ａは、投光部と受光部との間を遮光壁部８が通過したときに、レンズ保持部７の光軸方向の基準位置を検出する。このとき、ズームモータ６は、上記基準位置に基づいてパルス数を調整し、レンズ保持部７を各ズーム位置へ駆動する。
【００１５】
次に、本実施形態のラック１２の構成について説明する。図２は、ラック１２の構成を示す斜視図である。ラック１２は、リードスクリュー１１に形成された歯と噛み合う歯部を有し、リードスクリュー１１を挟み込むように位置する第１部材１３と第２部材１４とを備える。更に、ラック１２は、リードスクリュー１１に対して、各部材１３、１４を組み合わせた際に付勢するためのラックばね１５を備える。ラックばね１５は、巻き部を第１部材１３に形成された軸部１３ａに取り付けられ、一方の端部を第１部材１３の外面部に接するように、また、他方の端部を第２部材１４の外面部に接するようにそれぞれ組み合わせる弾性部材である。これにより、ラックばね１５は、各部材１３、１４を噛み合い方向と光軸方向とに付勢するので、ラック１２における噛み合いガタとスラストガタとを取り除くことができる。
【００１６】
図３は、ラック１２の各部材１３、１４の形状を示す概略図である。特に、図３（ａ）は、ラック１２の分解斜視図であり、図３（ｂ）は、リードスクリュー１１側から見た第１部材１３の側面図であり、図３（ｃ）は、リードスクリュー１１側から見た第２部材１４の側面図である。図３（ａ）に示すように、第１部材１３は、前述の軸部１３ａに加えて、リードスクリュー１１の軸を挟み込むようなコの字型の付勢部１３ｂを有する。該付勢部１３ａの一方の内壁には、第１歯部１３ｃが形成され、他方の内壁には、中心が切り欠かれた第２部材１４の収容部が形成されている。第１歯部１３ｃは、図３（ｂ）に示すように、リードスクリュー１１の歯型と噛み合うように、リードスクリュー１１のリード角と等しい角度で傾斜を有するねじ切り部を有する。また、第１歯部１３ｃの前記収容部に対向する位置では、約ピッチ２つ分に相当する、ねじ切りを施していない部位が設けられている。第２部材１４は、図３（ａ）に示すように、第１部材１３の軸部１３ａに係合するＣ字型の係合部１４ａと、内壁がリードスクリュー１１に当接する第２歯部１４ｂを有する付勢部１４ｃとを有する。第２歯部１４ｂも、図３（ｃ）に示すように、第１歯部１３ｃと同様に、リードスクリュー１１の歯型と噛み合うように、リードスクリュー１１のリード角と等しい角度で傾斜を有するねじ切り部を有する。
【００１７】
次に、第１歯部１３ｃと第２歯部１４ｂとにおけるねじ切りの形成について説明する。図４は、リードスクリュー１１の軸中心を基準として水平方向に切断し、ラック１２の軸部１３ａに対向する側から見た場合の、ラック１２とリードスクリュー１１との位置関係を示す断面図である。特に、図４（ａ）は、ラック１２がリードスクリュー１１の軸に対して略平行に移動する通常動作の際の位置関係を示す。このラック１２がリードスクリュー１１の軸に対して略平行の位置にある状態、即ち、リードスクリュー１１の軸線とラック１２の移動中心線とが一致する状態を、ラック１２がリードスクリュー１１の軸に対して第１の角度θ１（θ１＝０）を有する場合と定義する。ここで、リードスクリュー１１の寸法は、本実施形態では、ピッチｐを０．４ｍｍ、リードＬを０．８ｍｍ、及び直径ｄを１．７ｍｍとする。このとき、第１歯部１３ｃの形状は、リードスクリュー１１のリード角に対応するように設定される。一方、第２歯部１４ｂの形状は、第１歯部１３ｃと同様にリードスクリュー１１のリード角に対応するように設定され、かつ、本実施形態では、図４に示すように、４つの歯のねじ山の高さが各位置によって異なる。ここで、第２歯部１４ｂを形成する４つの歯をそれぞれ順に、第１歯１４ｂ１、第２歯１４ｂ２、第３歯１４ｂ３、第４歯１４ｂ４とする。このとき、ラック１２の移動方向において端部に位置する第１歯１４ｂ１と第４歯１４ｂ４とのねじ山の高さｈＢは、中心部に位置する第２歯１４ｂ２と第３歯１４ｂ３とのねじ山の高さｈＡよりも低く設定される。特に、本実施形態では、第２歯１４ｂ２と第３歯１４ｂ３とのねじ山の高さｈＡが、通常のラックが有する歯部のねじ山の高さとすると、第１歯１４ｂ１と第４歯１４ｂ４とのねじ山の高さｈＢは、高さｈＡよりも０．０５ｍｍ低く設定する。したがって、通常の移動動作では、第２歯１４ｂ２と第３歯１４ｂ３とだけが、第１歯部１３ｃに常時噛み合い、第１歯１４ｂ１と第４歯１４ｂ４とは、第１歯部１３ｃに噛み合わないことになる。
【００１８】
次に、本実施形態のレンズ鏡筒に対して、リードスクリュー１１の軸方向Ｘに対応する光軸方向に、衝撃荷重が負荷された場合を想定する。図４（ｂ）は、ラック１２が荷重を受け、リードスクリュー１１の軸に対して傾いた場合の位置関係を示す。この場合、ラック１２には、第２群鏡筒１に負荷される荷重を受けて、図４（ｂ）中の矢印方向に倒れるような荷重Ｆが加わる。このラック１２がリードスクリュー１１の軸に対して傾いた位置にある状態、即ち、リードスクリュー１１の軸線とラック１２の移動中心線とが一致しない状態を、ラック１２がリードスクリュー１１の軸に対して第２の角度θ２を有する場合と定義する。ここで、従来のラックの構造では、上記のような荷重Ｆが加わると、ラックが傾くことでリードスクリューがズームモータの最大保持トルクに打ち克って回転してしまい、位置ずれを起こす場合がある。このラックの位置ずれは、特に大型のレンズを採用し、第２群鏡筒の質量が大きい場合には顕著である。これに対して、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、ラック１２が第２の角度θ２を有する場合、第２歯部１４ｂを形成する４つの歯のうち、第３歯１４ｂ３と、ねじ山が低い第４歯１４ｂ４とが、第１歯部１３ｃに噛み合う。したがって、ラック１２は、一時的に第２の角度θ２を有しても、過剰な噛み合い負荷を受けることがないため、傾きを抑制しつつ移動が可能となり、ラック１２の位置ずれを効率的に抑制することができる。なお、上記実施形態では、第２歯部１４ｂが有する歯の本数を４つとしたが、本発明はこれに限定されない。
【００１９】
以上のように、本発明のレンズ鏡筒によれば、外部から衝撃力が負荷されることに起因して、ラック１２がリードスクリュー１１の軸に対して一定の角度に傾いた場合でも、ラック１２の位置ずれの発生を抑制できる。したがって、第２群鏡筒１の質量が大きい場合でも、レンズ鏡筒の耐衝撃性能を向上させることができる。
【００２０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るレンズ鏡筒の構成について説明する。図５は、第１実施形態の図４（ａ）に対応し、第２実施形態におけるラック１２がリードスクリュー１１の軸に対して略平行に移動する通常動作の際の位置関係を示す。なお、図５において、図４と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の特徴は、第２部材２０に形成された第２歯部２０ｂの各歯の形状において、第１実施形態では、ねじ山の高さに変化を持たせたのに対し、ねじ山の角度に変化を持たせる点にある。ここで、第２歯部２０ｂを形成する４つの歯をそれぞれ順に、第１歯２０ｂ１、第２歯２０ｂ２、第３歯２０ｂ３、第４歯２０ｂ４とする。このとき、ラック１２の移動方向において端部に位置する第１歯２０ｂ１と第４歯２０ｂ４とのねじ山の角度θＢは、中心部に位置する第２歯２０ｂ２と第３歯２０ｂ３とのねじ山の角度θＡよりも小さく設定される。特に、本実施形態では、第２歯２０ｂ２と第３歯２０ｂ３とのねじ山の角度θＡが、通常のラックが有する歯部のねじ山の角度（例えば、６０°）とすると、第１歯２０ｂ１と第４歯２０ｂ４とのねじ山の角度θＢは、角度θＡよりも２０°小さく設定する。これにより、本実施形態のレンズ鏡筒は、第１実施形態と同様の作用、効果を奏する。
【００２１】
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。
【００２２】
上記実施形態における第２歯部１４ｂ（２０ｂ）を構成する端部の第１歯１４ｂ１と第４歯１４ｂ４とに対して、硬度を増加させるようにコーティングを施したり、若しくは、第２歯１４ｂ２と第３歯１４ｂ３との材質よりも硬い材質としたりする構成もあり得る。これにより、ラック１２は、外部からの衝撃力に対して対抗力が増すので、更に好適に上記の作用、効果を奏することができる。
【００２３】
また、上記実施形態では、レンズ鏡筒において変倍を行うズームレンズに適用するものとして説明したが、例えば、合焦を行うフォーカスレンズに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１      第２群鏡筒
２      第２群レンズ
６      ズームレンズ
７      レンズ保持枠
１０    モータ
１１    リードスクリュー
１２    ラック
１３    第１部材
１３ｃ  第１歯部
１４    第２部材
１４ｂ  第２歯部
【図１】
2011203503.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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