(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材と、駆動部の動力を前記回転部材に伝達する動力伝達機構を備えるレンズ鏡筒であって、
前記動力伝達機構は、
回転軸を中心に回転する第１のギヤと、
前記第１のギヤに対して前記回転軸と同軸上で回転可能であって前記第１のギヤよりも小径の第２のギヤと、
前記第２のギヤを前記第１のギヤの側に付勢する付勢部材と、を備え、
前記動力伝達機構にかかるトルクが閾値以上である第１の状態にて、前記付勢部材が変形して前記第２のギヤが前記第１のギヤから離間し、前記第２のギヤと前記第１のギヤが互いに空転し、
前記動力伝達機構にかかるトルクが前記閾値より小さい第２の状態にて、前記第１および第２のギヤを前記回転軸に直交する方向から見たときに、前記第２のギヤの歯部が前記第１のギヤの歯部と重なっており、前記第１および第２のギヤは、前記付勢部材の付勢力を受けて一体的に回転することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
前記第２のギヤは、その歯部の外径以上の径を有するフランジ部を備える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】
前記第１および第２のギヤを前記回転軸に直交する方向から見たときに、前記フランジ部は、前記第１のギヤの歯部の軸方向の幅の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
前記第１のギヤは凹部を有し、当該凹部には第１の突起部が形成されており、
前記第２のギヤのフランジ部には、前記第１の突起部に対向する第２の突起部が形成されており、
前記第２の状態にて、前記第１および第２の突起部が噛合していることを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
【請求項５】
前記動力伝達機構は、第３のギヤをさらに備え、
前記第１および第２のギヤを前記回転軸に直交する方向から見たときに、前記第２のギヤの歯部の一部は、前記第２の状態にて前記第１のギヤの歯部と重なっており、前記第１の状態にて前記第３のギヤに噛合することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項６】
前記付勢部材は、前記回転軸の方向における前記第２のギヤの端部に接触して前記第２のギヤを前記第１のギヤの側に付勢する板ばねまたは圧縮コイルスプリングであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項７】
前記動力伝達機構が前記駆動部の動力を、前記回転部材であるカム筒に伝達して回転させることで、前記レンズ鏡筒の繰り出しまたは繰り込みが行われることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ機構を有するレンズ鏡筒、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置に用いられるレンズ鏡筒の動力伝達機構は、変倍または沈胴のためにレンズを光軸方向に繰り出したり、繰り込んだりする。動力伝達機構はモータの回転駆動力をギヤに伝達し、このギヤとレンズ鏡筒の回転筒の外周部に設けた周面ギヤとの噛み合いによって回転筒を回転駆動しつつ、光軸方向に移動させる。繰り出されたレンズ鏡筒に衝撃が加わると、動力伝達機構内のギヤに過剰な負荷がかかり、歯欠けや歯の変形などのギヤの破損につながる可能性がある。
【０００３】
特許文献１には、ギヤの破損を防止するためのクラッチ機構を搭載した動力伝達機構が開示されている。このクラッチ機構は２つのギヤで構成され、軸と一体的に構成された第１ギヤ（４４）と第２ギヤ（４２）は各々に向かい合う山谷形状の台形突起部を複数有している。第２ギヤを第１ギヤに押し付ける方向に付勢するコイルスプリング（４３）と、コイルスプリングの抜け止めの役目を果たすＣ型リング（４８）が第１ギヤの軸（４５）に保持されている。回転方向に負荷がかかると、ギヤ同士が互いに軸方向に離間する方向に力が働き、所定値以上の負荷が加わった場合に第２ギヤが第１ギヤの山形状の台形突起部を乗り上げるように回転し、互いに空転するようになっている。また、クラッチ機構に加わる負荷が所定値以下の場合には、第１ギヤと第２ギヤはコイルスプリングの付勢力により一体的に回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１１０４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のクラッチ機構では、軸方向に離間するギヤの可動スペースを確保する必要があるため、軸方向に離間するギヤと噛み合うギヤとの可動範囲を考慮した歯幅および軸方向のスペースが必要となる。
本発明は、レンズ鏡筒における動力伝達機構の小型化、省スペース化を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態の装置は、回転部材と、駆動部の動力を前記回転部材に伝達する動力伝達機構を備えるレンズ鏡筒であって、前記動力伝達機構は、回転軸を中心に回転する第１のギヤと、前記第１のギヤに対して前記回転軸と同軸上で回転可能であって前記第１のギヤよりも小径の第２のギヤと、前記第２のギヤを前記第１のギヤの側に付勢する付勢部材と、を備える。前記動力伝達機構にかかるトルクが閾値以上である第１の状態にて、前記付勢部材が変形して前記第２のギヤが前記第１のギヤから離間し、前記第２のギヤと前記第１のギヤが互いに空転する。前記動力伝達機構にかかるトルクが前記閾値より小さい第２の状態にて、前記第１および第２のギヤを前記回転軸に直交する方向から見たときに、前記第２のギヤの歯部が前記第１のギヤの歯部と重なっており、前記第１および第２のギヤは、前記付勢部材の付勢力を受けて一体的に回転する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、レンズ鏡筒における動力伝達機構の小型化、省スペース化を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態におけるクラッチ機構の分解斜視図である。
【図２】本実施形態における沈胴状態のレンズ鏡筒を示す断面図である。
【図３】本実施形態における繰り出し状態のレンズ鏡筒を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る動力伝達機構の斜視図である。
【図５】本実施形態に係るスリップギヤの構成を示す分解斜視図である。
【図６】本実施形態の動力伝達状態におけるクラッチ機構の構成を示す断面図である。
【図７】本実施形態の動力非伝達状態におけるクラッチ機構の構成を示す断面図である。
【図８】比較例における動力伝達状態と動力非伝達状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１の構成を説明する前に、図２および図３を参照して、本実施形態のクラッチ機構を有する沈胴型レンズ鏡筒の全体構成について説明する。図２は沈胴状態におけるレンズ鏡筒の断面図である。図３は繰り出し状態におけるレンズ鏡筒の断面図である。
【００１０】
本実施形態のレンズ鏡筒は、第１レンズ群から第３レンズ群を備える。第１レンズ保持枠４は第１レンズ群１を保持し、第２レンズ保持枠５は第２レンズ群２を保持し、第３レンズ保持枠６は第３レンズ群３を保持する。レンズ鏡筒はさらに、光量を調節する絞りユニット７と、シャッターユニット８を備える。以下、被写体側を前側とし、光軸に近づく側を内周側と定義して、各部の位置関係を説明する。
【００１１】
レンズ鏡筒は後部にて、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサなどの撮像素子９を保持する撮像素子保持ベース１０と、撮像素子保持ベース１０に固定されている固定筒１１を備える。レンズ鏡筒は前部にて、第１レンズ保持枠４を収納するバリア筒１２を備える。バリア筒１２の内周側には、バリア筒１２の回転を規制する直進筒１３が設けられている。バリア筒１２は、光軸前方の位置に、レンズ開口部１２ａと、レンズ開口部１２ａを開閉するバリア装置１２ｂを備える。バリア筒１２の光軸後方における外周部には、不図示のカムフォロアが周方向に略等間隔で複数箇所突設されている。複数のカムフォロアは、回転部材であるカム筒１４の内周部に形成されたカム溝１４ａに追従する。
【００１２】
カム筒１４の光軸後方の外周部には、カムフォロア１４ｂが周方向に略等間隔で複数箇所突設されている。複数のカムフォロア１４ｂは、固定筒１１の内周部に形成されたカム溝１１ａに追従する。さらにカム筒１４は、光軸後方の外周部の一部にギヤ部１４ｃを備えている。また、直進筒１３とカム筒１４とは、バヨネット結合等により結合されて、相対回転可能な状態で光軸方向に沿って一体的に移動可能である。
【００１３】
ユーザが撮像装置に設けられた電源スイッチをＯＮ操作すると、カム筒１４は動力伝達機構１００を介した動力によって回転する。つまりギヤ連結により動力がギヤ部１４ｃまで伝わることでカム筒１４が回転駆動され、回転しながら固定筒１１のカム溝１１ａに沿って光軸方向の前方に繰り出される。カム筒１４のカム溝１４ａは、レンズ鏡筒の沈胴位置から撮影位置までの間でバリア筒１２を相対的に光軸方向の前方に繰り出すためのリフト量を有している。従って、カム筒１４が回転するとバリア筒１２は、直進筒１３により回転を規制された状態でカム筒１４に対して相対的に前側へ繰り出される。また、直進筒１３とカム筒１４は光軸方向に一体的に移動する。このため、バリア筒１２は、直進筒１３に対しても相対的に光軸方向に繰り出されることになる。
【００１４】
一方、ユーザが撮像装置の電源スイッチをＯＦＦ操作すると、カム筒１４は、回転しながら光軸方向の後方に繰り込まれる。バリア筒１２は、カム筒１４に対して相対的に光軸方向の後方に繰り込まれていくため、直進筒１３に対しても相対的に繰り込まれていく。カム筒１４に駆動部の動力を伝える動力伝達機構１００は、撮像素子保持ベース１０にビスで締結固定される。ギヤ群を収納するギヤベース１５には、駆動部を構成するモータ１７がビスで締結固定される。ギヤカバー１６はギヤベース１５にビスで締結固定される。ギヤカバー１６の前面部には、付勢部材１８がビスで締結固定されており、後述するスリップギヤ１０１を付勢する。
【００１５】
以下、図４および図５を参照して、本実施形態の動力伝達機構１００の構成について詳細に説明する。図４は、動力伝達機構１００の構成部材を説明する斜視図である。図５は、スリップギヤ１０１の構成部材を示す分解斜視図である。
【００１６】
動力伝達機構１００は、モータ１７の動力をカム筒１４に伝達するための減速ギヤ列を備える。モータ１７の出力軸にウォームギヤ１９があり、ウォームギヤ１９と噛合する大径ギヤ部を有する第２ギヤ２０が設けられている。第３ギヤ２１は、第２ギヤ２０の小径ギヤ部と噛合する。スリップギヤ１０１は、大径スリップギヤ２２と小径スリップギヤ２３を有する。小径スリップギヤ２３は、大径スリップギヤ２２のギヤに対してその回転軸と同軸上で相対的に回転可能である。大径スリップギヤ２２は、第３ギヤ２１の小径ギヤ部と噛合する。小径スリップギヤ２３は、付勢部材１８に付勢されることによって動力伝達状態において大径スリップギヤ２２と一体的に回転する。最終段ギヤ２４は小径ギヤ部２４ａと大径ギヤ部２４ｂを有し、大径ギヤ部２４ｂが小径スリップギヤ２３と噛合する。これらのギヤは、ギヤベース１５およびギヤカバー１６が形成する空間内に収納されている。
【００１７】
最終段ギヤ２４の小径ギヤ部２４ａは、カム筒１４の外周部のギヤ部１４ｃと噛合している。最終段ギヤ２４の回転によりカム筒１４が回転駆動されるとともに、固定筒１１のカム溝１１ａに沿って光軸方向に移動する。最終段ギヤ２４の小径ギヤ部２４ａは光軸と平行な方向に沿って延在する長ギヤであるため、カム筒１４が光軸方向に移動してもギヤの噛み合いが外れることはない。複数のギヤの連結により、モータ１７の動力はギヤ列を介してカム筒１４に伝わり、レンズ鏡筒の繰り出し動作と繰り込み動作が行われる。
【００１８】
次に図１および図５を参照して、スリップギヤ１０１の構成について詳細に説明する。図１はスリップギヤ１０１とその周辺部品を示す分解斜視図である。
スリップギヤ１０１は、大径スリップギヤ２２と、それよりも外径の小さい小径スリップギヤ２３とが同軸上に配置される。大径スリップギヤ２２は山谷形状をした複数の台形突起部２２ａを有し、小径スリップギヤ２３は台形突起部２２ａの各々に向かい合う山谷形状をした複数の台形突起部２３ａを有する。小径スリップギヤ２３は、その付勢軸２３ｅの先端部が付勢部材１８によって大径スリップギヤ２２の側に付勢される。これにより、大径スリップギヤ２２の複数の台形突起部２２ａと小径スリップギヤ２３の複数の台形突起部２３ａとがそれぞれ噛合して一体的に回転可能となる。図１に例示する付勢部材１８は板ばねで構成されるが、圧縮コイルスプリングを用いてもよい。以下、スリップギヤ１０１の作用について説明する。
【００１９】
レンズ鏡筒に外部からの衝撃が加わった場合、まずカム筒１４に外部からの衝撃によりトルクが発生する。発生したトルクは最終段ギヤ２４へ伝わり、その大径ギヤ部２４ｂから小径スリップギヤ２３へ伝わる。小径スリップギヤ２３から大径スリップギヤ２２へ、複数の台形突起部２２ａおよび２３ａの噛み合いによりトルクが伝えられる。複数の台形突起部２２ａおよび２３ａはそれぞれ斜面部を有している。このため、小径スリップギヤ２３から大径スリップギヤ２２へ伝わるトルクからの動力は回転力の他に、分力として軸方向の力、つまり小径スリップギヤ２３と大径スリップギヤ２２が互いに離間する方向への力も働く。分力としての軸方向の力が付勢部材１８による付勢力よりも大きい場合、この力は、付勢部材１８による付勢力に抗して付勢部材１８を変形させながら持ち上げる力となる。付勢部材１８が一定量持ち上がると台形突起部２２ａおよび２３ａが互いに乗り越えるようにして台形突起部２２ａおよび２３ａ同士の噛合が解かれ、台形突起部２２ａおよび２３ａの天面部（対向面）同士が摺動する。すなわち小径スリップギヤ２３が大径スリップギヤ２２から離間することにより、小径スリップギヤ２３と大径スリップギヤ２２は互いに空転するようになる。
【００２０】
以上の仕組みにより、スリップギヤ１０１に所定トルク値以上のトルクが伝達された場合には、スリップギヤ１０１が動力を伝達しない状態（動力非伝達状態）となるので、ギヤの破損を防止することができる。動力非伝達状態となる所定トルク値は、モータ１７の最大出力での動力によるトルクがスリップギヤ１０１に伝わった時のトルク値よりも大きい。これは付勢部材１８の付勢力を調整することで設定される。したがって、モータ１７の駆動トルクによって動力非伝達状態に移行することはない。外部からの衝撃による不測のトルクがスリップギヤ１０１に伝わった場合にのみ、動力非伝達状態となる。通常動作においてはカメラの性能などに影響を及ぼすことなくギヤの破損を防止できる。
【００２１】
次に、本実施形態のスリップギヤ１０１の構成の特徴について、図５から図８を参照して詳細に説明する。図６は、スリップギヤ１０１が動力を伝達可能な状態（動力伝達状態）を示す断面図である。図７は動力非伝達状態を示す断面図である。図８は比較例のスリップギヤの説明図である。図８（Ａ）は動力伝達状態を示し、図８（Ｂ）は動力非伝達状態を示す概略断面図である。
【００２２】
大径スリップギヤ２２は、その歯部２２ｂの軸方向（回転軸方向）の範囲内に凹部２２ｄが形成されており、凹部２２ｄ内に複数の台形突起部２２ａが形成されている。大径スリップギヤ２２の中心部には、小径スリップギヤ２３と嵌合する軸２２ｃが突出して設けられている。小径スリップギヤ２３はフランジ部２３ｄを備え、フランジ部２３ｄの外径は、小径スリップギヤ２３の歯部２３ｂの外径以上である。フランジ部２３ｄには軸方向にて複数の台形突起部２３ａが形成されている。小径スリップギヤ２３の中心部には、大径スリップギヤ２２の軸２２ｃと嵌合する穴部２３ｃが設けられている。また小径スリップギヤ２３の先端部、つまり複数の台形突起部２３ａとは反対方向の端部には、付勢軸２３ｅが設けられている。付勢軸２３ｅの端部は付勢部材１８と接触し、付勢部材１８によって大径スリップギヤ２２の側へ付勢される。
【００２３】
図６に示す動力伝達状態において、小径スリップギヤ２３のフランジ部２３ｄおよび複数の台形突起部２３ａは、大径スリップギヤ２２の歯部２２ｂの軸方向の幅の範囲内に位置している。すなわち小径スリップギヤ２３の歯部２３ｂの一部は、大径スリップギヤ２２の凹部２２ｄに入り込んでいる。図６に示す領域Ｘは、軸２２ｃに直交する方向から見た場合に、歯部２２ｂの一部と歯部２３ｂの一部とが、軸方向において重なる領域である。この状態でスリップギヤ１０１にトルクが伝えられると、小径スリップギヤ２３は付勢部材１８による付勢力に抗して、伝達されたトルクの大きさに応じて付勢部材１８を変形させながら大径スリップギヤ２２から軸方向に離間していく。このとき、領域Ｘの軸方向の寸法は小さくなっていくが、ゼロになることはない。
【００２４】
さらに、伝達されるトルクの大きさが所定トルク値以上になった場合には、図７に示す動力非伝達状態となり、大径スリップギヤ２２と小径スリップギヤ２３が空転する。このとき、複数の台形突起部２２ａおよび２３ａの天面（対向面）同士が摺動している状態であり、小径スリップギヤ２３は付勢部材１８により大径スリップギヤ２２の側に付勢されている。よって、小径スリップギヤ２３はこれ以上、大径スリップギヤ２２から軸方向に離間することはない。
【００２５】
また、図７に示す動力非伝達状態においても、小径スリップギヤ２３のフランジ部２３ｄおよび複数の台形突起部２３ａは、大径スリップギヤ２２の歯部２２ｂから外部に出ることはない。フランジ部２３ｄおよび複数の台形突起部２３ａは大径スリップギヤ２２の歯部２２ｂの軸方向の幅の範囲内にある。すなわち、領域Ｘの軸方向の寸法は微小であるか、あるいは、フランジ部２３ｄと歯部２２ｂの前面部が略同一平面であって、領域Ｘの軸方向の寸法がゼロとなる。このような関係にするためには、領域Ｘの軸方向の寸法を小径スリップギヤ２３の軸方向の可動範囲以上とする必要がある。
【００２６】
また、図６の動力伝達状態において、歯部２３ｂの一部は、歯部２２ｂの一部と軸方向に重なる領域Ｘ内に含まれる。この歯部２３ｂの一部は、図７の動力非伝達状態において、最終段ギヤ２４の大径ギヤ部２４ｂの歯部と噛合できるように構成されてもよい。
【００２７】
図６および図７に示す領域Ｙは、小径スリップギヤ２３と噛合する最終段ギヤ２４と大径スリップギヤ２２との、軸方向のクリアランス（間隙）を表す。本実施形態では、領域Ｙの寸法を小さく設定することができるので、スペース効率の向上、小型化に寄与する。このことに関し、図８の比較例を参照して説明する。図８において本実施形態と同様の部分には既に使用した符号と同じ符号を使用して示す。相違点は、図８（Ａ）にて領域Ｘの寸法がゼロである点である。領域Ｙ*は、最終段ギヤ２４と大径スリップギヤ２２との、軸方向のクリアランスを表す。比較例では、小径スリップギヤ２３の軸方向の可動範囲を確保するためのスペースが必要となる。図８（Ｂ）の動力非伝達状態において、領域Ｚは、小径スリップギヤ２３のフランジ部２３ｄと最終段ギヤ２４とが最も接近した状態でのクリアランスを表す。領域Ｙ*の軸方向の寸法は、領域Ｚの軸方向の寸法に小径スリップギヤ２３の可動量を加算した寸法である。その結果、スリップギヤの軸方向にて、「領域Ｙ*の寸法  ＞  領域Ｙの寸法」の関係となるので、比較例よりも本実施形態の構成の方が有利である。
【００２８】
さらに本実施形態では、付勢部材１８が小径スリップギヤ２３の内部ではなく外部に配置される。よって、スリップギヤ１０１は付勢部材１８によって常に軸方向に付勢され、可動ガタがないので、クリアランス（領域Ｙの軸方向の寸法）をさらに小さく設定することができる。また、小径スリップギヤ２３の内部に付勢部材が設けられていないので、可動ギヤである小径スリップギヤ２３を小型化し、歯数を少なく設定することができ、スペース効率の向上に寄与する。
【００２９】
本実施形態では、駆動部の動力を回転部材に伝達するために、スリップギヤを有する動力伝達機構を備えたレンズ鏡筒において、閾値以上のトルクがかかった場合、動力伝達機構が動力非伝達状態となるようにトルク制限が働く。本実施形態によれば、簡易な構成で外部からの負荷に対して動力伝達装機構内のギヤが破損する可能性を低減しつつ、スリップギヤの可動範囲を確保してスペース効率を高めることができる。さらには、スリップギヤは付勢部材によって外部から付勢されてガタ寄せされている。よって、スリップギヤとこれに噛合する隣接ギヤとの軸方向のクリアランスを最小限に設定できるため、小型化、省スペース化に有利である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１４  カム筒
１７  モータ
１８  付勢部材
２２  大径スリップギヤ
２３  小径スリップギヤ
１００  動力伝達機構
１０１  スリップギヤ
【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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