JP2003005010A - レンズ駆動装置、レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータによって回転駆動されるネジ軸の回転
を光軸方向運動に変換してカム板に伝達するためにスラ
イダを用いると、レンズ鏡筒が大型化する。 【解決手段】 複数のレンズ群１，２をそれぞれ光軸方
向に駆動するためのカム１７ｂ，１７ｃが形成された平
板状のカム部材１７を有し、このカム部材を光軸方向に
平行に直進駆動して複数のレンズ群を収納領域で移動さ
せ、光軸直交方向に平行な軸回りで回転駆動して上記カ
ムの作用により複数のレンズ群を変倍領域で移動させる
レンズ駆動装置において、カム部材にギア部１７ｄを形
成するとともに、光軸方向に延びて上記ギア部に噛み合
うギア軸部材１２を設け、このギア軸部材の回転により
カム部材を直進駆動および回転駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラ等の
撮像装置に用いられるレンズ駆動装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ等の撮像装置にはコ
ンパクト性が求められており、これに伴い撮影レンズ鏡
筒にも小型化、小径化が求められている。従来、ビデオ
カメラ用のズームレンズとして最も多く用いられている
光学タイプである、被写体側から順に固定の凸、可動の
凹、固定の凸、可動の凸の４つのレンズ群から構成され
るも光学タイプでは、前玉が固定であるため、光学系を
保持する鏡筒全長が長くなるという問題があった。

【０００３】このため、鏡筒収納時に前玉位置が撮像装
置本体に対して沈胴する沈胴鏡筒やワイド端にて光学全
長が短くなる前玉位置可変構造の光学タイプが提案され
ている。

【０００４】但し、沈胴鏡筒や前玉位置可変鏡筒構造は
ヘリコイド等を用いているため、鏡筒構造が複雑且つ大
きくなり易く、さらに部品点数も増えるためにコストア
ップにつながるという問題がある。

【０００５】そこで、本出願人は、変倍時および沈胴時
に移動する前玉レンズ枠に連動して移動する平板状のカ
ム板を用い、このカム板に連動して第２群レンズ枠を駆
動することによって、鏡筒を大型化させるヘリコイドや
筒状のカム環を用いることなく、コンパクトなレンズ鏡
筒を提案している。

【０００６】また、第２群の移動量が、第１群の移動量
より大きい場合など、１群に連動させることが機構上お
よび精度上において困難な場合には、図５に示すよう
に、カム板を直接モータによって駆動し、カム板に連動
させて第１群と第２群とを駆動するよう構成している。

【０００７】図５はレンズ鏡筒を前から見た断面図であ
り、１０１は第１群鏡筒、１０２は第２群鏡筒、１０３
はカム板を示す。

【０００８】第１群鏡筒１０１はガイドバー１０１ａ，
１０１ｂに係合して光軸方向にガイドされるとともに、
光軸直交面内での回転が阻止されている。また、第２群
鏡筒１０２はガイドバー１０２ａ，１０２ｂに係合して
光軸方向にガイドされるとともに、光軸直交面内での回
転が阻止されている。

【０００９】カム板１０３は変倍時に固定ピン１０４ａ
の回りにおいて回転自在となるように保持されており、
カム板１０３に設けられた端面カム１０３ａ，１０３ｂ
にはそれぞれ、第１群鏡筒１０１に設けられたカムフォ
ロア１０１ｃと第２群鏡筒１０２に設けられたカムフォ
ロア１０２ｃが係合している。

【００１０】このため、カム板１０３の回転角に応じて
第１群鏡筒１０１と第２群鏡筒１０２とを所定の距離関
係を維持しながら移動させることができる。

【００１１】１０５はカム板１０３を駆動するためのス
ライダであり、ガイドバー１０５ａ，１０５ｂに係合し
て光軸方向にガイドされる。このスライダ１０５には、
ピン１０５ｃが取り付けられており、このピン１０５ｃ
はカム板１０３に形成された長穴部１０３ｃに係合して
いる。

【００１２】スライダ１０５にはラック１０６が取り付
けられており、このラック１０６はステッピングモータ
１０７の出力軸である回転ネジ軸に噛み合っている。こ
のため、ステッピングモータ１０７を回転させると、回
転ネジ軸とラック１０６との噛み合い作用によってスラ
イダ１０５が光軸方向に平行に移動し、スライダ１０５
のピン１０５ｃを介してカム板１０３に駆動力が伝達さ
れる。カム板１０３はスライダ１０５の位置によって直
進駆動および回転駆動され、第１および第２群鏡筒１０
１，１０２が沈胴領域および変倍領域で光軸方向に移動
する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
５に示すように、モータによって回転駆動されるネジ軸
の回転を光軸方向運動に変換してカム板に伝達するため
にスライダを用いると、このスライダの移動範囲がレン
ズ鏡筒の前端から後端までの広範囲に渡るため、その分
スペース効率が悪くなり、レンズ鏡筒が大型化するとい
う問題がある。

【００１４】また、スライダを直進ガイドするためにガ
イドバーを必要としていたため。鏡筒内に配置する部品
点数が増え、レンズ鏡筒の大型化やコストアップにつな
がるという問題がある。

【００１５】そこで、本発明は、直進駆動および回転駆
動されることにより複数のレンズ群を移動させるカム板
を用いたレンズ駆動装置において、カム板への駆動力伝
達機構を簡素化し、よりコンパクトで収納時の全長を短
くすることを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、複数のレンズ群をそれぞれ光軸方向
に駆動するためのカムが形成された平板状のカム部材を
有し、このカム部材を光軸方向に平行に直進駆動して複
数のレンズ群を収納領域で移動させ、光軸直交方向に平
行な軸回りで回転駆動して上記カムの作用により複数の
レンズ群を変倍領域で移動させるレンズ駆動装置におい
て、カム部材にギア部を形成するとともに、光軸方向に
延びて上記ギア部に噛み合うギア軸部材を設け、このギ
ア軸部材の回転によりカム部材が直進駆動および回転駆
動されるようにしている。

【００１７】これにより、図５に示したスライダを用い
なくても、カム部材にこれを直進駆動および回転駆動す
るための駆動力を伝達することが可能となる。したがっ
て、広範囲で移動するスライダやこのスライダをガイド
するガイドバー等が不要となり、カム板を用いたレンズ
駆動装置のさらなるコンパクト化および低コスト化を図
ることが可能となる。

【００１８】なお、上記ギア軸部材としてウォームギア
を設けたものを用いることにより、減速比を大きくとる
ことが可能となる。このため、駆動源からギア軸部材に
駆動力を減速して伝達するための減速ギアを有する場合
に、減速ギア段数を少なくすることが可能である。な
お、ギア軸部材として平歯車を形成したものを使用した
場合には、収納領域での移動の際にカム部材を直進移動
させるための直線状に並べたギアが必要になるが、ウォ
ームギアを使用することによって、直線状のギアが必要
なくなり、さらなるコンパクト化および低コスト化を図
ることが可能になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１には、本発明の実施形態であ
るビデオカメラ用ズームレンズの光学系を示している。
また、図２には、図１の光学系を配置したレンズ鏡筒の
構成を示し、図３には上記レンズ鏡筒の動作を示してい
る。さらに、図４には、図２のレンズ鏡筒を図中のＡ−
Ａ線で切断したときの断面を示している。

【００２０】図１において、Ｌ１は第１群レンズである
凸レンズ、Ｌ２は第２群レンズであり、１群ンズＬ１と
共にズーミングを行う凹レンズである。Ｌ３は固定の凸
レンズ、Ｌ４はフォーカス調整を行う凸レンズである。

【００２１】図１には、上から沈胴（収納）状態、ワイ
ド状態およびテレ状態を示しており、矢印で示すよう
に、撮影を行わない沈胴状態からワイド状態へ繰り出す
ために、第１群レンズＬ１および第２群レンズＬ２がほ
ぼ同間隔を保ちながら被写体側に移動する。また、ワイ
ド状態からテレ状態にズーミングすることによって、第
１群レンズＬ１は被写体側へ、第２群レンズＬ２は像面
側へ移動する。

【００２２】次に、上記光学系を移動させる構成につい
て図２および図３を用いて説明する。

【００２３】これらの図において、１は第１群レンズＬ
１を保持する１群鏡筒であり、この１群鏡筒１は２本の
ガイドバー６ａ，６ｂ（図３参照）によって光軸方向に
ガイドされるとともに、光軸直交面内での回転が阻止さ
れている。

【００２４】２は第２群レンズＬ２を保持する２群鏡筒
であり、この２群鏡筒２は１群鏡筒１と同様に、２本の
ガイドバー７ａ，７ｂ（図３参照）によって光軸方向に
ガイドされるとともに、光軸直交面内での回転が阻止さ
れている。

【００２５】３は固定レンズＬ３を保持するアフォーカ
ル鏡筒であり、このアフォーカル鏡筒３は、固定鏡筒５
と、ローパスフィルタ（不図示）を保持した後部鏡筒８
とによって挟持され、図示しないビスによって固定され
ている。なお。固定鏡筒３、後部鏡筒８およびアフォー
カル鏡筒３によって鏡筒（装置）本体が構成される。

【００２６】後部鏡筒８には、その後部に図示しないＣ
ＣＤ等からなる撮像素子が取り付けられる。

【００２７】フォーカス調節を行う第４群レンズＬ４は
図４に二点鎖線で示した４群鏡筒４に保持されており、
前述のガイドバー６ｂとガイドバー７ｂによって光軸方
向にガイドされるとともに、光軸直交面内での回転が阻
止されている。

【００２８】ガイドバー６ａ，６ｂおよびガイドバー７
ａ，７ｂは固定鏡筒５と後部鏡筒８によって両端が保持
されている。

【００２９】１１はズームモータであり、このズームモ
ータ１１は後部鏡筒８にビスで固定されている。ズーム
モータ１１の出力軸にはピニオンギア１１ａが圧入固定
されており、ピニオンギア１１ａは後部鏡筒８に回転自
由に保持された段ギア１１ｂに噛合している。

【００３０】１２はウォームギア軸（ギア軸部材）を示
し、光軸方向に略平行に延びるように配置されていて、
その先端は固定鏡筒５に、後端は後部鏡筒８にそれぞれ
回転自由に保持されている。モータ１１の駆動力は、ピ
ニオンギア１１ａおよび段ギア１１ｂによって減速さ
れ、ウォームギア軸１２の後端側に設けられた平歯車部
１２ａに伝達される。これにより、ウォームギア軸１２
が回転駆動される。

【００３１】図４に示す１４はフォーカスモータであ
り、このフォーカスモータ１４は後部鏡筒８にビスで固
定されている。４群鏡筒４には図示しないラックが取り
付けられており、このラックがフォーカスモータ１４の
出力軸であるネジ軸に噛合し、ネジ送りされることで光
軸方向に駆動される。

【００３２】なお、本実施形態では、ズームモータ１１
およびフォーカスモータ１４としてステッピングモータ
を使用している。

【００３３】１７は平板状の部材に１群および２群カム
面１７ｂ，１７ｃを形成したカム板（カム部材）であ
る。このカム板１７には、直線状の長穴部（直進溝部）
１７ａが形成されており、この長穴部１７ａにはアフォ
ーカル鏡筒３に光軸直交方向に平行となるように一体的
に取り付けられた固定ピン（軸部）３ａが係合してい
る。

【００３４】このため、カム板１７は、長穴部１７ａと
固定ピン３ａとが相対移動する範囲で長穴部１７ａの長
手方向への直進移動が可能であるとともに、長穴部１７
ａの後端面と固定ピン３ａとが当接した状態で固定ピン
３ａを中心とした回転が可能である。

【００３５】１群鏡筒１にはピン１ａが設けられてお
り、このピン１ａは、板カム１７に形成された１群カム
面１７ｂに当接している。１群鏡筒１はガイドバー６ａ
の外周に配置されたコイルバネ２０によって被写体側に
付勢されており、ピン１ａは１群カム面１７ｂに常に当
接する。

【００３６】また、２群鏡筒２にはピン２ａが設けられ
ており、このピン２ａは、板カム１７に形成された２群
カム面１７ｃに当接している。２群鏡筒２はガイドバー
７ａの外周に配置されたコイルバネ２１によって被写体
側に付勢されており、ピン２ａは２群カム面１７ｃに常
に当接する。

【００３７】また、カム板１７の下側部分は長穴部１７
ａの後端位置を中心とする円弧形状に形成されており、
この円弧形状部分にハスバギア部１７ｄが形成されてい
る。

【００３８】次に、本実施形態のレンズ鏡筒内のレンズ
駆動機構について説明する。ズームモータ１１を回転駆
動させると、ピニオンギア１１ａおよび段ギア１１ｂに
よって減速されながら駆動力がウォームギア軸１２に伝
達される。ウォームギア軸１２はカム板１７の外周に形
成されたハスバギア部１７ｄに噛み合っているため、ウ
ォームギア１２軸の送りネジ機構によってハスバギア部
１７ｄ、つまりはカム板１７に光軸方向への駆動力が伝
達される。

【００３９】図２（ａ）に示す沈胴端から図２（ｂ）に
示すワイド端までの沈胴（収納）領域において、沈胴端
からワイド端に向かう場合に、モータ１１を駆動してウ
ォームギア軸１２を回転させると、ハスバギア部１７ｄ
を介してカム板１７に駆動力が伝達されるが、このとき
カム板１７は固定ピン３ａと長穴部１７ａとの係合状態
での相対移動によって光軸方向に平行な方向に直進ガイ
ドされているため、カム板１７は光軸方向前方（図中の
左方向）に直進移動する。

【００４０】そして、コイルバネ２０，２１によって前
方に付勢された１群鏡筒１および２群鏡筒２はそれぞ
れ、ピン１ａ，２ａとカム面１７ｂ，１７ｃとの当接が
維持された状態でカム板１７と一体的に前方に移動し、
ワイド端に達する。ワイド端に到達したとき、固定ピン
３ａは長穴部１７ａの後端面に当接する。

【００４１】図２（ｂ）に示すワイド端から図２（ｃ）
に示すテレ端までのズーム（変倍又は撮影）領域におい
て、カム板１７が図２（ｂ）に示す位置まで直進移動し
てきた後、さらにモータ１１を同方向に回転させると、
カム板１７は長穴部１７ａの後端が固定ピン３ａに当接
してそれ以上直進移動できないため、固定ピン３ａを中
心として図中、時計回り方向に回転し始める。

【００４２】これにより、カム面１７ｂ，１７ｃは、１
群および２群鏡筒１，２のピン１ａ,１ｂに対して摺動
し、１群および２群鏡筒１，２はそれぞれカム面１７
ｂ，１７ｃのリフトに応じて光軸方向に移動する。ワイ
ド側からテレ側に向かう場合、１群鏡筒１はコイルバネ
２０の付勢力によってさらに前側（被写体側）に、２群
鏡筒２はコイルバネ２１の付勢力に抗して後側（像面
側）に移動する。

【００４３】こうして１群および２群鏡筒１，２は、カ
ム板１７の回転角度（位置）に応じた所定の光軸方向位
置関係を保って駆動される。

【００４４】なお、テレ側からワイド側に向かう場合お
よびワイド端から沈胴端に向かう場合には、モータ１１
を逆回転させればよい。

【００４５】以上説明したレンズ駆動機構は、図４に示
すように、角形の略Ｕ字形状断面を有する後部鏡筒８
と、この後部鏡筒８の開放部分を覆う平板状のカバー部
材９とにより囲まれるスペース内に収容されている。

【００４６】ここで、カム板１７に設けられたボス１７
ｅは、沈胴端とワイド端との間では、カム板１７の直進
ガイドとなり、かつ回転を阻止するようにカバー部材９
の内側に形成された直進溝部９ｂに係合し、ワイド端と
テレ端の間では、カム板１７の回転ガイドとなるように
カバー部材９の内側に上記直進溝部９ｂにつながって形
成された円弧溝部９ｃに係合する。これにより、カム板
１７は安定して直進移動および回転移動することができ
る。

【００４７】さらに、カム板１７には、円弧状の遮光壁
部（検出部）１７ｆが設けられており、カバー部材９に
取り付けられた不図示のフォトインタラプタの投受光部
間に対して進退することによってカム板１７が基準回転
位置（例えば、ワイド端に対応する回転位置）に位置し
たか否かを検出することが可能である。基準回転位置に
位置したことが検出された後は、ステッピングモータで
あるズームモータ１１の入力パルス数を数えることによ
って、現在のカム板１７の回転位置、つまりはズーム位
置を知ることができる。

【００４８】なお、板カム１７におけるカム面１７ｂ，
１７ｃの後方にはそれぞれに空間が広くとってある。こ
れは１群鏡筒１および２群鏡筒２が繰り出されている時
に前方から不意に外力が加わった場合に、コイルバネ２
０，２１の付勢力に抗した１群鏡筒１および２群鏡筒２
の後方への引込みを許容してレンズ駆動機構に過大な力
が加わるのを防止するためである。

【００４９】すなわち、レンズ駆動機構を構成するカム
板１７のカム面１７ｂ，１７ｃやピン１ａ，２ａに傷等
ができてしまうと、その後のレンズの動きや光学性能に
悪影響を与えてしまうので、ピン１ａ，２ａが逃げる空
間を用意し、カム板１７まで外力が伝わらないようにし
ている。

【００５０】このように本実施形態によれば、モータ１
１からカム板１７への駆動力伝達にウォームギア軸１２
を使用し、直接このウォームギア軸１２にカム板１７の
ギヤ部１７ｄを噛み合わせるようにしたので、図５に示
すようなスライダを用いた場合の鏡筒内の余分なスペー
スやガイドバーなどの案内部材が不要となり、コンパク
トで低コストのレンズ鏡筒を実現することができる。

【００５１】また、簡単な構成の１枚のカム板１７を用
い、１つのアクチュエータ（モータ１１）で２つのレン
ズ群を駆動することができ、しかも、カム板１７で２つ
のレンズ群を直接駆動するため、１つの移動枠に連動さ
せる場合に比べて、２つの群を独立して駆動でき、光学
設計上の自由度を高くすることができる。

【００５２】その上、カム環やヘリコイド環を使用する
場合に比べてコンパクト化を阻害しないばかりか、モー
タ１１の負荷トルクも小さくて済むため、消費電力も少
なくて済む。また、１枚のカム板１７を追加するだけな
ので、組立性も良好であり、部品コストや型コストを安
く抑えることができる。

【００５３】なお、上記実施形態では、カム板１７を駆
動するためのアクチュエータとしてステッピングモータ
を使用した場合について説明したが、ＤＣモータやリニ
アアクチュエータ等、他のアクチュエータを使用しても
よい。また、カム板１７の回転位置検出に光学式の検出
手段を使用した場合について説明したが、磁気式や変抵
抗式等、他の検出手段を用いてよい。

【００５４】また、上記実施形態では、ビデオカメラ用
のレンズ駆動装置について説明したが、本発明は、デジ
タルスチルカメラ等、他の撮像装置のレンズ駆動装置に
も適用することもできる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カム部材にギア部を形成し、これに噛み合うギア軸部材
の回転によりカム部材を直進駆動して複数のレンズ群を
収納領域で移動させ、回転駆動して複数のレンズ群を変
倍領域で移動させるようにしているので、従来のように
ネジ軸の回転を光軸方向運動に変換するスライダを用い
なくても、カム部材に駆動力を伝達することができる。
したがって、広範囲で移動するスライダやこのスライダ
をガイドするガイドバー等が不要となり、平板状のカム
部材を用いたレンズ駆動装置のさらなるコンパクト化お
よび低コスト化を図ることができる。

【００５６】なお、上記ギア軸部材としてウォームギア
を設けたものを用いることにより、減速比を大きくとる
ことができる。このため、駆動源からギア軸部材に駆動
力を減速して伝達するための減速ギアを有する場合に、
減速ギア段数を少なくすることができる。なお、ギア軸
部材として平歯車を形成したものを使用した場合には、
収納領域での移動の際にカム部材を直進移動させるため
の直線状に並んでギアが必要になるが、ウォームギアを
使用することによって、直線状のギアが必要なくなり、
さらなるコンパクト化および低コスト化を図ることがで
きる。

【００５７】また、レンズ群を直接駆動するカム板に回
転位置検出のための検出部を設けることにより、カム板
の回転位置つまりはレンズ群の位置（ズーム位置）を精
度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態であるレンズ鏡筒の光学系を
説明する図。

【図２】上記光学系を搭載したレンズ鏡筒の断面図。

【図３】上記レンズ鏡筒におけるレンズ駆動機構を説明
する要部斜視図。

【図４】図２のレンズ鏡筒をＡ−Ａ線で切断した断面
図。

【図５】従来のレンズ駆動機構を示す断面図。

【符号の説明】

１ １群鏡筒 １ａ ピン ２ ２群鏡筒 ２ａ ピン ３ アフォーカル鏡筒 ３ａ 固定ピン ４ ４群鏡筒 ５ 固定鏡筒 ６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ ガイドバー ８ 後部鏡筒 １１ ズームモータ １２ ウォームギア １７ カム板 １７ａ 直進溝部 １７ｂ，１７ｃ カム面 ２０，２１ コイルバネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｅ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のレンズ群をそれぞれ光軸方向に駆
   動するためのカムが形成された平板状のカム部材を有
   し、このカム部材を光軸方向に平行に直進駆動して前記
   複数のレンズ群を収納領域で移動させ、光軸直交方向に
   平行な軸回りで回転駆動して前記カムの作用により前記
   複数のレンズ群を変倍領域で移動させるレンズ駆動装置
   であって、 前記カム部材にギア部を形成するとともに、光軸方向に
   延びて前記ギア部に噛み合うギア軸部材を設け、 前記ギア軸部材の回転駆動により前記カム部材が直進駆
   動および回転駆動されることを特徴とするレンズ駆動装
   置。
2. 【請求項２】 前記カム部材は、装置本体に設けられた
   光軸直交方向に平行な軸部に光軸方向に相対移動可能に
   係合する直進溝部を有し、 このカム部材は、前記軸部と前記直進溝部とが相対移動
   可能な範囲で直進駆動され、前記軸部が前記直進溝部の
   端面に当接した状態で前記軸部を中心に回転駆動される
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記ギア軸部に形成されたギアがウォー
   ムギアであることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   レンズ駆動装置。
4. 【請求項４】 前記ギア軸部材がステッピングモータに
   より回転駆動されることを特徴とする請求項１から３の
   いずれかに記載のレンズ駆動装置。
5. 【請求項５】 前記カム部材に、このカム部材の回転位
   置検出のための検出部を設けたことを特徴とする請求項
   １から４のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載のレン
   ズ駆動装置を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のレンズ鏡筒を備えたこ
   とを特徴とする撮像装置。