JP2004037176A - 回転検出器及びレンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光検出器とロータとを備える回転検出器において、ロータのガタツキ等を防止する。
【解決手段】光検出器１２０、複数の羽根１１１及び被動歯車１１２を有するロータ１１０、被動歯車１１２に噛合する駆動歯車７２ａをもつＤＣモータ７１を備え、ロータ１１０と連動するＤＣモータ７１の回転に関する情報を検出する回転検出器において、被動歯車１１２の歯数を駆動歯車７２ａの歯数よりも多く設定することで、ロータ１１０が減速して回転駆動される。これにより、ロータ１１０のガタツキ、振動、騒音等が防止され、安定した検出が行なえる。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する被検出体の回転情報を検出する回転検出器及びこれを用いたレンズ駆動装置に関し、特に、被検出体に連動するロータと光検出器とを備えた回転検出器及びレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ等に搭載されるレンズ駆動装置としては、モータにより歯車等を介してカム筒等を回転させ、レンズ鏡筒を光軸方向に往復動させて変倍（ズーム）調整を行なうものが知られている。この装置においては、レンズ鏡筒の繰り出し位置を検出するために、透過型の光検出器とロータとを備えた回転検出器を採用し、この回転検出器から得られる情報に基づいて、変倍動作（ズーミング）及び合焦動作（フォーカシング）の制御を行なっている。
【０００３】
この回転検出器は、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すように、放射状に配置された３枚の羽根２ａ及び被動歯車２ｂを有しベース１の支軸１ａに回動自在に支持されたロータ２と、ベース１に固定された透過型の光検出器３と、ロータ２を回転させるべくベース１に固定されその回転軸４ａに駆動歯車５をもつモータ４等を備えている。また、駆動歯車５と被動歯車２ｂとは、同一の歯数からなり、遊び歯車６を介して噛合している。したがって、ロータ２は、駆動歯車５が回転すると、減速されることなく、同一の回転数で回転させられるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような回転検出器においては、モータ４は変倍動作を素早く行なわせるべく比較的高速で回転するため、ロータ２も同様に高速で回転することになり、このときロータ２にガタツキがあると、振動、ノイズ等を引き起こす原因となることがあった。
したがって、このような回転検出器が、録音可能なデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のレンズ駆動装置に適用されると、このノイズも録音されてしまう虞がある。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡略化、部品点数の削減等による装置の小型化、低コスト化等を図りつつ、振動、騒音等を防止でき、高精度な検出が行なえる回転検出器及びこれを用いたレンズ駆動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転検出器は、投光素子と受光素子とを有する光検出器と、放射状に等間隔で配列された複数の羽根及び被動歯車を有するロータと、ロータを駆動するための駆動歯車を有する駆動源とを備え、ロータと連動する被検出体の回転に関する情報を検出する回転検出器であって、上記被動歯車の歯数は、駆動歯車の歯数よりも多く設定されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、駆動源が比較的高速で回転しても、駆動歯車から（直接あるいは歯車列を介して）被動歯車に回転力が伝達される際に、駆動歯車の回転速度は減速されて被動歯車に伝達される。したがって、ロータは、駆動源の回転数よりも低い回転数で回転することになり、ロータのガタツキ、振動、騒音等が抑制ないしは防止され、高精度で安定した検出が行なえる。
【０００７】
上記回転検出器において、被動歯車は、駆動歯車に直接噛合させられている、構成を採用できる。
この構成によれば、部品点数を削減できると共に、駆動源及び駆動歯車の軸心とロータの軸心とを近づけて部品を集約化でき、その結果、小型化、低コスト化等を行なえる。
【０００８】
上記回転検出器において、羽根の枚数は、被動歯車の歯数と駆動歯車の歯数とが同一のときに設定される枚数よりも多く設定されている、構成を採用できる。この構成によれば、ロータが減速して回転させられても、羽根の枚数を増やすことで、駆動源の回転角度に対する検出パルスの発生回数を従来と同数以上に設定することができる。したがって、検出精度を低下させることなく、被検出体の回転に関する情報を確実に検出することができる。
【０００９】
上記回転検出器において、ロータをスラスト方向の一方寄りに付勢するバネを設けた、構成を採用できる。
この構成によれば、ロータは、バネにより付勢されるためスラスト方向のガタツキ、振動等が確実に防止され、安定した回転が得られる。特に、被動歯車の歯数を増やしたことでロータに加わる回転トルクを大きくすることができ、それ故に、バネの付勢力が作用した状態であっても、ロータは安定して回転できる。
【００１０】
本発明のレンズ駆動装置は、被写体の撮影倍率を変えるためのレンズを含む変倍光学系と、変倍光学系を駆動して光軸方向に移動させるモータを含む駆動機構と、モータの回転に関する情報を検出するべく、投光素子と受光素子とを有する光検出器と放射状に等間隔で配列された複数の羽根及びモータに直結された駆動歯車により駆動される被動歯車を有するロータとを含む回転検出器とを備えたレンズ駆動装置であって、上記被動歯車の歯数は、駆動歯車の歯数よりも多く設定されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、変倍光学系を駆動する際にモータが比較的高速で回転しても、このモータの回転速度は減速されてロータに伝達される。したがって、ロータのガタツキ、振動、騒音等が抑制ないしは防止され、モータの回転に関する情報は、高精度にかつ安定して検出される。
【００１１】
上記レンズ駆動装置において、被動歯車は、駆動歯車に直接噛合させられている、構成を採用できる。
この構成によれば、部品点数を削減できると共に、モータ及び駆動歯車の軸心とロータの軸心とを近づけて部品を集約化でき、その結果、装置の小型化、低コスト化等を行なえる。
【００１２】
上記レンズ駆動装置において、羽根の枚数は、被動歯車の歯数と駆動歯車の歯数とが同一のときに設定される枚数よりも多く設定されている、構成を採用できる。
この構成によれば、ロータが減速して回転させられても、羽根の枚数を増やすことで、モータの回転角度に対する検出パルスの発生回数を従来と同数以上に設定することができる。したがって、検出精度を低下させることなく、モータの回転に関する情報を確実に検出することができる。
【００１３】
上記レンズ駆動装置において、ロータをスラスト方向の一方寄りに付勢するバネを設けた、構成を採用できる。
この構成によれば、モータが高速で回転しても、ロータは、バネにより付勢されるためスラスト方向のガタツキ、振動、騒音等が確実に防止され、又、被動歯車の歯数の増加により回転トルクが大きくなり、バネの付勢力が作用した状態であっても、ロータは安定して回転できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図３は、本発明に係るレンズ駆動装置及び回転検出器の一実施形態を示すものであり、図１は装置の正面図、図２は内部構造を示す断面図、図３は回転検出器を示す断面図及び端面図である。
【００１５】
このレンズ駆動装置は、図１及び図２に示すように、略矩形形状の輪郭をなしローパスフィルタ１１及びＣＣＤ（電荷結合素子）１２等が取り付けられるベース１０、ベース１０に固着され光軸方向Ｌに軸心をもつ円筒状の固定筒２０、固定筒２０の内側において回転及び直進自在に支持された円筒カム３０、円筒カム３０の内側において光軸方向Ｌに移動自在に支持された第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０、ベース１０に対して光軸方向Ｌに移動自在に支持された第３レンズ群６０、円筒カム３０に駆動力を伝えて第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０を駆動する駆動機構７０、第３レンズ群６０を駆動する駆動機構８０、駆動機構７０の回転情報を検出する回転検出器１００、円筒カム３０のホームポジションを検出する検出器１３０、駆動機構７０，８０の駆動を制御する制御回路等を備えている。
【００１６】
円筒カム３０は、図２に示すように、外周面に形成された３つのフォロワーピン３１（図では一部を省略）及び弧状歯車部３２、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０にカム作用を及ぼすべくそれぞれ３つずつ内周面に形成されたカム溝３３，３４（図では一部を省略）、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０の回転を規制しつつ光軸方向Ｌへ案内するガイド筒３５等を備えている。３つのフォロワピン３１は、固定筒２０に形成された３つのカム溝２１（図では一部を省略）に挿入されており、円筒カム３０は、駆動機構７０により回転させられることで、光軸方向Ｌにおいて前進及び後退する。
【００１７】
第１レンズ群４０は、図２に示すように、レンズＧ１、レンズＧ１を保持するレンズ枠４１、レンズ枠４１に形成されそれぞれのカム溝３３に挿入された３つのフォロワピン４２（図では一部を省略）等を備えている。そして、円筒カム３０が回動すると、第１レンズ群４０は光軸方向Ｌにおいて前進及び後退する。
【００１８】
第２レンズ群５０は、図２に示すように、レンズＧ２、レンズＧ２を保持するレンズ枠５１、レンズ枠５１に形成されそれぞれのカム溝３４に挿入された３つのフォロワーピン５２（図では一部を省略）、レンズ枠５１に固定されたシャッタユニットＳ等を備えている。そして、円筒カム３０が回動すると、第２レンズ群５０は、光軸方向Ｌにおいて前進及び後退する。
すなわち、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、ＣＣＤ１２の結像面における被写体の撮影倍率を変えるための変倍光学系として機能する。
【００１９】
第３レンズ群６０は、図２に示すように、レンズＧ３、レンズＧ３を保持するレンズ枠６１を備えている。レンズ枠６１には、固定筒２０の外側においてナットが保持されている。
駆動機構８０は、ステップモータ８１、レンズ枠６１に保持されたナットに螺合しステップモータ８１により駆動されるリードスクリュー等により形成されている。そして、ステップモータ８１が回転すると、リードスクリュー及びナットを介して、第３レンズ群６０が光軸方向Ｌにおいて前進又は後退する。
すなわち、第３レンズ群６０は、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０の変倍動作に伴なって、ＣＣＤ１２の結像面における被写体の焦点がずれた場合に、その被写体に焦点を合わせる合焦動作（フォーカシング）を行なう合焦光学系として機能する。
【００２０】
駆動機構７０は、図１及び図２に示すように、ベース１０に固定された駆動源としてのＤＣモータ７１、その回転軸７１ａに固着され駆動歯車７２ａを一体的に備えるウォーム７２、ベース１０に支持されウォーム７２に噛合するウォームホイール７３、ウームホイール７３と同軸にて一体的に形成されたウォーム７４、ベース１０に支持されウォーム７４に噛合するウォームホイール７５、ウォームホイール７５と同軸にて一体的に形成された歯車７６、ベース１０及び固定筒２０に支持され歯車７６及び弧状歯車部３２に噛合する歯車７７等により形成されている。
【００２１】
回転検出器１００は、図１及び図２に示すように、ＤＣモータ７１の駆動歯車７２ａにより直接回転させられるロータ１１０と、透過型の光検出器１２０とにより形成されて、被検出体としてのＤＣモータ７１の回転に関する情報を検出するものである。
【００２２】
ロータ１１０は、図２及び図３（ａ）に示すように、ベース１０の支軸１３に回動自在に支持されており、その回転軸周りに放射状に配置された複数（ここでは、６枚）の羽根１１１と、駆動歯車７２ａに直接噛合する被動歯車１１２とを画定するように樹脂材料により形成されている。
ここで、被動歯車１１２の歯数Ｚｄｎは、駆動歯車７２ａの歯数Ｚｄよりも多く（Ｚｄｎ＞Ｚｄ）なるように形成されている。したがって、駆動歯車７２ａが回転数Ｎｄで回転するとき、被動歯車１１２は、Ｚｄ／Ｚｄｎ倍に減速された回転数Ｎｄｎ（＝（Ｚｄ／Ｚｄｎ）・Ｎｄ）で回転することになる。
これにより、ＤＣモータ７１が高速で回転しても、ロータ１１０は、ガタツキ、振動、騒音等の発生が抑制ないしは防止されて、安定した状態で回転する。
【００２３】
６枚の羽根１１１は、光の透過を遮断するものであり、図３（ｂ）に示すように、それぞれ中心角が約３０度の扇状に形成され、回転軸周りに約３０度の間隔をあけて（羽根１１１の中心同士で約６０度ごとに）配置されている。
すなわち、駆動歯車５の歯数Ｚｄと被動歯車２ｂの歯数Ｚｄｎとが同一である従来のロータ２（図５参照）よりも、羽根１１１の枚数が多くなるように形成されている。
これにより、被動歯車１１０の回転数が従来に比べて低下しても、ＤＣモータ７１の回転角度に対する検出パルスの発生回数が従来と同数かそれ以上になり、検出精度を低下させることなく、ＤＣモータ７１の回転に関する情報を確実に検出することができる。
【００２４】
また、ロータ１１０の被動歯車１１２は、駆動歯車７２ａに直接噛合させられているため、従来のような遊び歯車が不要になり、その分だけ部品点数を削減でき、又、ＤＣモータ７１の軸心とロータ１１０の軸心とを近づけることで部品の集約化を行なうことができる。その結果、装置の幅狭化、小型化、さらには装置の低コスト化を行なうことができる。
【００２５】
透過型の光検出器１２０は、図２及び図３（ａ）に示すように、検出光を発する投光素子１２１と、投光素子１２１からの検出光を受光する受光素子１２２とにより形成されており、ロータ１１０が回転して、羽根１１１が投光素子１２１と受光素子１２２との間の光路を横切ることで、受光素子１２２に入射する光量に応じた信号が出力される。
【００２６】
上記駆動機構７０においては、ＤＣモータ７１が回転すると、ウォーム７２、ウォームホイール７３、ウォーム７４、ウォームホイール７５、歯車７６、歯車７７を介して、円筒カム３０が回転し、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は光軸方向Ｌにおいてそれぞれ前進又は後退する。また、ＤＣモータ７１が回転すると、駆動歯車７２ａに直接噛合する被動歯車１１２及びロータ１１０が減速された状態で回転し、光検出器１２０が、羽根１１１のエッジに対応するパルス信号を出力する。
すなわち、第１レンズ群４０及び第２レンズ５０に素早く変倍動作を行なわせるにあたり、ＤＣモータ７１が高速で回転しても、回転検出器１００（ロータ１１０）は、ガタツキ、振動、騒音等を生じることなく、ＤＣモータ７１の回転情報を高精度に安定して検出することができる。
【００２７】
次に、上記のレンズ駆動装置がデジタルカメラに搭載された場合の一般的な動作について説明する。
先ず、撮影を行なわない沈胴状態において、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、光軸方向Ｌの後方に向けて後退した沈胴位置にある。
【００２８】
この状態において、操作者がメインスイッチをオンにすると、ＣＣＤ１２が作動し、又、ＤＣモータ７１及びステップモータ８１が作動して、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０と第３レンズ群６０とを、所定のホームポジション（図２に示す広角端撮影位置）に位置付けると共に自動的に合焦動作を開始する。尚、このとき、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０のホームポジションは、検出器１３０により検出される。
【００２９】
続いて、この状態から、操作者がズームボタンを押すと、ＤＣモータ７１が所定方向に回転して、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０のズーミング（変倍動作）が開始される。そして、操作者がズームボタンの操作を停止することで、所望のズーミングが完了し、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、所望のズームング位置（望遠撮影位置）に位置付けられる。
【００３０】
ここで、ズーミング及びズーミングに伴なうフォーカシングの制御においては、回転検出器１００により、ＤＣモータ７１のホームポジションからの回転量等のズーム位置情報が検出される。この検出動作において、ロータ１１０は、ガタツキ、振動、騒音等を生じることなく回転し、安定した検出が行なわれる。
そして、検出されたズーム位置情報と予め記憶部等に記憶された記憶情報とに基づいて、ステップモータ８１が駆動され、第３レンズ群６０が適宜所望の位置に駆動されてフォーカシングが行なわれる。
その後、操作者がレリーズボタンを押すと、ＣＣＤ１２により被写体の画像が撮影され、画像処理回路により所定の画像処理が成された後、画像記憶部に記憶される。
【００３１】
一方、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０が、所定の望遠撮影位置から広角端撮影位置へ繰り込まれる場合は、ＤＣモータ７１が逆回転し、所定の回転量に達した時点で停止する。このズーミング制御においても、回転検出器１００は、ガタツキ、振動、騒音等を生じることななく、ＤＣモータ７１の回転量等の情報を安定して高精度に検出し、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、広角端撮影位置に確実に位置決めされる。そして、検出器１３０が、円筒カム３０がホームポジションに達したことを検出すると、この検出信号に基づいて、回転検出器１００での検出パルスの初期化が行なわれる。
【００３２】
このように、ＤＣモータ７１の回転速度に対して減速されて回転するロータ１１０を用いた回転検出器１００を採用することで、変倍光学系（４０，５０）の変倍動作を高速で行なわせつつ、ロータ１１０のガタツキ、振動、騒音等を防止でき、品質の高いレンズ駆動装置さらにはデジタルカメラ等を提供することができる。
【００３３】
図４（ａ），（ｂ）は、本発明に係る回転検出器の他の実施形態を示すものであり、ロータ１１０を付勢するバネ１４０を追加した以外は、前述の実施形態と同様であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
この回転検出器１００´においては、図４（ａ）に示すように、支軸１３により回動自在に支持されたロータ１１０の一端面１１０ａと、ベース１０の一部をなす押え板１４との間にコイル状のバネ１４０が圧縮した状態で配置されている。そして、このバネ１４０により、ロータ１１０は、スラスト方向において図４（ａ）中の下向き（一方寄り）に付勢されている。
したがって、ロータ１１０は、スラスト方向におけるガタツキ、振動等が確実に防止され、振動に起因する騒音等も防止される。
【００３４】
ここで、バネ１４０を設けることにより、ロータ１１０の回転に伴なう摩擦力（回転負荷）は増加するが、被動歯車１１２の歯数Ｚｄｎが駆動歯車７２ａの歯数Ｚｄよりも多くなるように形成されているため、ロータ１１０を回転させるトルクが大きくなり、ＤＣモータ７１の駆動力が従来と同一でも、ロータ１１０は安定して回転することができる。
【００３５】
上記実施形態においては、ＤＣモータ７１でロータ１１０を回転させるにあたり、被動歯車１１２を駆動歯車７２ａに直接噛合させた場合を示したが、減速できる構成であれば、歯車列を介して被動歯車１１２を回転させてもよい。
また、上記実施形態においては、ロータ１１０に６枚の羽根１１１を設けた場合を示したが、それ以上の枚数を設けてもよく、又、所望の検出精度を確保できればそれ以下の枚数であってもよい。
また、上記実施形態においては、ロータ１１０を付勢するバネとしてコイル状のバネ１４０を採用したが、これに限定されるものではなく、片持ち状の板バネ、リング状の皿バネ、その他のバネでもよい。
また、上記実施形態においては、ロータは複数の羽根からなるという概念で説明しているが、ロータを円板状に形成し、この円板に複数のスリットを設けた場合も、本発明の範疇に含まれるものであり、前述同様の効果が得られる。
さらに、上記実施形態においては、光検出器として透過型を採用した場合について説明しているが、投光素子と受光素子とを羽根に対して対向するように同一の側に並べて配置し、光を羽根で反射させるようにした反射型の光検出器を採用した場合も、本発明の範疇に含まれるものであり、前述同様の効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の回転検出器及びレンズ駆動装置によれば、光検出器と協働して検出動作を行なうロータを駆動源の駆動歯車で回転させるにあたり、ロータに一体的に形成された被動歯車の歯数を駆動歯車の歯数よりも多く設定したことにより、ロータは減速させられて回転するため、駆動源が比較的高速で回転しても、ロータのガタツキ、振動、騒音等が抑制ないしは防止され、高精度で安定した検出が行なうことができる。
特に、被動歯車を駆動歯車に直接噛合させることにより、部品点数を削減でき、又、部品を集約化できる。これにより、装置の幅狭化、小型化、低コスト化等を行なうことができる。また、羽根の枚数を、被動歯車の歯数と駆動歯車の歯数とが同一のときに設定される枚数よりも多く設定することにより、検出精度を低下させることなく、モータ等の被検出体の回転に関する情報を確実に検出することができる。さらに、ロータをスラスト方向の一方寄りに付勢するバネを設けることにより、スラスト方向のガタツキ、振動等を確実に防止でき、安定した回転を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転検出器が適用されたレンズ駆動装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示すレンズ駆動装置の内部を示す断面図である。
【図３】本発明に係る回転検出器の一実施形態を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は端面図である。
【図４】本発明に係る回転検出器の他の実施形態を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は端面図である。
【図５】従来の回転検出器を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は端面図である。
【符号の説明】
１０　ベース
１２　ＣＣＤ
１４　押え板
２０　固定筒
３０　円筒カム
４０　第１レンズ群（変倍光学系）
５０　第２レンズ群（変倍光学系）
６０　第３レンズ群
７０　駆動機構
７１　ＤＣモータ（駆動源、被検出体）
７２ａ　駆動歯車
１００　回転検出器
１１０　ロータ
１１１　複数の羽根
１１２　被動歯車
１２０　透過型の光検出器
１２１　投光素子
１２２　受光素子
１４０　バネ

Claims (8)

1. 投光素子と受光素子とを有する光検出器と、放射状に等間隔で配列された複数の羽根及び被動歯車を有するロータと、前記ロータを駆動するための駆動歯車を有する駆動源とを備え、前記ロータと連動する被検出体の回転に関する情報を検出する回転検出器であって、
   前記被動歯車の歯数は、前記駆動歯車の歯数よりも多く設定されている、
   ことを特徴とする回転検出器。
2. 前記被動歯車は、前記駆動歯車に直接噛合させられている、ことを特徴とする請求項１記載の回転検出器。
3. 前記羽根の枚数は、前記被動歯車の歯数と前記駆動歯車の歯数とが同一のときに設定される枚数よりも多く設定されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転検出器。
4. 前記ロータをスラスト方向の一方寄りに付勢するバネを設けた、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の回転検出器。
5. 被写体の撮影倍率を変えるためのレンズを含む変倍光学系と、前記変倍光学系を駆動して光軸方向に移動させるモータを含む駆動機構と、前記モータの回転に関する情報を検出するべく、投光素子と受光素子とを有する光検出器と放射状に等間隔で配列された複数の羽根及び前記モータに直結された駆動歯車により駆動される被動歯車を有するロータとを含む回転検出器と、を備えたレンズ駆動装置であって、
   前記被動歯車の歯数は、前記駆動歯車の歯数よりも多く設定されている、
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。
6. 前記被動歯車は、前記駆動歯車に直接噛合させられている、ことを特徴とする請求項５記載のレンズ駆動装置。
7. 前記羽根の枚数は、前記被動歯車の歯数と前記駆動歯車の歯数とが同一のときに設定される枚数よりも多く設定されている、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のレンズ駆動装置。
8. 前記ロータをスラスト方向の一方寄りに付勢するバネを設けた、
   ことを特徴とする請求項５ないし７いずれかに記載のレンズ駆動装置。

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