JP2004361519A

JP2004361519A - Driving device for lens barrel

Info

Publication number: JP2004361519A
Application number: JP2003157185A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Ishikawa; 勝也石川; Koichi Kobayashi; 孝一小林
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease driving load in a driving device for a lens barrel which moves a lens in an optical axis direction by guiding a follower pin by a cam groove. <P>SOLUTION: In the driving device equipped with the follower pins 42 and 52 provided in lens holding members 41 and 51, a cam member 30 having the cam grooves 33 and 34 whose cross-sectional shape is almost V-shaped, and driving mechanisms 70 and 80 for driving the cam member, the cam grooves 33 and 34 are demarcated by 1st groove wall surfaces 33a and 34a and 2nd groove wall surfaces 33b and 34b whose tilt angles are changed along their paths, and 1st engaging parts 42a and 52a engaged with the 1st groove wall surfaces 33a and 34a and 2nd engaging parts 42b and 52b engaged with the 2nd groove wall surfaces 33b and 34b are formed in the follower pins 42 and 52. Thus, the load on the driving mechanism is decreased while preventing a backlash or the like of the follower pins 42 and 52. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ、銀塩フィルム式カメラ等に搭載される変倍撮影が可能なレンズ鏡胴の駆動装置に関し、特に、カム溝とカムフォロワとを含むレンズ鏡胴の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンズを光軸方向に移動させるレンズ鏡胴の駆動装置としては、円筒状をなし内周面に断面Ｖ字状のカム溝が形成されたカム部材、カム溝に係合される円錐形状のフォロワピンを外周面にもつ筒状のレンズ保持部材、カム部材を回転駆動するモータ等を備え、モータの負荷を軽減するために、カム溝の一部の領域にフォロワピンが緩く嵌合する領域を設けたものが知られている。
【０００３】
すなわち、カム部材１に対して、図１０（ａ）に示すようにフォロワピン２が密着して係合するカム溝１ａ、図１０（ｂ）に示すようにフォロワピン２が部分的に係合するカム溝１ｂ、図１０（ｃ）に示すようにフォロワピン２が遊挿された状態となるカム溝１ｃの３種類のカム溝を形成し、位置決め精度が要求される領域では、図１０（ａ）に示すカム溝１ａを使用し、位置決め精度がそれ程要求されない領域では、図１０（ｂ），（ｃ）に示すカム溝１ｂ，１ｃを使用するというものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０８８８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の駆動装置においては、フォロワピンがカム溝に挟持されるような密着状態、フォロワピンがカム溝に片当たりするような係合状態、フォロワピンがカム溝から完全に離れ得るような遊挿状態等の如く、フォロワピンがカム溝に接触する度合いを変えて、モータに加わる負荷を軽減するものである。
したがって、特に図１０（ｂ），（ｃ）に示すような係合状態においては、駆動負荷の変動等により、カム溝１ｂ，１ｃ内でのフォロワピン２のガタツキ、振動あるいは衝突音等を招く虞がある。このような駆動装置が、比較的静かな環境下でしかも携帯電話機等に搭載されるカメラに使用されると、特に衝突音等は操作者にとって煩わしく、又、品質の低下を招き好ましいものではない。
【０００６】
本発明は、上記の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、カムフォロワ及びカム溝を備える駆動機構において、カムフォロワがカム溝内を移動する際の抵抗を低減すると共に、確実な駆動動作が得られ、カムフォロワのガタツキ、衝突音等の発生を防止できるレンズ鏡胴の駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明におけるレンズ鏡胴の駆動装置は、レンズを保持し光軸方向に移動自在に支持されたレンズ保持部材と、レンズ保持部材に設けられたカムフォロワを受け入れて光軸方向に移動させるための断面略Ｖ字状のカム溝を有するカム部材と、カム部材を駆動する駆動機構と、を備えたレンズ鏡胴の駆動装置であって、上記カム溝は、その経路に沿って傾斜角度が変化する溝壁面を有し、上記カムフォロワは、傾斜角度が変化する溝壁面に対して、その移動に伴なって順次に係合するべく傾斜角度が異なる複数の係合部を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、カムフォロワ（の傾斜角度の大きい係合部）が傾斜角度の大きい溝壁面に接触して移動するときは、カム溝へのカムフォロワの食い込みが抑制されるため、カムフォロワの摺動抵抗は低減され、駆動機構の負荷も低減される。一方、カムフォロワ（の傾斜角度の小さい係合部）が傾斜角度の小さい溝壁面に接触して移動するときは、カムフォロワはカム溝により高精度に案内されて位置決めされる。このように、カムフォロワは常時カム溝に係合して案内されると同時に摺動抵抗が低減されるため、カムフォロワのガタツキ等を防止しつつ駆動機構の負荷を有効に低減することができる。
【０００８】
上記構成において、カム溝は、全経路の一部分において第１傾斜角度をなす第１溝壁面と、全経路の残りの部分において第１傾斜角度よりも小さい第２傾斜角度をなす第２溝壁面と、により形成され、カムフォロワは、第１溝壁面に係合する第１係合部と、第２溝壁面に係合する第２係合部と、により形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、カムフォロワがカム溝の第１溝壁面上を移動するときは、傾斜角度の大きい第１係合部が係合するため、摺動抵抗が低減され、カムフォロワがカム溝の第２溝壁面上を移動するときは、傾斜角度の小さい第２係合部が係合するため、カムフォロワは高精度に位置決めされる。このように、２種類の溝壁面形状に対応した２種類の係合部をカムフォロワに設けることで、比較的簡単な構造にて、カムフォロワのガタツキ等を防止しつつ、駆動負荷を低減できる。
【０００９】
上記構成において、カム部材は、レンズ保持部材を非撮影領域〜撮影領域に亘って移動させるように形成されており、第１溝壁面は、非撮影領域において形成され、第２溝壁面は、撮影領域において形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、非撮影領域では、傾斜角度の大きいカム溝の領域が使用されて駆動負荷が低減され、一方、撮影領域では、傾斜角度の小さいカム溝の領域が使用されて高精度な位置決めがなされる。
【００１０】
上記構成において、カム溝は、レンズ保持部材を、カムフォロワの挿入位置、沈胴位置、広角端撮影位置、望遠端撮影位置に対応させるように形成され、第１溝壁面は、挿入位置から沈胴位置を経て広角端撮影位置までの経路に形成され、第２溝壁面は、広角端撮影位置から望遠端撮影位置までの経路に形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、挿入位置から沈胴位置を経て広角端撮影位置に至るまでは、傾斜角度の大きいカム溝の領域が使用されて駆動負荷が低減され、一方、広角端撮影位置から望遠端撮影位置までは、傾斜角度の小さいカム溝の領域が使用されて高精度な位置決めがなされる。
【００１１】
上記構成において、カム部材は、カム溝が内周面に形成された円筒カムであり、カムフォロワは、レンズ保持部材から径方向外向きに突出し先細りの多段円錐形状をなすフォロワピンである、構成を採用できる。
この構成によれば、カムフォロワを多段円錐形状のフォロワピンとすることで、傾斜角度のことなる複数の係合部を、簡略な構造にて、容易に形成することができる。
【００１２】
上記構成において、レンズ保持部材は、光軸方向において配列された複数のレンズ保持部材を含み、カム部材は、複数のレンズ保持部材の各々に形成されたカムフォロワを受け入れる複数のカム溝を含む、構成を採用できる。
この構成によれば、一つのカム部材が複数のレンズ保持部材を駆動する構成において、駆動負荷を低減することができる。
【００１３】
【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９は、本発明に係るレンズ鏡胴の駆動装置の一実施形態を示すものであり、図１は駆動装置を備えたレンズ鏡胴の正面図、図２はレンズ鏡胴の側断面図、図３は駆動機構の一部を示す拡大図、図４はカム部材の一部を示した展開図、図５はカムフォロワ及びカム溝を示す側面図及び断面図、図６はカムフォロワとカム溝との係合状態を示す断面図、図７ないし図９は広角、中間、望遠の位置におけるレンズ鏡胴の断面図である。
【００１４】
レンズ鏡胴は、図１及び図２に示すように、輪郭が略矩形形状をなし、フィルタ１１及び撮像素子としてのＣＣＤ１２等が取り付けられるベース１０、ベース１０に固着された固定筒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カム部材としての円筒カム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に駆動力を及ぼす駆動機構としての歯車機構７０及びＤＣモータ８０等を備えている。
【００１５】
円筒カム３０は、図１及び図２に示すように、その外周面において、径方向外向きに突出して設けられた３個のフォロワピン３１、光軸方向Ｌの後方領域外周面に形成された弧状歯車部３２等を有する。フォロワピン３１は、固定筒２０の内周面に形成されたカム溝２１に挿入されている。したがって、円筒カム３０は、駆動機構（歯車機構７０及びＤＣモータ８０）により回転させられると、フォロワピン３１がカム溝２１に案内されて、光軸方向Ｌに移動させられるようになっている。
【００１６】
また、円筒カム３０は、図１、図２、図４に示すように、その内周面において、第１レンズ群４０にカム作用を及ぼす３本のカム溝３３、第２レンズ群５０にカム作用を及ぼす３本のカム溝３４等を有する。
尚、円筒カム３０の内周面には、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が装着され、ガイド筒３５はベース１０に対し回動不能に固定されている。
【００１７】
第１レンズ群４０は、図１及び図２に示すように、レンズＧ１を保持するレンズ保持部材としての円筒状のレンズ枠４１、レンズ枠４１の外周面から径方向外向きに突出して設けられた３個のカムフォロワとしてのフォロワピン４２等により形成されている。３個のフォロワピン４２は、円筒カム３０のカム溝３３に挿入されている。したがって、円筒カム３０が回動すると、第１レンズ群４０は、その回転がガイド筒３５により規制されつつ、光軸方向Ｌに移動する。
【００１８】
第２レンズ群５０は、図１及び図２に示すように、レンズＧ２を保持するレンズ枠５１、レンズ枠５１から径方向外向きに突出して設けられた３個のカムフォロワとしてのフォロワピン５２、レンズ枠５１に保持されて露光用開口部を開閉するシャッタ機構５３等により構成されている。３個のフォロワピン５２は、円筒カム３０のカム溝３４に挿入されている。したがって、円筒カム３０が回動すると、第２レンズ群５０は、その回転がガイド筒３５により規制されつつ、光軸方向Ｌに移動する。
【００１９】
ここで、フォロワピン４２，５２と円筒カム３０のカム溝３３，３４との係合関係について説明する。
フォロワピン４２，５２は、図５（ａ）に示すように、先細りの多段円錐形状をなすように形成されており、先端側に傾斜角度θ１をなす第１係合部４２ａ，５２ａが画定され、続いて、傾斜角度θ１より小さい傾斜角度θ２をなす第２係合部４２ｂ，５２ｂが画定されている。このように、カムフォロワを多段円錐形状のフォロワピン４２，５２とすることで、傾斜角度が異なる複数の係合部を、簡略な構造にて、容易に形成することができる。
【００２０】
カム溝３３，３４は、図４に示すように、フォロワピン４２，５２を挿入するべく光軸方向Ｌに開口した挿入位置Ｐ１，Ｐ１´から、沈胴位置Ｐ２，Ｐ２´、広角端撮影位置Ｐ３，Ｐ３´、中間撮影位置Ｐ４，Ｐ４´を経て、望遠端撮影位置Ｐ５，Ｐ５´まで伸びる断面略Ｖ字状の溝経路を画定するように形成されている。そして、図４に示すように、挿入位置Ｐ１，Ｐ１´から沈胴位置Ｐ２，Ｐ２´を経て広角端撮影位置Ｐ３，Ｐ３´に至るまでの経路が非撮影領域Ａ１に対応し、広角端撮影位置Ｐ３，Ｐ３´から中間位置Ｐ４，Ｐ４´を経て望遠端撮影位置Ｐ５，Ｐ５´に至るまでの経路が撮影領域に対応している。
【００２１】
また、カム溝３３，３４は、全経路の一部分である非撮影領域Ａ１の部分が、図５（ｂ）に示すように、傾斜角度θ１（第１傾斜角度）をなす第１溝壁面３３ａ，３４ａにより形成され、全経路の残りの部分である撮影領域Ａ２の部分が、図５（ｃ）に示すように、傾斜角度θ１よりも小さい傾斜角度θ２（第２傾斜角度）をなす第２溝壁面３３ｂ，３４ｂにより形成されている。
【００２２】
すなわち、フォロワピン４２，５２がカム溝３３，３４に挿入された状態で、フォロワピン４２，５２が撮影領域Ａ２に位置するときは、図６（ａ）に示すように、第２係合部４２ｂ，５２ｂが第２溝壁面３３ｂ，３４ｂに係合するため、フォロワピン４２，５２（すなわち、レンズ保持部材４１，５１）は光軸方向Ｌにおいて高精度に位置決めされ、一方、フォロワピン４２，５２が非撮影領域Ａ１に位置するときは、図６（ｂ）に示すように、第１係合部４２ａ，５２ａが第１溝壁面３３ａ，３４ａに係合するため、フォロワピン４２，５２の食い込みが抑制されて、摺動抵抗すなわち駆動負荷が低減される。
【００２３】
また、フォロワピン４２，５２をカム溝３３，３４に組み付ける（挿入する）際には、挿入位置Ｐ１、Ｐ１´において、第１係合部４２ａ，５２ａは第１溝壁面３３ａ，３４ａに係合するため、フォロワピン４２，５２の食い込みが防止されて、容易に組み付けることができる。
さらに、フォロワピン４２，５２は、カム溝３３，３４内を移動するとき、第１溝壁面３３ａ，３４ａ又は第２溝壁面３３ｂ，３４ｂに常に係合しているため、安定して移動させられ、そのガタツキ、振動、衝突音等の発生が防止される。
【００２４】
第３レンズ群６０は、図２及び図７に示すように、レンズＧ３を保持するレンズ枠６１、レンズ枠６１に一体的に形成されベース１０に固定されたガイド軸１３，１４に外嵌されるガイド孔をもつ連結部６２，６３、ベース１０に固定されたステップモータ６４により駆動されるリードスクリュー６５に螺合される連結部６６等により構成されている。したがって、ステップモータ６４によりリードスクリュー６５が回動すると、第３レンズ群６０は、ガイド軸１３，１４により回転が規制されつつ光軸方向Ｌに移動する。尚、レンズ枠６１は、スプリング６７によりベース１０側に引寄せられている。
【００２５】
駆動機構の一部をなす歯車機構７０は、図１ないし図３に示すように、ＤＣモータ８０の出力軸８０ａに固着されたウォームギヤ７１、ウォームギヤ７１と噛合するウォームホイール７２、ウォームホイール７２と同軸にて一体的に形成されたウォームギヤ７３、ウォームギヤ７３と噛合するウォームホイール７４、ウォームホイール７４と同軸にて一体的に形成された平歯車７５、平歯車７５と円筒カム３０の外周面に形成された弧状歯車部３２と噛合する平歯車７６等により構成されている。
ウォームギヤ７１は、センサ（フォトインタラプタ）９０の間において、放射状に配列された複数の羽根７１ａを有する。そして、複数の羽根７１ａがセンサ９０の検出光をオン／オフすることで、センサ９０がウォームギヤ７１の回転量を検出するようになっている。
【００２６】
次に、上記レンズ鏡胴の動作について、図２、図４、図６、図７ないし図９を参照しつつ説明する。
先ず、図２に示すように、第１レンズ群４０のレンズ枠４１が沈胴した状態において、フォロワピン４２，５２は、図６（ｂ）に示すように、第１係合部４２ａ，５２ａがカム溝３３，３４の第１溝壁面３３ａ，３４ａに係合しており、図４中のＰ２，Ｐ２´で示す位置（沈胴位置）にある。
【００２７】
この沈胴位置から、ＤＣモータ８０が一方向に回転すると、歯車機構７０を介して、円筒カム３０が回転しつつ光軸方向Ｌ前方に向かって移動する。円筒カム３０の回転により、フォロワピン４２，５２はそれぞれカム溝３３，３４に案内されて、レンズ枠４１は光軸方向Ｌの前方に向けて移動し、レンズ枠５２は光軸方向Ｌの後方に向けて移動し、図７に示すような広角端撮影位置に至る。
この広角端撮影位置において、レンズ枠４１（第１レンズ群４０）は繰り出された状態となり、フォロワピン４２，５２は、カム溝３３，３４の第１溝壁面３３ａ，３４ａから第２溝壁面３３ｂ，３４ｂに遷移する領域にあり、図４中のＰ３，Ｐ３´で示す位置（広角端撮影位置）にある。
【００２８】
この広角端撮影位置から、ＤＣモータ８０が同一方向にさらに回転すると、歯車機構７０を介して、円筒カム３０がさらに同方向に回転し、フォロワピン４２，５２はそれぞれカム溝３３，３４に案内されて、レンズ枠４１は光軸方向Ｌの後方に向けて移動し、レンズ枠５１は光軸方向Ｌの前方に向けて移動し、図８に示すような（広角端撮影位置と望遠端撮影位置との中間に位置する）中間撮影位置に至る。この中間撮影位置においても、レンズ枠４１（第１レンズ群４０）は繰り出された状態にあり、フォロワピン４２，５２は、図６（ａ）に示すように、第２係合部４２ｂ，５２ｂがカム溝３３，３４の第２溝壁面３３ｂ，３４ｂに係合しており、図４中のＰ４，Ｐ４´で示す位置（中間撮影位置）にある。
【００２９】
上記中間撮影位置から、ＤＣモータ８０が同一方向にさらに回転すると、歯車機構７０を介して、円筒カム３０がさらに同方向に回転し、フォロワピン４２，５２はそれぞれカム溝３３，３４に案内されて、レンズ枠４１及びレンズ枠５１は、共に光軸方向Ｌの前方に向けて移動し、図９に示すような望遠端撮影位置に至る。この望遠端撮影位置においても、レンズ枠４１（第１レンズ群４０）は繰り出された状態にあり、フォロワピン４２，５２は、図６（ａ）に示すように、第２係合部４２ｂ，５２ｂがカム溝３３，３４の第２溝壁面３３ｂ，３４ｂに係合しており、図４中のＰ５，Ｐ５´で示す位置（望遠端撮影位置）にある。
【００３０】
尚、ＤＣモータ８０が逆方向に回転すると、歯車機構７０を介して、円筒カム３０は逆向きに回転し、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、望遠端撮影位置から逆の経路を辿って、中間撮影位置、広角端撮影位置、沈胴位置へと移動する。また、上記一連の変倍動作において、第３レンズ群６０も、ステップモータ６４の回転により、光軸方向Ｌにおける所望の位置に移動させられる。
【００３１】
このように、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は一つの円筒カム３０により光軸方向Ｌに往復動させられるため、円筒カム３０から歯車機構７０を介してＤＣモータ８０に加わる駆動負荷も増加する傾向にあるが、沈胴位置から広角端撮影位置までの領域（非撮影領域）においては、傾斜角度の大きい第１係合部４２ａ，５２ａと第１溝壁面３３ａ，３４ａとが係合するため、フォロワピン４２，５２の食い込みが防止されて、全体としての駆動負荷が低減される。
【００３２】
上記実施形態においては、第１レンズ群４０のフォロワピン４２及び第２レンズ群５０のフォロワピン５２とカム溝３３，３４に対して本発明の構成を採用したが、これに限定されるものではなく、円筒カム３０のフォロワピン３１と固定筒２０のカム溝２１に対して本発明の構成を採用してもよく、又、第１レンズ群４０のフォロワピン４２とカム溝３３に対してのみ本発明の構成を採用してもよい。
【００３３】
また、上記実施形態においては、円筒カム３０により繰り出されるレンズ保持部材（レンズ枠）として二つのレンズ保持部材４１，５１を示したが、一つのレンズ保持部材が繰り出される構成において、本発明の構成を採用してもよい。
【００３４】
さらに、上記実施形態においては、傾斜角度が異なる複数の溝壁面及び係合部として２種類の壁面３３ａ，３４ａ、３３ｂ，３４ｂ及び係合部４２ａ，５２ａ、４２ｂ，５２ｂを採用したが、これに限定されるものではなく、３種類以上の異なる傾斜角度をなす溝壁面及び係合部を採用してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るレンズ鏡胴の駆動装置によれば、レンズ保持部材に設けられたカムフォロワと、カムフォロワを受け入れて光軸方向に移動させるための断面略Ｖ字状のカム溝との関係において、カム溝にはその経路に沿って傾斜角度が変化する溝壁面を設け、カムフォロワには溝壁面に対してその移動に伴なって順次に係合するべく傾斜角度が異なる複数の係合部を設けたことにより、カムフォロワは常時カム溝に係合して案内されると同時に摺動抵抗が低減されるため、カムフォロワのガタツキ等を防止しつつ駆動機構の負荷を有効に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動装置を備えたレンズ鏡胴の一実施形態を示す正面図である。
【図２】レンズ鏡胴が沈胴位置にある状態を示す縦断面図である。
【図３】駆動機構の一部を拡大した正面図である。
【図４】カム部材としての円筒カムの一部を展開した展開図である。
【図５】フォロワピン及びカム溝を示すものであり、（ａ）はフォロワピンの側面図、（ｂ）は図４中のＥ１−Ｅ１において第１溝壁面により画定されるカム溝の断面図、（ｃ）は図４中のＥ２−Ｅ２において第２溝壁面により画定されるカム溝の断面図である。
【図６】フォロワピンとカム溝との係合状態を示すものであり、（ａ）は第２係合部が第２溝壁面に係合した状態を示す断面図、（ｂ）は第１係合部が第１溝壁面に係合した状態を示す断面図である。
【図７】レンズ鏡胴が広角端撮影位置にある状態を示す縦断面図である。
【図８】レンズ鏡胴が中間撮影位置にある状態を示す縦断面図である。
【図９】レンズ鏡胴が望遠端撮影位置にある状態を示す縦断面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来の駆動装置におけるフォロワピンとカム溝との関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ベース
２０固定筒
３０円筒カム（カム部材）
３１フォロワピン
３２弧状歯車部
３３，３４カム溝
３３ａ，３４ａ第１溝壁面
３３ｂ，３４ｂ第２溝壁面
４０第１レンズ群
４１レンズ枠（レンズ保持部材）
４２フォロワピン（カムフォロワ）
４２ａ第１係合部
４２ｂ第２係合部
５０第２レンズ群
５１レンズ枠（レンズ保持部材）
５２フォロワピン（カムフォロワ）
５２ａ第１係合部
５２ｂ第２係合部
６０第３レンズ群
７０歯車機構（駆動機構）
８０ＤＣモータ（駆動機構）
θ１第１傾斜角度
θ２第２傾斜角度[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive apparatus for a lens barrel mounted on a digital camera, a silver halide film camera, and the like, which can perform variable magnification photographing, and more particularly to a drive apparatus for a lens barrel including a cam groove and a cam follower.
[0002]
[Prior art]
A lens barrel driving device for moving a lens in the optical axis direction includes a cam member having a cylindrical shape and a cam groove having a V-shaped cross section formed on an inner peripheral surface thereof, and a conical follower pin engaged with the cam groove. A cylindrical lens holding member having an outer peripheral surface, a motor for rotating the cam member, and the like are provided.In order to reduce the load on the motor, an area where the follower pin is loosely fitted is provided in a partial area of the cam groove. Things are known.
[0003]
That is, as shown in FIG. 10A, the cam groove 1a in which the follower pin 2 is in close contact with the cam member 1, and as shown in FIG. 10B, the cam in which the follower pin 2 is partially engaged. The groove 1b is formed with three types of cam grooves 1c as shown in FIG. 10 (c) in which the follower pin 2 is loosely inserted, and in a region where positioning accuracy is required, as shown in FIG. 10 (a). In a region where the positioning accuracy is not so required, the cam grooves 1b and 1c shown in FIGS. 10B and 10C are used (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-108883
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned driving device, a close contact state in which the follower pin is sandwiched by the cam groove, an engagement state in which the follower pin is in contact with the cam groove, and a loose insertion state in which the follower pin can be completely separated from the cam groove. As described above, the degree of contact of the follower pin with the cam groove is changed to reduce the load applied to the motor.
Therefore, especially in the engagement state as shown in FIGS. 10B and 10C, fluctuations in the driving load and the like may cause rattling, vibration or collision noise of the follower pin 2 in the cam grooves 1b and 1c. There is. When such a driving device is used in a camera mounted on a mobile phone or the like under a relatively quiet environment, particularly, a collision sound or the like is troublesome for an operator, and furthermore, it is not preferable because the quality is reduced. .
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce the resistance when a cam follower moves in a cam groove in a drive mechanism including a cam follower and a cam groove, It is an object of the present invention to provide a lens barrel driving device capable of obtaining a reliable driving operation and preventing rattling of a cam follower, collision noise, and the like.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A driving device for a lens barrel according to the present invention includes a lens holding member that holds a lens and is movably supported in an optical axis direction, and a cross section for receiving a cam follower provided in the lens holding member and moving the cam follower in the optical axis direction. A driving device for a lens barrel, comprising: a cam member having a substantially V-shaped cam groove; and a driving mechanism for driving the cam member, wherein the cam groove changes its inclination angle along its path. The cam follower has a groove wall surface, and the cam follower has a plurality of engagement portions having different inclination angles so as to sequentially engage with the groove wall surface where the inclination angle changes with the movement. .
According to this configuration, when the cam follower (the engaging portion having a large inclination angle) moves while contacting the groove wall surface having a large inclination angle, the cam follower is prevented from biting into the cam groove, and thus the cam follower slides. The resistance is reduced and the load on the drive mechanism is also reduced. On the other hand, when the cam follower (the engaging portion having a small inclination angle) moves in contact with the groove wall surface having a small inclination angle, the cam follower is guided and positioned with high precision by the cam groove. As described above, since the cam follower is always engaged with and guided by the cam groove and the sliding resistance is reduced, the load on the drive mechanism can be effectively reduced while preventing the cam follower from rattling.
[0008]
In the above configuration, the cam groove has a first groove wall surface forming a first inclination angle in a part of the entire path, and a second groove wall surface forming a second inclination angle smaller than the first inclination angle in a remaining part of the entire path. , And the cam follower can be configured to include a first engaging portion engaging with the first groove wall surface and a second engaging portion engaging with the second groove wall surface.
According to this configuration, when the cam follower moves on the first groove wall surface of the cam groove, the first engagement portion having a large inclination angle is engaged, so that sliding resistance is reduced, and the cam follower is moved to the first groove wall of the cam groove. When moving on the two-groove wall surface, the second engaging portion having a small inclination angle is engaged, so that the cam follower is positioned with high precision. By providing the cam follower with two types of engaging portions corresponding to the two types of groove wall shapes, the driving load can be reduced with a relatively simple structure while preventing the cam follower from rattling or the like.
[0009]
In the above configuration, the cam member is formed so as to move the lens holding member from the non-imaging region to the imaging region, the first groove wall surface is formed in the non-imaging region, and the second groove wall surface is formed in the imaging region. The configuration formed in the region can be adopted.
According to this configuration, in the non-photographing region, the driving load is reduced by using the cam groove region with a large inclination angle, while in the photographing region, the cam groove region with a small inclination angle is used, so that high accuracy is achieved. Positioning is performed.
[0010]
In the above configuration, the cam groove is formed so as to correspond the lens holding member to the insertion position of the cam follower, the retracted position, the wide-angle end photographing position, and the telephoto end photographing position. The second groove wall surface is formed on the path from the wide-angle end photographing position to the telephoto end photographing position.
According to this configuration, from the insertion position to the wide-angle end photographing position via the retracted position, the cam groove area having a large inclination angle is used to reduce the driving load, and on the other hand, from the wide-angle end photographing position to the telephoto end photographing. Up to the position, a region of the cam groove having a small inclination angle is used to perform highly accurate positioning.
[0011]
In the above configuration, the cam member is a cylindrical cam having a cam groove formed on the inner peripheral surface, and the cam follower is a follower pin that projects radially outward from the lens holding member and has a tapered multi-stage conical shape. it can.
According to this configuration, by forming the cam follower as a follower pin having a multi-stage conical shape, a plurality of engagement portions having different inclination angles can be easily formed with a simple structure.
[0012]
In the above configuration, the lens holding member includes a plurality of lens holding members arranged in the optical axis direction, and the cam member includes a plurality of cam grooves for receiving cam followers formed on each of the plurality of lens holding members. Can be adopted.
According to this configuration, in a configuration in which one cam member drives a plurality of lens holding members, the driving load can be reduced.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 9 show an embodiment of a lens barrel driving device according to the present invention. FIG. 1 is a front view of a lens barrel provided with a driving device, and FIG. 2 is a side of the lens barrel. FIG. 3 is an enlarged view showing a part of a driving mechanism, FIG. 4 is a developed view showing a part of a cam member, FIG. 5 is a side view and a sectional view showing a cam follower and a cam groove, and FIG. 7 to 9 are sectional views of the lens barrel in a wide-angle, intermediate, and telephoto positions.
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the lens barrel has a substantially rectangular outline, a base 10 on which a filter 11 and a CCD 12 as an image sensor are mounted, a fixed cylinder 20 fixed to the base 10, and a fixed cylinder. A cylindrical cam 30 as a cam member rotatably and rectilinearly supported inside 20; a first lens group 40 and a second lens group 50 supported movably in the optical axis direction L inside cylindrical cam 30; A third lens group 60 movably supported in the optical axis direction L with respect to 10, a gear mechanism 70 as a drive mechanism for applying a drive force to the cylindrical cam 30, a DC motor 80, and the like.
[0015]
As shown in FIGS. 1 and 2, the cylindrical cam 30 has three follower pins 31 protruding radially outward on an outer peripheral surface thereof, and an arc-shaped formed on an outer peripheral surface of a rear region in the optical axis direction L. It has a gear portion 32 and the like. The follower pin 31 is inserted into a cam groove 21 formed on the inner peripheral surface of the fixed cylinder 20. Therefore, when the cylindrical cam 30 is rotated by the driving mechanism (the gear mechanism 70 and the DC motor 80), the follower pin 31 is guided by the cam groove 21 and is moved in the optical axis direction L.
[0016]
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the cylindrical cam 30 has three cam grooves 33 acting on the first lens group 40 on the inner peripheral surface thereof and cams formed on the second lens group 50. It has three cam grooves 34 that act.
In addition, a guide cylinder 35 that guides in the optical axis direction L while restricting the rotation of the first lens group 40 and the second lens group 50 is mounted on the inner peripheral surface of the cylindrical cam 30. On the other hand, it is fixed so as not to rotate.
[0017]
As shown in FIGS. 1 and 2, the first lens group 40 is provided so as to protrude radially outward from the outer peripheral surface of the lens frame 41 as a cylindrical lens frame 41 as a lens holding member that holds the lens G1. And three follower pins 42 as cam followers. The three follower pins 42 are inserted into the cam grooves 33 of the cylindrical cam 30. Therefore, when the cylindrical cam 30 rotates, the first lens group 40 moves in the optical axis direction L while its rotation is restricted by the guide cylinder 35.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, the second lens group 50 includes a lens frame 51 for holding the lens G2, three follower pins 52 as cam followers provided to project radially outward from the lens frame 51, and a lens. A shutter mechanism 53 and the like, which are held by the frame 51 and open and close the exposure opening, are provided. The three follower pins 52 are inserted into the cam grooves 34 of the cylindrical cam 30. Therefore, when the cylindrical cam 30 rotates, the second lens group 50 moves in the optical axis direction L while its rotation is restricted by the guide cylinder 35.
[0019]
Here, the engagement relationship between the follower pins 42 and 52 and the cam grooves 33 and 34 of the cylindrical cam 30 will be described.
As shown in FIG. 5A, the follower pins 42 and 52 are formed so as to form a tapered multi-stage conical shape, and define first engagement portions 42a and 52a forming an inclination angle θ1 on the distal end side. Subsequently, the second engagement portions 42b and 52b having an inclination angle θ2 smaller than the inclination angle θ1 are defined. As described above, by forming the cam followers as follower pins 42 and 52 having a multi-stage conical shape, a plurality of engagement portions having different inclination angles can be easily formed with a simple structure.
[0020]
As shown in FIG. 4, the cam grooves 33 and 34 extend from the insertion positions P1 and P1 'opened in the optical axis direction L to insert the follower pins 42 and 52, to the collapsed positions P2 and P2' and the wide-angle end photographing position P3. It is formed so as to define a groove path having a substantially V-shaped cross section which extends through P3 ', the intermediate photographing positions P4 and P4', and extends to the telephoto end photographing positions P5 and P5 '. Then, as shown in FIG. 4, the path from the insertion position P1, P1 'to the wide-angle end photographing position P3, P3' via the retracted position P2, P2 'corresponds to the non-photographing area A1, and the wide-angle end photographing position. The path from P3, P3 'to the telephoto end photographing positions P5, P5' via the intermediate positions P4, P4 'corresponds to the photographing area.
[0021]
Further, as shown in FIG. 5 (b), the cam grooves 33, 34 have a first groove wall surface 33a, in which the non-photographing area A1, which is a part of the entire path, forms an inclination angle θ1 (first inclination angle). As shown in FIG. 5 (c), the second groove formed by the first groove 34a and having the remaining portion of the entire area of the photographing area A2 forming an inclination angle θ2 (second inclination angle) smaller than the inclination angle θ1. It is formed by wall surfaces 33b and 34b.
[0022]
That is, when the follower pins 42, 52 are inserted in the cam grooves 33, 34 and the follower pins 42, 52 are located in the photographing area A2, as shown in FIG. Since 52b is engaged with the second groove wall surfaces 33b and 34b, the follower pins 42 and 52 (that is, the lens holding members 41 and 51) are positioned with high precision in the optical axis direction L, while the follower pins 42 and 52 are not photographed. When located in the area A1, as shown in FIG. 6B, the first engagement portions 42a, 52a engage with the first groove wall surfaces 33a, 34a, so that biting of the follower pins 42, 52 is suppressed. In addition, the sliding resistance, that is, the driving load is reduced.
[0023]
When the follower pins 42, 52 are assembled (inserted) into the cam grooves 33, 34, the first engagement portions 42a, 52a engage with the first groove wall surfaces 33a, 34a at the insertion positions P1, P1 '. Therefore, the follower pins 42 and 52 are prevented from biting, and can be easily assembled.
Further, when the follower pins 42, 52 are moved in the cam grooves 33, 34, they are always engaged with the first groove wall surfaces 33a, 34a or the second groove wall surfaces 33b, 34b, so that the follower pins 42, 52 are stably moved. The occurrence of rattling, vibration, collision noise and the like is prevented.
[0024]
As shown in FIGS. 2 and 7, the third lens group 60 is externally fitted to a lens frame 61 for holding the lens G <b> 3 and guide shafts 13 and 14 formed integrally with the lens frame 61 and fixed to the base 10. And a connecting portion 66 screwed to a lead screw 65 driven by a step motor 64 fixed to the base 10. Therefore, when the lead screw 65 is rotated by the step motor 64, the third lens group 60 moves in the optical axis direction L while the rotation is restricted by the guide shafts 13 and 14. The lens frame 61 is pulled toward the base 10 by a spring 67.
[0025]
As shown in FIGS. 1 to 3, the gear mechanism 70 forming a part of the drive mechanism is a worm gear 71 fixed to the output shaft 80 a of the DC motor 80, a worm wheel 72 meshing with the worm gear 71, and a coaxial with the worm wheel 72. A worm gear 73 formed integrally with the worm gear 73, a worm wheel 74 meshing with the worm gear 73, a spur gear 75 integrally formed coaxially with the worm wheel 74, formed on the outer peripheral surface of the spur gear 75 and the cylindrical cam 30. It is constituted by a spur gear 76 meshing with the arcuate gear 32.
The worm gear 71 has a plurality of blades 71 a radially arranged between sensors (photo interrupters) 90. The plurality of blades 71a turn on / off the detection light of the sensor 90, so that the sensor 90 detects the rotation amount of the worm gear 71.
[0026]
Next, the operation of the lens barrel will be described with reference to FIGS. 2, 4, 6, 7 and 9. FIG.
First, as shown in FIG. 2, in a state where the lens frame 41 of the first lens group 40 is collapsed, the follower pins 42, 52 are connected to the first engagement portions 42a, 52a as shown in FIG. It is engaged with the first groove wall surfaces 33a, 34a of the grooves 33, 34, and is at a position (retracted position) indicated by P2, P2 'in FIG.
[0027]
When the DC motor 80 rotates in one direction from the collapsed position, the cylindrical cam 30 rotates and moves forward in the optical axis direction L via the gear mechanism 70 while rotating. By the rotation of the cylindrical cam 30, the follower pins 42 and 52 are guided by the cam grooves 33 and 34, respectively, and the lens frame 41 moves forward in the optical axis direction L, and the lens frame 52 moves backward in the optical axis direction L. Toward the wide-angle end photographing position as shown in FIG.
At this wide-angle end photographing position, the lens frame 41 (the first lens group 40) is in an extended state, and the follower pins 42, 52 are moved from the first groove wall surfaces 33a, 34a of the cam grooves 33, 34 to the second groove wall surfaces 33b, 33b. 34b, which is at the position indicated by P3 and P3 'in FIG. 4 (wide-angle end photographing position).
[0028]
When the DC motor 80 further rotates in the same direction from the wide-angle end photographing position, the cylindrical cam 30 further rotates in the same direction via the gear mechanism 70, and the follower pins 42 and 52 are guided by the cam grooves 33 and 34, respectively. The lens frame 41 moves rearward in the optical axis direction L, and the lens frame 51 moves forward in the optical axis direction L, as shown in FIG. 8 (the wide-angle end photographing position and the telephoto end photographing position). (Intermediate shooting position). Also at this intermediate photographing position, the lens frame 41 (the first lens group 40) is in the extended state, and the follower pins 42, 52 have the second engagement portions 42b, 52b, as shown in FIG. It is engaged with the second groove wall surfaces 33b, 34b of the cam grooves 33, 34, and is at a position (intermediate photographing position) indicated by P4, P4 'in FIG.
[0029]
When the DC motor 80 further rotates in the same direction from the intermediate photographing position, the cylindrical cam 30 further rotates in the same direction via the gear mechanism 70, and the follower pins 42 and 52 are guided by the cam grooves 33 and 34, respectively. The lens frame 41 and the lens frame 51 both move forward in the optical axis direction L, and reach the telephoto end photographing position as shown in FIG. Also at this telephoto end photographing position, the lens frame 41 (the first lens group 40) is in the extended state, and the follower pins 42, 52 are moved to the second engagement portions 42b, 52b as shown in FIG. Are engaged with the second groove wall surfaces 33b, 34b of the cam grooves 33, 34, and are at positions (telephoto end photographing positions) indicated by P5, P5 'in FIG.
[0030]
When the DC motor 80 rotates in the reverse direction, the cylindrical cam 30 rotates in the reverse direction via the gear mechanism 70, and the first lens group 40 and the second lens group 50 move in the reverse path from the telephoto end shooting position. To the intermediate shooting position, the wide-angle end shooting position, and the retracted position. In the above-described series of zooming operations, the third lens group 60 is also moved to a desired position in the optical axis direction L by the rotation of the step motor 64.
[0031]
As described above, since the first lens group 40 and the second lens group 50 are reciprocated in the optical axis direction L by one cylindrical cam 30, the driving load applied to the DC motor 80 from the cylindrical cam 30 via the gear mechanism 70. In the region from the retracted position to the wide-angle end photographing position (non-photographing region), the first engaging portions 42a and 52a having a large inclination angle engage with the first groove wall surfaces 33a and 34a. Therefore, the follower pins 42, 52 are prevented from biting, and the driving load as a whole is reduced.
[0032]
In the above embodiment, the configuration of the present invention is adopted for the follower pin 42 of the first lens group 40, the follower pin 52 of the second lens group 50, and the cam grooves 33 and 34. However, the present invention is not limited to this. The configuration of the present invention may be adopted for the follower pin 31 of the cylindrical cam 30 and the cam groove 21 of the fixed barrel 20, and the configuration of the present invention may be applied only to the follower pin 42 and the cam groove 33 of the first lens group 40. May be adopted.
[0033]
In the above embodiment, the two lens holding members 41 and 51 are shown as the lens holding members (lens frames) fed out by the cylindrical cam 30. However, in the configuration where one lens holding member is fed out, the configuration of the present invention is adopted. May be adopted.
[0034]
Further, in the above embodiment, two types of wall surfaces 33a, 34a, 33b, 34b and engagement portions 42a, 52a, 42b, 52b are employed as the plurality of groove wall surfaces and the engagement portions having different inclination angles. The present invention is not limited thereto, and three or more types of groove wall surfaces and engagement portions having different inclination angles may be employed.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the lens barrel driving device of the present invention, the cam follower provided on the lens holding member and the cam groove having a substantially V-shaped cross section for receiving the cam follower and moving the cam follower in the optical axis direction. In the relationship, the cam groove is provided with a groove wall surface whose inclination angle changes along its path, and the cam follower has a plurality of inclination angles different from each other so as to sequentially engage the groove wall surface with the movement thereof. By providing the engaging portion, the cam follower is always engaged with and guided by the cam groove, and at the same time, the sliding resistance is reduced. Therefore, it is possible to effectively reduce the load on the drive mechanism while preventing the cam follower from rattling. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a lens barrel provided with a driving device according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state where a lens barrel is in a collapsed position.
FIG. 3 is an enlarged front view of a part of a driving mechanism.
FIG. 4 is a development view in which a part of a cylindrical cam as a cam member is developed.
5A and 5B show a follower pin and a cam groove, wherein FIG. 5A is a side view of the follower pin, FIG. 5B is a sectional view of a cam groove defined by a first groove wall surface at E1-E1 in FIG. FIG. 5C is a cross-sectional view of the cam groove defined by the second groove wall surface at E2-E2 in FIG.
FIGS. 6A and 6B show a state in which a follower pin and a cam groove are engaged with each other. FIG. 6A is a cross-sectional view showing a state in which a second engagement portion is engaged with a second groove wall surface, and FIG. It is sectional drawing which shows the state which the joint part engaged with the 1st groove wall surface.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a state where the lens barrel is at a wide-angle end photographing position.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a state where the lens barrel is at an intermediate photographing position.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a state where the lens barrel is at a telephoto end photographing position.
FIGS. 10A, 10B, and 10C are cross-sectional views illustrating a relationship between a follower pin and a cam groove in a conventional driving device.
[Explanation of symbols]
10 Base 20 Fixed cylinder 30 Cylindrical cam (cam member)
31 Follower pin 32 Arc gear part 33, 34 Cam groove 33a, 34a First groove wall surface 33b, 34b Second groove wall surface 40 First lens group 41 Lens frame (lens holding member)
42 Follower pin (Cam follower)
42a first engagement portion 42b second engagement portion 50 second lens group 51 lens frame (lens holding member)
52 Follower pin (Cam follower)
52a first engaging portion 52b second engaging portion 60 third lens group 70 gear mechanism (drive mechanism)
80 DC motor (drive mechanism)
θ1 First tilt angle θ2 Second tilt angle

Claims

A cam having a lens holding member that holds a lens and is movably supported in the optical axis direction, and a cam groove having a substantially V-shaped cross section for receiving a cam follower provided in the lens holding member and moving the cam follower in the optical axis direction. A driving device for a lens barrel, comprising a member and a driving mechanism for driving the cam member,
The cam groove has a groove wall surface whose inclination angle changes along the path,
The cam follower has a plurality of engaging portions having different inclination angles so as to sequentially engage with the groove wall surface where the inclination angle changes with the movement thereof.
A driving device for a lens barrel, characterized in that:

The cam groove has a first groove wall surface forming a first inclination angle in a part of the entire path, and a second groove wall surface forming a second inclination angle smaller than the first inclination angle in a remaining part of the entire path. Formed,
The cam follower is formed by a first engagement portion that engages with the first groove wall surface and a second engagement portion that engages with the second groove wall surface.
The driving device for a lens barrel according to claim 1, wherein

The cam member is formed so as to move the lens holding member from a non-imaging area to an imaging area.
The first groove wall surface is formed in the non-imaging area,
The second groove wall surface is formed in the imaging region,
3. A driving device for a lens barrel according to claim 2, wherein:

The cam groove is formed so that the lens holding member corresponds to an insertion position of the cam follower, a retracted position, a wide-angle end photographing position, and a telephoto end photographing position.
The first groove wall surface is formed on a path from the insertion position to the wide-angle end photographing position via the retracted position,
The second groove wall surface is formed on a path from the wide-angle end imaging position to the telephoto end imaging position,
The lens barrel driving device according to claim 2 or 3, wherein:

The cam member is a cylindrical cam in which the cam groove is formed on an inner peripheral surface,
The cam follower is a follower pin that projects radially outward from the lens holding member and has a tapered multi-stage conical shape.
5. The driving device for a lens barrel according to claim 1, wherein:

The lens holding member includes a plurality of lens holding members arranged in the optical axis direction,
The cam member includes a plurality of cam grooves for receiving a cam follower formed on each of the plurality of lens holding members,
The lens barrel driving device according to any one of claims 1 to 5, wherein: