JP2006276241A - ギヤのスライド防止構造及びズームレンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転軸上のギヤのスライドを防止する。
【解決手段】 カム駆動ギヤ４８とズームカム４９は、同じ回転軸上に支持されている。カム駆動ギヤ４８の歯面部には、全周にわたってレール状の溝部４８ｂが形成されている。この溝部４８ｂには、リブ５３が挿入され、カム駆動ギヤ４８の軸方向へのスライドが阻止される。このリブ５３は、レンズ筐体２５の開口を塞ぐ蓋部材２６に設けられているため、蓋部材２６をレンズ筐体２５に取り付ける動作に付随して、リブ５３を溝部４８ｂ内に挿入することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、回転軸上のギヤのスライドを防止する構造と、これを用いたズームレンズ装置とに関する。

デジタルカメラを内蔵したカメラ付き携帯電話機が普及している。従来のカメラ付き携帯電話機には、小型化及びコストダウンのために、単焦点の撮影レンズと、解像度の低いイメージセンサとが用いられていた。しかし、カメラ付き携帯電話機に高画質な撮影機能を望むユーザーが多いため、近年では光学ズームやオートフォーカス、画素数の多いイメージセンサ等を用いたカメラ付き携帯電話機も販売されている。

ズームレンズ装置は、光軸方向に移動可能なレンズ群を最低でも二つ必要とする。また、ズーム調整時には各レンズ群を個別に移動させ、フォーカス調整時には一つのレンズ群のみを移動させ、または二つのレンズ群を同方向に同量移動させることのできるレンズ駆動機構を必要とする。カメラ付き携帯電話機に組み込まれるデジタルカメラは非常に小型であるため、外周に精密なカム溝を形成する必要のある鏡筒タイプのズームレンズ装置は使用することができない。また、ズーム調整によって鏡筒がカメラ付き携帯電話機の外に繰り出されるアウターズームタイプのズームレンズ装置は、乱暴に取り扱われることの多いカメラ付き携帯電話機には適さない。

そこで、従来の光学ズームを備えたカメラ付き携帯電話機は、光軸方向に移動自在となるように保持された二つのレンズ群にナットを取り付け、このナットに棒状の送りネジを螺合させ、この送りネジをモーターで回転させるインナーズームタイプのレンズ駆動機構を使用している。しかし、ズーム用とフォーカス用に二つのレンズ駆動機構を組み込んだ場合、カメラ付き携帯電話機のサイズ、及びコストに対する影響が大きい。

カメラを小型化、及びローコスト化するために、一つのレンズ駆動機構でズーム調整とフォーカス調整とを行なうことのできるズームレンズが発明されている。例えば、特許文献１記載のズームレンズ装置は、固定筒の外周で回転されるカム環に、固定筒内に組み込まれた２個のレンズ群のカムフォロワが挿入される２本のカム溝を形成し、このうち一方のカム溝の幅を他方よりも広くしている。カム環の一方の方向への回転では、各レンズ群がそれぞれのカム溝によって光軸方向に移動され、ズーム調整が行なわれる。カム環を他方向に回転させると、幅の狭いカム溝に係合されたレンズ群はカム溝に追従して移動し、幅の広いカム溝に係合されたレンズ群は、カム溝がカムフォロワに当接するまで移動されないため、ズーム倍率が変動しない状態でフォーカス調整が行なわれる。

また、特許文献２記載のズームレンズ装置は、回転により前群レンズを移動させる中間筒と、この中間筒と同軸的に設けられて後群レンズを移動させるカム筒との間に、係合時には中間筒とカム筒との双方を回転させてズーム調整を行い、被係合時にはカム筒の回転を停止させて中間筒のみを所定の角度範囲にわたって回転させて焦点調整を行なわせる係脱可能な回転伝達機構が設けられている。
特開平１１−０６４７０８号公報 特開平０９−０４９９５８号公報

ズームレンズ装置を小型化するために、モーターの回転を減速して伝達するギヤトレインの複数の減速ギヤや、カム等を同軸上に支持することが考えられる。しかし、これらのギヤが回転軸上で軸方向にスライドすると、ギヤ間の噛合が外れてしまうため、何らかのスライド止めを行なわなくてはならない。ギヤやカムのスライドを防止する方法として、回転軸上にストッパーを取り付けたり、軸受部を設けることが考えられるが、部品点数や組立工数が増加するためコストがアップし、またストッパーや軸受部の分だけ軸方向のサイズが大きくなるという問題がある。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、同軸上に支持されたギヤのスライドを省スペース、かつローコストに行なうことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のギヤのスライド防止構造は、ギヤの歯面部に、全周にわたって歯のないレール状の溝を少なくとも１本形成し、この溝内に板状の規制部材を挿入してスライドを防止するようにしている。これにより、回転軸上にストッパーを設けることや、またはギヤごとに軸受部を設ける必要もなくなる。また、規制部材の溝に対面する端面は、溝の曲面に合せて円弧形状にされているため、ギヤと規制部材との当接範囲が長くなり、より確実にスライドを防止することができる。

また、本発明のズームレンズ装置は、モーターにより回転されるカム駆動ギヤと、第１レンズ群及び第２レンズ群に連係して光軸方向で移動させるズームカムとを同軸上に軸支するとともに、カム駆動ギヤの歯面部に全周にわたってレール状の溝を形成し、この溝に規制部材を挿入して、カム駆動ギヤの軸方向の移動を規制している。これによれば、回転軸上にストッパーや軸受部等を取り付ける必要がないため、ローコスト化が可能であり、カム駆動部材とズームカムとを回転軸上で近接して配置することができるため、小型化にも寄与することができる。

また、規制部材は、各構成部品が組み込まれるレンズ筐体、またはこのレンズ筐体の開口部を塞ぐ蓋部材に一体に設けたので、部品点数の削減によるローコスト化及び小型化が可能である。

本発明のギヤのスライド防止構造、及びズームレンズ装置によれば、複数のギヤやカムなどの組込スペースを小さくすることができ、かつローコスト化を図ることができる。

図１及び図２は、本発明を実施したカメラ付き携帯電話機の構成を示す外観図、及びブロック図である。カメラ付き携帯電話機２は、ヒンジ部３により折り畳み自在に連結された受話部４と送話部５とからなる電話部６と、受話部４内に組み込まれているデジタルカメラであるカメラ部７とから構成されている。受話部４の外面には、カメラ部７のズームレンズ装置を保護する透明な保護板８が外部に露呈されている。

受話部４の内面側には、住所録や電話番号等の電話に関する各種情報や、カメラ部７で撮影した画像等が表示される液晶表示（ＬＣＤ）パネル１１と、受話スピーカー１２とが組み込まれている。送話部５の内面側には送話マイク１３のほか、送話時のダイヤル操作を行うためのダイヤルボタンや各種の設定ボタン、撮影時に操作されるシャッタボタン１４やズームボタン１５等からなる操作部１６が設けられている。送話部５の側面に設けられたカードスロット１７にメモリカード１８を装填したときには、カメラ部７で撮影した画像を画像データとしてメモリカード１８に保存することができる。

図３は、カメラ部７の外観形状を示す斜視図である。カメラ部７は、ズームレンズ装置２０と、このズームレンズ装置２０の外側に取り付けられたイメージセンサ２１とから構成されている。イメージセンサ２１としては、例えばＣＣＤタイプのものが用いられるが、ＣＭＯＳタイプのイメージセンサを用いてもよい。

ズームレンズ装置２０は、内部に構成部品がコンパクトに組み込まれた箱形状のレンズ筐体２５と、このレンズ筐体２５の上面の開口２５ａを塞ぐ蓋部材２６とからなる。図４に示すように、レンズ筐体２５の前面２５ｂ及び背面２５ｃには、前述の保護板８とイメージセンサ２１とに対面して被写体光が通過される円形の撮影開口２７，２８が設けられている。この撮影開口２７と２８との間には、ズームレンズを構成する第１〜第３のレンズ群３０〜３２が組み込まれる。第３レンズ群３２は、撮影開口２８に嵌合されて固着される。また、第１レンズ群３０及び第２レンズ群３１の側方には、これらを撮影光軸に沿って移動させるレンズ駆動機構３４（図３参照）が組み込まれる。

第１レンズ群３０及び第２レンズ群３１は、それぞれ、レンズ部３０ａ，３１ａと、軸受部３０ｂ，３０ｃ，３１ｂ，３１ｃと、外周方向に突設されたピン形状のカムフォロワ３０ｄ，３１ｄと、バネ掛け片３０ｅ，３１ｅが透明なプラスチックによって一体に設けられている。第１レンズ群３０及び第２レンズ群３１は、スライド軸３７，３８が軸受部３０ｂ，３０ｃ，３１ｂ，３１ｃに挿入されることにより、撮影光軸方向で移動自在となるように支持される。スライド軸３７，３８は、レンズ筐体２５の前面２５ｂ及び背面２５ｃに形成された軸受穴２５ｄ，２５ｅに軸支される。

第１レンズ群３０の軸受部３０ｂ，３０ｃの前面には、スライド軸３７，３８に挿通された押圧バネ４１，４２が当接され、第１レンズ群３０を撮影光軸の後方に向けて押圧する。バネ掛け片３０ｅ，３１ｅには、引っ張りバネ４３が掛けられ、第１レンズ群３０と第２レンズ群３１とを近接させる方向に付勢する。

レンズ駆動機構３４は、モーター４６と、このモーター４６の回転軸４６ａに取り付けられたウォームギヤであるモーターギヤ４７と、このモーターギヤ４７の回転方向を９０°直交する方向に変換させるウォームホイールＬ１と、このウォームホイールＬ１の回転を減速して伝達する複数の減速ギヤＬ２〜Ｌ６と、減速ギヤＬ６によって回転されるカム駆動ギヤ４８と、このカム駆動ギヤ４８によって回転される円筒形状のズームカム４９とから構成されている。モーター４６は、パルスモータであり、ズームボタン１５が操作されてズーム調整を行なうとき、またはシャッタボタン１４が半押しされて焦点調整を行なうときに回転される。

ウォームホイールＬ１及びカム駆動ギヤ４８は回転自在に、また、ズームカム４９は回転自在かつスライド自在に回転軸５０に支持される。回転軸５０は、レンズ筐体２５の前面２５ｂ及び背面２５ｃに形成された軸受穴２５ｆ，２５ｇに固着される。このように、二つのギヤＬ１，４８とズームカム４９とを同軸上に支持することによって、ズームレンズ装置２０の部品点数を減らすことができ、小型化及びローコスト化に資することができる。なお、図面の煩雑化を避けるため図示していないが、モーター４６、及び減速ギヤＬ２〜Ｌ６は、レンズ筐体２５及び蓋部材２６に設けられた周知のボスや軸受部によって支持されている。

図５に示すように、カム駆動ギヤ４８は、減速ギヤＬ６に噛合するギヤ部４８ａの歯面部の中央に、歯列の形成されていない溝部４８ｂが形成されている。この溝部４８ｂ内には、蓋部材２６の内面に設けられた規制部材であるリブ５３が挿入される。これにより、カム駆動ギヤ４８の軸方向への移動が規制される。なお、リブ５３の端面は、溝部４８ｂの曲面に合せて円弧状に形成されているため、リブ５３の幅が狭くても確実にカム駆動ギヤ４８のスライドを防止することができる。また、レンズ筐体２５に蓋部材２６を取り付けることにより、リブ５３がカム駆動ギヤ４８の溝部４８ｂに挿入されるので、組立工数が増えることはない。

図６及びカム駆動ギヤ４８及びズームカム４９の展開図である図７（Ａ）に示すように、カム駆動ギヤ４８のズームカム４９に対する側の端面には、軸方向に沿って突設され、回転方向に一定角度で配置された３本の突起状の連動ボス５６が設けられている。この連動ボス５６は、連係機構を構成する第１の連係部材であり、各連動ボス５６の先端には、円弧形状のカムフォロワ５７が一体に形成されている。

ズームカム４９のカム駆動ギヤ４８に対する側の端面には、軸方向に沿って突設され、回転方向に一定角度で配置された３個の連結突起５９が形成されている。この連結突起５９は、連動ボス５６の幅寸法よりも離して配置されており、連動ボス５６に対して第２の連係部材及び第３の連係部材として作用する。各連結突起５９の間には、二つの斜面６１ａ，６１ｂと、これらの斜面６１ａ，６１ｂの双方に連設してカム駆動ギヤ４８に近接する位置に設けられた頂上面６１ｃと、連結突起５９と各斜面６１ａ，６１ｂとに連設された麓面６１ｄ，６１ｅとからなる略三角形状のフォーカスカム６２がそれぞれ設けられている。麓面６１ｄ，６１ｅが光軸方向において同一の位置にされているのは、図４中の時計方向へのズームカム４９の回転によってテレからワイドへとズーム調整を行い、反時計方向への回転によってワイドからテレへのズーム調整を行なうため、両端の麓面６１ｄ，６１ｅのフォーカス位置を同じ位置（例えば無限遠）にし、各斜面６１ａ，６１ｂの頂上面６１ｃ近傍で違う距離（例えば最至近）にするためである。

ズームカム４９の外周面には、外周方向に突出されたカム部６４が設けられており、このカム部６４の端面には、第１カム面６５及び第２カム面６６が設けられている。これらのカム面６５，６６の展開図である図８に示すように、第１カム面６５は、両端部が光軸方向において同一の位置に配置された円弧形状を有しており、第２カム面６６は、ワイド端からテレ端に向けて直線の傾斜を有している。

第１レンズ群３０は、光軸方向の後方にオフセットして設けられたカムフォロワ３０ｄが、押圧バネ４１，４２の押圧によって第１カム面６５に当接する。第２レンズ群３１は、引っ張りバネ４３によって引っ張られることにより、外周に設けられたカムフォロワ３１ｄが第２カム面６６に当接する。

例えば、カム駆動ギヤ４８を、図６中に示すワイド方向Ｗに回動させると、図７（Ａ）に示すように、連動ボス５６の一方の側面５６ａが連結突起５９の一方の側面５９ａを押圧し、ズームカム４９を図４中の時計方向に回転させる。これにより、第１レンズ群３０は光軸先端側に向けて移動し、第２レンズ群３１は後端側に向けて移動するため、図９（Ａ）中に実線で示すように、ズーム倍率が広角側にセットされる。また、カム駆動ギヤ４８を、テレ方向Ｔに回動させると、図７（Ｂ）に示すように、連動ボス５６の他方の側面５６ｂが連結突起５９の他方の側面５９ｂを押圧し、ズームカム４９を図４中の反時計方向に回転させる。これにより、図９（Ａ）中に二点鎖線で示すように、第１レンズ群３０及び第２レンズ群３１は光軸方向の先端側に向けて移動し、ズーム倍率が望遠側にセットされる。

カム駆動ギヤ４８の回転が、ワイド方向Ｗへの回転から、図７（Ｂ）に示すテレ方向Ｔへの回転へと切り替わる際に、連動ボス５６のカムフォロワ５７がフォーカスカム６２に当接する。このように、連動ボス５６とカムフォロワ５７とを一体に形成しているので、別々に設ける場合に比べて、部品点数を減少させることができ、小型化及びローコスト化に資することができる。

ズームカム４９は、回転時に所定量のフリクションが発生するように、例えば回転軸５０が圧入されている。このフリクションＦは、例えば、カム駆動ギヤ４８の連動ボス５６が連結突起５９を押圧してズームカム４９を回転させる際の回転トルクＴ１よりも小さく、カムフォロワ５７がフォーカスカム６２の斜面６１ａ，６１ｂを押圧することにより、ズームカム４９の回転方向に生じる回転トルクＴ２よりも大きい。そのため、カム駆動ギヤ４８が、ワイド方向Ｗへの回転からテレ方向Ｔへと回転方向が切り替わる際に、カムフォロワ５７がフォーカスカム６２の斜面に当接しても、ズームカム４９は回転せずに軸方向にスライドする。

このスライド時には、図９（Ｂ）に示すように、第１カム面６５が第１レンズ群３０のカムフォロワ３０ｄを光軸方向に押圧し、第２レンズ群３１は引っ張りバネ４３の付勢によって第２カム面６６にカムフォロワ３１ｄが当接するように、光軸方向の先端側に移動する。このように、ズームの方向が切り替えられる区間を利用して、第１レンズ群３０と第２レンズ群３１との間隔を変えることなく両者を光軸方向に移動させることができるので、一つのモーター４６を用いたレンズ駆動機構４３により、ズーム倍率を変化させずにフォーカス調整を行なうことができる。

ウォームホイールＬ１側の端面図である同図（Ａ）、及びズームカム４９のフォーカスカム６２側の端面図である図１０（Ｂ）に示すように、第１カム面６５と第２カム面６６とには、回転中心から放射状に突出された規制突起６９，７０が設けられている。ズームカム４９が所定量以上の回転を行なうと、この規制突起６９，７０が第１レンズ群３０と第２レンズ群３１のカムフォロワ３０ｄ，３１ｄにそれぞれ当接し、ズームカム４９の回転が停止される。

図２に示すように、システムコントローラ７５は、操作部１６の各種ボタンからの入力操作に応答して、電話部６及びカメラ部７の各部を制御する。カメラ付き携帯電話機２を撮影モードに切り替えると、システムコントローラ７５は、データバス７６を介してＲＯＭ７７に格納されている各種プログラムを読み出し、これらのプログラムに従ってカメラ部７の各部を駆動する。

タイミングジェネレータ（ＴＧ）８０は、基準パルスを発生してＣＣＤドライバ８１等に入力する。ＣＣＤドライバ８１は、基準パルスにしたがってイメージセンサ２１を駆動させる。イメージセンサ２１は、レンズ群３０〜３２を通して入射された被写体光に基づいて、アナログの撮像信号を出力する。

イメージセンサ２１から順次に出力されてくる撮像信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）や、利得可変増幅器（ＧＣＡ）、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）等を一つのチップに組み込んだアナログフロントエンドチップ回路（ＡＦＥ）８４によりデジタルの画像データに変換される。こうして得られた画像データは、画像処理回路８５によってスルー画表示用の簡易の画像処理が施され、画像メモリ８６に順次に書き込まれる。画像メモリ８６に書き込まれた画像データは、システムコントローラ７５によって読み出され、ＬＣＤドライバ８７によりＬＣＤパネル１１にスルー画表示される。

ＡＦ回路９０は、画像処理回路８５によって生成された一画面分の画像データのコントラストからＡＦ評価値を算出する。一般に、画像のコントラストは被写体像がピント合致状態となったときが最も高くなり、このときにＡＦ評価値も最も高くなる。ＡＦ評価値はシステムコントローラ７５にＡＦ評価値信号として入力される。システムコントローラ７５は、逐次に入力されるＡＦ評価値信号を常に監視しながらモータドライバ９１の制御を行い、第１レンズ群３０及び第２レンズ群３１をピント合致位置に移動させる。

スルー画表示中にシャッタボタン１４が操作されると、その瞬間の画像データには画像処理回路８５によって撮影用の高度な画像処理が施される。画像処理後に画像メモリ８６に書き込まれた画像データは、システムコントローラ７５によって読み出されメディアコントローラ９４を介してメモリカード１８に書き込まれる。

次に、本発明のカメラ付き携帯電話機の撮影処理について説明する。カメラ付き携帯電話機２を用いて撮影を行う時には、折り畳まれている受話部４と送話部５を展開状態にするとともに、操作部１６の選択ボタンを操作して撮影モードを選択する。撮影モードが選択されると、ズームレンズ装置２０のズーム状態をワイド位置にセットする原点位置セット処理が行われる。

原点位置セット処理では、図示しない光学センサ等を用いて、例えば第１レンズ群３０の光軸方向の位置が確認される。システムコントローラ７５は、モータドライバ９１を制御し、モーター４６を図４中の反時計方向に回転させる。カム駆動ギヤ４８は、図中時計方向に回転し、図７（Ａ）に示すように、連動ボス５６の側面５６ａで連結突起５９の側面５９ａを押圧して、ズームカム４９を同方向に回転させる。これにより、第１レンズ群３０及び第２レンズ群３１は、図９（Ａ）に実線で示すワイド位置に移動する。システムコントローラ７５は、光学センサから、第１レンズ群３０がワイド位置への移動を完了したことを表す検出信号を受信すると、モーター４６の回転を停止させ、原点位置セット処理を終了する。

ＬＣＤパネル１１には、イメージセンサ２１に入射された被写体光の画像がスルー画表示されるので、ユーザーはその画像を見ながらズームボタン１５を操作してズーム倍率を変更させ、またはシャッタボタン１４を半押ししてピント合せを行ない、撮影する画像のフレーミングを行なう。例えば、ズームボタン１５がテレ側に操作されると、モーター４６は図４中において時計方向への回転を開始する。カム駆動ギヤ４８は、図中反時計方向に回転し、図７（Ｂ）に示すように、連動ボス５６の側面５６ｂで連結突起５９の側面５９ｂを押圧して、ズームカム４９を同方向に回転させる。これにより、第１レンズ群３０及び第２レンズ群３１は、図９（Ａ）に二点鎖線で示すテレ位置に向けて移動する。

シャッタボタン１４が半押しされると、システムコントローラ７５は、現在のズーム調整がワイドからテレ、またはテレからワイドへのいずれの方向で行なわれていたのかを判断してモーター４６の回転方向を決定する。例えば、上述したように、ワイドからテレへとズーム調整が行なわれていた場合には、モーター４６をそのズーム調整時の反対方向、すなわち図４中の反時計方向に回転させる。これにより、カム駆動ギヤ４８は図中時計方向に回転し、その回転の途中で、図７（Ｃ）に示すように、カムフォロワ５７がフォーカスカム６２の斜面６１ａに当接する。ズームカム４９は、カムフォロワ５７と斜面６１ａとにより発生する回転トルクＴ２と回転方向のフリクションＦとの作用により、図９（Ｂ）に示すように、光軸の先端側に向けてスライドする。これにより、ズーム倍率が維持されたまま、フォーカス調整が行なわれる。

システムコントローラ７５は、ＡＦ回路９０から逐次に入力されるＡＦ評価値信号を常に監視しながらモータドライバ９１の制御を行い、第１レンズ群３０及び第２レンズ群３１をピント合致位置に移動させる。ピントが合った場合には、例えばＬＣＤパネル１１上にその旨を表示したり、ランプ等を発光させてもよい。スルー画表示中にシャッタボタン１４が操作されると、その瞬間の画像データには画像処理回路８５によって撮影用の高度な画像処理が施され、メモリカード１８に書き込まれる。

なお、上記実施形態では、ズームカムを一つの部品で形成したが、複数の部品で構成してもよい。以下、ズームカムを二つの部品から構成し、これらの構成部品の間にカム駆動ギヤを組み込んだ第２の実施形態のズームレンズ装置について説明する。なお、上記第１の実施形態のズームレンズ装置と同じ機能を有する部品については、同じ部品名称を用いて詳しい説明を省略する。

図１１示すズームレンズ装置１００は、レンズ筐体１０１の内部に第１〜第３のレンズ群１０２〜１０４と、レンズ駆動機構１０５とが組み込まれ、背面にはイメージセンサ１０６が取り付けられている。レンズ駆動機構１０５は、前述の実施形態と同様に、モーター１０７と、このモーター１０７の回転を減速して伝達する複数の減速ギヤ１０８と、第１レンズ群１０２及び第２レンズ群１０３を光軸方向に移動させるズームカムユニット１０９と、レンズ筐体１０１を塞ぐ蓋部材１１０とから構成されている。

図１２に示すように、ズームカムユニット１０９は、第１レンズ群１０２を移動させる第１カム面１１３が外周に設けられた第１カム部材１１４と、第２レンズ群１０３を移動させる第２カム面１１５が外周に設けられた第２カム部材１１６と、これら第１カム部材１１４と第２カム部材１１６との間に組み込まれるカム駆動ギヤ１１７とから構成されている。これら第１カム部材１１４及び第２カム部材１１６と、カム駆動ギヤ１１７は、同一の回転軸１１８上に回転自在に軸支されている。

カム駆動ギヤ１１７は、減速ギヤ１０８を介してモーター１０７の回転が伝達されるギヤ部１２０と、このギヤ部１２０の両端面に３本ずつ形成された連動ボス１２１，１２２とからなる。連動ボス１２１，１２２の先端には、円弧形状のカムフォロワ１２３，１２４がそれぞれ形成されている。ギヤ部１２０には溝部１２０ａが設けられており、この溝部１２０ａには、蓋部材１１０の内面に設けられた円弧形状のリブ１２７が挿入されるため、カム駆動ギヤ１１７は軸方向には移動しない。

第２カム部材１１６のカム駆動ギヤ１１７に対する端面には、連動ボス１２２が挿入される溝１３０が形成されている。また、詳しくは図示しないが、第１カム部材１１４のカム駆動ギヤ１１７に対する端面にも同様の溝が形成されている。これらの溝１３０等の内部には、第１の実施形態で用いたものと同様の、連結突起とフォーカスカムとが設けられている。ズーム調整時には、連動ボス１２１，１２２が溝１３０内の連結突起を押圧して二つのカム部材１１４，１１６を同方向に回転させる。これにより、第１カム面１１３及び第２カム面１１５に沿って第１レンズ群１０２と第２レンズ群１０３とが光軸方向に移動し、ズーム倍率が変化される。また、フォーカス調整時には、カムフォロワ１２３，１２４が溝１３０内のフォーカスカムを押圧して、第１カム部材１１４及び第２カム部材１１６を光軸方向の先端側にスライドさせる。

なお、各カム部材１１４，１１６の溝１３０内に設けられたフォーカスカムの形状を変えることにより、フォーカス調整時に第１カム部材１１４と第２カム部材１１６とを同方向に同量移動させることもできるし、移動方向及び移動量を変えることもできる。更には、いずれか一方のカム部材のみを移動させることもできる。

また、上記各実施形態では、レンズ群の側方に配置されたズームカムを使用して二つのレンズ群を光軸方向に移動させたが、カムを筒状に形成し、その内部にレンズ群を組み込んでもよい。以下では、円筒形状のカムの内部にレンズ群を組み込んだ第３の実施形態のズームレンズ装置について説明するが、上記各実施形態のズームレンズ装置と同じ機能を有する部品については、同じ部品名称を用いて詳しい説明を省略する。

図１３及び１４に示すズームレンズ装置１５０は、レンズ筐体１５１の内部にレンズ鏡筒１５２とレンズ駆動機構１５３とが組み込まれ、背面にはイメージセンサ１５４が取り付けられている。レンズ駆動機構１５３は、前述の実施形態と同様に、モーター１５５と、このモーター１５５の回転を減速して伝達する複数の減速ギヤ１５６とから構成されている。レンズ筐体１５１の前面１５１ａ及び背面１５１ｂには、円形の撮影開口１５９，１６０が設けられている。撮影開口１６０には、レンズ鏡筒１５２の後端が係止される切欠１６１が３個形成されている。

図１５に分解して示すように、レンズ鏡筒１５２は、レンズ筐体１５１内に固定される固定筒１６５と、この固定筒１６５の内部に組み込まれる第１レンズ群１６６及び第２レンズ群１６７と、固定筒１６５の後端に組み込まれる第３レンズ群１６８と、固定筒１６５の外周に挿通されるカム筒１６９と、固定筒１６５の後端外周に挿通されモーター１５５により回転されるリング形状のカム駆動ギヤ１７０と、固定筒１６５に挿通されてカム筒１６９を光軸後方に押圧するバネ１７１とから構成されている。

カム駆動ギヤ１７０の歯面部には、溝部１７０ａが形成されており、この溝部１７０ａにはレンズ筐体１５１の下面に設けられた円弧形状のリブ１７２が挿入されて、カム駆動ギヤ１７０の軸方向での移動が規制される。このリブ１７２の溝部１７０ａへの挿入は、レンズ筐体１５１内にレンズ鏡筒１５２を組み込むことに付随して行なわれるため、組立工数が伏せることはない。

固定筒１６５の外周には、第１レンズ群１６６及び第２レンズ群１６７のカムフォロワ１６６ａ，１６７ａが挿入される３本の直進溝１７４が形成されている。カム筒１６９の外周には、カムフォロワ１６６ａ，１６７ａがそれぞれ挿入される円弧状のカム溝１７５，１７６が３個ずつ形成されている。これにより、カム筒１６９が固定筒１６５の外周で回転すると、第１レンズ群１６６及び第２レンズ群１６７は、カム溝１７５及び１７６に沿って光軸方向に移動する。

カム駆動ギヤ１７０の前端面には、３本の連動ボス１８０が設けられており、これらの連動ボス１８０の先端には円弧形状のカムフォロワ１８１が設けられている。カム筒１６９の後端には、３個の連結突起１８２と、各連結突起１８２の間に配されたフォーカスカム１８３とが形成されている。ズーム調整時には、連動ボス１８０が連結突起１８２を押圧してカム筒１６９を回転させ、各カム溝１７５，１７６にしたがって第１レンズ群１６６と第２レンズ群１６７とを光軸方向に移動させる。また、フォーカス調整時には、カムフォロア１８１がフォーカスカム１８２を押圧してカム筒１６９を光軸方向の先端側に移動させる。これにより、ズーム倍率を変化させることなく、フォーカス調整が行なわれる。

カム筒１６９を用いたズームレンズ装置１５０では、固定筒１６５とカム筒１６９との間のフリクションが適切に設定されないと、フォーカス調整時にカム筒１６９を光軸方向に移動させる際に、カム筒１６９が回転してしまう。そのため、フリクションの適切な設定を行なうことができない場合には、ズームレンズ装置１５０をステップ方式のズームレンズ装置に変更するとよい。

周知のように、ステップ方式のズームレンズ装置とは、ズーム倍率が段階的に変化される方式であり、各ズーム位置でのカム筒１６９の停止位置は予め決まっている。図１６に示すように、例えば固定筒１６５の先端外周面に突起１９０を形成しておき、カム筒１６９の先端内面に、突起１９０が挿入される溝１９１を各ズーム位置に合せて形成する。突起１９０と各溝１９１は、ズーム倍率が変更されてカム筒１６９の回転が停止された際に必ず対面するため、フォーカス調整時にカム筒１６９が光軸の先端側に移動された際には、突起１９０が溝１９１に入り込んでカム筒１６９の回転を規制することができる。

なお、カム筒１６９は、バネ１７１によって光軸後方に付勢されているため、ズーム調整時のカム筒１６９の回転時に、突起１９０と溝１９１とが係合することはない。また、固定筒１６５に突起１９０を形成し、カム筒１６９に溝１９１を形成したが、逆にしてもよい。

上記各実施形態では、カム駆動ギヤに第１の連係部材である連動ボスとカムフォロワとを設け、ズームカムに第２、第３の連係部材及びフォーカスカムを設けたが、逆にしてもよい。また、モーターとしてパルスモータを用いたが、ＤＣモーター等、他のモーターを用いてもよい。また、カメラ付き携帯電話機を例に説明したが、通常のデジタルカメラや、ビデオカメラ、銀塩カメラ等のズームレンズ装置として使用することもできる。

本発明のズームレンズ装置を使用したカメラ付き携帯電話機の外観形状を示す斜視図である。 カメラ付き携帯電話機の構成を示すブロック図である。 第１実施形態のズームレンズ装置の外観形状を示す斜視図である。 ズームレンズ装置の構成を示す分解斜視図である。 ズームカムの軸支状態を示す断面図である。 カム駆動ギヤとズームカムとの間を連係する機構の構成を示す斜視図である。 カム駆動ギヤとズームカムとの連係状態を示す説明図である。 ズームカムの各カム面の展開図である。 ズームレンズ装置のズーム調整時及びフォーカス調整時の各部の動きを表す平面図である。 ズームカムの端面を表す側面図である。 第２実施形態のズームレンズ装置の外観形状を示す斜視図である。 ズームカムユニットの構成を示す分解斜視図である。 第３実施形態のズームレンズ装置の外観形状を示す斜視図である。 第３実施形態のズームレンズ装置の構成を示す分解斜視図である。 レンズ鏡筒の構成を示す分解斜視図である。 カム筒の回転を規制する突起及び溝の形状を示す斜視図である。

符号の説明

２ カメラ付き携帯電話機
７ カメラ部
２０ ズームレンズ装置
２１ イメージセンサ
３０ 第１レンズ群
３１ 第２レンズ群
３２ 第３レンズ群
３４ レンズ駆動機構
４６ モーター
４８ カム駆動ギヤ
４８ｂ 溝部
４９ ズームカム
５３ リブ
５６ 連動ボス
５７ カムフォロワ
５９ 連結突起
６２ フォーカスカム

Claims (5)

1. 回転軸に回転自在に支持されるギヤであって、このギヤの軸方向へのスライドを防止するスライド防止構造において、
   前記ギヤの歯面部に、全周にわたって歯のないレール状の溝を少なくとも１本形成し、この溝内に板状の規制部材を挿入して、該ギヤのスライドを防止することを特徴とするギヤのスライド防止構造。
2. 前記規制部材は、溝に対面する端面が該溝の曲面に合せて円弧形状にされていることを特徴とする請求項１記載のギヤのスライド防止構造。
3. 光軸上に配置される第１レンズ群及び第２レンズ群と、
   第１レンズ群及び第２レンズ群が光軸方向に移動できるように支持する支持手段と、
   第１レンズ群及び第２レンズ群を広角位置に向けて移動するときに正転し、望遠位置に向けて移動するときに逆転するモーターと、
   光軸と平行な回転軸上に支持され、モーターの正転により第１の方向に回転し、逆転により第２の方向に回転するカム駆動ギヤと、
   このカム駆動軸と同軸上に、回転自在かつスライド自在に支持され、第１レンズ群及び第２レンズ群に連係して光軸方向で移動させるズームカムと、
   カム駆動ギヤの歯面部に全周にわたって設けられたレール状の溝と、
   この溝に挿入されてカム駆動ギヤの軸方向の移動を規制する規制部材と、
   前記カム駆動ギヤとズームカムとの間に設けられ、カム駆動ギヤの第１の方向への回転と第２の方向への回転とをズームカムに伝達してズーム調整を行い、第１の方向と第２の方向との間で回転方向が切り替えられる際にカム駆動ギヤの回転をズームカムに伝達しない非伝達区間を有し、この非伝達区間でのカム駆動ギヤの回転によりズームカムを軸方向にスライドさせてフォーカス調整を行なう連係機構とを備えたことを特徴とするズームレンズ装置。
4. 前記規制部材は、溝に対面する端面が該溝の曲面に合せて円弧形状にされていることを特徴とする請求項３記載のズームレンズ装置。
5. 前記規制部材は、前記各構成部品が組み込まれるレンズ筐体、またはこのレンズ筐体の開口部を塞ぐ蓋部材に一体に設けられていることを特徴とする請求項３または４記載のズームレンズ装置。
   

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