JP2007065075A - レンズ送り機構 - Google Patents

Abstract

【課題】送りネジの取付精度が悪く、送りネジの軸方向が可動レンズの移動方向と不一致の場合であっても、可動レンズを円滑に移動させることができるようにしたレンズ送り機構を提供する。
【解決手段】送りネジ２６は、軸Ｂ方向に回動可能に軸支され、アクチュエータ２４によって回動する。レンズ枠１２と送りネジ２６とは連結部材２８によって連結され、連結部材２８は、軸Ａ方向を回転軸の方向として回動可能にレンズ枠１２に取り付けられると共に、ラック部３２によって送りネジ２６を挟持した状態で送りネジ２６に係合される。ラック部３２は壁面ラック５０と付勢ラック５２とで構成され、壁面ラック５０は、中心軸Ｃを回転軸として回動可能に付勢ラック５２と別部材で構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明はレンズ送り機構に係り、特にビデオカメラや監視用カメラ等に使用されるレンズ鏡胴におけるフォーカスやズームを調整するための可動レンズをモータによって光軸方向に進退移動させるレンズ送り機構に関する。

例えば、監視用カメラのレンズ鏡胴にはフォーカス調整用の可動レンズが光軸方向に移動可能に配置され、モータの動力でその可動レンズの位置を変更することによって、フォーカス調整が行われるようになっている。

このようにフォーカス調整等のために所定の可動レンズをモータの動力で光軸方向に進退移動させるためのレンズ送り機構は、例えば、特許文献１に記載されているような構成が一般的である。これによれば、可動レンズはレンズ枠に保持され、そのレンズ枠が、固定鏡胴に固定された光軸方向のガイドバーに摺動可能に支持され、レンズ枠が可動レンズと共にカイドバーに沿って光軸方向に案内されるようになっている。

一方、モータによって回動する送りネジがガイドバーに平行して光軸方向に設けられ、その送りネジにレンズ枠が連結部材（特許文献１では駆動部材）を介して連結される。連結部材は、一方の端部が光軸方向を回転軸として揺動可能にレンズ枠に連結され、他方の端部に、送りネジを挟み込んで送りネジに係合するラック部が形成されている。

モータによって送りネジが回動すると、ラック部によって連結部材が光軸方向に進退移動し、それに連動して連結部材に連結されたレンズ枠及びレンズ枠に保持された可動レンズが光軸方向に進退移動するようになっている。
特開平１１−２６４９２５号公報

しかしながら、特許文献１のように従来は連結部材が一体形成されている。そのため、レンズ枠を光軸方向に案内するガイドバーとモータによって回動する送りネジとの取付精度を高精度にする必要があった。もし、送りネジの取付精度が悪くガイドバーと送りネジとの平行度が低いと、レンズ枠にガイドバーの方向とずれた方向に力が加わるため、レンズ枠に保持された可動レンズの光軸が光学系全体の本来の光軸からずれ、光学性能の低下を招くおそれがあった。また、レンズ枠とガイドバーとの間の負荷も大きくなり、動作不良や耐久性に悪影響を与えるおそれがあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、可動レンズを送りネジによってその回転軸の方向に前後移動させるレンズ送り機構において、送りネジの取付精度が悪い場合でも、光学性能の低下を招くことなく、また、動作不良や耐久性に悪影響を与えることなく、可動レンズを円滑に移動させることができるレンズ送り機構を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載のレンズ送り機構は、 可動レンズを保持すると共に該可動レンズを移動させるべき方向に移動可能に固定鏡胴に支持されたレンズ枠と、前記レンズ枠の移動方向を回転軸の方向として回動可能に支持された送りネジと、前記レンズ枠と前記送りネジとを連結する連結部材であって、前記レンズ枠の移動方向に直交する面内の所定方向を回転軸の方向として回動可能に支持されると共に前記送りネジに係合するラック部を有する連結部材と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、送りネジの取付精度が悪く、送りネジの取付方向がレンズ枠の移動方向と精度良く一致していない場合であっても、送りネジと係合するラック部の回転角度が送りネジの方向に合わせて自動的に調整される。そのため、送りネジの方向がレンズ枠の移動方向からずれることによりレンズ枠に生じる不要な力が軽減され、光学性能の低下、動作不良、耐久性への悪影響が防止される。また、ラック部が送りネジに適切な角度で当接するため、ガタが生じ難く、送りネジの回転位置に対して設定されるレンズ枠の位置の精度が高い。

請求項２に記載のレンズ送り機構は、請求項１に記載の発明において、前記連結部材は、前記レンズ枠の移動方向を回転軸の方向として回動可能に前記レンズ枠に連結されたことを特徴している。

本発明によれば、回動可能なラック部の回転軸の位置をレンズ枠の移動方向に直交する面内で調整することができるため、レンズ枠の移動方向に直交する面内での送りネジの位置のばらつきに対しても、それによりレンズ枠に生じる不要な力が軽減される。

請求項３に記載のレンズ送り機構は、請求項１又は２のレンズ送り機構において、前記ラック部は、前記送りネジを挟持する対向した２つのラック部材からなり、該２つのラック部材のうち、いずれか一方のラック部材が、前記レンズ枠の移動方向に直交する面内の所定方向を回転軸の方向として回動可能に支持され、他方のラック部材が、前記連結部材の前記レンズ枠と連結する部分と一体形成されたことを特徴としている。

本発明によれば、対向する２つのラック部材によって送りネジを挟持するようにしてラック部と送りネジとを係合させる構成とした場合に、いずれか一方のラック部材のみを回動可能としている。これによれば、連結部材においてレンズ枠と連結する部分に対して両方のラック部材を回動可能とした場合に、その連結部分とラック部材との間で生じる可能性のあるガタによる不具合を防止することができる。

請求項４に記載のレンズ送る機構は、請求項３に記載の発明において、前記２つのラック部材のうち、一方のラック部材が他方のラック部材よりも弾性変形しにくいことを特徴としている。

本発明は、対向する２つのラック部材の一方のラック部材を弾性変形しにくいものとし、主にそのラック部材によって送りネジの回転位置に対するレンズ枠の位置精度を高いものとし、他方のラック部材をその弾性変形によって主に送りネジを挟圧するための付勢力を付与する部材としたものである。

請求項５に記載のレンズ送り機構は、請求項４に記載の発明において、前記２つのラック部材のうち、弾性変形のしにくい方のラック部材が回動可能に支持されたことを特徴としている。

本発明によれば、対向する２つのラック部材のうち回動可能にするラック部材を弾性変形しにくい方のラック部材とすることによって、送りネジの方向に合わせて適切な角度で弾性変形しにくい方のラック部材が送りネジに当接する。従って、送りネジの方向がレンズ枠の移動方向からずれることによりレンズ枠に生じる不要な力が軽減される。

本発明に係るレンズ送り機構によれば、送りネジの取付精度が悪い場合でも、光学性能の低下を招くことなく、また、動作不良や耐久性に悪影響を与えることなく、可動レンズを円滑に移動させることができる。

以下、添付図面に従って本発明に係るレンズ送り機構を実施するための最良の形態について詳説する。

図１及び図２はそれぞれ、本発明が適用されたレンズ送り機構の構成を示した正面図（光軸方向から示した図）及び側面図である。これらの図に示す可動レンズ１０は、例えば監視用カメラのレンズ鏡胴内において、フォーカス調整用のレンズとしてレンズ鏡胴全体の光軸Ｏ方向に移動可能に配置されるレンズであり、その可動レンズ１０はレンズ枠１２に保持されている。

レンズ枠１２には正面から向かって右側に光軸Ｏ方向に延設された軸受部１４が形成され、その軸受部１４に形成された孔１６に第１のガイドバー１８が摺動可能に挿通される。レンズ枠１２の正面から向かって左側には、Ｕ溝２０が形成されており、そのＵ溝２０に第２のカイドバー２２が摺動可能に嵌入される。第１のガイドバー１８及び第２のガイドバー２２は、光軸Ｏ方向に対して平行となるように図示しない固定鏡胴に取り付けられおり、レンズ枠１２は、これらのガイドバー１８、２２によって光軸Ｏ方向、即ち、可動レンズ１０を移動させるべき方向に前後移動可能に支持されている。尚、レンズ枠１２の移動方向はガイドバー１８の軸Ａの方向に一致し、軸Ａの方向と光軸Ｏとが一致するようにガイドバー１８が固定鏡胴に固定されている。

一方、図示しない固定鏡胴には、ステッピングモータ等のアクチュエータ２４が設置され、その出力軸に送りネジ２６が連結されている。送りネジ２６は、その軸Ｂがガイドバー１８の軸Ａの方向と一致する方向（光軸Ｏ方向）となるように固定鏡胴に取り付けられると共に、その軸Ｂを回転軸として回動可能に軸支されている。

送りネジ２６とレンズ枠１２との間は、詳細を後述する連結部材２８によって連結されている。連結部材２８の一方の端部（基端部）には、レンズ枠１２に取り付けられる取付部３０が形成され、他方の端部（先端部）には、送りネジ２６を挟み込むようにして送りネジ２６に係合するラック部３２が形成されている。アクチュエータ２４によって送りネジ２６が回動すると、連結部材２８が光軸Ｏ方向に移動すると共に、これに連動してレンズ枠１２、及び、レンズ枠１２に保持された可動レンズ１０が、ガイドバー１８、２２に案内されて光軸Ｏ方向に移動するようになっている。

図３、図４、及び、図５はそれぞれ、上記連結部材２８を、正面側（光軸Ｏ方向）から示した正面図、背面側左斜め上方向から示した斜視図、背面側左斜め下方向から示した斜視図である。これらの図に示すように連結部材２８には、取付部３０とラック部３２とから構成される。取付部３０には、後方に延設された長手部３４が形成され、その正面側と背面側の端面に、円形の上下一部を水平に切り欠いた形状の断面を有する係合突起３６Ａ、３６Ｂが形成されている。

一方、図１、図２においてレンズ枠１２の軸受部１４には、ガイドバー１８が挿通される位置よりも上側に空洞部が設けられており、その空洞部の正面側の壁面３８に図１に示すような円形の係合孔３８Ａが形成されると共に、その係合孔３８Ａの直径よりも幅の小さい溝孔３８Ｂが係合孔３８Ａから壁面３８の上端まで連通して形成されている。空洞部の背面側の壁面４０にも正面側の壁面３８と同様の係合孔及び溝孔（図示せず）が形成されている。

連結部材２８における取付部３０の係合突起３６Ａ（及び３６Ｂ）を、幅の狭い方の側面側（湾曲面）を頭にしてレンズ枠１２における軸受部１４の溝孔３８Ｂに挿入することによって、係合突起３６Ａが係合孔３８Ａまで進入すると共に、取付部３０の長手部３４が軸受部１４の空洞部に嵌入する。その状態で係合突起３６Ａ、３６Ｂを軸にして連結部材２８を回動させると、係合突起３６Ａが係合孔３８Ａに係合する。これによって、連結部材２８が、光軸Ｏ方向（ガイドバー１８の軸Ａの方向）を回転軸の方向として回動可能にレンズ枠１２に連結される。

連結部材２８のラック部３２は、図３〜図５に示すように、壁面ラック５０と付勢ラック５２とから構成される。付勢ラック５２は、連結部材２８の取付部３０と一体形成され、壁面ラック５０は、付勢ラック５２及び取付部３０とは別体の部材により構成されている。

壁面ラック５０は、付勢ラック５２に比べて弾性変形しにくくなっており、主に付勢ラック５２が弾性変形することによって送りネジ２６を壁面ラック５０と付勢ラック５２の間の隙間に先端側から挿入することができると共に、付勢ラック５２の弾性変形による弾性力により、送りネジ２６を挟圧する方向に付勢力が働く。これにより、壁面ラック５０に形成されたラック歯５０Ａ〜５０Ｄ（図４参照）と付勢ラック５２に形成されたラック歯５２Ａ〜５２Ｃ（図４参照）が送りネジ２６のねじ山に噛合するようになっている。尚、壁面ラック５０と付勢ラック５２の弾性変形のしやすさ（しにくさ）の違いは、それらのラックを構成する部材の材質によるものであってもよいし、部材の厚さ等の構造（形状）によるものであってもよい。また、壁面ラック５０と付勢ラック５２とで必ずしも弾性変形のしやすさを異なるようにしなくてもよい。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、付勢ラック５２及び取付部３０から取り外した状態の壁面ラック５０を、正面側（光軸Ｏ方向）から示した正面図と、送りネジ２６に噛合する歯面側から示した側面図である。これらの図に示すように壁面ラック５０の歯面側の上部には、送りネジ２６のねじ山と噛合する４つのラック歯５０Ａ〜５０Ｄが形成されている。壁面ラック５０の歯面側の下部には円柱状の軸部５４が形成されている。

一方、壁面ラック５０の歯面と反対側の面には、係止部５６が延設されており、その係止部５６の端部に凸部５８が形成されている。

図７（Ａ）、（Ｂ）は、壁面ラック５０を取り外した状態での付勢ラック５２及び取付部３０を、正面側から示した正面図と、送りネジ２６に噛合する歯面側から示した側面図である。これらの図に示すように付勢ラック５２と取付部３０とは一体形成されており、付勢ラック５２は、３つの突片６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃから構成されている。各突片６０Ａ〜６０Ｃには、ラック歯５２Ａ〜５２Ｃが形成されている。また、中央の突片６０Ａのラック歯５２Ａは、斜めに傾斜した方向に形成されており、送りネジ２６の歯面に対して斜め上から当接するようになっている。

また、付勢ラック５２の下部には係合部６２が形成され、その係合部６２には係合孔６２Ａが貫通形成されている。その係合孔６２Ａに図６（Ａ）、（Ｂ）に示した壁面ラック５０の軸部５４を上方から挿入すると、図３、図５に示すように壁面ラック５０の係止部５６の凸部５８が付勢ラック５２の係合部６２に形成された段差６４に掛止され、壁面ラック５０が付勢ラック５２の係合部６２にスナップインにより係合する。

これにより、壁面ラック５０が軸部５４の中心軸Ｃ（付勢ラック５２の係合孔６２Ａの中心軸Ｃ）を回転軸として回動可能に付勢ラック５２に取り付けられ、図３〜図５に示すように壁面ラック５０の歯面と付勢ラック５２の歯面とが対向したラック部３２が構成されるようになっている。

以上の如く構成された連結部材２８を用いて、図１、図２のようにレンズ枠１２と送りネジ２６とを連結した場合の作用・効果について説明する。

上記のようにガイドバー１８、２２と、送りネジ２６は、理想的には光軸Ｏに対して平行となるように固定鏡胴に取り付けられる。少なくとも、図１、図２において、ガイドバー１８の軸Ａの方向（レンズ枠１２の移動方向）と送りネジ２６の軸Ｂの方向が一致するように設置される。従来のレンズ送り機構では、ガイドバー１８の軸Ａの方向と送りネジ２６の軸Ｂの方向が精度良く一致していないと、レンズ枠１２にその移動方向（軸Ａの方向）と異なる方向の力が加わり、光学性能の低下を招いたり、動作不良や耐久性への悪影響を招くおそれがあった。しかしながら、本実施の形態の連結部材２８を使用する場合には、ガイドバー１８の軸Ａの方向と送りネジの軸Ｂの方向が精度良く一致していなくても従来のような不具合を招くことなくレンズ枠１２をガイドバー１８に沿って前後移動させることができる。

即ち、壁面ラック５０の回転軸Ｃは、ガイドバー１８の軸Ａ（レンズ枠１２の移動方向）に直交する面内にあり、その面内における回転軸Ｃの位置は、レンズ枠１２に対してガイドバー１８の軸Ａの方向を回転軸の方向として回動する連結部材２８の回転角度によって変化する。従って、回転軸Ｃを含み軸Ａに直交する面と交差する送りネジ２６の位置に応じて連結部材２８の回転角度が自動的に調整され、送りネジ２６の位置にバラツキがあってもラック部３２が送りネジ２６に適切に係合する位置に調整される。

一方、ラック部３２の壁面ラック５０は、送りネジ２６の軸Ｂの方向に応じて回転軸Ｃを中心とする回転角度が調整され、ガイドバー１８の軸Ａの方向と送りネジの軸Ｂの方向が不一致であっても、壁面ラック５０の歯面が送りネジ２６に水平に当接する。従って、ガイドバー１８の軸Ａの方向と送りネジの軸Ｂの方向とが一致しないことによって、ガイドバー１８の軸Ａの方向以外にレンズ枠１２に作用する力が低減され、レンズ枠１２をガイドバー１８に沿って円滑に前後移動させることができる。また、壁面ラック５０の回転によって壁面ラック５０の歯面が送りネジ２６に適切な角度で当接するため、ラック部３２と送りネジ２６との間でガタ等が生じ難く、送りネジ２６の回転位置に対するレンズ枠１２の軸Ａ方向の位置精度が高いという利点もある。

以上、上記実施の形態では、連結部材２８のラック部３２において、壁面ラック５０と付勢ラック５２を別部材で構成し、付勢ラック５２をレンズ枠１２に連結する取付部３０と一体形成するようにしたが、壁面ラック５０と付勢ラック５２を一体形成し、それらで構成されるラック部全体を取付部３０に対して回動可能にしてもよい。但し、壁面ラック５０と付勢ラック５２の両方を取付部３０に対して回動可能にした場合には、その連結部分でのガタによって送りネジ２６の回転位置に対するレンズ枠１２の位置精度が低下する可能性があるため、少なくとも壁面ラック５０と付勢ラック５２の一方を取付部３０と一体形成することが望ましい。また、弾性変形しにくい壁面ラック５０を取付部３０と一体形成し、弾性変形しやすい付勢ラック５２を取付部３０及び壁面ラック５０と別体の部材とする場合、送りネジ２６の軸Ｂの方向とガイドバー１８の軸Ａの方向との不一致により、弾性変形しにくい壁面ラック５０に軸Ａの方向以外の力が作用し、その力がレンズ枠１２にそのまま伝達されやすいため、回動可能するラックは壁面ラック５０の方が望ましい。

また、本発明に係るレンズ送り機構は、任意の目的で可動するレンズのレンズ送り機構として適用でき、フォーカスやズームの調整を目的として可動する可動レンズのレンズ送り機構に限らない。

図１は、本発明に係るレンズ送り機構の構成を示した正面図である。 図２は、本発明に係るレンズ送り機構の構成を示した側面図である。 図３は、連結部材を正面側から示した正面図である。 図４は、連結部材を背面側左斜め上方向から示した斜視図である。 図５は、連結部材を背面側左斜め下方向から示した斜視図である。 図６（Ａ）、（Ｂ）は、付勢ラック及び取付部から取り外した状態の壁面ラックを、正面側から示した正面図と、送りネジに噛合する歯面側から示した側面図である。 図７（Ａ）、（Ｂ）は、壁面ラックを取り外した状態での付勢ラック及び取付部を、正面側から示した正面図と、送りネジに噛合する歯面側から示した側面図である。

符号の説明

１０…可動レンズ、１２…レンズ枠、１４…軸受部、１８…ガイドバー（第１のガイドバー）、２２…ガイドバー（第２のガイドバー）、２４…アクチュエータ、２６…送りネジ、２８…連結部材、３０…取付部、３２…ラック部、３６Ａ、３６Ｂ…係合突起、５０…壁面ラック、５０Ａ〜５０Ｄ…ラック歯、５２…付勢ラック、５４…軸部、５６…係止部、６２…係合部、６２Ａ…係合孔

Claims (5)

1. 可動レンズを保持すると共に該可動レンズを移動させるべき方向に移動可能に固定鏡胴に支持されたレンズ枠と、
   前記レンズ枠の移動方向を回転軸の方向として回動可能に支持された送りネジと、
   前記レンズ枠と前記送りネジとを連結する連結部材であって、前記レンズ枠の移動方向に直交する面内の所定方向を回転軸の方向として回動可能に支持されると共に前記送りネジに係合するラック部を有する連結部材と、
   を備えたことを特徴とするレンズ送り機構。
2. 前記連結部材は、前記レンズ枠の移動方向を回転軸の方向として回動可能に前記レンズ枠に連結されたことを特徴する請求項１のレンズ送り機構。
3. 前記ラック部は、前記送りネジを挟持する対向した２つのラック部材からなり、該２つのラック部材のうち、いずれか一方のラック部材が、前記レンズ枠の移動方向に直交する面内の所定方向を回転軸の方向として回動可能に支持され、他方のラック部材が、前記連結部材の前記レンズ枠と連結する部分と一体形成されたことを特徴とする請求項１又は２のレンズ送り機構。
4. 前記２つのラック部材のうち、一方のラック部材が他方のラック部材よりも弾性変形しにくいことを特徴とする請求項３のレンズ送り機構。
5. 前記２つのラック部材のうち、弾性変形のしにくい方のラック部材が回動可能に支持されたことを特徴とする請求項４のレンズ送り機構。

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