JP2007199133A

JP2007199133A - レンズ変位装置

Info

Publication number: JP2007199133A
Application number: JP2006014572A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Ueno; 智昭上野
Original assignee: Cosina Co Ltd
Current assignee: Cosina Co Ltd
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-01-24
Also published as: JP4749869B2

Abstract

【課題】確実な歯とび防止を図るとともに、メカニカル機構におけるガタ付きを無くして追従性及び制御精度を高め、かつ十分な機械的強度を確保し、加えて製造工数の低減，コストダウン及び小型化を図る。
【解決手段】ラック部材５を回動連結部７を介してレンズ保持部６（６ｚ）に連結するとともに、回動連結部７に、この回動連結部７における一方の連結側を他方の連結側に圧接させる第一付勢手段及びラック部材５をリードスクリュ４に圧接させる第二付勢手段を兼ねるスプリング８を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動機構におけるラック部材の変位をレンズを保持するレンズ保持部に伝達して当該レンズを変位させるレンズ変位装置に関する。

一般に、ビデオカメラには、オートフォーカス機構やズーム機構を搭載するため、レンズを変位させるレンズ変位装置を内蔵する。このレンズ変位装置は、通常、駆動モータ，この駆動モータにより回転するリードスクリュ及びこのリードスクリュに噛合させたラック部材を有する駆動機構を備え、このラック部材の変位を、レンズを保持するレンズ保持部に伝達している。

また、この種のレンズ変位装置は、振動や衝撃によりラック部材がリードスクリュの軸方向に歯を乗り越えてズレるいわゆる歯とび現象を防止する歯とび防止部を備えている。従来、このような歯とび防止部としては、特開２０００−９８２１０号公報で開示されるレンズ駆動装置（レンズ変位装置）に内蔵する歯とび防止部が知られている。このレンズ駆動装置は、ラック部，板バネ部，歯とび防止部，ヒンジ部及びベース部をプラスチックにより一体成形したナットを使用し、板バネ部と歯とび防止部をラック部からＬ形又はＵ形に突出させたものであり、これにより、板バネ部はラック部に噛合したリードスクリュに圧接するとともに、歯とび防止部はリードスクリュがラック部から離間しないようにリードスクリュの位置を規制する。
特開２０００−９８２１０号

しかし、上述した従来のレンズ変位装置（レンズ駆動装置）は、次のような問題点があった。

第一に、歯とび防止部は単なる規制部材として構成するため、十分な歯とび防止を図れない。特に、撮影方向（撮影角度）をリモートコントロールにより可変制御する監視カメラ（監視用ビデオカメラ）の場合には、角度変更する際における開始時及び停止時の衝撃が大きくなるため、歯とびを確実に防止できない。なお、歯とび自体は、螺旋歯を形成した通常のナットを用いるなどにより確実に防止できるが、円滑かつ精度の高い位置制御ができないため、この種のレンズ変位装置では、リードスクリュとラック部が用いられている。

第二に、レンズ保持部とラック部間のメカニカル機構は、ガタ付きを無くして追従性及び制御精度を高める必要があるが、上述した従来のメカニカル機構は、プラスチックを薄肉形成したヒンジ部により対応しているため、良好な弾性を確保できず、結局、十分な追従性を確保できないとともに、十分な機械的強度を確保できない。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したレンズ変位装置の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、駆動モータ３，この駆動モータ３により回転するリードスクリュ４及びこのリードスクリュ４に噛合させたラック部材５を有する駆動機構２を備え、ラック部材５の変位をレンズを保持するレンズ保持部６（６ｚ）に伝達して当該レンズを変位させるレンズ変位装置１を構成するに際して、ラック部材５を回動連結部７を介してレンズ保持部６（６ｚ）に連結するとともに、回動連結部７に、この回動連結部７における一方の連結側を他方の連結側に圧接させる第一付勢手段及びラック部材５をリードスクリュ４に圧接させる第二付勢手段を兼ねるスプリング８を設けたことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、ラック部材５には、リードスクリュ４に噛合するラックプレート部１１と、このラックプレート部１１に対峙し、かつリードスクリュ４を挟むことにより当該リードスクリュ４の位置を規制する一又は二以上のスクリュ規制部１２ａ，１２ｂを設けることができる。また、回動連結部７は、レンズ保持部６（一方の連結側）に設けた一対の軸受部１３ａ，１３ｂと、ラック部材５（他方の連結側）に設けた一対の軸部１４ａ，１４ｂを備え、少なくとも一方の軸部１４ｂは、ラック部材５に形成した弾性突出片１５ｂの先端側に設けるとともに、一対の軸部１４ａ，１４ｂを一対の軸受部１３ａ，１３ｂに対して内側から挿入することにより回動自在に連結することができる。さらに、スプリング８は、一対の軸部１４ａと１４ｂ間に介在させるコイルスプリング８ｃを使用し、このコイルスプリング８ｃの軸方向Ｆｓにおける弾性を第一付勢手段として用いるとともに、周方向（捩れ方向）Ｆｆにおける弾性を第二付勢手段として用いることができる。なお、レンズには、オートフォーカス機構１６を構成するフォーカスレンズ群Ｌｆ，ズーム機構１７を構成するズームレンズ群Ｌｚの一方又は双方を含ませることができる。

このような構成を有する本発明に係るレンズ変位装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）回動連結部７により回動自在に支持されるラック部材５を、スプリング８（第二付勢手段）によりリードスクリュ４に圧接させるため、振動や衝撃が付加された場合であっても比較的軽いラック部材５は常にリードスクリュ４に圧接（追従）可能となり、確実な歯とび防止を図ることができる。したがって、特に、撮影方向（撮影角度）をリモートコントロールにより可変制御する監視カメラなどに用いて最適となる。

（２）スプリング８（第一付勢手段）により、回動連結部７における一方の連結側７ａを他方の連結側７ｂに圧接させるため、レンズ保持部６とラック部材５間のメカニカル機構におけるガタ付きを無くして追従性及び制御精度を高めることができるとともに、十分な機械的強度を確保できる。また、レンズ保持部６とこのレンズ保持部６をスライド自在に支持するガイドシャフト間にクリアランスのバラツキがあっても、スプリング８により付勢されるため、ガタつきを解消し、クリアランス管理の容易化を図れるとともに、レンズの上下姿勢変化や低温作動に対する信頼性を高めることができる。

（３）第一付勢手段と第二付勢手段を兼ねる単一のスプリング８を用いれば足りるため、使用部品の削減効果により、製造工数の低減，コストダウン及び小型化を図ることができる。

（４）好適な態様により、ラック部材５に、リードスクリュ４に噛合するラックプレート部１１と、このラックプレート部１１に対峙し、かつリードスクリュ４を挟むことにより当該リードスクリュ４の位置を規制する一又は二以上のスクリュ規制部１２ａ，１２ｂを設ければ、スクリュ規制部１２ａ，１２ｂは、従来の歯とび防止部として機能させることができるため、歯とび防止効果をより高めることができる。

（５）好適な態様により、回動連結部７を、レンズ保持部６（一方の連結側）に設けた一対の軸受部１３ａ，１３ｂと、ラック部材５（他方の連結側）に設けた一対の軸部１４ａ，１４ｂを備えて構成すれば、スプリング８との組合わせにより安定した連結構造を実現できる。

（６）好適な態様により、スプリング８に、一対の軸部１４ａと１４ｂ間に介在させるコイルスプリング８ｃを使用し、このコイルスプリング８ｃの軸方向Ｆｓにおける弾性を第一付勢手段として用いるとともに、周方向（捩れ方向）Ｆｆにおける弾性を第二付勢手段として用いれば、本発明に係るレンズ変位装置１を最も望ましい形態により確実に実施できる。

（７）好適な態様により、レンズに、オートフォーカス機構１６を構成するフォーカスレンズ群Ｌｆ，ズーム機構１７を構成するズームレンズ群Ｌｚの一方又は双方を含ませれば、オートフォーカス機構１６とズーム機構１７における歯とびの生じない安定した動作を保証できる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係るレンズ変位装置１の構成について、図１〜図７を参照して説明する。

図７は、監視カメラ（監視用ビデオカメラ）におけるレンズユニットＭの要部を示す。レンズユニットＭは、単レンズＬ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ９を備えるとともに、接合レンズＬ１，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ１０を備える。このうち接合レンズＬ８は、オートフォーカス機構１６に用いるフォーカスレンズ群Ｌｆとなり、レンズ保持部６により保持される。レンズ保持部６は、１８０゜対向位置に設けた一対のスライダ部６ｐ，６ｑを一体に有し、各スライダ部６ｐ，６ｑは、それぞれ一対のガイドシャフト２１ｐ，２１ｑにより前後方向へスライド自在に支持される。そして、一方のスライダ部６ｐには本実施形態に係るレンズ変位装置１を付設する。

レンズ変位装置１は、図１に示すように、基本的な構成として、駆動モータ３，この駆動モータ３により回転するリードスクリュ４及びこのリードスクリュ４に噛合させたラック部材５からなる駆動機構２を備える。そして、ラック部材５は、回動連結部７を介して上述したレンズ保持部６のスライダ部６ｑに連結するとともに、この回動連結部７には、スプリング８を備える。

この場合、駆動モータ３はステッピングモータ３ｓを用いる。このステッピングモータ３ｓは、供給される駆動電流のパルス数に対応した角度だけ回転する。また、リードスクリュ４は、外周面に雌ネジを形成し、一端をステッピングモータ３ｓの回転シャフトに結合する。一方、ラック部材５は、全体をプラスチック素材により一体成形し、図５及び図６に示すように、ラック本体部３１と、このラック本体部３１の一側から突出するラックプレート部１１と、ラック本体部３１から突出し、かつラックプレート部１１に対峙する二つのスクリュ規制部１２ａ，１２ｂを有する。これにより、ラック本体部３１，ラックプレート部１１及びスクリュ規制部１２ａ，１２ｂは、図３に示すように、リードスクリュ４の軸方向から見た際にコの字形となり、リードスクリュ４をラックプレート部１１とスクリュ規制部１２ａ，１２ｂ間に装填することができる。これにより、リードスクリュ４はラックプレート部１１とスクリュ規制部１２ａ，１２ｂ間に挟まれ、かつラックプレート部１１に噛合する。そして、スクリュ規制部１２ａ，１２ｂは、従来の歯とび防止部として機能し、歯とび防止効果がより高められる。

また、回動連結部７は、一方の連結側となるレンズ保持部６に設けた一対の軸受部１３ａ，１３ｂと、他方の連結側となるラック部材５に設けた一対の軸部１４ａ，１４ｂを備える。この場合、ラック部材５のラック本体部３１から一対の突出片１５ａ，１５ｂを形成し、各突出片１５ａ，１５ｂの先端側における外側面に各軸部１４ａ，１４ｂをそれぞれ設ける。この際、一方の突出片１５ｂは、比較的長く形成するとともに、中間面にスリット１５ｂｓを形成して弾性突出片１５ｂとして機能させる。さらに、軸部１４ａと１４ｂ間に位置する突出片１５ａと弾性突出片１５ｂの内側面には、スプリング８を保持する突起状のスプリング装着部３２ａ，３２ｂを設ける。これにより、一対の軸部１４ａ，１４ｂは、図２に示すように、一対の軸受部１３ａ，１３ｂに対して内側から挿入することができ、ラック部材５はレンズ保持部６により回動自在に支持される。このような構成によりスプリング８との組合わせによる安定した連結構造を実現できる。

他方、スプリング８は、図４に示すコイルスプリング８ｃを用いる。このコイルスプリング８ｃの両端は係止部３３ａ，３３ｂとして形成する。このコイルスプリング８ｃは、図２に示すように、両端をスプリング装着部３２ａ，３２ｂに装着することにより、一対の軸部１４ａと１４ｂ間に圧縮状態で装填する。そして、一端側の係止部３３ａをスライダ部６ｐ（レンズ保持部６）に係止するとともに、他端側の係止部３３ｂを弾性突出片１５ｂ（ラック部材５）に係止する。このようなコイルスプリング８ｃを用いることにより、レンズ変位装置１を最も望ましい形態により確実に実施できる。

次に、本実施形態に係るレンズ変位装置１の機能（動作）について、各図を参照して説明する。

まず、コイルスプリング８ｃは、一対の軸部１４ａと１４ｂ間、即ち、突出片１５ａと弾性突出片１５ｂ間に圧縮状態で介装するため、弾性突出片１５ｂは、外方へ広がる方向に付勢され、突出片１５ａ及び弾性突出片１５ｂは、それぞれ軸受部１３ａ，１３ｂの内側面に圧接する。したがって、レンズ保持部６とラック部材５間のメカニカル機構におけるガタ付きが無くなり、追従性及び制御精度が高められるとともに、十分な機械的強度が確保される。この場合、コイルスプリング８ｃの軸方向Ｆｓ（図４）における弾性が第一付勢手段として機能する。

また、コイルスプリング８ｃの一端側の係止部３３ａはスライダ部６ｐ（レンズ保持部６）に係止し、他端側の係止部３３ｂは弾性突出片１５ｂ（ラック部材５）に係止するため、自然状態における係止部３３ａと３３ｂの位置（相対角度）を選定することにより、ラック部材５を回動連結部７を支点として回動方向に付勢し、ラックプレート部１１をリードスクリュ４に圧接させることができる。したがって、振動や衝撃が付加された場合であっても比較的軽いラック部材５は常にリードスクリュ４に圧接（追従）可能となり、確実な歯とび防止が図られる。この場合、周方向、即ち、捩れ方向Ｆｆ（図４）における弾性が第二付勢手段として機能する。

このように、コイルスプリング８ｃは、第一付勢手段と第二付勢手段を兼ねるため、単一のスプリングを用いれば足り、使用部品の削減効果により、製造工数の低減，コストダウン及び小型化を図ることができる。なお、このようなコイルスプリング８ｃの機能により、レンズ保持部６（スライダ部６ｐ，６ｑ）とこのスライダ部６ｐ，６ｑをスライド自在に支持するガイドシャフト２１ｐ，２１ｑ間にクリアランスのバラツキがあっても、コイルスプリング８ｃにより付勢されるため、ガタつきを解消し、クリアランス管理の容易化を図れるとともに、レンズの上下姿勢変化や低温作動に対する信頼性を高めることができる。

他方、レンズ変位装置１の基本動作は次のようになる。まず、ステッピングモータ３ｓが作動制御されることによりリードスクリュ４が正回転又は逆回転する。これにより、ラック部材５及びこのラック部材５に回動連結部７を介して連結したレンズ保持部６は、ガイドシャフト２１ｐ，２１ｑに沿って前後方向に変位する。したがって、レンズ保持部６に保持されたフォーカスレンズ群Ｌｆが前後方向に変位して通常のフォーカス調整が行われる。この際、レンズ保持部６の変位ストローク（ストローク量）は、ステッピングモータ３ｓに供給される駆動電流のパルス数により制御される。したがって、不図示の位置センサによりレンズ保持部６の始端位置が検出され、ゼロ位置が校正されることにより正確なストローク量が確保される。

なお、オートフォーカス機構１６について説明したが、図７に示すように、ズーム機構１７においても同様の構成を採用できる。即ち、図７に示す単レンズＬ３，Ｌ４，Ｌ５は、ズーム機構１７に用いるズームレンズ群Ｌｚとなり、レンズ保持部６ｚにより保持される。レンズ保持部６ｚは、１８０゜対向位置に設けた一対のスライダ部６ｚｐ，６ｚｑを一体に有し、各スライダ部６ｚｐ，６ｚｑは、それぞれガイドシャフト２２ｐ，２２ｑにより前後方向へスライド自在に支持される。そして、一方のスライダ部６ｚｐには本実施形態に係るレンズ変位装置１を付設する。この場合、レンズ変位装置１の基本的な構成は、リードスクリュ４の長さを除いて上述したオートフォーカス機構１６におけるレンズ変位装置１と同じになる。

本実施形態に係るレンズ変位装置１を、このようなオートフォーカス機構１６及びズーム機構１７に適用することにより、オートフォーカス機構１６及びズーム機構１７における歯とびの生じない安定した動作を保証できる。したがって、特に、撮影方向（撮影角度）をリモートコントロールにより可変制御する監視カメラに用いて最適となる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、ラック部材５に二つのスクリュ規制部１２ａ，１２ｂを設けた場合を示したが、一又は三以上であってもよいし、他の規制部により置換してもよい。また、スプリング８にコイルスプリング８ｃを使用した場合を例示したが、板バネ等の他のスプリングを用いる場合を排除するものではない。なお、レンズ変位装置１は、監視カメラに用いて最適となるが、必ずしも監視カメラに限定されるものではなく、他の家庭用ビデオカメラや業務用ビデオカメラなど、各種ビデオカメラに同様に用いることができる。

本発明の最良の実施形態に係るレンズ変位装置の斜視図、同レンズ変位装置の一部断面側面図、同レンズ変位装置の一部断面正面図、同レンズ変位装置に用いるコイルスプリングの斜視図、同レンズ変位装置に用いるラック部材の断面平面図、同レンズ変位装置に用いるラック部材の断面側面図、同レンズ変位装置を備えるレンズユニットの要部抽出構成図、

符号の説明

１：レンズ変位装置，２：駆動機構，３：駆動モータ，４：リードスクリュ，５：ラック部材，６：レンズ保持部，６ｚ：レンズ保持部，７：回動連結部，８：スプリング，１１：ラックプレート部，１２ａ：スクリュ規制部，１２ｂ：スクリュ規制部，１３ａ：軸受部，１３ｂ：軸受部，１４ａ：軸部，１４ｂ：軸部，１５ｂ：弾性突出片，１６：オートフォーカス機構，１７：ズーム機構，Ｆｓ：コイルスプリングの軸方向，Ｆｆ：コイルスプリングの周方向（捩れ方向），Ｌｆ：フォーカスレンズ群，Ｌｚ：ズームレンズ群

Claims

駆動モータ，この駆動モータにより回転するリードスクリュ及びこのリードスクリュに噛合させたラック部材を有する駆動機構を備え、前記ラック部材の変位をレンズを保持するレンズ保持部に伝達して当該レンズを変位させるレンズ変位装置において、前記ラック部材を回動連結部を介して前記レンズ保持部に連結するとともに、前記回動連結部に、この回動連結部における一方の連結側を他方の連結側に圧接させる第一付勢手段及び前記ラック部材を前記リードスクリュに圧接させる第二付勢手段を兼ねるスプリングを設けたことを特徴とするレンズ変位装置。
前記ラック部材は、前記リードスクリュに噛合するラックプレート部と、このラックプレート部に対峙し、かつ前記リードスクリュを挟むことにより当該リードスクリュの位置を規制する一又は二以上のスクリュ規制部を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ変位装置。
前記回動連結部は、前記レンズ保持部（一方の連結側）に設けた一対の軸受部と、前記ラック部材（他方の連結側）に設けた一対の軸部を備え、少なくとも一方の軸部は、前記ラック部材に形成した弾性突出片の先端側に設けるとともに、一対の軸部を一対の軸受部に対して内側から挿入することにより回動自在に連結することを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ変位装置。
前記スプリングは、前記一対の軸部間に介在させるコイルスプリングを使用し、このコイルスプリングの軸方向における弾性を前記第一付勢手段として用いるとともに、周方向（捩れ方向）における弾性を第二付勢手段として用いることを特徴とする請求項１記載のレンズ変位装置。
前記レンズには、少なくとも、オートフォーカス機構を構成するフォーカスレンズ群，ズーム機構を構成するズームレンズ群の一方又は双方を含むことを特徴とする請求項１記載のレンズ変位装置。