JP2007206196A

JP2007206196A - 光学装置

Info

Publication number: JP2007206196A
Application number: JP2006022752A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Tenkaji; 秀紀天花寺; Yasufumi Nakaaki; 靖文中明; Akira Yokoi; 暁横井
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】光学素子を保持する移動枠にラックを介して移動力を伝えることにより移動枠をガイドバーに沿って移動させるようにした構造を有する光学装置において、移動枠が移動する際の傾きを防止する。
【解決手段】合焦レンズ９を支持する合焦レンズ枠１０と、この合焦レンズ枠との間に微小な空隙を存した状態で合焦レンズ枠を合焦レンズの光軸方向に摺動可能に支持するガイドバー１１と、このガイドバーと平行に配置され、外周部に螺旋状のねじ山を有するシャフト状の送りねじ１８と、この送りねじを軸線まわりに回転駆動するモータ１８と、合焦レンズ枠に取り付けられ、送りねじのねじ山と係合する歯１６を有するラック部材１４とを備え、ラック部材の歯は、送りねじの軸方向両側において、送りねじを挟んで対向するように設けられており、モータを駆動することにより合焦レンズ枠がガイドバーに沿って摺動するようにしたことを特徴とする光学装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばビデオカメラのオートフォーカス機構等に用いられる光学装置に関する。

図７は従来のこの種の光学装置の一例の正面図、図８は図７のＢ方向矢視図である。

この光学装置は、ビデオカメラのオートフォーカス機構であって、１０１は光学素子としての合焦レンズで、合焦レンズ枠１０２に支持されている。この合焦レンズ枠１０２の両端には、それぞれ合焦レンズ１０１の光軸方向に貫通した貫通孔１０３が設けられている。

各貫通孔１０３にはそれぞれガイドバー１０４が貫通しており、各ガイドバー１０４の両端はそれぞれレンズ鏡胴（図示せず）に支持されている。このガイドバー１０４と貫通孔１０３との間には、温度変化による合焦レンズ枠１０２の膨張収縮を吸収するために、微小な空隙１０５が形成されている。

合焦レンズ枠１０２の一端には、ラック部材１０６が前記光軸と直交する方向に回動可能に軸支されている。１０６ａはラック部材の回動軸である。このラック部材１０６は断面逆Ｕ字形の係合部１０７を有しており、その一方の側壁の内面には、前記光軸方向に対して所定のリード角をもって傾斜した直線状の歯１０８が複数本形成されている。

この係合部１０７の内部には、ガイドバー１０４と平行に配置されたシャフト状の送りねじ１０９が貫通している。その外周部には螺旋状のねじ山（図示せず）が形成されており、このねじ山はラック部材１０６の歯１０８と係合している。そして、送りねじ１０９の一端はモータ（図示せず）の回転軸に連結されている。

図示しないが、ラック部材１０６と合焦レンズ枠１０２の間にはトーションスプリングが設けられており、ラック部材１０６の歯１０８が送りねじ１０９に押し付けられる方向にラック部材１０６が付勢されている。

モータを駆動すると、合焦レンズ枠１０２がガイドバー１０４に沿って摺動し、固定マスターレンズ（図示せず）と合焦レンズ１０１との距離が変化して合焦が行われる。なお、モータが逆方向に回転すると、合焦レンズ枠１０２は逆方向に摺動することになる。
特開平６−１７４９９２号特開平１１−２６４９２５号

合焦レンズ枠１０２がガイドバー１０４に沿ってスムーズに移動するためには、ガイドバー１０４と合焦レンズ枠１０２の貫通孔１０３との間に空隙１０５が必要である。

この光学装置では、モータが回転して送りねじ１０９からラック部材１０６を介して合焦レンズ枠１０２に駆動力を伝えるようにしているが、送りねじ１０９の製作時の寸法誤差で送りねじ１０９に偏心や反りが有ると、送りねじ１０９が偏心しながら回転する。

この揺れはラック部材１０６を介して合焦レンズ枠１０２に伝わることになるが、合焦レンズ枠１０２の貫通孔１０３とガイドバー１０４との間に空隙１０５が有るため、何らかの対策を講じないと、合焦レンズ枠１０２が揺動して、レンズによって形成される像の揺れが生じる。

そこで、この光学装置では、トーションスプリングによってラック部材１０６の歯１０８を送りねじ１０９に押し付けることで発生する反力を利用して合焦レンズ枠１０２にモーメントを与え、これによって合焦レンズ枠１０２の揺れを抑えるようにしている。

しかしながら、モータの正転及び逆転によって合焦レンズ枠１０２を光軸方向に往復動させる際、ラック部材１０６の歯１０８と送りねじ１０９のねじ山のリード角のため、図９に矢印で示す方向の力が生じ、その上下方向の分力が合焦レンズ枠１０２を上下方向に動かそうとするため、合焦レンズ枠１０２が傾いてしまう。

特に、最近のオートフォーカス技術では、短時間にレンズを小振幅で往復動させてオートフォーカス情報を得ようとする動作（ウォブリング動作と呼ばれる）が頻繁に行われるようになってきているが、モータの正・逆回転により生じる力により、連続した画飛び（ＡＦガタ）が生じてしまう。

なお、このような問題は、オートフォーカス機構に限るものではなく、光学素子を支持した移動枠を移動させるような構造のものであれば、同様の問題が生じる。

例えば変倍に用いるバリエータの移動枠においても、移動方向が反転すれば揺れが生じ、ウォブリング動作とは違って連続した揺れは生じないが、画飛びが生じる。

なお、上記従来構造のトーションスプリングを用いた手法では、付勢力の方向が光軸方向と直交しているため、この画飛び現象を防ぐことができない。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学素子を保持する移動枠にラックを介して移動力を伝えることにより移動枠をガイドバーに沿って移動させるようにした構造を有する光学装置において、移動枠が移動する際の傾きを防止することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、光学素子を支持する移動枠と、この移動枠との間に微小な空隙を存した状態で移動枠を光学素子の光軸方向に摺動可能に支持するガイドバーと、このガイドバーと平行に配置され、外周部に螺旋状のねじ山を有するシャフト状の送りねじと、この送りねじを軸線まわりに回転駆動するモータと、移動枠に取り付けられ、送りねじのねじ山と係合する歯を有するラック部材とを備え、ラック部材の歯は、送りねじの軸方向両側において、送りねじを挟んで対向するように設けられており、モータを駆動することにより移動枠がガイドバーに沿って摺動するようにしたことを特徴とする光学装置である。

本発明によれば、移動枠が移動する際の傾きを防止することができるので、画揺れや画飛びが無くなると共に、装置の小型化等による高敏感化に対応することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態を説明するのに先立って、本実施形態と同様の構造を有するオートフォーカス機構の構造について説明する。図１はそのオートフォーカス機構及びレンズ鏡胴の分解斜視図、図２は図１のオートフォーカス機構の組立斜視図である。

図１において、１は上面が開口した箱形のレンズ鏡胴、２はレンズ鏡胴１の上面に取り付けられる上蓋、３はレンズ鏡胴１の内部に収容されるレンズブロック、４は上蓋２に取り付けられるアイリスブロックである。

レンズブロック３は、変倍レンズ５を支持する変倍レンズ枠６と、固定マスターレンズ７を支持する固定マスターレンズ枠８と、合焦レンズ９を支持する合焦レンズ枠１０と、変倍レンズ枠６と合焦レンズ枠１０とに設けられた貫通孔６ａ、１０ａをそれぞれ貫通する複数本のガイドバー１１と、変倍レンズ駆動ユニット１２と、合焦レンズ駆動ユニット１３とを備えている。

各ガイドバー１１の両端はそれぞれレンズ鏡胴１に支持されている。なお、各ガイドバー１１と貫通孔６ａ、１０ａとの間には微小な空隙が形成されている。

合焦レンズ枠１０の一端にはラック部材１４が光軸と直交する方向に回動可能に軸支されている。このラック部材１４の下端には断面逆Ｕ字形の係合部１５が設けられており、その内面には、軸方向に対して所定のリード角をもって傾斜した直線状の歯１６が複数本形成されている。

合焦レンズ駆動ユニット１３は、ガイドバー１１と平行に配置された送りねじ１７を有しており、この送りねじ１７は、図２に示すように、ラック部材１４の係合部１５の内部を貫通している。その外周部には螺旋状のねじ山（図示せず）が形成されており、このねじ山はラック部材１４の歯１６と係合している。送りねじ１７の一端はモータ１８の回転軸に連結されている。

図示しないが、ラック部材１４と合焦レンズ枠１０の間にはトーションスプリングが設けられ、このトーションスプリングによってラック部材１４が付勢され、ラック部材１４の歯１６が送りねじ１７に押し付けられている。

モータ１８を駆動すると、合焦レンズ枠１０がガイドバー１１に沿って摺動し、固定マスターレンズ７と合焦レンズ９との距離が変化して合焦が行われる。なお、モータ１８が逆方向に回転すると、合焦レンズ枠１０は逆方向に摺動することになる。

変倍レンズ駆動ユニット１２も合焦レンズ駆動ユニット１３と同様の構造を有しており、変倍レンズ枠６をガイドバー１１に沿って往復動させる。

アイリスブロック４は、アイリス（図示せず）を支持するアイリス枠１９と、アイリスを駆動して所定の絞りを得るモータ２０とを備えている。アイリス枠１９は、変倍レンズ５と固定マスターレンズ７との間に配置される。

図３は本発明の第１の実施形態の要部の側面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。

本実施形態では、ラック部材１４の係合部１５の内部に設けられる歯１６Ａ、１６Ｂが、送りねじ１７の軸方向の左右両側において、送りねじ１７を挟んで対向するように設けられている。

このようにすることで、送りねじ１７が一方向に回転する際、その一方の側に設けられた歯１６と送りねじ１７のねじ山１７ａとの間に生じる力Ｆにおける径方向（図の上方向）の分力が、送りねじ１７の他方の側に設けられた歯１６とねじ山１７ａとの間に生じる力Ｆ’における径方向（図の下方向）の分力によって打ち消されるため、合焦レンズ枠１０にモーメントが作用せず、合焦レンズ枠１０が傾くことがない。また、送りねじ１７が反対方向に回転する場合も同様である。

したがって、合焦レンズ枠１０を短時間に小振幅で往復動させるウォブリング動作を行っても、連続した画飛び（ＡＦガタ）が生じることがない。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図５は本発明の第２の実施形態の要部の断面図である。

本実施形態では、ラック部材１４の係合部１５の内部に設けられる歯１６Ａ、１６Ｂが、送りねじ１７の軸方向の上下両側において、送りねじ１７を挟んで対向するように設けられている。また、歯１６Ａと歯１６Ｂは、その歯先の間隔ｄが一方向に向けて連続的に拡大するよう、テーパ状に形成されている。

このようにすることで、第１の実施形態と同様に、送りねじ１７が一方向に回転する際、その一方の側に設けられた歯１６と送りねじ１７のねじ山１７ａとの間に生じる力における径方向の分力が、送りねじ１７の他方の側に設けられた歯１６とねじ山１７ａとの間に生じる力における径方向の分力によって打ち消されるため、合焦レンズ枠１０にモーメントが作用せず、合焦レンズ枠１０が傾くことがない。また、送りねじ１７が反対方向に回転する場合も同様である。

また、本実施形態では、歯１６Ａと歯１６Ｂは、その歯先の間隔ｄが一方向に向けて連続的に拡大するよう、テーパ状に形成されており、送りねじ１７のねじ山と噛み合わせる際に楔の如く作用するため、噛み合い深さの調整に精度を必要としない。したがって、組み立て性が向上するものである。

次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図６は本発明の第３の実施形態の要部の断面図である。

本実施形態では、ラック部材１４の係合部１５の内部に設けられる歯１６Ａ、１６Ｂが、送りねじ１７の軸方向両側において、送りねじ１７を斜め方向に挟んで対向するように設けられると共に、歯１６Ａ、１６Ｂ間の中心線Ｌが垂直方向に対して所定角度α傾斜するように配置されている。また、歯１６Ａと歯１６Ｂは、その歯先の間隔ｄが一方向に向けて連続的に拡大するよう、テーパ状に形成されている。

このようにすることで、第１の実施形態と同様に、送りねじ１７が一方向に回転する際、その一方の側に設けられた歯１６と送りねじ１７のねじ山１７ａとの間に生じる力における径方向の分力が、送りねじ１７の他方の側に設けられた歯１６とねじ山１７ａとの間に生じる力における径方向の分力によって打ち消されるため、合焦レンズ枠１０が傾くことがない。また、送りねじ１７が反対方向に回転する場合も同様である。

さらに、歯１６Ａ、１６Ｂ間の中心線Ｌが垂直方向に対して所定角度α傾斜するように配置されているため、送りねじ１７に上下方向等の力が作用した際には、ラック部材１４が、合焦レンズ枠１０と連結されている回動軸２１を中心として回動しやすいため、送りねじ１７の揺れが吸収される。したがって、信頼性が向上するものである。

なお、上記の各実施形態では、合焦レンズを支持する移動枠を駆動する機構に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は他の光学素子（例えば変倍レンズ）を支持する移動枠を駆動する機構にも適用可能である。

その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記の各実施形態に種々の改変を施すことができる。

実施形態と同様の構造を有するオートフォーカス機構及びレンズ鏡胴の分解斜視図である。図１のオートフォーカス機構の組立斜視図である。本発明の第１の実施形態の要部の側面図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。本発明の第２の実施形態の要部の断面図である。本発明の第３の実施形態の要部の断面図である。従来の光学装置の正面図である。図７のＢ方向矢視図である。図７の光学装置の問題点の説明図である。

符号の説明

９合焦レンズ
１０合焦レンズ枠（移動枠）
１１ガイドバー
１４ラック部材
１６Ａ、１６Ｂラック部材の歯
１７送りねじ
１８モータ

Claims

光学素子を支持する移動枠と、この移動枠との間に微小な空隙を存した状態で前記移動枠を前記光学素子の光軸方向に摺動可能に支持するガイドバーと、このガイドバーと平行に配置され、外周部に螺旋状のねじ山を有するシャフト状の送りねじと、この送りねじを軸線まわりに回転駆動するモータと、前記移動枠に取り付けられ、前記送りねじのねじ山と係合する歯を有するラック部材とを備え、前記ラック部材の歯は、前記送りねじの軸方向両側において、前記送りねじを挟んで対向するように設けられており、前記モータを駆動することにより前記移動枠が前記ガイドバーに沿って摺動するようにしたことを特徴とする光学装置。