JP2007218393A - 動力伝達装置及びカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】ナット部のネジ部からの係合解除を規制することができる動力伝達装置等を提供する。
【解決手段】動力伝達装置１００を、外周にネジ１１１が形成された回転軸１１０と、回転軸１１０を挟み込む開閉可能なネジ溝１２１を有し、回転軸１１０の回転に従って移動するナット部材１２０と、回転軸１１０と平行に配置されたガイド部材１３０と、ガイド部材１３０に形成され、ネジ溝１２１の開きを制限してナット部材１２０の移動を可能にする規制部１３４と、ガイド部材１３０に形成され、ネジ溝１２１を開いてナット部材１２０と回転軸１１０との噛合わせをはずすことができる規制解除部１３５，１３６とを有する構成とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、動力伝達装置、及び、このような動力伝達装置を備えたカメラに関するものである。

カメラの撮影用レンズ鏡筒は、一部のレンズ群を保持するレンズ枠を、外周面に送りネジが形成されたモータ軸と、このモータ軸と係合する切欠きナットとを用いて光軸方向に駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２８９０６８９号

上述したような駆動機構は、制御に不具合が生じた場合等に装置を保護する目的で、過度の力が作用した場合には切欠きナットが開くことによって、送りネジとの係合を解除する脱調機能をもたせている。
しかしながら、カメラ等に上記駆動機構を使用した場合、例えばテーブル上に置いた際のショック（特に光軸方向への慣性力）によって上述した脱調機能が働き、切欠きナットの係合が解除されてしまう場合があった。
本発明の課題は、ナット部のネジ部からの係合解除を規制することができる動力伝達装置、及び、このような動力伝達装置を備えたカメラを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。
請求項１の発明は、外周にネジが形成された回転軸と、前記回転軸を挟み込む開閉可能なネジ溝を有し、前記回転軸の回転に従って移動するナット部材と、前記回転軸と平行に配置されたガイド部材と、前記ガイド部材に形成され、前記ネジ溝の開きを制限して前記ナット部材の移動を可能にする規制部と、前記ガイド部材に形成され、前記ネジ溝を開いて前記ナット部材と前記回転軸との噛合わせをはずすことができる規制解除部とを有することを特徴とする動力伝達装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の動力伝達装置において、前記規制解除部は、前記ナット部材の前記ネジ溝と前記回転軸の前記ネジとの間に所定の値以上の力が加わった場合に前記ネジ溝を開いて前記ナット部材と前記回転軸との噛合わせをはずすことを特徴とする動力伝達装置である。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の動力伝達装置において、前記規制部は、前記ナット部材の移動範囲に対応する前記ガイド部材の範囲に形成され、前記規制解除部は、前記ナット部材の移動範囲外に対応する前記ガイド部材の範囲に形成されていることを特徴とする動力伝達装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動力伝達装置において、前記ネジ溝は、一部に前記回転軸のネジと噛合うネジが形成されていることを特徴とする動力伝達装置である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の動力伝達装置において、前記規制部は、前記ナット部材に対向し、前記回転軸のネジと前記ネジ溝のネジの噛合いがはずれないように前記ネジ溝の開きを制限する面であり、前記規制解除部は、前記ナット部材に対向し、前記回転軸のネジと前記ネジ溝のネジの噛合いがはずれるように前記ネジ溝の開きを大きくする凹部または開口であることを特徴とする動力伝達装置である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の動力伝達装置において、前記ナット部材は、前記ガイド部と対向する位置に前記凹部または開口よりも小さい突起を有することを特徴とする動力伝達装置である。

請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の動力伝達装置と、前記動力伝達装置の前記回転軸を回転させるアクチュエータと、前記動力伝達装置の前記ナット部材に接続された可動レンズとを有することを特徴とするカメラである。

本発明によれば、ナット部の移動範囲のうち一部において、ナット部の係合が解除されることを防止できる。

本実施形態の装置は、ナット部のネジ部からの係合解除を規制することができる動力伝達装置、及び、このような動力伝達装置を備えたカメラを提供するという目的を、ナットとネジ部との係合解除を規制する範囲において、ナットが開く方向に変形する際の変形量を規制する規制面部を配置するとともに、係合解除を可能とする領域においては、規制面部に開口を形成することによって実現した。

実施形態

以下、本発明を適用した動力伝達装置を含むカメラの実施形態について説明する。
図１に本実施形態のカメラ１の構成をブロック図で示す。レンズ鏡筒２は屈曲部であるプリズムＰ、レンズＬ、ＣＣＤ３などから構成される。不図示の被写体からの光は、レンズ鏡筒に入射後プリズムＰで９０度偏向された後、レンズＬによってＣＣＤ３に結像される。レンズ鏡筒２の詳細については図２を用いて後で詳しく説明する。
ＣＣＤ３からの信号は制御部１１に入力される。制御部１１は、ＣＰＵやＡＳＩＣから構成されＣＣＤ３からの信号を処理する。制御部１１で処理され、必要に応じてＪＰＥＧファイルなどに変換された画像データは、記憶部１３に保存される。また、制御部１１で処理された画像データは、カメラに装備されている液晶ディスプレイなどの表示部１２に表示される。
操作部１４は、撮影ボタン、ズームボタン、各種撮影状態を設定するための十字ボタンなどから構成される。例えば操作部１４の撮影ボタンが撮影者によって押されると、制御部４は不図示のシャッタを開閉し、所定時間ＣＣＤ３を露光させて被写体像を撮像する。またズームボタンが操作されると、制御部１１は不図示のモータを駆動してレンズＬ中のズームレンズを移動させ、ＣＣＤ３に結像される被写体像の倍率を変化させる。
図２は、本実施形態のカメラ１のレンズ鏡筒部断面図である。
本実施形態のカメラ１は、例えば、レンズ非交換式のデジタルスチルカメラである。このカメラは、撮像光学系として、その途中で光軸の方向を変換する屈曲光学系を備えている。
カメラ１は、箱状の筐体内にレンズ鏡筒２を収容している。
レンズ鏡筒２は、プリズムＰ、第1レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、ＣＣＤ３、ローパスフィルタ４、シャッタ絞りユニット５、第２レンズ群枠６、第３レンズ群枠７、ガイド軸８，９を備えている。

プリズムＰは、光軸の方向を例えば９０度変換する屈曲部である。プリズムＰよりも対物側の光軸Ａ１（紙面に垂直な方向）は、通常撮影時において略水平に配置されている。また、プリズムＰよりも像側の光軸Ａ２は、通常撮影時において略鉛直に配置されている。
ここで、本明細書において「通常撮影時」とは、カメラ１に対して被写体を略水平方向に離間して配置し、画面の長辺方向を略水平とした画像を撮影する際のカメラの姿勢を指すものとする。

第1レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４は、通常撮影時におけるプリズムＰの下側に、光軸Ａ２に沿って順次配列されている。
また、第２レンズ群Ｌ２及び第３レンズ群Ｌ３は、その光軸Ａ２方向の移動に応じて倍率を変更するズーミング用レンズであり、相互に独立して光軸Ａ２方向に移動可能に支持されている。

ＣＣＤ３は、第４レンズ群Ｌ４の射出側に設けられた固体撮像素子である。ＣＣＤ３は、撮像光学系が撮像面上に結像する被写体像の像光に基づいて、電気的な画像出力信号を生成するものである。
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４は、第４レンズ群Ｌ４とＣＣＤ３との間に設けられ、ＣＣＤ３が出力する画像出力信号におけるモアレの発生を防止するものである。
シャッタ絞りユニット５は、第４レンズ群Ｌ４の入射側に設けられ、撮像光学系を通過する像光の光量を規制する絞り部と、像光がＣＣＤ３に露光する露光時間を調整するシャッタ部とを備えている。

第２レンズ群枠６及び第３レンズ群枠７は、それぞれ第２レンズ群Ｌ２及び第３レンズ群Ｌ３がその内径側に固定される枠体である。これらの第２レンズ群枠６及び第３レンズ群枠７は、例えば樹脂系材料をインジェクション成形して製作されている。
第２レンズ群枠６及び第３レンズ群枠７は、レンズ鏡筒２の本体に対して、光軸Ａ２方向にそれぞれ移動可能に支持されている。
ガイド軸８，９は、それぞれ光軸Ａ２と平行に延在して配置された円柱状の軸であり、第２レンズ群枠６及び第３レンズ群枠７の光軸Ａ２方向の移動を案内するものである。

図３は、図２のIII−III部矢視断面図である。
ガイド軸８，９は、第２レンズ群Ｌ２を挟んだ反対側にそれぞれ設けられ、その位置は光軸Ａ２に対して略対称となっている。第２レンズ群枠６は、その外周面部から外径側に突き出して形成され、その先端部にこれらのガイド軸８，９と係合するアーム部６ａ，６ｂを備えている。アーム部６ａ，６ｂは、その先端部にガイド軸８，９がそれぞれ挿入されるガイド孔６ｃ，６ｄが形成されている。そして、ガイド軸８が挿入されるガイド孔６ｃは、ガイド軸８の外径に対し、摺動のため不可避的に設けられる隙間だけ内径が大きい略真円状に形成されている。一方、ガイド軸９が挿入されるガイド孔６ｄは、ガイド軸８及びガイド軸９を通る直線と略平行な方向を長軸とする長円状に形成され、第２レンズ群枠６の径方向における寸法公差を吸収可能となっている。
なお、第３レンズ群枠７についても、上述した第２レンズ群枠６と同様の構成を備えている。

また、レンズ鏡筒２は、図２に示すように、第２レンズ群Ｌ２を光軸方向Ａ２に駆動するモータＭ及び動力伝達装置１００を備えている。
モータＭは、例えばステッピングモータ等の電動アクチュエータである。モータＭは、その出力軸を光軸Ａ２と略平行とした状態で、プリズムＰの通常撮影時における側部に配置されている。
動力伝達装置１００は、モータＭの出力を第２レンズ群枠６に伝達するものである。

図４は、図２のIV部拡大図である。
図５は、図４のV−V部矢視断面図である。
動力伝達装置１００は、駆動軸１１０、ナット１２０、保持板１３０、ガイド軸１４０を備えている。
駆動軸（モータリード軸）１１０は、モータＭの出力軸に接続された回転軸部であり、その外周面部にネジ部１１１が形成されたリードスクリューである。

ナット１２０は、駆動軸１１０のネジ部１１１と係合し、駆動軸１１０の回転に応じて、駆動軸１１０に対してその長手方向（光軸Ａ２方向）に駆動されるものである。
ナット１２０は、例えば樹脂等の弾性を有する材料を用い、例えば射出成形等によって一体に形成されている。ナット１２０には、駆動軸１１０の一部を挟み込む溝部１２１が形成されている。溝部１２１の駆動軸１１０と対向する面部の一方には、ネジ部１１１と噛みあうネジ部１２２が形成されている。ネジ部１２２は、保持板１３０に対して、駆動軸１１０を挟んだ反対側に配置されている。

さらに、ナット１２０は、ガイド孔１２３、アーム部１２４、爪部１２５を備えている。
ガイド孔１２３は、ガイド軸１４０が挿入される貫通孔部であって、ナット１２０が駆動軸１１０回りに回転（共回り）することを防止するものである。
アーム部１２４は、第２レンズ群枠６側に突き出して形成された突起部であって、第２レンズ群枠６の外周面部と係合し、ナット１２０が動くと第２レンズ群枠６もそれに従って移動する。
爪部１２５は、溝部１２１の内面のうちネジ部１２２が形成されない側（保持板１３０側）の面部を含み、可撓性を有する平板状の部分である。
また、後述する保持板１３０と対向する爪部１２５の面部には、突起１２６が形成されている（図５参照）。この突起１２６については、後に詳しく説明する。
また、ナット１２０は、スプリング１２７（図２参照）によって、光軸Ａ２方向における一方側に付勢されており、駆動軸１１０との間のバックラッシュが規制されている。

保持板１３０は、例えば板金加工によって形成され、駆動軸１１０を回転可能に保持する部材であり、上面部１３１、下面部１３２、中間部１３３から構成されている。
上面部１３１は、モータＭの下面部に沿って配置され、モータＭに対して固定された平板状の部分である。
下面部１３２は、駆動軸１１０の先端部（下端部）を回転可能に支持する軸受部を備え、駆動軸１１０の長手方向に対して略直交する平板状に形成されている。
中間部１３３は、上面部１３１の外周縁部と下面部１３２の外周縁部との間にわたして設けられ、カメラ１の通常撮影時における鉛直方向に延在して配置された平板状の部分である。

中間部１３３の駆動軸１１０及びナット１２０と対向する側には、ナット１２０の駆動軸１１０からの係合解除を禁止する規制面部１３４が設けられている。
ここで、ナット１２０の爪部１２５と、規制面部１３４との間隔Ｃ１（図５参照）は、駆動軸１１０のネジ部１１１とネジ部１２２がかみ合っている高さよりも大きく設定されている。
また、ナット１２０の突起１２６と、規制面部１３４との間隔Ｃ２は、このかみ合っている高さよりも小さく設定されている。

また、中間部１３３には、その上端部近傍及び下端部近傍に、開口１３５，１３６が形成されている。開口１３５，１３６は、中間部１３３の規制面部１３４側から反対側の面部に貫通して形成されている。
なお開口１３５、１３６は貫通していなくても、突起１２６が挿入可能な穴でも構わない。その場合後述するように突起１２６が開口１３５、１３６に入ることによって溝部１２１の間隔が広がり、ネジ同士の食い付きを防止できる程度の穴の深さがあればよい。
ここで、図２から図５までの各図においては、第２レンズ群Ｌ２は、通常のズーミング時の制御に用いられる範囲から外れ、その上端部よりもさらに第１レンズ群Ｌ１側に近接した状態となっている。
このとき、ナット１２０の突起１２６は、開口１３５に対向した状態となっている。

例えば第２レンズ群Ｌ２が機械的に制限される移動範囲の端部に達しているにもかかわらず、モータＭの制御の不具合等に起因して、駆動軸１１０がさらに回転した場合等には、駆動軸１１０のネジ部１１１とナット１２０のネジ部１２２との間にネジ山の傾斜に起因して力が発生し、ネジ同士の食い付きが起こってしまう。
この場合、図２から図５までの各図に示すように、ナット１２０の突起１２６が、保持板１３０の開口１３５と対向した状態においては、ナット１２０が変形した際に、突起１２６が開口１３５に挿入されることによって、爪部１２５は、上述した間隔Ｃ１の範囲内で変形が可能である。この変形によって、溝部１２１の間隔が広がりナット１２０のネジ部１２２のネジ山は、駆動軸１１０のネジ部１１１のネジ山を乗り越えることが可能となって、ナット１２０と駆動軸１１０との係合が解除され、ネジ同士の食い付き等の問題が防止される。

次に、上述したカメラ１において、第２レンズ群Ｌ２がズーミング動作等における通常の制御を受ける際の状態について説明する。
図６は、上述した状態におけるカメラの要部拡大図であって、上述した図４に相当する部分を示すものである。
図７は、図６のVII−VII部矢視断面図である。

このようにナット１２０が通常の制御によって駆動される範囲は、上述した脱調機能が要求されない範囲であることから、ナット１２０の係合解除が制限された解除規制範囲となっている。
この解除規制範囲においては、ナット１２０の突起１２６は、保持板１３０の開口１３５，１３６とは対抗しない位置に配置され、規制面部１３４と上述した間隔Ｃ２を隔てて対向した状態となっている。

このような状態において、例えばカメラ１が光軸を略鉛直な状態としてテーブルの上などに置かれた場合、置いた衝撃により第２レンズ群Ｌ２や第２レンズ群枠６に作用する慣性力によって、ナット１２０を駆動軸１１０に対してその長手方向に移動させようとする力が発生する。ナット１２０は、この慣性力によって、下方向に移動しようとし、溝部１２１が開く方向に変形しようとする。
しかし、解除規制範囲においては、ナット１２０の変形が開始されても、突起１２６と規制面部１３４とが干渉することによって、溝部１２１は間隔Ｃ２に相当する幅しか開くことができないから、ナット１２０のネジ部１２２は駆動軸１１０のネジ部１１１を乗り越えることができず、ナット１２０の駆動軸１１０からの係合解除は防止される。

最後に、上述したカメラ１において、第２レンズ群Ｌ２が、通常の制御を受ける範囲から外れ、その下端よりもさらに下方に移動した状態について説明する。
図８は、上述した状態におけるカメラの要部拡大図であって、上述した図４に相当する部分を示すものである。
図９は、図８のIX−IX部矢視断面図である。
図１０は、図８のX−X部矢視図である。

図８から図１０の各図に示す状態においては、ナット１２０の突起１２６が、保持板１３０の開口１３６に対向した状態となっている。このため、上述した図２から図５までの状態と同様に、駆動軸１１０とナット１２０との間に所定の脱落力以上の力が作用した場合には、突起１２６が開口１３６内に挿入されるようにしてナット１２０が弾性変形することによって、駆動軸１１０との係合が解除されるようになっている。

以上のように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）図６及び図７に示すように、駆動軸１１０とナット１２０との係合解除を規制すべき領域（解除規制領域）内においては、ナット１２０が溝部１２１を開く方向に変形したときに、突起１２６と干渉してこの変形を制限する規制面部１３４を設けることによって、溝部１２１の開き量をネジ部１１１，１２２の引っかかり高さ以下とし、これらのネジ部１１１，１２２のネジ山が相互に乗り越えることを防止して、係合の解除を規制することができる。
（２）これに対し、図２から図５、及び、図８から図１０に示すように、駆動軸１１０とナット１２０との係合解除を可能とする領域（解除可能領域）内においては、保持板１３０にナット１２０の突起１２６が挿入される開口１３５，１３６を設けることによって、ナット１２０の変形可能量を大きくし、ネジ部１１１，１２２のネジ山が相互に乗り越えることを可能とすることによって、係合の解除（脱調）を可能とし、過度の力から動力伝達装置１００を保護することができる。
（３）規制面部１３４は、駆動軸１１０を保持する保持板１３０と一体に形成したから、部品点数の増加を防止し、装置の構成を簡素化することができる。
（４）ナット１２０は、規制面部１３４に対向する突起１２６を設けているから、ナット１２０を形成する金型の一部を変更し、この突起１２６の突出高さや形状を調整することによって、間隔の微調整を容易に行うことができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）実施形態のカメラは、例えば、屈曲光学系を備えたレンズ被交換式のデジタルスチルカメラに係るものであったが、本発明はこれに限らず、他の種類のカメラ、レンズ鏡筒等にも適用することができる。例えば、屈曲光学系以外の光学系を備えたカメラや、ムービーカメラ、フィルムカメラ等にも適用することができ、また、ここでいうカメラは、例えば携帯電話機や携帯情報端末等のような他の機器に組み込まれたものも含む。
また、本発明の動力伝達装置は、カメラ以外の他の用途にも適用することができ、特に、可搬式の機器や車載式の機器のように、衝撃を受けることが想定される機器に好適である。
（２）動力伝達装置の構成は、上述した実施形態のものに限らず適宜変更することができる。例えば、実施形態において解除規制部は、回転軸部を支持する保持板の一部に形成しているが、これ以外の部品と一体化したり、または、別体に構成された専用の部材を用いてもよい。また、実施形態は、解除可能領域において、規制面部と連続した面部に開口部を形成しているが、開口部に代えて貫通していない凹部であってもよく、また、解除規制領域内においては、このような面部自体が存在しない構成としてもよい。
（３）実施形態は、回転軸部側からナット部側へ動力の伝達を行い、回転運動を直進運動に変換するものであったが、これとは逆に、ナット部側から回転軸部側への動力伝達を行い、直進運動から回転運動に変換するようにしてもよい。

本発明を適用したカメラの構成を示すブロック図である。 本発明を適用したカメラの実施形態におけるレンズ鏡筒部断面図である。 図２のIII−III部矢視断面図である。 図２のIV部拡大図である。 図４のV−V部矢視断面図である。 図２のカメラにおいてナットが解除規制領域にある状態を示す要部拡大図である。 図６のVII−VII部矢視断面図である。 図２のカメラにおいてナットが下側の解除可能領域にある状態を示す要部拡大図である。 図８のIX−IX部矢視断面図である。 図８のＸ−Ｘ部矢視図である。

符号の説明

１：カメラ、２：レンズ鏡筒
Ｐ：プリズム、Ｌ１：第1レンズ群、Ｌ２：第２レンズ群、Ｌ３：第３レンズ群、Ｌ４：第４レンズ群
３：ＣＣＤ、４：ＬＰＦ、５：シャッタ絞りユニット
１００：動力伝達装置、１１０：駆動軸、１１１：ネジ部
１２０：ナット、１２１：溝部、１２２：ネジ部、１２５：爪部、１２６：突起
１３０：保持板、１３４：規制面部、１３５，１３６：開口

Claims (7)

1. 外周にネジが形成された回転軸と、
   前記回転軸を挟み込む開閉可能なネジ溝を有し、前記回転軸の回転に従って移動するナット部材と、
   前記回転軸と平行に配置されたガイド部材と、
   前記ガイド部材に形成され、前記ネジ溝の開きを制限して前記ナット部材の移動を可能にする規制部と、
   前記ガイド部材に形成され、前記ネジ溝を開いて前記ナット部材と前記回転軸との噛合わせをはずすことができる規制解除部とを有すること
   を特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   前記規制解除部は、前記ナット部材の前記ネジ溝と前記回転軸の前記ネジとの間に所定の値以上の力が加わった場合に前記ネジ溝を開いて前記ナット部材と前記回転軸との噛合わせをはずすこと
   を特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１または２に記載の動力伝達装置において、
   前記規制部は、前記ナット部材の移動範囲に対応する前記ガイド部材の範囲に形成され、
   前記規制解除部は、前記ナット部材の移動範囲外に対応する前記ガイド部材の範囲に形成されていること
   を特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動力伝達装置において、
   前記ネジ溝は、一部に前記回転軸のネジと噛合うネジが形成されていること
   を特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の動力伝達装置において、
   前記規制部は、前記ナット部材に対向し、前記回転軸のネジと前記ネジ溝のネジの噛合いがはずれないように前記ネジ溝の開きを制限する面であり、
   前記規制解除部は、前記ナット部材に対向し、前記回転軸のネジと前記ネジ溝のネジの噛合いがはずれるように前記ネジ溝の開きを大きくする凹部または開口であること
   を特徴とする動力伝達装置。
6. 請求項５に記載の動力伝達装置において、
   前記ナット部材は、前記ガイド部と対向する位置に前記凹部または開口よりも小さい突起を有すること
   を特徴とする動力伝達装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の動力伝達装置と、
   前記動力伝達装置の前記回転軸を回転させるアクチュエータと、
   前記動力伝達装置の前記ナット部材に接続された可動レンズとを有すること
   を特徴とするカメラ。
   
   

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