JP2012032701A - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置の起動時間の短縮及び撮影時のレンズ鏡筒のズーム駆動音の静音化を実現することができる仕組みを提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒は、カム筒５と、カム筒５にギア列７ｂ，８ｂを介してモータ７ａ，８ａの駆動力を伝達することでカム筒５を回転させる複数組の駆動部７，８と、カム筒５にカム係合して、カム筒５の回転により収納位置とテレ位置との間を光軸方向に移動するレンズホルダ３とを備える。複数組の駆動部７，８は、ギア列７ｂ，８ｂの減速比が異なっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に搭載されるレンズ鏡筒、及び該レンズ鏡筒を備える撮像装置に関する。

従来のレンズ鏡筒として、１つのモータでギア列を介してカム筒を回転させることで、カム筒にカム係合するレンズ保持枠を光軸方向に移動させて、レンズ保持枠に保持されたレンズを収納位置から撮影位置まで移動させる技術が開示されている（特許文献１）。

また、第１のモータで駆動される送りねじ機構によりカム筒を光軸方向に移動させて該カム筒にカム係合するレンズ保持枠に保持されたレンズを収納位置から広角位置に移動させる技術が提案されている（特許文献２）。この提案では、第２のモータでギア列を介してカム筒を回転させることで、レンズ保持枠に保持されたレンズを広角位置から望遠位置まで移動させる。

特開２０００−１９４０４５公報 特開平０８−３１３７８８公報

上記特許文献１では、レンズが収納位置から撮影位置まで移動する時間（起動時間）を短縮するためには、カム筒のカム溝のリフト角を大きくしてカム筒の回転角を小さくする必要がある。この場合、ギア列の減速比を大きくしてカム筒の回転駆動に必要なトルクを得る必要があるため、モータを高速で駆動しなければならず、撮影時にレンズを広角位置から望遠位置までズームする際のモータの駆動音が大きくなる。

一方、上記特許文献２では、レンズを収納位置から撮影領域まで繰り出すまでの時間は、カム筒を回転させる場合に比べて送りねじ機構のねじ軸を回転させる方が回転量が多くなるため、起動時間が長くなる。

そこで、本発明は、撮像装置の起動時間の短縮及び撮影時のレンズ鏡筒のズーム駆動音の静音化を実現することができる仕組みを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、カム筒と、レンズを保持し、前記カム筒にカム係合するレンズ保持部と、前記カム筒にギア列を介してモータの駆動力を伝達することで前記カム筒を回転させる駆動部と、を備え、前記カム筒の回転により前記レンズ保持部を収納位置とテレ位置との間で光軸方向に移動させるレンズ鏡筒であって、前記駆動部を複数組配置し、複数組の前記駆動部のギア列の減速比を異ならせた、ことを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置の起動時間の短縮及び撮影時のレンズ鏡筒のズーム駆動音の静音化を実現することができる。

本発明の実施形態の一例である撮像装置の概略斜視図である。 図１に示す撮像装置に搭載されるレンズ鏡筒の収納位置での概略断面図である。 固定筒の外周側に第１の駆動部及び第２の駆動部が配置された状態を示す斜視図である。 レンズ鏡筒の収納位置でのカム筒と第１の駆動部及び第２の駆動部との噛合状態を示す斜視図である。 カム筒の内周部に形成されるカム溝と固定筒の内周部に形成されるカム溝との関係を示す図である。 レンズ鏡筒の遷移位置でのカム筒と第１の駆動部及び第２の駆動部との噛合状態を示す斜視図である。 レンズ鏡筒のワイド位置でのカム筒と第１の駆動部及び第２の駆動部との噛合状態を示す斜視図である。 レンズ鏡筒のテレ位置でのカム筒と第１の駆動部及び第２の駆動部との噛合状態を示す斜視図である。 レンズ鏡筒のワイド位置での要部断面図である。

以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態の一例である撮像装置の概略斜視図、図２は図１に示す撮像装置に搭載されるレンズ鏡筒の収納位置での概略断面図である。

本実施形態の撮像装置は、図１に示すように、装置本体１の正面側に、収納位置とテレ位置との間を光軸方向に移動して撮影倍率を変更するズーム式のレンズ鏡筒２が設けられている。

レンズ鏡筒２は、図２に示すように、１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、及び３群レンズＬ３を備え、３群レンズＬ３を光軸方向に移動させることで焦点を調節する。また、１群レンズＬ１は、１群カムピン３ａを有する１群レンズホルダ３に保持され、２群レンズＬ２は、２群カムピン４ａを有する２群レンズホルダ４に保持されている。１群レンズホルダ３及び２群レンズホルダ４の外周側には、カム筒５、直進筒６及び固定筒９が配置されている。ここで、１群レンズホルダ３及び２群レンズホルダ４は、本発明のレンズ保持部の一例に相当する。

図３は固定筒９の外周側に第１の駆動部７及び第２の駆動部８が配置された状態を示す斜視図、図４はレンズ鏡筒２の収納位置でのカム筒５と第１の駆動部７及び第２の駆動部８との噛合状態を示す斜視図である。図５は、カム筒５の内周部に形成されるカム溝と固定筒９の内周部に形成されるカム溝との関係を示す図である。

図３に示すように、固定筒９の外周側には、カム筒５を回転駆動する第１の駆動部７及び第２の駆動部８が周方向に互いに略１８０°離間して設けられている。

カム筒５は、図４に示すように、外周部に第１の駆動部７の出力ギア７ｃに噛合するギア部５ａ、第２の駆動部８の出力ギア８ｃに噛合するギア部５ｂ、及びカムピン５ｃが設けられている。ここで、ギア部５ａは本発明の第１のギア部の一例に相当し、ギア部５ｂは本発明の第２のギア部の一例に相当する。

カム筒５の内周部には、図５に示すように、沈胴カム部５ｄ１、遷移カム部５ｄ２、及び撮影カム部５ｄ３から構成される１群カム溝５ｄと、沈胴カム部５ｅ１、遷移カム部５ｅ２、及び撮影カム部５ｅ３から構成される２群カム溝５ｅとが設けられている。カム筒５は、直進筒６に対して回転可能に嵌合されると共に、直進筒６を光軸方向に一体的に移動させる。

直進筒６の外周部には、図２に示すように、直進キー６ａが設けられ、また、直進筒６の周壁には、光軸方向に延びる貫通した直進溝６ｂが周方向に互いに離間して３箇所設けられている。直進溝６ｂには、１群レンズホルダ３の１群カムピン３ａ及び２群レンズホルダ４の２群カムピン４ａがそれぞれ光軸方向に移動可能に係合する。

固定筒９は、カム筒５の外周側に配置され、内周部には、図５に示すように、沈胴カム部９ａ１、遷移カム部９ａ２及び撮影カム部９ａ３から構成されるカム溝９ａと、光軸方向に延びる直進溝９ｂ（図２参照）とが周方向に互いに離間して３箇所設けられている。カム溝９ａには、カム筒５のカムピン５ｃがカム係合し、直進溝９ｂには、直進筒６の直進キー６ａが光軸方向に移動可能に係合する。

第１の駆動部７は、図４に示すように、モータ７ａ及びモータ７ａの回転を減速するギア列７ｂを有し、ギア列７ｂの出力ギア７ｃがカム筒５のギア部５ａに噛合する。また、第２の駆動部８は、モータ８ａ及びモータ８ａの回転を減速するギア列８ｂを有し、ギア列８ｂの出力ギア８ｃがカム筒５のギア部５ｂに噛合する。

第１の駆動部７は、ギア列７ｂの減速比が第２の駆動部８のギア列８ｂの減速比に比べて大きく、得られる駆動トルクが大きい反面、カム筒５の回転速度を同じにするためには、モータ７ａの回転数をモータ８ａの回転数より大きくする必要がある。このため、第１の駆動部７のモータ駆動音は、第２の駆動部８より大きくなる。一方、第２の駆動部８は、ギア列８ｂの減速比が第１の駆動部７のギア列７ｂの減速比に比べて小さく、得られる駆動トルクは小さいが、カム筒５の回転速度を同じにするためのモータ８ａの回転数はモータ７ａより小さくてすむ。このため、第２の駆動部８のモータ駆動音は、第１の駆動部７より小さくなる。

次に、図４〜図６を参照して、レンズ鏡筒２の収納位置からワイド位置（広角位置）の手前の遷移位置までの動作について説明する。図６は、レンズ鏡筒２の遷移位置でのカム筒５と第１の駆動部７及び第２の駆動部８との噛合状態を示す斜視図である。

図４に示すように、レンズ鏡筒２の収納位置では、第１の駆動部７の出力ギア７ｃがカム筒５のギア部５ａに噛合し、第２の駆動部８の出力ギア８ｃがカム筒５のギア部５ｂに噛合している。

この状態で、第１の駆動部７のモータ７ａを駆動すると、ギア列７ｂの出力ギア７ｃかカム筒５のギア部５ａに駆動力が伝達されてカム筒５が回転駆動される。ここで、不図示の制御手段は、モータ７ａによるカム筒５の回転を第２の駆動部８が阻害しないように、出力ギア８ｃとギア部５ｂとのピッチ円での回転速度が略同一になるようにモータ７ａ，８ａの駆動を制御する。

そして、カム筒５が回転すると、カム筒５のカムピン５ｃが固定筒９のカム溝９ａのリフト（沈胴カム部９ａ１）に沿って移動して、カム筒が光軸方向に移動する。カム筒５の光軸方向の移動によって、直進筒６は、直進キー６ａが固定筒９の直進溝９ｂにガイドされて回転が規制された状態でカム筒５と一体に光軸方向に移動する。

また、カム筒５が回転すると、カム筒５の内周側の１群カム溝５ｄにカム係合する１群レンズホルダ３の１群カムピン３ａは、１群カム溝５ｄのリフト（沈胴カム部５ｄ１）に沿って移動しつつ、直進筒６の直進溝６ｂにガイドされて光軸方向に移動する。これにより、１群レンズホルダ３に保持された１群レンズＬ１が光軸方向に移動する。

同様に、カム筒５が回転すると、カム筒５の内周側の２群カム溝５ｅにカム係合する２群レンズホルダ４の２群カムピン４ａは、２群カム溝５ｅのリフト（沈胴カム部５ｅ１）に沿って移動しつつ直進溝６の直進溝６ｂにガイドされて光軸方向に移動する。これにより、２群レンズホルダ４に保持された２群レンズＬ２が光軸方向に移動し、１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２が遷移位置に繰り出すことになる（図６）。

図５に示すように、１群カム溝５ｄの沈胴カム部５ｄ１のリフトは、遷移カム部５ｄ２や撮影カム部５ｄ３に比べてリフト角が大きく、また、カム溝９ａの沈胴カム部９ａ１のリフトも、遷移カム部９ａ２や撮影カム部９ａ３に比べてリフト角が大きい。

従って、レンズ鏡筒２の収納位置から遷移位置までの間で１群レンズホルダ３に加わる外力に抗してカム筒５を回転させるのに必要な駆動トルクは、遷移位置からテレ位置までの間での同駆動トルクに比べて大きい。このため、レンズ鏡筒２の収納位置から遷移位置までの間は、大きな駆動トルクが得られる第１の駆動部７によりカム筒５を回転させる。

次、図５〜図９を参照して、レンズ鏡筒２の遷移位置からテレ位置（望遠位置）までの動作について説明する。図７はレンズ鏡筒２のワイド位置でのカム筒５と第１の駆動部７及び第２の駆動部８との噛合状態を示す斜視図、図８はレンズ鏡筒２のテレ位置でのカム筒５と第１の駆動部７及び第２の駆動部８との噛合状態を示す斜視図である。図９は、レンズ鏡筒２のワイド位置での要部断面図である。

図６の状態からさらにカム筒５が回転すると、第２の駆動部８の出力ギア８ｃとカム筒５のギア部５ｂとが噛合した状態で、第１の駆動部７の出力ギア７ｃとカム筒５のギア部５ａとの噛合が解除された遷移状態（遷移位置からワイド位置までの間）に移行する。

図５に示すように、１群カム溝５ｄの遷移カム部５ｄ２のリフト角は、沈胴カム部５ｄ１に比べて小さく、カム溝９ａの遷移カム部９ａ２のリフト角も沈胴カム部９ａ１に比べて小さい。

従って、遷移状態では、第２の駆動部８の駆動力で１群レンズホルダ３に加わる外力に抗してカム筒５を回転させることができる。そのため、第１の駆動部７のギア列７ｂとカム筒５のギア部５ａとの噛合が解除された後でもカム筒５を第２の駆動部８で回転駆動し続けて、１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２を図７及び図９に示すワイド位置を経て図８に示すテレ位置に移動させることができる。

また、図５に示すように、１群カム溝５ｄの撮影カム部５ｄ３のリフト角は、沈胴カム部５ｄ１に比べて小さく、カム溝９ａの撮影カム部９ａ３のリフト角も沈胴カム部９ａ１に比べて小さい。そのため、遷移状態と同様に、ワイド位置とテレ位置との間では、第１の駆動部７のギア列７ｂとカム筒５のギア部５ａとの噛合が解除された状態でも第２の駆動部８の駆動力だけで１群レンズホルダ３に加わる外力に抗してカム筒５を回転させることができる。

また、第２の駆動部８は、第１の駆動部７に比べて減速比が小さいので、同じ回転速度でカム筒５を回転させるのに必要なモータ回転数を第１の駆動部７に対して低くすることができ、撮影中にズーム動作をしたときの駆動音を小さく抑えることが可能となる。

次に、レンズ鏡筒２の収納動作について説明する。

第２の駆動部８を用いてカム筒５を繰込み方向に回転させると、図７のワイド位置と図８のテレ位置との間の撮影状態では噛合が解除されていた第１の駆動部７の出力ギア７ｂにカム筒５のギア部５ａが接近して噛合を開始する。

ここで、本実施形態では、図６に示すように、カム筒５のギア部５ａの噛合始端に歯先を尖らせた案内ギア部５ｆを設け、また、出力ギア７ｃの先端の歯先７ｃ１を尖らせて噛合開始時に案内ギア部５ｆに噛合させる。これにより、カム筒５のギア部５ａと第１の駆動部７の出力ギア７ｃとの噛合し始める際に互いの歯先円同士がぶつからないようにしている。また、ギア部５ａの案内ギア部５ｆの歯幅をカム筒５の後端面から先端側（被写体側）に向けて低くして、噛合開始時に複数の歯が同時に衝突しないようにしている。

更に、本実施形態では、第２の駆動部８のモータ８ａをカム筒５が繰り込む方向に回転させた状態で第１の駆動部７のモータ７ａを回転させる。このとき、不図示の制御手段は、カム筒５のギア部５ａと出力ギア７ｃの回転方向及びピッチ円での回転速度が略同じになるようにモータ７ａ，８ａの駆動を制御する。

カム筒５のギア部５ａと第１の駆動部７の出力ギア７ｃとを同調させて回転させることで、カム筒５のギア部５ａと第１の駆動部７の出力ギア７ｃとの相対回転速度が小さい状態でギア同士が接近して、案内ギア部５ｆと出力ギア７ｃの歯先７ｃ１とが噛合する。そして、案内ギア部５ｆと出力ギア７ｃの歯先７ｃ１とに案内されながら、カム筒５のギア部５ａと第１の駆動部７の出力ギア７ｃとが噛合する。

このようにすることで、図６に示す遷移位置において、第２の駆動部８の出力ギア８ｃとカム筒５のギア部５ｂとが噛合した状態で、第１の駆動部７の出力ギア７ｃとカム筒５のギア部５ａとがスムーズに噛合状態に移行する。

図６の遷移位置から図４の収納位置までの間では、第１の駆動部７の出力ギア７ｃがカム筒５のギア部５ａに噛合することで、第１の駆動部７のモータ７ａの駆動力がギア列７ｂを介してギア部５ａに伝達されてカム筒５が回転する。ここで、不図示の制御手段は、モータ７ａによるカム筒５の回転を第２の駆動部８が阻害しないように、出力ギア８ｃとギア部５ｂとのピッチ円での回転速度が略同じになるようにモータ７ａ，８ａの駆動を制御する。このように、第１の駆動部７によってカム筒５を繰り込み方向に回転させることで、レンズ鏡筒２が図６に示す遷移位置から図４に示す収納位置に移行し、沈胴状態となる。

以上説明したように、本実施形態では、モータ７ａの駆動力をギア列７ｂを介してカム筒５に伝達する第１の駆動部７、及びモータ８ａの駆動力をギア列８ｂを介してカム筒５に伝達する第２の駆動部８を用いてカム筒５を回転させる。そして、ギア列７ｂとギア列８ｂとの減速比を異ならせて、カム筒５の駆動負荷に応じて駆動するモータ７ａ，８ａを使い分けることで、撮像装置の起動時間の短縮及び撮影時のレンズ鏡筒２のズーム駆動音の静音化を実現することができる。また、複数組配置した小型の駆動部７，８を用いることで、大型で高トルクのモータを１つ用いて収納位置からテレ位置までカム筒５を駆動する場合に比べてレンズ鏡筒２の小型化を図ることができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ
２ レンズ鏡筒
５ カム筒
７ 第１の駆動部
７ａ モータ
７ｂ ギア列
８ 第２の駆動部
８ａ モータ
８ｂ ギア列

Claims (7)

1. カム筒と、
   レンズを保持し、前記カム筒にカム係合するレンズ保持部と、
   前記カム筒にギア列を介してモータの駆動力を伝達することで前記カム筒を回転させる駆動部と、を備え、
   前記カム筒の回転により前記レンズ保持部を収納位置とテレ位置との間で光軸方向に移動させるレンズ鏡筒であって、
   前記駆動部を複数組配置し、複数組の前記駆動部のギア列の減速比を異ならせた、ことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記収納位置とワイド位置の手前の遷移位置との間では、減速比の大きい前記ギア列を有する前記駆動部を用いて前記カム筒を回転させ、前記遷移位置と前記テレ位置との間では、減速比の小さい前記ギア列を有する前記駆動部を用いて前記カム筒を回転させる、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記カム筒には、減速比の大きい前記ギア列の出力ギアが噛合する第１のギア部と、減速比の小さい前記ギア列の出力ギアが噛合する第２のギア部が設けられる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記収納位置と前記テレ位置との間では、減速比の小さい前記ギア列の出力ギアと前記第２のギア部とが噛合し、前記収納位置と前記遷移位置との間では、減速比の大きい前記ギア列の出力ギアと前記第１のギア部とが噛合し、前記遷移位置と前記テレ位置との間では、減速比の大きい前記ギア列の出力ギアと前記第１のギア部との噛合が解除される、ことを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記遷移位置と前記ワイド位置との間で、減速比の大きい前記ギア列の出力ギアと前記第１のギア部とのピッチ円での回転速度が同じになるように、複数組の前記駆動部のモータの駆動を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記ワイド位置から前記遷移位置に移行する際に、減速比の大きい前記ギア列の出力ギアと前記第１のギア部との噛合を案内する案内手段を前記出力ギア及び前記第１のギア部に設けた、ことを特徴とする請求項４又は５に記載のレンズ鏡筒。
7. 収納位置とテレ位置との間を光軸方向に移動して撮影倍率を変更するズーム式のレンズ鏡筒を備える撮像装置であって、
   前記レンズ鏡筒として、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする撮影装置。

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