JP2013080202A - レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】沈胴式であって、格納された状態でより小型化が可能であり、落下などに対して内部が破損しにくいレンズ鏡筒および撮像装置を提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒は、第1枠と、第2枠と、駆動アクチュエータと、伝達機構とを、備えている。第2枠は、概ね筒状の本体部と、ギア部とを、有している。ギア部は、本体部の内周部に配置される。ギア部は、伝達機構を介して駆動アクチュエータの駆動力が伝達される。伝達機構は、ギア部と係合する第1伝達ギア部と、第1伝達ギア部と同軸に設けられた第2伝達ギア部とを、有している。伝達機構には、クラッチが、設けられている。クラッチは、第1伝達ギアと第2伝達ギアとの間において駆動力の伝達を一時的に解除可能である。撮像装置は、上記のレンズ鏡筒と、上記のレンズ鏡筒により形成された光学像を画像データに変換する撮像素子とを、備えている。
【選択図】図8

Description

ここに開示される技術は、沈胴式のレンズ鏡筒に関する。
近年、被写体の画像データを生成する撮像装置が急速に普及している。撮像装置には焦点距離を調整するためのレンズ鏡筒が搭載されている。撮像装置としては、例えば、レンズ一体型あるいはレンズ交換型のカメラが知られている。レンズ一体型のカメラにはレンズ鏡筒が内蔵されている。レンズ交換型のカメラは、カメラ本体と、カメラ本体に装着可能なレンズ鏡筒と、を有している。
従来のレンズ鏡筒は、例えば、特許文献1に開示されている。このレンズ鏡筒は、モータに連結された複数のギア列を介してカム筒を回転させることによってレンズ群を光軸方向に移動させて、焦点距離を調整することが可能となっている。複数のギア列の一つのギアにはクラッチ機構が搭載されており、一定のトルク以上は、モータからカム筒に伝達しない構成となっている。レンズ鏡筒が落下などによってカム筒を回転させる方向に外力が加わった場合には、クラッチ機構によって過大なトルク伝達が遮断されギア列の破損を防止する。
特開2003−57522号公報
しかしながらこの構成では、モータとギア列がカム筒の外側にあるため、レンズ鏡筒が大型化してしまう。特にレンズ交換型のカメラにおいては、レンズ鏡筒単体で持ち運びをするため、レンズ鏡筒の円筒形状の外側にモータ部分が突き出す形状では、収納効率が悪く、さらにはモータ部分をぶつけるなど、破損しやすくなる。
ここに開示される技術は、沈胴式のレンズ鏡筒であって、格納された状態でより小型化が可能であると同時に、落下などに対して内部が破損しにくいレンズ鏡筒を提供することを目的とする。
ここに開示されるレンズ鏡筒は、第1枠と、第2枠と、駆動アクチュエータと、伝達機構とを、備えている。第2枠は、第1枠により回転可能に支持されている。駆動アクチュエータは、第1枠に対して第2枠を回転するためのものである。伝達機構は、駆動アクチュエータの駆動力を第2枠に伝達する。第2枠は、概ね筒状の本体部と、ギア部とを、有している。ギア部は、本体部の内周部に配置される。ギア部は、伝達機構を介して駆動アクチュエータの駆動力が伝達される。伝達機構は、ギア部と係合する第1伝達ギア部と、第1伝達ギア部と同軸に設けられた第2伝達ギア部とを、有している。伝達機構には、クラッチが、設けられている。クラッチは、第1伝達ギアと第2伝達ギアとの間において駆動力の伝達を一時的に解除可能である。
以上の構成を備えたレンズ鏡筒であれば、回転する第2枠の内側に駆動アクチュエータと伝達機構およびクラッチを効率よく配置することができるためレンズ鏡筒の小型化が可能となる。また落下衝撃などによって第2枠に過大なトルクが発生した場合においても、クラッチの作用によって伝達機構の破損を防止することが出来る。
また、このレンズ鏡筒を備えた撮像装置でも、同様に小型化が可能となる。
ここに開示される技術によれば、落下などによる破損が発生しにくく、かつ小型化が可能なレンズ鏡筒および撮像装置を提供することが出来る。
撮像装置1の斜視図 カメラ本体3の斜視図 レンズ鏡筒2の斜視図 レンズ鏡筒2の断面図(格納状態) レンズ鏡筒2の断面図(広角端) レンズ鏡筒2の断面図(望遠端) 外枠50の内周展開図 カム枠60の内周展開図 レンズ鏡筒2内部の詳細図 駆動ギア95と第2ウォームホイール94の詳細図、 駆動ギア95と第2ウォームホイール94の斜視図 クラッチの動作図
[第1実施形態]
1.外観
図1に撮像装置1の斜視図を示す。撮像装置1は、レンズ交換式のデジタルカメラである。撮像装置1は、主に、カメラ本体3と、カメラ本体3に取り外し可能に装着されたレンズ鏡筒2を備えている。
図2に、レンズ鏡筒2を取り外したときのカメラ本体3の斜視図を、示す。カメラ本体3は、レンズ鏡筒2を取り付ける部分であるボディマウント30と、レンズ鏡筒2で形成された光学像を撮像して画像データに変換する撮像素子36と、シャッターボタン35とを、備える。
図3にレンズ鏡筒2の斜視図を示す。図3は被写体側から見た斜視図である。レンズ鏡筒2は、最外周に外枠50を有する。また、レンズ鏡筒2は、第1レンズ枠21でレンズを保持する。図3には、レンズの光軸として、光軸AXを表示している。光軸方向とは、光軸AXに沿う方向であり、光軸AXと平行な方向である。外枠50の外周部にはズームレバー55が設けられている。ユーザがズームレバー55を操作することにより、焦点距離を調節することができる。
2.レンズ鏡筒2の縦断面
図4は、第1レンズ枠21が最もレンズマウント80側に移動しているときのレンズ鏡筒2の縦断面図である。
外枠50は、レンズマウント80に固定されている。外枠50は、光軸方向に進退可能および回転可能にカム枠60を保持している。外枠50は、概ね筒状の部材である。固定枠70は、レンズマウント80に固定されている。
外枠50は、レンズマウント80に連結部51例えばビス82で固定されている。連結部51は、所定長だけ外枠50内に挿入されている。具体的には、所定の長さのビス82が、外枠50内に形成されている雌ねじにねじ込まれている。外枠50の内周面にはカム溝52および直進溝53が形成されている。
カム枠60は、外周面にカムフォロア66を備える。カムフォロア66は、外枠50の内周面に形成されたカム溝52に係合する。これにより、カム枠60が外枠50に対して回転することより、カムフォロア66はカム溝52に沿って移動する。その結果、カム枠60は、外枠50に対して進退する。カム枠60の外周面には第1カム溝61が形成されている。カム枠60の内周面には第2カム溝62が形成されている。
カム枠60は、第1レンズ枠21を保持する。第1レンズ枠21には第1カムフォロア31が形成されている。第1カムフォロア31は、第1カム溝61に係合する。これにより、カム枠60が第1レンズ枠21に対して回転することより、第1カムフォロア31は第1カム溝61に沿って移動する。その結果、第1レンズ枠21は、カム枠60に対して進退する。第1レンズ枠21は、レンズL1、L2、L3を保持する。
カム枠60は、第2レンズ枠22を保持する。第2レンズ枠22には第2カムフォロア32が形成されている。第2カムフォロア32は、第2カム溝62に係合する。これにより、カム枠60が第2レンズ枠22に対して回転することより、第2カムフォロア32は第2カム溝62に沿って移動する。その結果、第2レンズ枠22は、カム枠60に対して進退する。第2レンズ枠22は、レンズL4、L5、L6、L7を保持する。絞りユニット42は第2レンズ枠22に取り付けられ、第2レンズ枠22と一体となって光軸方向に移動する。カム枠60は、筒状の本体部を有する。
固定枠70は、シャフト71を介して第3レンズ枠23を保持する。第3レンズ枠23は、図示しないフォーカスモータによって光軸方向に駆動される。第3レンズ枠23は、レンズL8を保持する。固定枠70は、レンズL9を保持する。フォーカスモータとしては、例えばステッピングモータが用いられる。
モータ75は、固定枠70に固定されている。モータ75は、カム枠60の内周側に配置される。モータ75は、カム枠60を回転させるための駆動手段である。
なお、本実施の形態では、4群のレンズ構成からなる光学系を実現する場合を例示した。しかし、本発明はこれに限定されない。
図5は、レンズ鏡筒2を使用中であって、広角端での撮影の際の状況を示す断面図である。レンズ鏡筒2の使用状態であるため、カムフォロア66は、図4に示す状態に比べて、被写体側に位置する。そのため、カム枠60が外枠50に対して繰り出した状態となる。
図6は、レンズ鏡筒2を使用中であって、望遠端での撮影の際の状況を示す断面図である。図5、図6に示すように、第1レンズ枠21および第2レンズ枠22の位置を調節することにより、ズームの状態を変えることができる。
3.カム溝の状態
図7Aは、外枠50の内周の展開図である。直進溝53は、第1レンズ枠21が回転しないようにガイドするためのものである。第1レンズ枠21に形成された直進突起37は、直進溝53に係合する。カム溝52は、外枠50の内周面内において、3カ所設けられている。直進溝53は、外枠50の内周面内において、5カ所設けられている。
ビス83は、レンズマウント80と固定枠70を貫通し、外枠50に挿入されている。これにより、固定枠70、レンズマウント80および外枠50は、互いに固定される。ビス83および連結部51は、それぞれ3カ所ずつ設けられている。
3箇所の連結部51は、3本のカム溝52の円周方向間にそれぞれ配置されており、カム溝52とは干渉していない。
図7Bは、カム枠60の内周の展開図である。カム枠60の内周面には、第2カム溝62およびギア部64が設けられている。ギア部64は、伝達機構76に設けられた歯車と歯合し、モータ75の駆動力をカム枠60に伝達する。
カム枠60の外周面には、第1カム溝61、カムフォロア66が設けられている。
カム枠60のレンズマウント80側の端部には切り欠き65が設けられている。切り欠き65は、カム枠60のレンズマウント80側の端部のうち第1カム溝61および第2カム溝62と干渉しない位置に設けられている。すなわち、切り欠き65は、周方向において、第1カム溝61を避けた位置に配置され、光軸方向において、第2カム溝62を避けた位置に配置されている。
4.レンズ鏡筒2内部の詳細
図8にレンズ鏡筒2内部の被写体側から見た正面図と側面図の詳細図を示す。レンズ鏡筒2の内部に、モータ75と、伝達機構76を備える。伝達機構76は、第1ウォームギア、第1ウォームホイール92、第2ウォームギア93と第2ウォームホイール94で構成される。モータ75の出力軸には一体となって回転する第1ウォームギア91が取り付けられている。第1ウォームギア91は第1ウォームホイール92と噛み合う。第1ウォームホイール92は、第2ウォームギア93と回転軸が一致しており、一体となって回転する。第2ウォームギア93は、第2ウォームホイール94と噛み合う。第2ウォームホイール94は、駆動ギア95と回転軸が一致しており、駆動ギア95と一体となって回転する。駆動ギア95は、ギア部64と噛み合っている。これにより、モータ75の回転駆動力が、伝達機構76を介して、カム枠60に伝達される。
図9Aに駆動ギア95と第2ウォームホイール94の詳細図を示す。駆動ギア95は、ギアシャフト97を中心として回転可能となっている。第2ウォームホイール94は、係合部94aと、ギア部94bとを、有している。係合部94aには、ねじりコイルバネ96が係合する。ギア部94bは、第2ウォームホイール94においてギアが形成される部分である。ギア部94bは、係合部94aと一体に形成されている。
ねじりコイルバネ96は、駆動ギア95の嵌め合い部195に一定の力で締め付けた状態で、取り付けられている。ねじりコイルバネ96が嵌め合い部195に未装着である場合、ねじりコイルバネ96の内径は、駆動ギア95の嵌め合い部195の外径よりも小さい。ねじりコイルバネ96と駆動ギア95は一体となって回転する。
図9Bに駆動ギア95と第2ウォームホイール94の斜視図を示す。ねじりコイルバネ96の両端部には、曲げ部98が形成されている。第2ウォームホイール94の内径側には、溝部99が形成されており、曲げ部98が挿入される。より具体的には、曲げ部98は、係合部の内周側に形成された溝部99に、挿入される。溝部99に曲げ部98を挿入することによって、第2ウォームホイール94は駆動ギア95と一体となってギアシャフト97を中心として回転可能となっている。なお、曲げ部98と溝部99との間には、隙間部E(遊び)が設けられている。この隙間部Eによって、後述するクラッチ機構において、トルクの伝達が一時的に解除される。
駆動ギア95と第2ウォームホイール94の外径は、ほぼ等しい。駆動ギア95と第2ウォームホイール94の回転軸は、光軸方向と平行である。クラッチ機構を構成するねじりコイルバネ96は、駆動ギア95と第2ウォームホイール94との間に、配置される。駆動ギア95と、ねじりコイルバネ96と、第2ウォームホイール94とは、光軸方向において重ならないように、配置される。言い換えると、ねじりコイルバネ96は、光軸方向において、駆動ギア95と、第2ウォームホイール94においてギアが形成された部分との間に、配置されている。より具体的には、ねじりコイルバネ96は、光軸方向において、駆動ギア95と、第2ウォームホイール94のギア部94bとの間に、配置されている。
レンズ鏡筒2が撮影状態にある時に第1レンズ枠21が壁に衝突するなどして、第1レンズ枠21を光軸方向に移動させる力が発生すると、第1カムフォロア31が、第1カム溝61の斜面を押し、カム枠60を回転させるトルクが発生する。カム枠60を回転させるトルクは、駆動ギア95及び第2ウォームホイール94に伝達される。しかしながら、この場合、第2ウォームギア93は逆回転しないので、第2ウォームホイール94は回転せずロックされる。駆動ギア95と一体となって回転するねじりコイルバネ96は、曲げ部98が嵌合した溝部99によって回転が規制されると、曲げ部98には、ねじりコイルバネ96を緩めて内径を拡大する力が発生し、駆動ギア95が空転する。これにより、トルクの伝達が、一時的に解除される。このように、ねじりコイルバネ96は、駆動ギア95と第2ウォームホイール94の間において、クラッチ機構として機能する。
駆動ギア95から第2ウォームホイール94に伝達可能なトルクの上限は、伝達機構76のギアが破損しない値に設定される。伝達トルク上限値は、ねじりコイルバネの材質、線径、内径などによって調節される。
最後に、クラッチの動作についての説明をしておく。図10に示すように、第2ウォームホイール94には、少なくとも2つの溝部99が、形成されている。溝部99には、コイルバネ96の曲げ部98が挿入されている。第2ウォームホイール94が停止している状態で、駆動ギア95と一体となった軸部(嵌め合い部195)が時計回りに回転するとき、曲げ部98を回転方向と逆向きに押す力が、点Bに発生する。曲げ部98を押す力によってコイルバネ96の内径が広がり、嵌め合い部195がコイルバネ96に対して回転方向に摺動可能になり、第2ウォームホイール94への回転動力の伝達が、解除される。
第2ウォームホイール94が停止している状態で、駆動ギア95と一体となった軸部(嵌め合い部195)が半時計周りに回転するとき、曲げ部98を回転方向と逆向きに押す力が、点Cに発生する。これにより、第2ウォームホイール94への回転動力の伝達が、解除される。
なお、このクラッチでは、コイルバネ96を緩めるために、溝部99と、溝部99と曲げ部98との間の隙間部Eとが、設けられている。
5.まとめ
(1)本実施の形態のレンズ鏡筒2は、外枠50と、カム枠60と、モータ75と、伝達機構76とを、備える。カム枠60の内周側には、モータ75の回転動力が伝達されるギア部64が、設けられている。伝達機構76は、ギア部64と噛み合う駆動ギア95と、駆動ギア95と同軸に設けられた第2ウォームホイール94を、有している。伝達機構76には、駆動ギア95と第2ウォームホイール94の間において伝達トルクを一時的に解除可能なクラッチ96が、設けられている。カム枠60は、外枠50よりも内周側に配置され、外枠50に対して回転可能に支持される。第1レンズ枠21に形成された第1カムフォロア31は、カム枠60の外周に形成された第1カム溝に嵌合している。カム枠60が回転することによって、第1レンズ枠21は光軸方向に進退可能となっている。
これにより、レンズ鏡筒2が撮影状態にある時に第1レンズ枠21に衝撃力が入力され、第1レンズ枠21を光軸方向に移動させる力が、発生したとしても、駆動ギア95と第2ウォームホイール94の間でトルクの伝達が遮断され、伝達機構76の破損を防止することができる。
(2)本実施の形態のレンズ鏡筒2において、伝達機構76はカム枠60の内周側に配置される。
これにより、レンズ鏡筒2の円筒形状の外側で一部外形が大きくなるのを防ぎ、レンズ鏡筒2を小型化することができる。また、レンズ鏡筒2をカメラ本体3から取り外した状態での収納性が良くなる。また伝達機構76をレンズ鏡筒2の内部に収納することにより、運搬時などに伝達機構76をぶつけることによる破損を防止することができる。
(3)本実施の形態のレンズ鏡筒2において、駆動ギア95と第2ウォームホイール94の外径はほぼ等しい。駆動ギア95と第2ウォームホイール94の回転軸は、光軸方向と平行であり、クラッチ機構を構成するねじりコイルバネ96は駆動ギア95と第2ウォームホイール94の間に配置される。駆動ギア95とねじりコイルバネ96と第2ウォームホイール94は、光軸方向に重ならない位置に配置される。詳細には、ねじりコイルバネ96は、光軸方向において、駆動ギア95と、第2ウォームホイール94においてギアが形成された部分との間に、配置されている。
これにより、クラッチを構成するギア部品の外径を小さくすることができ、レンズ鏡筒2の内部への配置効率が良くなり、レンズ鏡筒2の小径化を実現することができる。
(4)第2ウォームホイール94は、係合部94aと、ギア部94bとを、有している。係合部94aは、ねじりコイルバネ96が係合する部分である。ギア部94bは、第2ウォームホイール94においてギアが形成される部分である。ギア部94bは、係合部94aと一体に形成されている。ねじりコイルバネ96は、光軸方向において、駆動ギア95とギア部との間に配置されている。
これにより、ねじりコイルバネ96の外方にギア部94bを形成する場合と比較して、第2ウォームホイール94の外形を小さくすることができる。すなわち、クラッチを構成するギア部品の外径を小さくすることができ、レンズ鏡筒2の内部への配置効率が良くなり、レンズ鏡筒2の小径化を実現することができる。
(5)本実施の形態のレンズ鏡筒2において、伝達機構76は、第1ウォームギア91と第1ウォームホイール92と第2ウォームギア93と第2ウォームホイール94を有する。第1ウォームギア91は、モータ75の回転軸に固定される。第1ウォームホイール92は、第1ウォームギア91と噛み合う。第2ウォームギア93は、第1ウォームホイール92と回転軸が一致し、かつ第1ウォームホイール94と一体に形成されている。第2ウォームホイール94は、第2ウォームギア93と噛み合う。
これにより、カム枠60の内周面に沿う形で伝達機構76を構成することができる。そのため、伝達機構76の内側の第2レンズ枠22などを効率良く配置することができ、レンズ鏡筒2を小径化することができる。
(6)本実施の形態の撮像装置1は、レンズ鏡筒2により形成された光学像を撮像して画像データに変換する撮像素子を備えたカメラ本体3に上述のレンズ鏡筒2を装着する。
これより、コンパクトな撮像装置1を実現できる。
[他の実施形態]
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形および修正が可能である。
なお、前述の第1実施形態の構成と実質的に同じ機能を有する構成については、同じ符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
(1)前述の実施形態では、撮像装置1を例に撮像装置について説明しているが、撮像装置は撮像装置1に限定されない。例えば、撮像装置1は静止画撮影および動画撮影を行えるが、撮像装置は、静止画撮影のみを行う装置であってもよいし、動画撮影のみを行う装置であってもよい。
(2)前述の実施形態では、レンズ鏡筒2を例にレンズ鏡筒について説明しているが、レンズ鏡筒はレンズ鏡筒2に限定されない。例えば、レンズ鏡筒は、交換可能なレンズ鏡筒ではなく一体型の撮像装置に用いられるレンズ鏡筒であってもよい。
(3)前述の実施形態では、モータ75を例に説明しているが、モータ75はDCモータに限定されない。他のタイプのモータ(例えば、ステッピングモータ)であってもよい。
(4)前述の実施形態では、伝達部76は、ウォームギアとウォームホイールで構成されているが、平歯車で構成されても構わない。
(5)前述の実施形態では、クラッチ機構は、ねじりコイルバネ96で構成されているが、圧縮バネを用いるなど他の構成であっても構わない。
以上に説明したレンズ鏡筒は、小型化が可能となるので、撮像装置の分野において有用である。
1 撮像装置
2 レンズ鏡筒
3 カメラ本体
21 レンズ枠(第1レンズ枠)
22 第2レンズ枠
23 第3レンズ枠
30 ボディマウント
31 第1カムフォロア
32 第2カムフォロア
35 シャッターボタン
36 撮像素子
37 直進突起
42 絞りユニット
50 外枠(第1枠)
51 連結部
52 カム溝
53 直進溝
60 カム枠(第2枠)
61 第1カム溝
62 第2カム溝
64 ギア部
65 切り欠き
66 カムフォロア
70 固定枠
71 シャフト
75 モータ(駆動アクチュエータ)
76 伝達機構
80 レンズマウント
82 ビス
83 ビス(固定枠連結)
91 第1ウォームギア
92 第1ウォームホイール
93 第2ウォームギア
94 第2ウォームホイール(第2伝達ギア部)
95 駆動ギア(第1伝達ギア部)
96 ねじりコイルバネ
97 ギアシャフト
98 曲げ部
99 溝部
L1 第1レンズ
AX 光軸

Claims (6)

  1. 第1枠と、
    前記第1枠により回転可能に支持される第2枠と、
    前記第1枠に対して前記第2枠を回転するための駆動アクチュエータと、
    前記駆動アクチュエータの駆動力を前記第2枠に伝達する伝達機構と、
    を備え、
    前記第2枠は、
    概ね筒状の本体部と、
    前記本体部の内周部に配置され、前記伝達機構を介して前記駆動アクチュエータの駆動力が伝達されるギア部と、
    を有しており、
    前記伝達機構は、
    前記ギア部と係合する第1伝達ギア部と、
    前記第1伝達ギア部と同軸に設けられた第2伝達ギア部と、
    を有しており、
    前記伝達機構には、前記第1伝達ギアと前記第2伝達ギアとの間において前記駆動力の伝達を一時的に解除可能なクラッチが、設けられている、
    レンズ鏡筒。
  2. 前記伝達機構は、前記第2枠の内周側に配置されている、
    請求項1に記載のレンズ鏡筒。
  3. 前記第1伝達ギア部と前記第2伝達ギア部の外径は、ほぼ等しく、
    前記第1伝達ギア部と前記第2伝達ギア部の回転軸は、光軸と平行で、
    前記クラッチは、光軸方向において、前記第1伝達ギア部と、前記第2伝達ギア部においてギアが形成された部分との間に、配置されている、
    請求項1又は2に記載のレンズ鏡筒。
  4. 前記第2伝達ギア部は、前記クラッチが係合する係合部と、前記係合部と一体に形成され前記第2伝達ギア部においてギアが形成されるギア部とを、有しており、
    前記クラッチは、光軸方向において、前記第1伝達ギア部と前記ギア部との間に配置されている、
    請求項1から3のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
  5. 前記伝達機構は、
    前記駆動アクチュエータの回転軸に固定された第1ウォームギアと、
    前記第1ウォームギアと噛み合う第1ウォームホイールと、
    前記第1ウォームホイールと回転軸が一致し、かつ前記第1ウォームホイールと一体に形成された第2ウォームギアと、
    をさらに有し、
    前記第2ウォームギアと前記第2伝達ギアが噛み合う、
    請求項1から4のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
  6. 請求項1から5のいずれかに記載のレンズ鏡筒と、
    前記レンズ鏡筒により形成された光学像を撮像して画像データに変換する撮像素子と、
    を備えた撮像装置。
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