JP2016173510A - ラック機構及びそれを有するレンズ駆動装置 - Google Patents

ラック機構及びそれを有するレンズ駆動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 位相ずれを起こしにくいラック機構及びそれを有するレンズ駆動装置を提供すること。【解決手段】 送りネジと噛み合うラック部材と、ラック部材に対して送りネジを挟んで対向し、ラック部材に対して変位可能な対向歯部材と、を有するラック機構であって、ラック部材は、送りネジの長手方向に第1の当接部と第3の当接部を有し、対向歯部材は、送りネジの長手方向に、第1の当接部に当接可能な第2の当接部と、第3の当接部に当接可能な第4の当接部を有する。【選択図】 図7

Description

本発明は、ラック機構及びそれを有するレンズ駆動装置に関する。
従来、撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルスチルカメラに代表される電子カメラにおけるレンズ駆動装置は、長手方向が光軸方向を向いた送りネジ(リードスクリュー)が取り付けられたモーターと、送りネジに噛み合うラック機構とを有する。送りネジの回転により、送りネジの長手方向(光軸方向)にラック機構が移動することにより、ラック機構に係合された、レンズを保持する保持部材を、光軸方向に直線的に駆動するのが一般的である。
特許文献1には、ラック機構を構成する、送りネジに付勢される2つのラック部材が、送りネジを挟み込むように付勢される構造が開示されている。
特開平4−240609号公報
特許文献1に開示された構造では、レンズ駆動装置が衝撃を受けた場合に、所謂位相ずれ(以下、「位相ずれ」という)を起こすことがある。つまり、2つのラック部材のうちの一方が他方に対して、本来あるべき位置から送りネジの長手方向にずれた状態で送りネジと噛み合うことがある。位相ずれを起こした場合には、送りネジに余計に負荷がかかり、動作不良の原因となる。
本発明の目的は、位相ずれを起こしにくいラック機構及びそれを有するレンズ駆動装置を提供することにある。
本発明の目的を達成するために、本発明は、送りネジと噛み合うラック部材と、前記ラック部材を前記送りネジに付勢する第1の弾性部材と、前記ラック部材に対して前記送りネジを挟んで対向し、前記ラック部材に対して変位可能な対向歯部材と、前記対向歯部材を前記送りネジに近づく方向に付勢する第2の弾性部材と、を有するラック機構であって、前記ラック部材は、前記送りネジの長手方向に第1の当接部と第3の当接部を有し、前記対向歯部材は、前記送りネジの長手方向に、前記第1の当接部に当接可能な第2の当接部と、前記第3の当接部に当接可能な第4の当接部を特徴とする。
本発明によれば、位相ずれを起こしにくいラック機構及びそれを有するレンズ駆動装置を提供することができる。
実施例1における、撮像装置のブロック図。 実施例1における、レンズ駆動装置等の斜視図。 実施例1における、送りネジ及びラック機構の側面図。 実施例1における、ラック機構の側面図。 実施例1における、ラック機構の斜視図。 実施例1における、ラック機構の斜視図。 実施例1における、ラック機構の分解斜視図。 実施例1における、ラック機構の分解斜視図。 実施例1における、レンズ駆動装置等の斜視図。 実施例2における、ラック機構の側面図。 実施例2における、ラック機構の斜視図。 実施例2における、ラック機構の斜視図。 実施例2における、ラック機構の分解斜視図。 実施例2における、ラック機構の分解斜視図。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態にかかわる撮像装置のブロック図である。
以下、図1を参照して、本発明の実施例1における、レンズ駆動装置を有する撮像装置(光学機器)について説明する。
図1は、本実施例の撮像装置のブロック図である。
L1は、固定の正の屈折力の第1レンズ群である。L2は、光軸方向に移動することにより変倍動作を行う負の屈折力の第2レンズ群(変倍レンズ)である。L3は、固定の正の屈折力の第3レンズ群である。L4は、光軸方向に移動することによりフォーカシング(合焦動作)を行う正の屈折力の第4レンズ群(フォーカスレンズ)である。
1は、第1レンズ群L1を保持する前玉鏡筒、2は、第2レンズ群L2を保持する第1の保持部材(保持部材)、3は、第3レンズ群L3を保持する固定部材である。4は、第4レンズ群L4を保持する第2の保持部材(保持部材)である。
30は、CCDやCMOS等の撮像素子や、ローパスフィルクーや赤外カットフィルター等のフィルターからなる撮像手段である。撮像手段30は、不図示の後部鏡筒により保持されている。31は、カメラ信号処理回路である。カメラ信号処理回路31は、撮像手段30の出力に対して所定の増幅やガンマー補正等を施す。32は、マイコンである。マイコン32は、多数の信号を取り入れ、その信号処理を行う。また、マイコン32は、入力信号に応じて多数の信号を出力し、光学機器の制御等を施す。
33は、記録手段である。記録手段33は、マイコン32で信号処理された画像信号や、その他、記録条件等を記録する。
50は、ズーミングを指示可能なズームスイッチである。51は、マニュアル操作での合焦動作を指示可能なフォーカススイッチである。52は、電源スイッチである。
第1の保持部材2は、ガイドバー101,102(図2)により、光軸方向に移動可能に支持されている。第2の保持部材4は、不図示の2本のガイドバーにより、光軸方向に移動可能に支持されている。
5は、光学系の開口径を変化させる絞り装置である。絞り装置5は、駆動部6により2枚の絞り羽根を互いに逆方向に移動させて開口径を変化させる、所謂ギロチン式の絞り装置である。
34は、絞りセンサー回路である。絞りセンサー回路34は、絞り装置駆動部6の駆動磁石の回転位置をホール素子で検出する。
撮像手段30により、撮影信号がカメラ信号処理回路31に出力される。カメラ信号処理回路31で所定の増幅やガンマー補正等を施された信号が、マイコン32に出力される。マイコン32は、カメラ信号処理回路31からの入力信号と絞りセンサー回路34からの絞り駆動部の回転量等の入力信号に応じて、絞り駆動回路37に絞り駆動信号を出力し、光量調整を行う。
8は、送りネジ8aを、送りネジ8aの長手方向を軸周りに回転駆動するアクチュエータ(駆動手段)としてのズームモーターである。送りネジ8aは、ズームモーターのロータと同軸であり、光軸と平行に(長手方向が光軸方向と一致するように)配置されている。送りネジ8aには、第1の保持部材2に連結されるラック部材7が噛み合っており、これにより、送りネジ8aの回転により第1の保持部材2は、送りネジ8aの長手方向(光軸方向)に移動する。
9は、ズーム初期位置センサー(フォトインタラプター)である。ズーム初期位置センサー9は、第1の保持部材2に形成された不図示の遮光部の光軸方向への移動による遮光、透光の切り替わりを電気的に検出し、第1の保持部材2の光軸方向基準位置を検出する。
ズームモーター8は、電源スイッチ52が入れられると、マイコン32からの信号に基づき、ズーム駆動回路35から駆動信号を受ける。そして、ズーム初期位置センサー9は、初期位置を検出し、第1の保持部材2は、予め決められた任意の位置に移動し待機する。ズームモーター8に対しては、前記初期位置からのステップ数でズームスイッチ50の操作に対応した位置制御が行なわれる。ズームスイッチ50が操作されると、移動方向がどちらに操作されているかをマイコン32が判断し、ズーム動作が行なわれる。
11は、第4レンズ群L4を光軸方向に移動し合焦動作を行わせる為の駆動手段であるところのアクチュエータとしてのフォーカスモーターである。送りネジ11aには、光軸方向への移動が自在に案内保持された第2の保持部材4に設置されたラック部材10が噛み合っており、ロータの回転により第2の保持部材4は光軸方向に移動する。送りネジ11aは、フォーカスモーターを構成する回転するロータと同軸かつ光軸と平行に配置されている。
12は、フォーカス初期位置センサー(フォトインタラプター)である。ズーム初期位置センサー12は、第2の保持部材4に形成された不図示の遮光部の光軸方向への移動による遮光、透光の切り替わりを電気的に検出し、第2の保持部材4の光軸方向基準位置を検出する。
電源スイッチ52が入れられると、フォーカスモーター11は、マイコン32からの信号によりフォーカス駆動回路36から駆動信号を受ける。そして、フォーカス初期位置センサー12にて初期位置を検出し、第2の保持部材4は、予め決められた任意の位置に移動し待機する。フォーカスモーター11に対しては、検出された初期位置からのステップ数でズームスイッチ50およびフォーカススイッチ51の操作に対応した位置制御が行なわれる。
また、オートフォーカス制御のとき、フォーカス駆動回路36は、マイコン32からの入力信号に応じてフォーカスモーター11に通電し、第4レンズ群L4は光軸方向に駆動される。
次に、図2〜9を参照して、本発明の実施例1におけるラック機構について説明する。ラック機構は、後述するように、ラック部材7、対向歯部40、第1の弾性部材41、第2の弾性部材42、第3の弾性部材44を有する。
第2レンズ群L2を保持する第1の保持部材2は、スリーブ部2aおよび回り止め係合凹部2bと、ガイドバー101,102により光軸方向に移動可能に支持されている(図2)。
7は、送りネジ8aに噛み合う噛合部7aが設けられているラック部材である(図3)。40は、衝撃による歯飛びを抑制する為の、歯飛び抑制歯(対向歯部)40aが設けられている歯飛び抑制歯部材(対向歯部材)である(図3)。41は、ラック部材7のX−X軸(軸穴部2c,2dの軸を結ぶ軸。光軸と平行になるのが好ましい)を軸とする円柱部(軸部)7cに取り付けられた第1の弾性部材としてのねじりコイルバネである(図4)。
42は、ラック部材7のX−X軸を軸とする円柱部(軸部)7dに取り付けられた第2の弾性部材としてのねじりコイルバネである(図4)。44は、ラック部材7のX−X軸を軸とする円柱部(軸部)7c,四角柱部7eに取り付けられた第3の弾性部材としてのコイルバネである(図4)。ラック部材7の円柱部(軸部)7cには、対向歯部材40の軸穴部(嵌合部)40cが嵌合しており、対向歯部材40がラック部材7に対して、X−X軸周りに回転可能(変位可能)に係合している(図4、図7)。
第1の保持部材2の軸穴部2c,2dには、ラック部材7のテーパ部(軸部)7bと四角柱部(軸部)7eが嵌合しており、ラック部材7が第1の保持部材2に対して、X−X軸周りに回転可能に係合している(図5,7)。
ラック部材7及び対向歯部材40は、軸部7b,7c,7d,7eの軸周りに回転可能である(図4〜7)。
第3の弾性部材44(図4)により、光軸方向への付勢力(光軸方向付勢力)44aが加わる(図5)。これにより、互いに当接可能な、対向歯部材40の光軸方向の当接部(第2の当接部)40e(図8)と、ラック部材7の光軸方向の当接部(第1の当接部)7h(図7)が、光軸方向において当接する。これにより、衝撃による本歯部(噛合部)7aと対向歯部40aの位相ずれを抑制する。
光軸方向付勢力44aは、ラック部材7のテーパ部(軸部)7bを、第1の保持部材2の軸穴部2cに付勢するときにも用いられる。これにより、第1の保持部材2が光軸方向へ移動するときのガタ付きを抑制する(図5)。
対向歯部材40には、第2の弾性部材42により、X−X軸周りへの付勢力(軸周り付勢力)42b(図6)が発生する。これにより、対向歯部材40のX−X軸周りの当接部(第6の当接部)40b(図8)と、ラック部材7のX−X軸周りの当接部(第5の当接部)7f(図7)が、X−X軸周りにおいて当接する。これにより、衝撃を受けない通常状態において、対向歯部40aを送りネジ8aに非接触状態とすることができる(図3)。
所定の衝撃力以下の衝撃(第1の衝撃)により対向歯部材40に加わる、送りネジ8aから離れる方向の衝撃力43よりも大きくなるように、軸周り付勢力42bを設定する。
これにより、第1の衝撃を受け、送りネジ8aの長手方向(光軸方向)に発生した負荷により、ラック部材7の噛合部7aが送りネジ8aから離れるようにX−X軸周りに動いた場合には、対向歯部40aが送りネジ8aに噛み合う。これにより、歯飛びによる位置ズレを抑制する。また、所定の衝撃力よりも大きい衝撃(第2の衝撃)により対向歯部材40に加わる、送りネジ8aから離れる方向の衝撃力43が、軸周り付勢力42bよりも大きい場合には、対向歯部材40も送りネジ8aから離れるようにX−X軸周りに動く。これにより、対向歯部40aおよび噛合部7aの送りネジ8aへの喰い付きを抑制する。
第2の衝撃を受け、対向歯部材40に、光軸方向付勢力44aとは逆向きの力が加わることがある。このとき、対向歯部材40が送りネジ8aの長手方向(光軸方向)における、光軸方向付勢力44aとは逆向きの力の方向に離れようとする。しかし、対向歯部材40の光軸方向当接部(第4の当接部)40fは、ラック部材7の光軸方向当接部(第3の当接部)7iに当接する。これにより、噛合部7aと対向歯部40aの位相ずれを抑制する。光軸方向付勢力44aにより付勢された状態での、第3の当接部7iと第4の当接部40fの間隔は、送りネジ8aにおけるネジ山の間隔よりも狭い方が好ましい。第2の衝撃を受けたときに対向歯部材40の対向歯部aがネジ山を越える前に第3の当接部7iと第4の当接部40fし、位相ずれを防止することができるからです。
第1の保持部材2の仮組み状態では、ラック部材7には、第1の弾性部材41により、X−X軸周りへの付勢力(軸周り付勢力)41bが発生する。これにより、ラック部材7の回転規制部7gが第1の保持部材2のストッパー部2eに付き当てられる(図9)。
ズームモーター8を組み込むと、噛合部7aが送りネジ8aに噛み合い、ラック部材7の回転規制部7gがストッパー部2eから外れる。これにより、軸周り付勢力41bにより噛合部7aが送りネジ8aに噛み合うように付勢される(図9)。
ラック部材7の回転軸と対向歯部材40の回転軸を一致させることにより、軸周り付勢力41bを発生させる第1の弾性部材41や軸周り付勢力42bを発生させる第2の弾性部材42として、弾性力が異なる同じ種類の弾性部材を使用することができる。そのため、衝撃を受けたときの、噛合部7aが送りネジ8aから離れる移動量や対向歯部40aが送りネジ8aへ近づく移動量が設定し易くなり、歯飛びや食い付きを起こしにくくできる。
同じ種類の弾性部材としては、同径のねじりコイルばねがよい。弾性部材として板ばねを用いる場合には、板ばねの長さや厚さでばね定数を設定する必要がある。そのため、軸周り付勢力42bに誤差が生じ易く、(歯飛びを起こさない衝撃を示す)歯飛び強度の設定が困難になるからである。また、板ばねの固定部材を別途設ける必要があり、ラック機構における部品点数の増加とラック機構の大型化を招くからである。
実施例1のようにねじりコイルばねを用いると、X−X軸を軸とする円柱部7d、40dにそれぞれ、第2の弾性部材42、第1の弾性部材41を取り付けることが可能になる。そのため、固定部材を設ける必要がなく、ラック機構の大型化も招かない。また、ばね定数が設定し易くなり、ばね定数が変わることにより、形状や寸法が大きく変わることはない。そのため、歯飛び強度の設定も比較的容易になる。
以下、図10〜14を参照して、本発明の実施例2におけるラック機構について説明する。ラック機構は、後述するように、ラック部材7、対向歯部40、第1の弾性部材41、第2の弾性部材42を有する。
実施例1では、第1の弾性部材41により軸周り付勢力41bを、第3の弾性部材44により光軸方向付勢力44aを加えていた。これに対し、実施例2では、第1の弾性部材41により、軸周り付勢力と光軸方向付勢力の両方を加える。つまり、実施例2の第1の弾性部材41は、実施例1の第3の弾性部材44の機能(光軸方向への付勢)も兼ねる。
第1の弾性部材41(図10)により、光軸方向への付勢力(光軸方向付勢力)41aが加わる(図11)。これにより、対向歯部材40の光軸方向の当接部(第2の当接部)40e(図14)と、ラック部材7の光軸方向の当接部(第1の当接部)7h(図13)が、光軸方向において互いに当接する。これにより、衝撃による噛合部7aと対向歯部40aの位相ずれを抑制する。
光軸方向付勢力41aは、ラック部材7のテーパ部(軸部)7bを、第1の保持部材2の軸穴部2cに付勢するときにも用いられる。これにより、第1の保持部材2が光軸方向へ移動するときのガタ付きを抑制する(図11)。
実施例2では、実施例1の第3の弾性部材44の機能を兼ねているが、第2の弾性部材42が、実施例1の第3の弾性部材44の機能を兼ねてもよい。
実施例1,2では、第1の弾性部材41と第2の弾性部材42としてねじりコイルバネを用いたが、他のばね(板ばね等)を用いてもよい。
実施例1,2では、変倍レンズの駆動部におけるラック機構の退避構造について説明したが、フォーカスレンズの駆動部や他のレンズの駆動部におけるラック機構の退避構造として用いてもよい。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
7,10 ラック部材
7a 本歯部(噛合部)
7h 光軸方向当接部(第1の当接部)
7i 光軸方向当接部(第3の当接部)
40 歯飛び抑制歯部材(対向歯部材)
40a 歯飛び抑制歯(対向歯部)
40e 光軸方向当接部(第2の当接部)
40f 光軸方向当接部(第4の当接部)
41 第1の弾性部材
42 第2の弾性部材

Claims (9)

  1. 送りネジと噛み合うラック部材と、
    前記ラック部材を前記送りネジに付勢する第1の弾性部材と、
    前記ラック部材に対して前記送りネジを挟んで対向し、前記ラック部材に対して変位可能な対向歯部材と、
    前記対向歯部材を前記送りネジに近づく方向に付勢する第2の弾性部材と、を有するラック機構であって、
    前記ラック部材は、前記送りネジの長手方向に第1の当接部と第3の当接部を有し、前記対向歯部材は、前記送りネジの長手方向に、前記第1の当接部に当接可能な第2の当接部と、前記第3の当接部に当接可能な第4の当接部を有することを特徴とするラック機構。
  2. 前記ラック部材は、レンズを保持する保持部材に連結される軸部を有し、
    前記対向歯部材は、前記軸部が嵌合する嵌合部を有し、
    前記ラック部材及び前記対向歯部材は、前記軸部の軸周りに回転可能であることを特徴とする請求項1に記載のラック機構。
  3. 前記対向歯部材は、前記ラック部材が前記送りネジに当接しないときに、前記送りネジに当接することを特徴とする請求項1又は2に記載のラック機構。
  4. 前記ラック部材及び前記対向歯部材はそれぞれ、前記ラック部材が前記送りネジに当接するときに、前記対向歯部材が前記送りネジに当接しないように当接する、第5の当接部及び第6の当接部を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のラック機構。
  5. 前記第1の当接部と前記第2の当接部又は前記第3の当接部と前記第4の当接部は、前記ラック部材が前記送りネジに当接せず、前記対向歯部材が前記送りネジに当接するときに当接することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のラック機構。
  6. 前記ラック部材及び前記対向歯部材を、前記送りネジの長手方向に付勢する第3の弾性部材を有することを特徴とする請求項2に記載のラック機構。
  7. 前記第1の弾性部材及び前記第2の弾性部材はねじりコイルバネであり、前記第3の弾性部材はコイルバネであることを特徴とする請求項6に記載のラック機構。
  8. 請求項1乃至7のいずれかに記載のラック機構を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
  9. 請求項8に記載のレンズ駆動装置を有することを特徴とする光学機器。
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