JP4749869B2 - Lens displacement device - Google Patents
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Description
本発明は、駆動機構におけるラック部材の変位をレンズを保持するレンズ保持部に伝達して当該レンズを変位させるレンズ変位装置に関する。 The present invention relates to a lens displacement device that displaces a lens by transmitting a displacement of a rack member in a driving mechanism to a lens holding portion that holds the lens.
一般に、ビデオカメラには、オートフォーカス機構やズーム機構を搭載するため、レンズを変位させるレンズ変位装置を内蔵する。このレンズ変位装置は、通常、駆動モータ,この駆動モータにより回転するリードスクリュ及びこのリードスクリュに噛合させたラック部材を有する駆動機構を備え、このラック部材の変位を、レンズを保持するレンズ保持部に伝達している。 In general, since a video camera is equipped with an autofocus mechanism or a zoom mechanism, it incorporates a lens displacement device that displaces the lens. This lens displacement device normally includes a drive motor, a drive mechanism having a lead screw rotated by the drive motor, and a rack member meshed with the lead screw, and a lens holding portion for holding the lens by the displacement of the rack member. To communicate.
また、この種のレンズ変位装置は、振動や衝撃によりラック部材がリードスクリュの軸方向に歯を乗り越えてズレるいわゆる歯とび現象を防止する歯とび防止部を備えている。従来、このような歯とび防止部としては、特開2000−98210号公報で開示されるレンズ駆動装置(レンズ変位装置)に内蔵する歯とび防止部が知られている。このレンズ駆動装置は、ラック部,板バネ部,歯とび防止部,ヒンジ部及びベース部をプラスチックにより一体成形したナットを使用し、板バネ部と歯とび防止部をラック部からL形又はU形に突出させたものであり、これにより、板バネ部はラック部に噛合したリードスクリュに圧接するとともに、歯とび防止部はリードスクリュがラック部から離間しないようにリードスクリュの位置を規制する。
しかし、上述した従来のレンズ変位装置(レンズ駆動装置)は、次のような問題点があった。 However, the above-described conventional lens displacement device (lens driving device) has the following problems.
第一に、歯とび防止部は単なる規制部材として構成するため、十分な歯とび防止を図れない。特に、撮影方向(撮影角度)をリモートコントロールにより可変制御する監視カメラ(監視用ビデオカメラ)の場合には、角度変更する際における開始時及び停止時の衝撃が大きくなるため、歯とびを確実に防止できない。なお、歯とび自体は、螺旋歯を形成した通常のナットを用いるなどにより確実に防止できるが、円滑かつ精度の高い位置制御ができないため、この種のレンズ変位装置では、リードスクリュとラック部が用いられている。 First, since the tooth skip prevention part is configured as a mere regulating member, sufficient tooth jump prevention cannot be achieved. In particular, in the case of a surveillance camera (surveillance video camera) in which the shooting direction (shooting angle) is variably controlled by remote control, the impact at the start and stop when changing the angle is large, so tooth jumping is ensured. It cannot be prevented. Note that tooth skipping can be reliably prevented by using a normal nut with spiral teeth, but since position control cannot be performed smoothly and with high accuracy, this type of lens displacement device has a lead screw and a rack portion. It is used.
第二に、レンズ保持部とラック部間のメカニカル機構は、ガタ付きを無くして追従性及び制御精度を高める必要があるが、上述した従来のメカニカル機構は、プラスチックを薄肉形成したヒンジ部により対応しているため、良好な弾性を確保できず、結局、十分な追従性を確保できないとともに、十分な機械的強度を確保できない。 Secondly, the mechanical mechanism between the lens holding part and the rack part needs to eliminate backlash and improve followability and control accuracy, but the above-mentioned conventional mechanical mechanism is supported by a hinge part made of thin plastic. Therefore, good elasticity cannot be secured, and eventually sufficient followability cannot be secured and sufficient mechanical strength cannot be secured.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したレンズ変位装置の提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a lens displacement device that solves such problems in the background art.
本発明は、上述した課題を解決するため、駆動モータ3,この駆動モータ3により回転するリードスクリュ4及びこのリードスクリュ4に噛合させたラック部材5を有する駆動機構2を備え、ラック部材5の変位をレンズを保持するレンズ保持部6(6z)に伝達して当該レンズを変位させるレンズ変位装置1を構成するに際して、レンズ保持部6(6z)(一方の連結側)に設けた一対の軸受部13a,13b,及びラック部材5(他方の連結側)に設けた一対の軸部14a,14bとを有し、かつ少なくとも一方の軸部14bは、ラック部材5に形成した弾性突出片15bの先端側に設けることにより、一対の軸部14a,14bを一対の軸受部13a,13bに内側から挿入して、ラック部材5とレンズ保持部6(6z)を回動自在に連結する回動連結部7を備えるとともに、一対の軸部14aと14b間に圧縮状態のコイルスプリング8cを介在させ、このコイルスプリング8cの一端の係止部33aをレンズ保持部6(6z)に係止し、かつ他端の係止部33bをラック部材5に係止することにより、コイルスプリング8cの軸方向の弾性により回動連結部7の一方の連結側を他方の連結側に圧接させる第一付勢手段を構成し、かつ周方向(捩れ方向)の弾性によりラック部材5をリードスクリュ4に圧接させる第二付勢手段を構成してなることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a
この場合、発明の好適な態様により、ラック部材5には、リードスクリュ4に噛合するラックプレート部11と、このラックプレート部11に対峙し、かつリードスクリュ4を挟むことにより当該リードスクリュ4の位置を規制する一又は二以上のスクリュ規制部12a,12bを設けることができる。また、レンズには、オートフォーカス機構16を構成するフォーカスレンズ群Lf,ズーム機構17を構成するズームレンズ群Lzの一方又は双方を含ませることができる。
In this case, according to a preferred aspect of the invention, the
このような構成を有する本発明に係るレンズ変位装置1によれば、次のような顕著な効果を奏する。
According to the
(1) 回動連結部7により回動自在に支持されるラック部材5を、コイルスプリング8c(第二付勢手段)によりリードスクリュ4に圧接させるため、振動や衝撃が付加された場合であっても比較的軽いラック部材5は常にリードスクリュ4に圧接(追従)可能となり、確実な歯とび防止を図ることができる。したがって、特に、撮影方向(撮影角度)をリモートコントロールにより可変制御する監視カメラなどに用いて最適となる。
(1) Since the
(2) コイルスプリング8c(第一付勢手段)により、回動連結部7における一方の連結側を他方の連結側に圧接させるため、レンズ保持部6とラック部材5間のメカニカル機構のガタ付きを無くして追従性及び制御精度を高めることができるとともに、十分な機械的強度を確保できる。また、レンズ保持部6とこのレンズ保持部6をスライド自在に支持するガイドシャフト間にクリアランスのバラツキがあっても、コイルスプリング8cにより付勢されるため、ガタつきを解消し、クリアランス管理の容易化を図れるとともに、レンズの上下姿勢変化や低温作動に対する信頼性を高めることができる。
(2) Because of the
(3) 第一付勢手段と第二付勢手段を兼ねる単一のコイルスプリング8cを用いれば足りるため、使用部品の削減効果により、製造工数の低減,コストダウン及び小型化を図ることができる。
(3) Since it is sufficient to use a
(4) 回動連結部7は、レンズ保持部6(一方の連結側)に設けた一対の軸受部13a,13bと、ラック部材5(他方の連結側)に設けた一対の軸部14a,14bを備えて構成するため、コイルスプリング8cとの組合わせにより、安定した連結構造を実現できる。
(4) The
(5) 一対の軸部14aと14b間に介在させるコイルスプリング8cを使用したため、このコイルスプリング8cの軸方向Fsにおける弾性を第一付勢手段として用いるとともに、周方向(捩れ方向)Ffにおける弾性を第二付勢手段として用いることができ、本発明に係るレンズ変位装置1を最も望ましい形態により確実に実施できる。
(5) Since the
(6) 好適な態様により、ラック部材5に、リードスクリュ4に噛合するラックプレート部11と、このラックプレート部11に対峙し、かつリードスクリュ4を挟むことにより当該リードスクリュ4の位置を規制する一又は二以上のスクリュ規制部12a,12bを設ければ、スクリュ規制部12a,12bは、従来の歯とび防止部として機能させることができるため、歯とび防止効果をより高めることができる。
(6) According to a preferred embodiment, the
(7) 好適な態様により、レンズに、オートフォーカス機構16を構成するフォーカスレンズ群Lf,ズーム機構17を構成するズームレンズ群Lzの一方又は双方を含ませれば、オートフォーカス機構16とズーム機構17における歯とびの生じない安定した動作を保証できる。
(7) If the lens includes one or both of the focus lens group Lf constituting the
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, the best embodiment according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係るレンズ変位装置1の構成について、図1〜図7を参照して説明する。
First, the structure of the
図7は、監視カメラ(監視用ビデオカメラ)におけるレンズユニットMの要部を示す。レンズユニットMは、単レンズL2,L3,L4,L5,L6,L9を備えるとともに、接合レンズL1,L7,L8,L10を備える。このうち接合レンズL8は、オートフォーカス機構16に用いるフォーカスレンズ群Lfとなり、レンズ保持部6により保持される。レンズ保持部6は、180゜対向位置に設けた一対のスライダ部6p,6qを一体に有し、各スライダ部6p,6qは、それぞれ一対のガイドシャフト21p,21qにより前後方向へスライド自在に支持される。そして、一方のスライダ部6pには本実施形態に係るレンズ変位装置1を付設する。
FIG. 7 shows a main part of the lens unit M in the surveillance camera (surveillance video camera). The lens unit M includes single lenses L2, L3, L4, L5, L6, and L9, and includes cemented lenses L1, L7, L8, and L10. Among these, the cemented lens L8 becomes a focus lens group Lf used for the
レンズ変位装置1は、図1に示すように、基本的な構成として、駆動モータ3,この駆動モータ3により回転するリードスクリュ4及びこのリードスクリュ4に噛合させたラック部材5からなる駆動機構2を備える。そして、ラック部材5は、回動連結部7を介して上述したレンズ保持部6のスライダ部6qに連結するとともに、この回動連結部7には、スプリング8を備える。
As shown in FIG. 1, the
この場合、駆動モータ3はステッピングモータ3sを用いる。このステッピングモータ3sは、供給される駆動電流のパルス数に対応した角度だけ回転する。また、リードスクリュ4は、外周面に雌ネジを形成し、一端をステッピングモータ3sの回転シャフトに結合する。一方、ラック部材5は、全体をプラスチック素材により一体成形し、図5及び図6に示すように、ラック本体部31と、このラック本体部31の一側から突出するラックプレート部11と、ラック本体部31から突出し、かつラックプレート部11に対峙する二つのスクリュ規制部12a,12bを有する。これにより、ラック本体部31,ラックプレート部11及びスクリュ規制部12a,12bは、図3に示すように、リードスクリュ4の軸方向から見た際にコの字形となり、リードスクリュ4をラックプレート部11とスクリュ規制部12a,12b間に装填することができる。これにより、リードスクリュ4はラックプレート部11とスクリュ規制部12a,12b間に挟まれ、かつラックプレート部11に噛合する。そして、スクリュ規制部12a,12bは、従来の歯とび防止部として機能し、歯とび防止効果がより高められる。
In this case, the
また、回動連結部7は、一方の連結側となるレンズ保持部6に設けた一対の軸受部13a,13bと、他方の連結側となるラック部材5に設けた一対の軸部14a,14bを備える。この場合、ラック部材5のラック本体部31から一対の突出片15a,15bを形成し、各突出片15a,15bの先端側における外側面に各軸部14a,14bをそれぞれ設ける。この際、一方の突出片15bは、比較的長く形成するとともに、中間面にスリット15bsを形成して弾性突出片15bとして機能させる。さらに、軸部14aと14b間に位置する突出片15aと弾性突出片15bの内側面には、スプリング8を保持する突起状のスプリング装着部32a,32bを設ける。これにより、一対の軸部14a,14bは、図2に示すように、一対の軸受部13a,13bに対して内側から挿入することができ、ラック部材5はレンズ保持部6により回動自在に支持される。このような構成によりスプリング8との組合わせによる安定した連結構造を実現できる。
Further, the
他方、スプリング8は、図4に示すコイルスプリング8cを用いる。このコイルスプリング8cの両端は係止部33a,33bとして形成する。このコイルスプリング8cは、図2に示すように、両端をスプリング装着部32a,32bに装着することにより、一対の軸部14aと14b間に圧縮状態で装填する。そして、一端側の係止部33aをスライダ部6p(レンズ保持部6)に係止するとともに、他端側の係止部33bを弾性突出片15b(ラック部材5)に係止する。このようなコイルスプリング8cを用いることにより、レンズ変位装置1を最も望ましい形態により確実に実施できる。
On the other hand, the
次に、本実施形態に係るレンズ変位装置1の機能(動作)について、各図を参照して説明する。
Next, the function (operation) of the
まず、コイルスプリング8cは、一対の軸部14aと14b間、即ち、突出片15aと弾性突出片15b間に圧縮状態で介装するため、弾性突出片15bは、外方へ広がる方向に付勢され、突出片15a及び弾性突出片15bは、それぞれ軸受部13a,13bの内側面に圧接する。したがって、レンズ保持部6とラック部材5間のメカニカル機構におけるガタ付きが無くなり、追従性及び制御精度が高められるとともに、十分な機械的強度が確保される。この場合、コイルスプリング8cの軸方向Fs(図4)における弾性が第一付勢手段として機能する。
First, since the
また、コイルスプリング8cの一端側の係止部33aはスライダ部6p(レンズ保持部6)に係止し、他端側の係止部33bは弾性突出片15b(ラック部材5)に係止するため、自然状態における係止部33aと33bの位置(相対角度)を選定することにより、ラック部材5を回動連結部7を支点として回動方向に付勢し、ラックプレート部11をリードスクリュ4に圧接させることができる。したがって、振動や衝撃が付加された場合であっても比較的軽いラック部材5は常にリードスクリュ4に圧接(追従)可能となり、確実な歯とび防止が図られる。この場合、周方向、即ち、捩れ方向Ff(図4)における弾性が第二付勢手段として機能する。
Further, the locking portion 33a on one end side of the
このように、コイルスプリング8cは、第一付勢手段と第二付勢手段を兼ねるため、単一のスプリングを用いれば足り、使用部品の削減効果により、製造工数の低減,コストダウン及び小型化を図ることができる。なお、このようなコイルスプリング8cの機能により、レンズ保持部6(スライダ部6p,6q)とこのスライダ部6p,6qをスライド自在に支持するガイドシャフト21p,21q間にクリアランスのバラツキがあっても、コイルスプリング8cにより付勢されるため、ガタつきを解消し、クリアランス管理の容易化を図れるとともに、レンズの上下姿勢変化や低温作動に対する信頼性を高めることができる。
Thus, since the
他方、レンズ変位装置1の基本動作は次のようになる。まず、ステッピングモータ3sが作動制御されることによりリードスクリュ4が正回転又は逆回転する。これにより、ラック部材5及びこのラック部材5に回動連結部7を介して連結したレンズ保持部6は、ガイドシャフト21p,21qに沿って前後方向に変位する。したがって、レンズ保持部6に保持されたフォーカスレンズ群Lfが前後方向に変位して通常のフォーカス調整が行われる。この際、レンズ保持部6の変位ストローク(ストローク量)は、ステッピングモータ3sに供給される駆動電流のパルス数により制御される。したがって、不図示の位置センサによりレンズ保持部6の始端位置が検出され、ゼロ位置が校正されることにより正確なストローク量が確保される。
On the other hand, the basic operation of the
なお、オートフォーカス機構16について説明したが、図7に示すように、ズーム機構17においても同様の構成を採用できる。即ち、図7に示す単レンズL3,L4,L5は、ズーム機構17に用いるズームレンズ群Lzとなり、レンズ保持部6zにより保持される。レンズ保持部6zは、180゜対向位置に設けた一対のスライダ部6zp,6zqを一体に有し、各スライダ部6zp,6zqは、それぞれガイドシャフト22p,22qにより前後方向へスライド自在に支持される。そして、一方のスライダ部6zpには本実施形態に係るレンズ変位装置1を付設する。この場合、レンズ変位装置1の基本的な構成は、リードスクリュ4の長さを除いて上述したオートフォーカス機構16におけるレンズ変位装置1と同じになる。
Although the
本実施形態に係るレンズ変位装置1を、このようなオートフォーカス機構16及びズーム機構17に適用することにより、オートフォーカス機構16及びズーム機構17における歯とびの生じない安定した動作を保証できる。したがって、特に、撮影方向(撮影角度)をリモートコントロールにより可変制御する監視カメラに用いて最適となる。
By applying the
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 Although the best embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to such an embodiment, and the scope of the present invention is not deviated from the gist of the present invention in the detailed configuration, shape, material, quantity, and the like. It can be changed, added, or deleted arbitrarily.
例えば、ラック部材5に二つのスクリュ規制部12a,12bを設けた場合を示したが、一又は三以上であってもよいし、他の規制部により置換してもよい。なお、レンズ変位装置1は、監視カメラに用いて最適となるが、必ずしも監視カメラに限定されるものではなく、他の家庭用ビデオカメラや業務用ビデオカメラなど、各種ビデオカメラに同様に用いることができる。
For example, although the case where the two
1:レンズ変位装置,2:駆動機構,3:駆動モータ,4:リードスクリュ,5:ラック部材,6:レンズ保持部,6z:レンズ保持部,7:回動連結部,8c:コイルスプリング,11:ラックプレート部,12a:スクリュ規制部,12b:スクリュ規制部,13a:軸受部,13b:軸受部,14a:軸部,14b:軸部,15b:弾性突出片,16:オートフォーカス機構,17:ズーム機構,33a:コイルスプリングの一端の係止部,33b:コイルスプリングの他端の係止部,Fs:コイルスプリングの軸方向,Ff:コイルスプリングの周方向(捩れ方向),Lf:フォーカスレンズ群,Lz:ズームレンズ群 1: lens displacement device, 2: drive mechanism, 3: drive motor, 4: lead screw, 5: rack member, 6: lens holding portion, 6z: lens holding portion, 7: rotating connecting portion, 8c: coil spring, 11: Rack plate portion, 12a: Screw restricting portion, 12b: Screw restricting portion, 13a: Bearing portion, 13b: Bearing portion, 14a: Shaft portion, 14b: Shaft portion, 15b: Elastic protruding piece, 16: Auto focus mechanism, 17: Zoom mechanism, 33a: Locking portion at one end of the coil spring, 33b: Locking portion at the other end of the coil spring, Fs: Axial direction of the coil spring, Ff: Circumferential direction (twisting direction) of the coil spring, Lf: Focus lens group, Lz: Zoom lens group
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