JP6633491B2 - Lens drive mechanism, and lens unit and camera having the same - Google Patents
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Description
本発明は、レンズ駆動機構に関し、特に、レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動機構、及びそれを備えたレンズユニット、カメラに関する。 The present invention relates to a lens driving mechanism, and more particularly, to a lens driving mechanism that drives a lens in an optical axis direction, a lens unit including the same, and a camera.
特開2015−34635号公報(特許文献1)には、動力伝達装置が記載されている。この動力伝達装置は、アクチュエータであるDCモータの発生した駆動力をレンズ駆動筒に伝達し、これを回転させることによってフォーカスレンズ等を光軸方向に移動させるものである。また、この動力伝達装置においては、DCモータの出力軸の回転を、複数の歯車、及び遊星歯車機構を使用して減速し、レンズ駆動筒に伝達することにより、コンパクトな動力伝達装置によって大きな減速比を得ている。さらに、DCモータの出力軸にはウォームが取り付けられ、このウォームの回転が、ウォームホイールを介して遊星歯車機構に伝達されている。ここで、ウォームとウォームホイールを使用して動力を伝達することにより、DCモータの出力軸と、ウォームホイールの回転軸を、概ね直交する方向に向けて配置することが可能になる。これにより、動力伝達装置が光軸方向に大型化するのを防止している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-34635 (Patent Document 1) describes a power transmission device. This power transmission device transmits a driving force generated by a DC motor, which is an actuator, to a lens driving cylinder, and moves the focus lens or the like in the optical axis direction by rotating the lens driving cylinder. Further, in this power transmission device, the rotation of the output shaft of the DC motor is reduced by using a plurality of gears and a planetary gear mechanism, and transmitted to the lens driving cylinder, so that a large power transmission device enables a large reduction in speed. Have gained a ratio. Further, a worm is attached to an output shaft of the DC motor, and rotation of the worm is transmitted to a planetary gear mechanism via a worm wheel. Here, by transmitting power using the worm and the worm wheel, it is possible to arrange the output shaft of the DC motor and the rotation axis of the worm wheel in directions substantially orthogonal to each other. This prevents the power transmission device from increasing in size in the optical axis direction.
しかしながら、特開2015−34635号公報記載の動力伝達装置においては、ウォームとウォームホイールを介して動力を伝達することにより、ウォームホイールの回転軸にスラスト力が発生する。このスラスト力の影響により、特開2015−34635号公報記載の動力伝達装置では、動力の伝達効率の低下や、耐久性の低下、静音性の低下等の問題が発生する。 However, in the power transmission device described in JP-A-2015-34635, a thrust force is generated on the rotation shaft of the worm wheel by transmitting the power through the worm and the worm wheel. Due to the influence of the thrust force, the power transmission device described in JP-A-2015-34635 causes problems such as a decrease in power transmission efficiency, a decrease in durability, and a decrease in quietness.
従って、本発明は、コンパクトに構成することを可能にしながら、モータの駆動力を効率良く伝達することができ、耐久性、静音性の高いレンズ駆動機構、及びそれを備えたレンズユニット、カメラを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a lens drive mechanism that can efficiently transmit the driving force of a motor while being able to be configured compactly, has high durability and low noise, and a lens unit and a camera including the same. It is intended to provide.
上述した課題を解決するために、本発明は、レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動機構であって、駆動用モータと、この駆動用モータのモータ出力軸に固定されたウォームと、モータ出力軸と概ね直交する伝動回転軸に固定され、ウォームと噛み合うウォームホイールと、伝動回転軸に固定され、ウォームホイールと共に回転する太陽回転部材と、この太陽回転部材の周囲に、太陽回転部材と接触して配置され、太陽回転部材の回転に伴って回転される複数の遊星回転部材と、これら複数の遊星回転部材を夫々回転可能に支持する遊星支持部材を備え、伝動回転軸と同一の軸線上に、この軸線を中心に回転可能に支持された回転出力部材と、この回転出力部材の回転に基づいて、駆動すべきレンズを光軸方向に移動させるレンズ移動機構と、伝動回転軸の両側の端部と夫々接触して、伝動回転軸の軸線方向の移動を規制するスラスト支持部と、を有し、スラスト支持部の一方は固定されており、伝動回転軸の、ウォームホイール側の端部の軸線方向の移動を規制する一方、スラスト支持部の他方は回転出力部材に設けられ、伝動回転軸の、太陽回転部材側の端部の軸線方向の移動を規制することを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a lens driving mechanism for driving a lens in an optical axis direction, comprising a driving motor, a worm fixed to a motor output shaft of the driving motor, and a motor output. A worm wheel fixed to the transmission rotating shaft that is substantially orthogonal to the shaft and meshing with the worm; a sun rotating member fixed to the transmission rotating shaft and rotating together with the worm wheel; A plurality of planetary rotation members that are arranged and rotated with the rotation of the sun rotation member, and a planetary support member that rotatably supports the plurality of planetary rotation members, respectively, on the same axis as the transmission rotation shaft. A rotation output member rotatably supported about the axis, and a lens moving mechanism for moving a lens to be driven in the optical axis direction based on the rotation of the rotation output member. In contact opposite ends and each of the transmission rotation shaft, have a, a thrust support unit for restricting axial movement of the transmission rotation shaft, one of which is fixed in the thrust supporting part, the rotation transmission shaft, While the axial movement of the worm wheel side end is restricted, the other of the thrust support portions is provided on the rotation output member, and the transmission rotation shaft is restricted from moving in the axial direction at the sun rotation member side end. It is characterized by.
このように構成された本発明においては、駆動用モータのモータ出力軸に固定されたウォームの回転が、モータ出力軸と概ね直交する伝動回転軸に固定されたウォームホイールに伝達される。ウォームホイールの回転は、共に回転する太陽回転部材、複数の遊星回転部材、回転出力部材を介してレンズ移動機構に伝達され、これによりレンズが光軸方向に移動される。また、ウォームからウォームホイールに回転を伝達する際に発生するスラスト力による伝動回転軸の移動は、伝動回転軸の両側の端部と夫々接触するスラスト支持部によって規制される。 In the present invention configured as above, the rotation of the worm fixed to the motor output shaft of the driving motor is transmitted to the worm wheel fixed to the transmission rotation shaft that is substantially orthogonal to the motor output shaft. The rotation of the worm wheel is transmitted to the lens moving mechanism via the sun rotating member, the plurality of planetary rotating members, and the rotation output member that rotate together, whereby the lens is moved in the optical axis direction. Further, the movement of the transmission rotary shaft due to the thrust force generated when transmitting the rotation from the worm to the worm wheel is regulated by the thrust support portions that come into contact with both ends of the transmission rotary shaft.
このように構成された本発明によれば、モータ出力軸と伝動回転軸が、概ね直交するように配置されているので、レンズ駆動機構を小型化することができる。また、モータ出力軸から伝動回転軸に動力を伝達するために使用されるウォーム及びウォームホイールによって発生するスラスト力による伝動回転軸の移動は、伝動回転軸の両側の端部がスラスト支持部と接触することにより規制される。このため、伝動回転軸の移動を規制することに起因して発生する伝動回転軸の回転抵抗を効果的に低減することができると共に、耐久性、静音性を向上させることができる。 According to the present invention configured as described above, since the motor output shaft and the transmission rotation shaft are arranged so as to be substantially orthogonal to each other, it is possible to reduce the size of the lens driving mechanism. In addition, the movement of the transmission rotary shaft due to the thrust force generated by the worm and the worm wheel used for transmitting power from the motor output shaft to the transmission rotary shaft is such that both ends of the transmission rotary shaft contact the thrust support. Is regulated by Therefore, it is possible to effectively reduce the rotational resistance of the transmission rotary shaft caused by restricting the movement of the transmission rotary shaft, and to improve the durability and the noise reduction.
本発明において、好ましくは、スラスト支持部及び伝動回転軸は、各スラスト支持部と伝動回転軸の両側の端面が実質的に点接触するように構成されている。 In the present invention, preferably, the thrust support portion and the transmission rotary shaft are configured such that the respective thrust support portions and the end faces on both sides of the transmission rotary shaft substantially make point contact.
本発明において、好ましくは、スラスト支持部の一方は固定されており、伝動回転軸の、ウォームホイール側の端部の軸線方向の移動を規制する一方、スラスト支持部の他方は回転出力部材に設けられ、伝動回転軸の、太陽回転部材側の端部の軸線方向の移動を規制する。 In the present invention, preferably, one of the thrust support portions is fixed to regulate the axial movement of the end of the transmission rotating shaft on the worm wheel side, while the other of the thrust support portions is provided on the rotation output member. Thus, the axial movement of the end of the transmission rotating shaft on the side of the sun rotating member is regulated.
本発明において、好ましくは、回転出力部材は、出力部材支持軸により回転可能に支持され、回転出力部材は、出力部材支持軸の先端と、伝動回転軸の、太陽回転部材側の端部により、軸線方向の移動が規制される。 In the present invention, preferably, the rotation output member is rotatably supported by an output member support shaft, the rotation output member is a tip of the output member support shaft, the end of the transmission rotation shaft, the sun rotation member side end, Axial movement is restricted.
本発明において、好ましくは、回転出力部材には、ラジアル軸受が設けられ、このラジアル軸受により、伝動回転軸の、太陽回転部材側の端部が回転可能に支持される。 In the present invention, preferably, the rotation output member is provided with a radial bearing, and the radial bearing rotatably supports an end of the transmission rotation shaft on the sun rotation member side.
また、本発明は、レンズ駆動機構を備えたレンズユニットであって、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の内部に配置されたレンズと、本発明のレンズ駆動機構と、を有することを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a lens unit including a lens driving mechanism, comprising: a lens barrel; a lens disposed inside the lens barrel; and the lens driving mechanism of the present invention. I have.
さらに、本発明は、レンズ駆動機構を備えたカメラであって、カメラボディと、このカメラボディに取り付けられた本発明のレンズユニットと、を有することを特徴としている。 Further, the present invention is a camera provided with a lens driving mechanism, characterized by having a camera body and a lens unit of the present invention attached to the camera body.
本発明のレンズ駆動機構、及びそれを備えたレンズユニット、カメラによれば、モータの駆動力を効率良く伝達することができ、耐久性、静音性を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the lens drive mechanism of this invention, the lens unit provided with the same, and the camera, the drive force of a motor can be transmitted efficiently, and durability and a quietness can be improved.
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。まず、図1乃至図5を参照して、本発明の第1実施形態によるレンズ駆動機構を備えたカメラを説明する。図1は本発明の第1実施形態によるレンズ駆動機構を備えたカメラの断面図である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, a camera provided with a lens driving mechanism according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a camera provided with a lens driving mechanism according to a first embodiment of the present invention.
図1に示すように、カメラ1は、レンズユニット2と、カメラ本体4と、を有する。レンズユニット2は、レンズ鏡筒6と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数のレンズ8と、フォーカスレンズ16をレンズユニット2の光軸A方向に移動させるレンズ駆動機構10と、を有する。
As shown in FIG. 1, the
レンズユニット2は、カメラ本体4に取り付けられ、入射した光を撮像素子面4aに結像させるように構成されている。概ね円筒形のレンズ鏡筒6は、内部に複数のレンズ8を保持しており、フォーカスレンズ16をレンズ駆動機構10によって移動させることによりフォーカス調整を可能としている。
The
また、レンズ鏡筒6の周囲には、筒状のフォーカスリング12が回動可能に取り付けられており、撮影者が手動でフォーカスリング12を回動操作すると、レンズ駆動機構10を介してフォーカスレンズ16が光軸A方向に移動され、手動でフォーカス調整が行われる。
A
一方、カメラ本体4には自動フォーカス制御部14が内蔵されており、この自動フォーカス制御部14からの信号に基づいて、レンズ駆動機構10がフォーカスレンズ16を移動させ、自動焦点合わせを行うことができる。即ち、撮影者がカメラ本体4に設けられたレリーズボタン4bを半押しにすると、自動フォーカスによる焦点合わせが始動され、自動フォーカス制御部14は、被写体の像が撮像素子面4aに合焦するようにフォーカスレンズ16の位置を調整する。レンズ駆動機構10は、自動フォーカス制御部14からの制御信号に基づいて、内蔵された駆動用モータ18(図2)を駆動し、指令された位置にフォーカスレンズ16を移動させる。従って、本実施形態のカメラ1は、手動フォーカスと自動フォーカスの切り換え操作を行うことなく、駆動用モータ18が駆動されたときも、フォーカスリング12が回動操作されたときもフォーカスレンズ16が光軸A方向に移動され、瞬時に且つ連続的に焦点合わせが行われる所謂フルタイムマニュアル式のカメラである。
On the other hand, the camera body 4 has an automatic
次に、図2乃至図5を参照して、レンズユニット2に内蔵されている、本発明の第1実施形態によるレンズ駆動機構10を説明する。
Next, a
図2はレンズ駆動機構を光軸方向に見た透視図である。図3は、レンズ駆動機構の、光軸方向の断面図である。 FIG. 2 is a perspective view of the lens driving mechanism viewed in the optical axis direction. FIG. 3 is a cross-sectional view of the lens driving mechanism in the optical axis direction.
図2及び図3に示すように、レンズ駆動機構10は、駆動用モータ18と、手動操作リング20と、レンズ移動機構であるフォーカスレンズ駆動リング22と、手動フォーカス操作検出ギア24と、第1スリップギア26と、第2スリップギア28と、アイドラギア30と、ウォームホイール32と、遊星歯車機構34と、ウォーム36と、を有する。さらに、レンズ駆動機構10は、各ギアの回転軸を支持し、各ギアを収納する第1ハウジング46及び第2ハウジング48を有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
駆動用モータ18は、自動フォーカス制御部14からの制御信号に基づいて駆動されるDCモータであり、自動フォーカス時においてフォーカスレンズ16を駆動する動力源となるモータである。
The
手動操作リング20(図2)は、光軸Aを中心として回動可能に、レンズユニット2に設けられた筒状の部材であり、撮影者によって操作されるフォーカスリング12と連動するように構成されている。また、手動操作リング20の内周面の一部にはギア歯20aが設けられており、このギア歯20aは第1スリップギア26と噛み合っている。従って、フォーカスリング12が撮影者によって操作されると、手動操作リング20を介して第1スリップギア26が回転される。
The manual operation ring 20 (FIG. 2) is a cylindrical member provided on the
フォーカスレンズ駆動リング22(図2)は、光軸Aを中心として回動可能に、レンズユニット2に設けられた筒状の部材である。また、フォーカスレンズ駆動リング22の内壁面にはカム溝(図示せず)が設けられており、フォーカスレンズ駆動リング22が回動されると、カム溝に従ってフォーカスレンズ16が光軸A方向に移動されるようになっている。従って、フォーカスレンズ駆動リング22はレンズ移動機構として機能する。さらに、フォーカスレンズ駆動リング22の内周面の一部にはギア歯22aが設けられており、このギア歯22aは遊星歯車機構34の出力ギア44(図3)と噛み合っている。遊星歯車機構34の詳細については後述する。
The focus lens drive ring 22 (FIG. 2) is a cylindrical member provided on the
手動フォーカス操作検出ギア24は、第1スリップギア26と噛み合うように配置された平歯車であり、フォーカスリング12の操作に基づいて第1スリップギア26が回転されると、これに連動して回転される。また、手動フォーカス操作検出ギア24にはエンコーダホイール24aが同軸上に取り付けられており、これらは共に回転するようになっている。さらに、エンコーダホイール24aの近傍には検出センサ50が配置されており、エンコーダホイール24aの回転を非接触で光学的に検出するようになっている。これにより、撮影者がフォーカスリング12を操作すると、第1スリップギア26、手動フォーカス操作検出ギア24、エンコーダホイール24aが回転され、この回転を検出センサ50が検出することにより、撮影者によるフォーカス操作が検知できるようになっている。
The manual focus
第1スリップギア26は、手動操作リング20のギア歯20aと噛み合うように配置された平歯車であり、手動操作リング20と連動して回転されるようになっている。
The
第2スリップギア28は平歯車であり、第1スリップギア26と同一の回転軸に取り付けられている。この回転軸を取り囲むようにスリップばね28a(図3)が配置されており、このスリップばね28aの付勢力により、第2スリップギア28は第1スリップギア26の側面に押し付けられている。このため、第1スリップギア26と第2スリップギア28の間には所定の摩擦力が作用し、この摩擦力により第2スリップギア28は第1スリップギア26と連動して回転される。しかしながら、第1スリップギア26と第2スリップギア28の間で伝達されるトルクが所定値以上になると、摩擦力に打ち勝って両スリップギアの間がスリップし、空回りするようになる。これにより、撮影者によるフォーカスリング12の操作により、各ギアに過大なトルクが作用し、ギアが損傷されるのを防止している。
The
アイドラギア30は、第2スリップギア28と噛み合うように配置された平歯車である。さらに、アイドラギア30は、遊星歯車機構34の入力ギア42(図3)にも噛み合うように配置されており、第2スリップギア28に伝えられたトルクは、アイドラギア30を介して遊星歯車機構34に伝達される。また、アイドラギア30の回転軸を取り囲むようにブレーキばね30a(図3)が配置されており、このブレーキばね30aの付勢力により、アイドラギア30の側面が摩擦板30bに押し付けられている。摩擦板30bに押し付けられることにより、アイドラギア30の回転には所定の回転抵抗が与えられる。このため、撮影者によりフォーカスリング12が操作された場合には、第1スリップギア26、第2スリップギア28を介してアイドラギア30にトルクが伝達され、与えられている回転抵抗に抗してアイドラギア30が回転され、この回転が遊星歯車機構34の入力ギア42に伝達される。
The
ウォーム36は、駆動用モータ18のモータ出力軸18aに取り付けられたギアであり、ウォームホイール32と噛み合うように配置されている。
The
ウォームホイール32は、遊星歯車機構34の太陽ギア38(図3)と一体に形成されたギアであり、伝動回転軸32aを中心に回転可能に配置されている。伝動回転軸32aは光軸Aに平行な方向に向けられており、駆動用モータ18のモータ出力軸18aと概ね直交している。駆動用モータ18のモータ出力軸18aの回転は、ウォーム36及びウォームホイール32を介して、モータ出力軸18aに直交した伝動回転軸32aに伝達される。このように、ウォーム36及びウォームホイール32を使用して、駆動用モータ18のモータ出力軸18aと伝動回転軸32aを直交するように配置することにより、駆動用モータの出力軸と伝動回転軸を平行に配置した場合に比べ、レンズ駆動機構10の光軸A方向の寸法を小さくすることができる。
The
次に、図4及び図5を参照して、レンズ駆動機構10に内蔵されている遊星歯車機構34の構成を説明する。図4は、レンズ駆動機構に内蔵されている遊星歯車機構を示す分解斜視図である。図5は、レンズ駆動機構に内蔵されている遊星歯車機構を示す拡大断面図である。
Next, a configuration of the
図4に示すように、遊星歯車機構34は、太陽回転部材である太陽ギア38と、この太陽ギア38と接触するように配置された遊星回転部材である3つの遊星ギア40と、これらの遊星ギア40と接触するように配置された入力ギア42と、回転出力部材である出力ギア44と、を有する。また、出力ギア44は、出力部材支持軸である出力ギア支持軸52によって回転可能に支持されている。さらに、遊星歯車機構34は、ウォームホイール32側の端部において伝動回転軸32aを回転可能に支持する第1ラジアル軸受54aと、出力ギア44側の端部において伝動回転軸32aを回転可能に支持する第2ラジアル軸受54bと、出力ギア44を回転可能に支持する第3ラジアル軸受56(図5)と、を有する。
As shown in FIG. 4, the
これらの部材を備えた遊星歯車機構34は、遊星ギア40により、太陽ギア38から入力された回転と、入力ギア42から入力された回転の差に応じた回転が、出力ギア44から出力されるように構成されており、差動伝達機構として機能する。また、本実施形態のレンズ駆動機構10においては、手動フォーカス時には、太陽ギア38が停止された状態で入力ギア42が回転され、入力ギア42の回転が出力ギア44に伝達される。さらに、自動フォーカス時には、入力ギア42が停止された状態で太陽ギア38が回転され、太陽ギア38の回転が出力ギア44に伝達されるようになっている。
The
太陽ギア38は、ウォームホイール32と一体に形成された平歯車であり、伝動回転軸32aを中心に、ウォームホイール32と一体に回転される。また、伝動回転軸32aのウォームホイール32側の端部は、第2ハウジング48に埋め込まれた第1ラジアル軸受54aによって回転可能に支持され、伝動回転軸32aの太陽ギア38側の端部は、出力ギア44に埋め込まれた第2ラジアル軸受54bによって回転可能に支持される。なお、太陽ギア38、ウォームホイール32及び伝動回転軸32aは、これらを全て一体に形成することもでき、或いは、これらを全て別体で形成しておき、一体となって回転されるように結合しても良い。
The
遊星ギア40は、太陽ギア38の周囲に、太陽ギア38と噛み合うように配置された3つの平歯車である。また、各遊星ギア40は、出力ギア44の端面から突出するように形成された遊星支持部材である3本の遊星ギア軸44aに、夫々回転可能に取り付けられている。これらの3本の遊星ギア軸44aは、出力ギア44の中心軸線の周囲に、120゜間隔で設けられている。これにより、太陽ギア38が回転されると、これと噛み合っている各遊星ギア40が遊星ギア軸44aを中心に回転される。
The planet gears 40 are three spur gears arranged around the
入力ギア42は、遊星ギア40を取り囲むように配置された環状の平歯車であり、第1ハウジング46によって、太陽ギア38と同一の軸線を中心に回転可能に支持されている(図5)。入力ギア42の内周面には各遊星ギア40と噛み合うように、内周歯42aが形成され、外周にはアイドラギア30(図3)と噛み合うように、外周歯42bが形成されている。これにより、アイドラギア30の回転は、入力ギア42を介して各遊星ギア40に伝達される。
The
出力ギア44は、太陽ギア38側の端面に3本の遊星ギア軸44aが形成され、反対側に平歯車が形成された概ね円筒状の部材である。遊星ギア軸44aは、出力ギア44の端面から突出するように、伝動回転軸32aを中心とする円周上に等間隔に、且つ伝動回転軸32aと平行に形成されており、夫々遊星ギア40を回転可能に支持している。また、遊星ギア軸44aが形成されている端面の中心には円形断面の凹部が形成され、この凹部に、伝動回転軸32aの一端を支持する第2ラジアル軸受54bが埋め込まれている。従って、伝動回転軸32aの太陽ギア38側の端部は、出力ギア44によって支持されている。
The
また、出力ギア44の、遊星ギア軸44aの反対側の外周面には出力ギア歯44bが設けられ、この出力ギア歯44bは、フォーカスレンズ駆動リング22のギア歯22aと噛み合っている。従って、遊星歯車機構34により出力ギア44が回転されると、これと噛み合っているフォーカスレンズ駆動リング22が回動され、これによりフォーカスレンズ16が光軸A方向に移動される。また、出力ギア歯44bの内側には円形断面の凹部(図5)が設けられ、この凹部内には第3ラジアル軸受け56が配置されている。この第3ラジアル軸受56には出力ギア支持軸52が挿入されており、出力ギア44を出力ギア支持軸52を中心に回転可能に支持している。
次に、図5を参照して、伝動回転軸32aの支持構造を説明する。図5に示すように、伝動回転軸32aの両端は、第1ラジアル軸受54a及び第2ラジアル軸受54bによって夫々支持されている。上述したように、伝動回転軸32aの、ウォームホイール32側を支持する第1ラジアル軸受54aは、第2ハウジング48に設けられた円形断面の凹部に埋め込まれている。一方、伝動回転軸32aの、太陽ギア38側を支持する第2ラジアル軸受54bは、出力ギア44に設けられた円形断面の凹部に埋め込まれている。これら第1、第2ラジアル軸受は、本実施形態においては、無給油で使用することができるオイレスタイプの滑り軸受けである。同様に、出力ギア44に埋め込まれ、出力ギア支持軸52を受け入れている第3ラジアル軸受56にも、オイレスタイプの滑り軸受けが使用されている。
Next, a support structure of the
ウォームホイール32、太陽ギア38及び出力ギア44を夫々支持している伝動回転軸32a及び出力ギア支持軸52は、同一軸線上に配置されている。また、第1ハウジング46によって回転可能に支持されている入力ギア42も、伝動回転軸32a及び出力ギア支持軸52と同一の軸線を中心に回転される。従って、ウォームホイール32、太陽ギア38、入力ギア42及び出力ギア44は、夫々同一の軸線を中心に回転可能に配置されている。これに対して、ウォーム36が取り付けられた駆動用モータ18のモータ出力軸18aは、伝動回転軸32aに対して概ね直交する方向に向けられている。
The
また、ウォームホイール32には、ウォーム36を介してトルクが伝達されるため、ウォームホイール32に対しては回転力と共に、スラスト方向の力も作用する。このウォームホイール32に作用するスラスト力は、ウォームホイール32が固定された伝動回転軸32aの両側の端部で支持され、伝動回転軸32aの軸線方向の移動が規制される。即ち、伝動回転軸32aのウォームホイール32側の端面は、第1ラジアル軸受54aを受け入れている第2ハウジング48の凹部の底面48aと当接し、伝動回転軸32aの軸線方向の移動が規制される。一方、伝動回転軸32aの太陽ギア38側の端面は、第2ラジアル軸受54bを受け入れている出力ギア44の凹部の底面44cと当接し、伝動回転軸32aの軸線方向の移動が規制される。従って、第2ハウジング48及び出力ギア44に夫々設けられた凹部の底面48a及び底面44cは、各々スラスト支持部として機能する。なお、本実施形態においては、各凹部の底面48a、底面44cは、夫々平面に構成されている。
Further, since torque is transmitted to the
さらに、出力ギア44に作用する軸線方向の力は、出力ギア支持軸52の先端面が、第3ラジアル軸受56を受け入れている出力ギア44の凹部の底面44dと当接することにより支持される。従って、図5における下方に向かう伝動回転軸32aの軸線方向の移動は、出力ギア44を介して出力ギア支持軸52によって規制される。なお、本実施形態においては、出力ギア44の凹部の底面44dは、平面に構成されている。
Further, the axial force acting on the
ここで、伝動回転軸32aの両側の端面は球面状に形成されている。このため、伝動回転軸32aの各端面は、伝動回転軸32aの中心軸線上で、底面48a、底面44cと実質的に点接触する。同様に、出力ギア支持軸52の先端面も球面状に形成されており、出力ギア支持軸52の先端面は、出力ギア支持軸52の中心軸線上で、底面44dと実質的に点接触する。このように、伝動回転軸32aの各端面は、伝動回転軸32aの中心軸線上において、底面48a、底面44cと実質的に点接触するので、伝動回転軸32aの各端面と底面48a、底面44cの間で発生する摩擦トルクは非常に小さくなる。同様に、出力ギア支持軸52の先端面も、出力ギア支持軸52の中心軸線上において、底面44dと実質的に点接触するので、出力ギア支持軸52の先端面と底面44dの間で発生する摩擦トルクは非常に小さくなる。
Here, both end surfaces of the
このように、伝動回転軸32aの両端面及び出力ギア支持軸52の先端面を球面状に構成することにより、駆動用モータ18によりウォームホイール32を駆動する際に発生するスラスト力に基づいて発生する摩擦トルクを抑制することができ、効率良くフォーカスレンズ16を駆動することができる。なお、伝動回転軸32aの熱膨張による僅かな伸びに対応するため、伝動回転軸32aの両端面は、底面48a及び底面44cと同時には接触しておらず、僅かな隙間が存在する。
In this manner, by forming both end surfaces of the
次に、図1乃至図3を参照して、本発明の第1実施形態によるレンズ駆動機構10の作用を説明する。
Next, an operation of the
まず、撮影者が手動フォーカスを行うために、フォーカスリング12(図1)を回動させると、これと連動して、手動操作リング20(図2)が回動される。手動操作リング20が回動されると、そのギア歯20aと噛み合っている第1スリップギア26(図3)が回転され、これに伴い、手動フォーカス操作検出ギア24が回転される。手動フォーカス操作検出ギア24が回転されると、これに取り付けられたエンコーダホイール24aが回転され、この回転が検出センサ50によって検知される。検出センサ50によって回転が検知されると、自動フォーカス制御部14(図1)は、自動フォーカスによる焦点合わせ中であっても駆動用モータ18の回転を停止させる。
First, when the photographer rotates the focus ring 12 (FIG. 1) to perform manual focusing, the manual operation ring 20 (FIG. 2) is rotated in conjunction with the rotation. When the
一方、第1スリップギア26(図3)が回転されると、これに伴い第2スリップギア28が回転され、アイドラギア30に作用しているブレーキ力に打ち勝って、第2スリップギア28の回転がアイドラギア30に伝達される。アイドラギア30が回転されると、この回転が遊星歯車機構34に伝達される。即ち、アイドラギア30と噛み合っている外周歯42bが設けられた入力ギア42が回転される。上記のように、駆動用モータ18は停止されているため、これと連動している太陽ギア38は停止されている。このように太陽ギア38が停止された状態で入力ギア42が回転されるため、入力ギア42の回転は各遊星ギア40を介して出力ギア44に伝達され、入力ギア42が回転されると、所定の回転数比で出力ギア44が回転される。出力ギア44が回転されると、その出力ギア歯44bと噛み合っているギア歯22a(図2)が設けられたフォーカスレンズ駆動リング22が回動され、フォーカスレンズ16(図1)が光軸A方向に移動される。
On the other hand, when the first slip gear 26 (FIG. 3) is rotated, the
次に、使用者がカメラ本体4のレリーズボタン4b(図1)を半押しにすると、自動フォーカス制御部14は、被写体の像が撮像素子面4aに合焦するように、駆動用モータ18(図3)を駆動する。駆動用モータ18が駆動されると、そのモータ出力軸18aに取り付けられたウォーム36が回転され、これと噛み合っているウォームホイール32が回転駆動される。ウォームホイール32の回転駆動により、伝動回転軸32aの軸線方向にスラスト力が発生するが、伝動回転軸32aの軸線方向の移動は、スラスト支持部である底面48a又は底面44c(図5)によって規制される。なお、スラスト力は、ウォームホイール32の回転方向によって何れかの方向に発生し、このスラスト力が底面48a又は底面44cによって支持される。
Next, when the user half-presses the
ウォームホイール32が回転駆動されると、これと一体に形成された太陽ギア38も回転駆動される。一方、アイドラギア30にはブレーキ力が作用しているため、これと噛み合っている入力ギア42の回転は停止されている。このように、入力ギア42が停止された状態で太陽ギア38が回転駆動されるため、太陽ギア38の回転は、遊星ギア40を介して、所定の回転数比で出力ギア44に伝達される。出力ギア44が回転されると、その出力ギア歯44bと噛み合っているギア歯22a(図2)が設けられたフォーカスレンズ駆動リング22が回動され、フォーカスレンズ16(図1)が光軸A方向に移動され、自動フォーカスが実行される。
When the
本発明の第1実施形態のレンズ駆動機構10によれば、モータ出力軸18aと伝動回転軸32aが、概ね直交するように配置されているので、レンズ駆動機構10の光軸A方向の寸法を小型化することができる。また、モータ出力軸18aから伝動回転軸32aに動力を伝達するために使用されるウォーム36及びウォームホイール32によって発生するスラスト力による伝動回転軸32aの移動は、伝動回転軸32aの両側の端部がスラスト支持部(底面48a、44c)と接触することにより規制される(図5)。このため、伝動回転軸32aの移動を規制することに起因して発生する摩擦トルクが小さく、伝動回転軸の回転抵抗を効果的に低減することができる。
According to the
また、本実施形態のレンズ駆動機構10によれば、伝動回転軸32aの端面は、スラスト支持部(底面48a、44c)と実質的に点接触するように構成されているので、伝動回転軸32aと底面48a、44cの接触面積を小さくすることができ、回転抵抗となる摩擦トルクを更に低減することができる。
Further, according to the
さらに、本実施形態のレンズ駆動機構10によれば、スラスト支持部の一方(底面48a)が固定されており、伝動回転軸32aの、ウォームホイール32側の端部の軸線方向の移動が規制される一方、スラスト支持部の他方(底面44c)は出力ギア44に設けられ、伝動回転軸32aの、太陽ギア38側の端部の軸線方向の移動が規制される。この構造により、遊星歯車機構34の構造を複雑化することなく、伝動回転軸32aの軸線方向の移動を規制することができる。
Further, according to the
また、本実施形態のレンズ駆動機構10によれば、出力ギア44は、出力ギア支持軸52により回転可能に支持され、出力ギア44は、出力ギア支持軸52の先端と、伝動回転軸32aの、太陽ギア38側の端部により、軸線方向の移動が規制される。この構造により、遊星歯車機構34の構造を複雑化することなく、伝動回転軸32a及び出力ギア44の軸線方向の移動を同時に規制することができる。
Further, according to the
さらに、本実施形態のレンズ駆動機構10によれば、出力ギア44には、第2ラジアル軸受54bが設けられ、この第2ラジアル軸受54bにより、伝動回転軸32aの、太陽ギア38側の端部が回転可能に支持される。この構造により、伝動回転軸32aと出力ギア44との間の相対的な回転に対する回転抵抗を低減することができ、遊星歯車機構34の伝達効率を、より向上させることができる。
Further, according to the
次に、図6を参照して、本発明の第2実施形態によるレンズ駆動機構を説明する。上述した第1実施形態においては、太陽ギア及び入力ギアからの入力を出力ギアから出力する差動伝達機構として遊星歯車機構が使用されていたが、本発明の第2実施形態によるレンズ駆動機構では、異なる機構を採用している点が第1実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第2実施形態の、第1実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の構成、作用、効果については説明を省略する。 Next, a lens driving mechanism according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the above-described first embodiment, the planetary gear mechanism is used as the differential transmission mechanism that outputs the input from the sun gear and the input gear from the output gear. However, in the lens driving mechanism according to the second embodiment of the present invention, The second embodiment differs from the first embodiment in that a different mechanism is employed. Therefore, here, only the points of the second embodiment of the present invention that are different from the first embodiment will be described, and description of the same configuration, operation, and effect will be omitted.
図6は、本発明の第2実施形態によるレンズ駆動機構に採用されている差動伝達機構の拡大断面図である。 FIG. 6 is an enlarged sectional view of the differential transmission mechanism employed in the lens driving mechanism according to the second embodiment of the present invention.
図6に示すように、本実施形態における差動伝達機構134は、太陽回転部材である太陽摩擦車138と、この太陽摩擦車138と接触するように配置された遊星回転部材である3つの遊星球体140と、これらの遊星球体140と接触するように配置された回転入力部材142と、回転出力部材である出力ギア144と、を有する。また、出力ギア144は、出力部材支持軸である出力ギア支持軸152によって回転可能に支持されている。さらに、差動伝達機構134は、ウォームホイール132側の端部において伝動回転軸132aを回転可能に支持する第1ラジアル軸受154aと、出力ギア144側の端部において伝動回転軸132aを回転可能に支持する第2ラジアル軸受154bと、出力ギア144を回転可能に支持する第3ラジアル軸受156と、を有する。
As shown in FIG. 6, the
これらの部材を備えた差動伝達機構134は、遊星球体140により、太陽摩擦車138から入力された回転と、回転入力部材142から入力された回転の差に応じた回転が、出力ギア144から出力されるように構成されており、差動伝達機構として機能する。また、本実施形態のレンズ駆動機構においても、手動フォーカス時には、太陽摩擦車138が停止された状態で回転入力部材142が回転され、回転入力部材142の回転が出力ギア144に伝達される。さらに、自動フォーカス時には、回転入力部材142が停止された状態で太陽摩擦車138が回転され、太陽摩擦車138の回転が出力ギア144に伝達される点も、第1実施形態と同様である。
The
太陽摩擦車138は、ウォームホイール132と一体に形成された摩擦車であり、伝動回転軸132aを中心に、ウォームホイール132と一体に回転される。また、伝動回転軸132aのウォームホイール132側の端部は、第2ハウジング148に埋め込まれた第1ラジアル軸受154aによって回転可能に支持され、伝動回転軸132aの太陽摩擦車138側の端部は、出力ギア144に埋め込まれた第2ラジアル軸受154bによって回転可能に支持される。
The sun friction wheel 138 is a friction wheel formed integrally with the
遊星球体140は、太陽摩擦車138の周囲に配置された3つの球体であり、太陽摩擦車138の外周面上を転がることにより、太陽摩擦車138の回転に伴って回転するように構成されている。また、各遊星球体140は、出力ギア144の端面から突出するように形成された3本の遊星球体軸144aに、夫々回転可能に取り付けられている。これらの3本の遊星球体軸144aは、出力ギア144の中心軸線の周囲に、120゜間隔で設けられている。これにより、太陽摩擦車138が回転されると、この外周面上を転がる各遊星球体140が遊星球体軸144aを中心に回転される。
The
回転入力部材142は、遊星球体140を取り囲むように配置された環状の部材であり、太陽摩擦車138と同一の軸線を中心に回転可能に支持されている。回転入力部材142の内周には各遊星球体140が表面上を転がるように、転動面142aが形成され、外周にはアイドラギア30(図3)と噛み合うように、外周歯142bが形成されている。これにより、アイドラギア30の回転は、回転入力部材142を介して各遊星球体140に伝達される。
The
出力ギア144は、太陽摩擦車138側の端面に遊星支持部材である3本の遊星球体軸144aが形成されている点を除き、第1実施形態における出力ギア44と同様に構成されている。また、伝動回転軸132aの支持構造も上述した第1実施形態と同様である。図6に示すように、伝動回転軸132aの両端は、第1ラジアル軸受154a及び第2ラジアル軸受154bによって夫々支持されている。
The
また、ウォームホイール132には、ウォーム136を介してトルクが伝達されるため、ウォームホイール132に対しては回転力と共に、スラスト方向の力も作用する。このウォームホイール132に作用するスラスト力は、ウォームホイール132が固定された伝動回転軸132aの両側の端部で支持され、伝動回転軸132aの軸線方向の移動が規制される。即ち、伝動回転軸132aのウォームホイール132側の端面は、第1ラジアル軸受154aを受け入れている第2ハウジング148の凹部の底面148aと当接し、伝動回転軸132aの軸線方向の移動が規制される。一方、伝動回転軸132aの太陽摩擦車138側の端面は、第2ラジアル軸受154bを受け入れている出力ギア144の凹部の底面144cと当接し、伝動回転軸132aの軸線方向の移動が規制される。
Further, since torque is transmitted to the
さらに、出力ギア144に作用する軸線方向の力は、出力ギア支持軸152の先端面が、第3ラジアル軸受156を受け入れている出力ギア144の凹部の底面144dと当接することにより支持される。
Further, the axial force acting on the
なお、伝動回転軸132aの両側の端面は、第1実施形態と同様に球面状に形成されている。このため、伝動回転軸132aの各端面は、伝動回転軸132aの中心軸線上で、底面148a、底面144cと実質的に点接触する。同様に、出力ギア支持軸152の先端面も球面状に形成されており、出力ギア支持軸152の先端面は、出力ギア支持軸152の中心軸線上で、底面144dと実質的に点接触する。
The end faces on both sides of the
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、フルタイムマニュアル式カメラのフォーカスレンズの移動に本発明が適用されていたが他の方式のレンズユニット、カメラ等に本発明のレンズ駆動機構を適用することもできる。例えば、双眼鏡、ビデオカメラ、望遠鏡等に内蔵されたレンズの移動に本発明のレンズ駆動機構を適用することもできる。また、上述した実施形態においては、フォーカスレンズの移動に本発明が適用されていたが、他のレンズの移動に本発明を適用することもできる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but various changes can be made to the above-described embodiment. In particular, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the movement of the focus lens of the full-time manual camera, but the lens driving mechanism of the present invention can be applied to other types of lens units, cameras, and the like. . For example, the lens driving mechanism of the present invention can be applied to movement of a lens built in binoculars, a video camera, a telescope, or the like. Further, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the movement of the focus lens. However, the present invention can be applied to the movement of another lens.
さらに、上述した実施形態においては、伝動回転軸の端面を球面とし、スラスト支持部(凹部の底面)を平面にすることにより、伝動回転軸とスラスト支持部を実質的に点接触させていたが、他の構成により実質的な点接触を実現することもできる。例えば、接触する一方の面を円錐面とし、他方の面を平面としたり、一方の面を球面状の凸面とし、他方の面を凸面よりも曲率半径の大きな球面状の凹面とする等、種々の面の組み合わせにより実質的な点接触を実現することができる。 Further, in the above-described embodiment, the transmission rotary shaft and the thrust support portion are substantially in point contact with each other by making the end surface of the transmission rotary shaft a spherical surface and making the thrust support portion (the bottom surface of the concave portion) flat. The substantial point contact can also be realized by other configurations. For example, one surface that comes into contact is a conical surface, the other surface is a flat surface, one surface is a spherical convex surface, and the other surface is a spherical concave surface having a larger radius of curvature than the convex surface. A substantial point contact can be realized by the combination of the surfaces.
A 光軸
1 カメラ
2 レンズユニット
4 カメラ本体
4a 撮像素子面
4b レリーズボタン
6 レンズ鏡筒
8 レンズ
10 レンズ駆動機構
12 フォーカスリング
14 自動フォーカス制御部
16 フォーカスレンズ
18 駆動用モータ
18a モータ出力軸
20 手動操作リング
20a ギア歯
22 フォーカスレンズ駆動リング(レンズ移動機構)
22a ギア歯
24 手動フォーカス操作検出ギア
24a エンコーダホイール
26 第1スリップギア
28 第2スリップギア
28a スリップばね
30 アイドラギア
30a ブレーキばね
30b 摩擦板
32 ウォームホイール
32a 伝動回転軸
34 遊星歯車機構(差動伝達機構)
36 ウォーム
38 太陽ギア(太陽回転部材)
40 遊星ギア(遊星回転部材)
42 入力ギア
42a 内周歯
42b 外周歯
44 出力ギア(回転出力部材)
44a 遊星ギア軸(遊星支持部材)
44b 出力ギア歯
44c 底面(スラスト支持部)
44d 底面(スラスト支持部)
46 第1ハウジング
48 第2ハウジング
48a 底面(スラスト支持部)
50 検出センサ
52 出力ギア支持軸(出力部材支持軸)
54a 第1ラジアル軸受
54b 第2ラジアル軸受
56 第3ラジアル軸受
132 ウォームホイール
132a 伝動回転軸
134 差動伝達機構
136 ウォーム
138 太陽摩擦車(太陽回転部材)
140 遊星球体(遊星回転部材)
142 回転入力部材
142a 転動面
142b 外周歯
144 出力ギア(回転出力部材)
144a 遊星球体軸(遊星支持部材)
144b 出力ギア歯
144c 底面(スラスト支持部)
144d 底面(スラスト支持部)
146 第1ハウジング
148 第2ハウジング
148a 底面(スラスト支持部)
152 出力ギア支持軸(出力部材支持軸)
154a 第1ラジアル軸受
154b 第2ラジアル軸受
156 第3ラジアル軸受
A
36
40 planetary gear (planetary rotating member)
42
44a planetary gear shaft (planetary support member)
44b
44d bottom (thrust support)
46
50
54a first
140 planet sphere (planetary rotating member)
142
144a Planetary sphere shaft (planetary support member)
144b
144d bottom (thrust support)
146
152 Output gear support shaft (output member support shaft)
154a First
Claims (6)
駆動用モータと、
この駆動用モータのモータ出力軸に固定されたウォームと、
上記モータ出力軸と概ね直交する伝動回転軸に固定され、上記ウォームと噛み合うウォームホイールと、
上記伝動回転軸に固定され、上記ウォームホイールと共に回転する太陽回転部材と、
この太陽回転部材の周囲に、上記太陽回転部材と接触して配置され、上記太陽回転部材の回転に伴って回転される複数の遊星回転部材と、
これら複数の遊星回転部材を夫々回転可能に支持する遊星支持部材を備え、上記伝動回転軸と同一の軸線上に、この軸線を中心に回転可能に支持された回転出力部材と、
この回転出力部材の回転に基づいて、駆動すべきレンズを光軸方向に移動させるレンズ移動機構と、
上記伝動回転軸の両側の端部と夫々接触して、上記伝動回転軸の軸線方向の移動を規制するスラスト支持部と、
を有し、
上記スラスト支持部の一方は固定されており、上記伝動回転軸の、上記ウォームホイール側の端部の軸線方向の移動を規制する一方、上記スラスト支持部の他方は上記回転出力部材に設けられ、上記伝動回転軸の、上記太陽回転部材側の端部の軸線方向の移動を規制することを特徴とするレンズ駆動機構。 A lens driving mechanism for driving a lens in an optical axis direction,
A driving motor,
A worm fixed to the motor output shaft of the drive motor;
A worm wheel fixed to a transmission rotating shaft substantially orthogonal to the motor output shaft and meshing with the worm;
A sun rotating member fixed to the transmission rotating shaft and rotating together with the worm wheel;
Around this sun rotation member, a plurality of planetary rotation members arranged in contact with the sun rotation member and rotated with the rotation of the sun rotation member,
A rotation output member rotatably supported on the same axis as the transmission rotation shaft, comprising a planetary support member rotatably supporting each of the plurality of planetary rotation members,
A lens moving mechanism that moves the lens to be driven in the optical axis direction based on the rotation of the rotation output member;
A thrust support portion that contacts each end on both sides of the transmission rotation shaft and regulates movement of the transmission rotation shaft in the axial direction,
Have a,
One of the thrust support portions is fixed, and while the transmission rotary shaft restricts the axial movement of the worm wheel-side end, the other of the thrust support portions is provided on the rotation output member, A lens driving mechanism for restricting an axial movement of an end of the transmission rotation shaft on the sun rotation member side .
レンズ鏡筒と、
このレンズ鏡筒の内部に配置されたレンズと、
請求項1乃至4の何れか1項に記載のレンズ駆動機構と、
を有することを特徴とするレンズユニット。 A lens unit having a lens driving mechanism,
A lens barrel,
A lens disposed inside the lens barrel,
A lens driving mechanism according to any one of claims 1 to 4 ,
A lens unit comprising:
カメラボディと、
このカメラボディに取り付けられた請求項5記載のレンズユニットと、
を有することを特徴とするカメラ。 A camera having a lens driving mechanism,
A camera body,
A lens unit according to claim 5 attached to the camera body,
A camera comprising:
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