JPH09101445A - 撮影レンズおよびカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １段で高い減速比を有する変速装置を用いて
コンパクトで高精度のレンズ移動を行える撮影レンズを
提供する。 【解決手段】 モータ２と、該モータの回転動力を変速
して出力する変速装置３６と、該変速装置の出力をレン
ズ駆動機構に伝達してレンズを移動させる動力伝達機構
とを有する撮影レンズにおいて、該変速装置は、ケーシ
ングに固定された第１の歯車と、出力軸とバネ性を有す
る伝達部材を介して一体的に回転すると共に、該第１の
歯車と歯数差を有して離隔配置された第２の歯車と、入
力軸と一体に回転しながら該第２の歯車部の一部を該第
１の歯車に押圧噛合させる押圧手段とを有し、該押圧手
段で該第２の歯車を押圧することでその回転軸を中心と
して揺動させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一段で高い減速比
を得ることができる変速装置を利用してレンズを例えば
ズーム駆動する撮影レンズおよびこの撮影レンズを装着
したカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高速回転を低速回転にするため、
種々の減速機構が提案されており、以下に示すような変
速装置が知られている。

【０００３】（１）第１の従来例 平，傘，ウォーム歯車等、複数段の歯車列を用いる場
合、あるいは遊星歯車を用いて減速する変速装置。

【０００４】（２）第２の従来例 歯数差を利用して減速する機構の一つであるハーモニッ
クドライブ機構を用いた変速装置。

【０００５】（３）第３の従来例 歯数差を利用して減速する機構の他の一つである、特開
昭６３−２１４５４４号に記載の弾性変形可能なウエー
ブ歯車を用いた変速装置。

【０００６】（４）第４の従来例 歯数差を利用して減速する機構の他の一つである、特開
平４−１９１５４６号，特開平５−９９２８３号に記載
のユニバーサルジョイント、あるいはボールを用いて揺
動傘歯車をピポット動作させた変速装置。

【０００７】上記した第３の従来例の変速装置を図５に
示す。図５において、３０はウエーブ歯車で、端面の周
辺部に歯部３０Ａが形成されている。３１は変速歯車
で、端面の周辺部に歯部３０Ａと歯数の異なる歯部３１
Ａが形成されている。３２は入力軸をなすモーターの回
転軸、３３はアーム、３４はアーム３３の先端部に設け
られたコロ、３５はシャーシである。

【０００８】この変速装置は、コロ３４に押圧されたウ
エーブ歯車３０が弾性変形を受け、その歯部３０Ａが変
速歯車３１の歯部３１Ａに噛合していて、アーム３を回
転軸を中心に回転させると、噛み合い位置は順次移って
行くことになる。

【０００９】ここで、ウエーブ歯車３０を回転方向に固
定しているとすれば、変速歯車３１が歯車の１ピッチづ
つしごかれて回転することになる。したがって、例えば
ウエーブ歯車３０の歯数が６４で、変速歯車３１の歯数
が６６の場合、アーム３３が１回転すると、変速歯車３
１は、歯数差が２歯あるため、歯数差分回転させられた
ことになる。すなわち、１／３３（２／６６）回転した
ことになる。

【００１０】上記した第４の従来例の変速装置を図６に
示す。図６において、４０はケーシング、４１は入力
軸、４２は入力ローター、４３は入力歯車、４４は回転
軸受球、４５は出力軸、４６は回転止めローラーピン、
４７はスリット溝、４８は出力側歯車を示す。

【００１１】入力軸４１が回転すると、入力軸４１に固
定され、傾斜端面が形成された入力ローター４２も回転
し、接触摺動している入力側歯車４３は回転軸受球４４
を中心に揺動する。

【００１２】入力側歯車４３は外周に取り付けられた回
転止めローラーピン４６がケーシング４０に設けられた
スリット溝４７に嵌入しているため回転はしない。入力
側歯車４３の背面に接触摺動する入力ローター４２が１
回転すると、入力側歯車４３は揺動し、入力側歯車４３
と一部で噛み合う出力側歯車４８は歯数差分だけ回転す
る。

【００１３】例えば、入力側歯車４３の歯数が１００
で、出力側歯車４８の歯数が９９の場合、入力側歯車４
３が揺動を１回すると、出力側歯車４８との歯数差が１
歯あるため、歯数差分余分に噛み合うことになる。すな
わち、１／１００回転したことになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例では以下のような問題点が指摘されている。

【００１５】（１）第１の従来例 平，傘ギア、あるいは遊星ギアを用いると、歯車１段当
たりの減速比として、１／２〜１／３が適当であり、高
減速を得ようとしたとき、複数段の歯車列が必要とな
り、大型化する難点がある。

【００１６】また、ウォームギアを用いた場合、１段で
高減速が得られるが、一般に伝達効率が４０％と悪い。

【００１７】（２）第２の実施例 ハーモニックドライブ機構を用いたものは、１段で高減
速比が得られるものの、厚みを薄く作ることが困難であ
り、ボールベアリングを用いる等、部品点数が多くな
り、高価となる難点がある。

【００１８】（３）第３の従来例 弾性変形可能なウェーブ歯車を特徴としており、歯車に
弾性体を用い、絶えず変形させ、相対する歯車に無理矢
理噛み合わせて用いるため、この弾性部材の機械的強度
から、また構成する部品の体格から見て、低トルクでし
かも回転精度、耐久性のあまりいらない、例えば民生用
でしかも小型の製品に適用される。

【００１９】（４）第４の従来例 剛性のある部材で形成された揺動歯車，出力傘歯車を用
い、揺動歯車を回転方向に、ユニバーサルジョイントあ
るいはボールを用いたピボット軸受とピンを用いて規制
を行ない、また対向する出力傘歯車の軸が出力軸となっ
ているが、この構成では、揺動歯車および出力傘歯車を
形成している部材の剛性、特に出力軸側からの高負荷に
も耐えられる機構、また構成する部品の体格から見て、
高トルクでしかも耐久性のいる、例えば産業用でしかも
重機械用の製品を対象とする。

【００２０】よって、小型の変速装置として用いる場
合、小型化、特に薄型になりにくく、回転規制にローラ
ーピンを用いているため、回転中にローラーピンが揺動
しながらケーシングのスリット溝に当たり、ガタが発生
し易く、これが起動時のバックラッシュによるガタ発生
や回転ムラにつながる。

【００２１】このため、このような変速装置を用いてレ
ンズ、例えばズームレンズを移動させる場合、効率の良
いレンズ移動ができず、また撮影レンズ自体の大型化を
招き、さらには高精度なレンズ駆動ができないという問
題があった。

【００２２】本出願に係る第１の発明の目的は、１段で
高い減速比を平歯車に近い伝達効率で得ることができ、
起動時には出力軸のバックラッシュのない安定した回転
が得られ、シンプルな構造で耐久性に優れ、しかも安価
に製作できる変速装置を用いてレンズ駆動が行える撮影
レンズを提供することにある。

【００２３】本出願に係る第２の発明の目的は、このよ
うな問題を解決した撮影レンズを装着したカメラを提供
することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段および作用】本出願に係る
第１の発明の目的を実現する構成は、モータと、該モー
タの回転動力を変速して出力する変速装置と、該変速装
置の出力をレンズ駆動機構に伝達してレンズを移動させ
る動力伝達機構とを有する撮影レンズにおいて、該変速
装置は、ケーシングに固定された第１の歯車と、出力軸
とバネ性を有する伝達部材を介して一体的に回転すると
共に、該第１の歯車と歯数差を有して離隔配置された第
２の歯車と、入力軸と一体に回転しながら該第２の歯車
部の一部を該第１の歯車に押圧噛合させる押圧手段とを
有し、該押圧手段で該第２の歯車を押圧することでその
回転軸を中心として揺動させることを特徴とする撮影レ
ンズにある。上記した構成において、動力伝達機構はレ
ンズ駆動を手動と自動に切り換える切り換え手段を有す
る。

【００２５】上記した構成において、ドーナツ形状に形
成された薄板の伝達部材により出力軸の一端部と第２の
歯車部を同軸的に固定する。

【００２６】上記した構成において、第１の歯車部およ
び第２の歯車部は、歯先を標準的な歯車に対して所定の
量丸く形成して良好な噛み合いを得ることができるよう
にし、また回転ムラのない安定した回転出力が得られる
ようにしている。

【００２７】上記した構成において、出力軸をケーシン
グに軸支する軸受け手段をケーシングの内側と外側に夫
々設け、一か所での軸支を行う際に、軸方向にある程度
の長さを有して軸受けにより出力軸の軸支が可能とな
り、回転ムラのない安定した回転出力が得られるように
している。

【００２８】本出願に係る第２の発明の目的を実現する
構成は、上記の撮影レンズを装着したことを特徴とする
カメラにある。

【００２９】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１は本発明を有効に実施すること
ができる変速装置の第１の実施形態を示す。

【００３０】１はケーシングで、モータ本体２の先端部
に同軸的に固定されている。モータ本体２の回転軸（入
力軸）２ａはケーシング１内に挿入され、回転軸２ａの
先端部にロータ３がネジ止めにより固定されている。こ
のロータ３は支持軸５が回転軸２ａと直交する方向に回
転軸２ａに対して植設され、ラジアル軸受４が支持軸５
に止めネジ６により固定されている。これらの部材３，
４，５，６で押圧部材を構成することになる。７は回転
軸２ａと同軸的に配置された出力軸で、ケーシング１の
ケーシング蓋８にラジアル軸受９を介して取り付けられ
ている。

【００３１】１０はバネ性を有する薄板で形成された円
板形状の伝達部材で、ネジ１０ａにより出力軸７の一端
部に同軸的に固定され、外周部には揺動歯車１１が固定
されている。伝達部材１０は、図４の（ａ）に示すよう
に、中央部にネジ１０ａ用のネジ孔１０ｂが形成される
とともに、外周部に揺動歯車用のネジ孔１０ｃが形成さ
れ、これらのネジ孔の間に、円弧形状の孔部１０ｄ、あ
るいは図４の（ｂ）に示すように半円形状の孔部１０ｅ
を形成し、曲げ変形を許容し、周方向には変形がないよ
うにしている。

【００３２】なお、この伝達部材１０は、金属、合成樹
脂等の弾性変形可能な材料で形成されている。

【００３３】１１は、円環部の片面側に放射状の傘歯
車、あるいは三角歯等の傘歯車に近似した歯車部（歯数
ｎ１）が形成された揺動歯車で、伝達部材１０の外周部
に固定されている。この揺動歯車１１は、該歯車部の他
面側１１ａがラジアル軸受４の外周面に当接されてお
り、他面側１１ａをラジアル軸受４との当接を良好とす
るために傾斜面に形成している。なお、揺動歯車１１
は、金属、あるいは合成樹脂等の適切な材料で形成され
ている。

【００３４】１２は、ゴム、ポリウレタン等の弾性体１
３を介してケーシング蓋８に固定された円環形状の固定
歯車で、揺動歯車１１の歯車部と対向して、揺動歯車１
１の歯車部と歯数差を有する歯車部（歯数ｎ２）が形成
されている。固定歯車１２の歯車部に対して、揺動歯車
１１の歯車部は、ラジアル軸受４，支持軸５，止めネジ
６で構成される押圧機構により、伝達部材１０を弾性変
形させて一部の歯車が固定歯車１２の歯車部に噛合させ
ている。なお、この弾性体１３はケーシング蓋８にネジ
止め、焼き付けあるいは接着剤等で固定され、該押圧手
段により揺動歯車１１を固定歯車１２に噛合させる際、
双方の歯車部をガタなく噛合させるようにしている。

【００３５】上記した構成の本実施形態は、モータの回
転軸２ａが回転すると、ラジアル軸受４等で構成される
押圧手段も回転軸２ａと一体に回転する。そして、ラジ
アル軸受４が後方より歯車１１の端部を押圧し、伝達部
材１０を弾性変形させながら揺動歯車１１を丁度揺動運
動させるようにして歯車１１の歯をケーシング１に固定
された固定歯車１２の歯車部に順次噛合させる。

【００３６】ここで、揺動歯車１１の歯数ｎ１を５１、
固定歯車１２の歯数ｎ２を５０とした場合、揺動歯車１
１が揺動を１回転すると、固定歯車１２との歯数差が１
歯あるため、歯数差分だけ余計に噛合することになる。
すなわち、モータ軸２ａが１回転すると、揺動歯車１１
が１／５０回転される。揺動歯車１１と固定歯車１２と
を連結する伝達部材１０は、その弾性力により揺動時の
曲げ歪みを吸収し、回転を出力軸７に正確に伝達する。
また、変速装置を構成する部品の許容誤差、組み立て調
整等によって生じるバックラッシュは、固定歯車１２と
ケーシング蓋８との間に介装した弾性体１３の作用によ
りなくなる。

【００３７】揺動歯車１１と固定歯車１２の歯形は、特
に高減速装置で揺動歯車１１が高速回転する場合、静粛
な回転が必要な場合等では揺動角度を小さくし、また、
スラスト方向の振動を極力減らすため、例えば標準歯車
の歯先円直径を、歯先円直径とピッチ円直径の約２／３
程度丸めることにより実現できる。また、特に図示して
いないが、出力軸７をケーシング蓋８に取り付ける際、
揺動歯車１１の揺動振動を極力抑えるためには、軸受け
９の間隔を広げることが望ましく、例えば軸受け９の片
側をケーシング８に、他側を減速機外に設け、さらに軸
受け間に伝達手段、例えば歯車等を設けることによって
実現できる。

【００３８】（第２の実施形態）図２は本発明を有効に
実施できる変速装置の第２の実施形態を示す。

【００３９】上記した第１の実施形態では、押圧手段を
ラジアル軸受４，支持軸５，および止めネジ６により構
成しているが、本実施形態では、モータの回転軸２ａに
円筒形の押圧部材２０を固定し、この押圧部材２０の開
放端面２０ａを斜めに切断した切り口の形状に形成し揺
動歯車１１の他面側と当接させ、固定歯車１２の歯車部
の一部と順次噛合するようにしている。

【００４０】なお、押圧部材２０の開放端面２０ａにス
ラスト軸受を設け、固定歯車１２との摺動抵抗を小さく
するようにしても良い。

【００４１】また、押圧部材２０と揺動歯車１１は、高
トルク変速用には、焼き付け防止のために金属同志、あ
るいは異種材料、例えば金属と合成樹脂、又低トルク用
には合成樹脂同志の組み合わせ等、使用目的に応じて適
切な材料で形成することができる。

【００４２】さらに、上記した第１、第２の実施形態に
おいて、押圧手段を含めた入力ロータは、特に図示して
いないバランサー等により回転バランスが取られてい
る。

【００４３】（第３の実施形態）図３は本発明の第３実
施形態を示す。

【００４４】上記した第１、第２の実施形態では、揺動
歯車１１は伝達部材１０の弾性力のみで順次傾動を行う
揺動運動を行っているが、本実施形態では、出力軸７の
一端部に半球形状の半球コマ部２２を形成し、この半球
コマ部２２に嵌合する孔部２３ａを有する受け部材２３
を揺動歯車１１に固定している。

【００４５】したがって、揺動歯車１１の上記した揺動
運動は受け部材２３が半球コマ部２２との嵌合により規
制され、安定した揺動運動が得られる。

【００４６】なお上記した各実施形態において、押圧手
段にラジアル軸受４、押圧部材２０を用いたが本発明は
これに限定されるものではなく、ボール等であっても良
い。また、変速装置を構成する各部材間の結合にビスを
用いているが、量産性を考慮した場合、モールド成型法
を用いて、一体成型、インサート結合等により形成する
ようにしても良い。

【００４７】（第４の実施形態）図７、図８および図９
は本発明を有効に実施できる変速装置の第４の実施形態
を示す。

【００４８】図７はテレビカメラに装着されるテレビレ
ンズの外観図で、３０はレンズ本体、３１は駆動ユニッ
ト、３２はフォーカスリング、３３はズームリング、３
４はアイリスリングである。

【００４９】図８および図９は、図７の駆動ユニットの
構成を示し、第１の実施形態または第２の実施形態に示
すモータ２と一体の変速装置３６と、ズームレンズの操
作リング３５とを係脱可能とする動力伝達機構を示し、
レンズ鏡筒と操作リングを除いて駆動ユニットの外装カ
バー内に収納されている。

【００５０】図において、３５はレンズ操作リングで、
この操作リング３５の外周面には噛み合い歯３５ａが円
周方向に形成されている。モータ２と一体の変速装置３
６のケースから延びる出力軸３７には段付形状のスリー
ブ３８が外装され、例えばピン３９により出力軸３７に
スリーブ３８が固定され、出力軸３７と一体にスリーブ
３８が回転するようになっている。

【００５１】４０は変速装置３６の出力歯車で、スリー
ブ３８に対して回転自在に外装されると共に、摺動ワッ
シャ４１を介してバネ４２によりモータ２側に常時押し
付けられている。この構成は、所定の負荷トルクの下で
は、変速装置３６の出力歯車４０と変速装置３６の出力
軸３７は一体的に回転するが、負荷トルクが過大のとき
には、変速装置３６の出力歯車軸３７に対して滑り、歯
面に作用する力を緩和して歯の欠損を防止するトルクリ
ミッタの役割を果たしている。

【００５２】このトルクリミッタ機構は、特にレンズを
動作端まで高速駆動した時に、停止時に歯面にかかる衝
撃力を吸収することに効果を発揮している。

【００５３】４３は変速装置３６の出力歯車４０と操作
リング３５の中間に位置する中間歯車で、軸４４に対し
て回転自在であると同時に、軸上をスライド可能な状態
にある。中間歯車４３の外周面にある噛み合い歯４３ａ
は変速装置３６の出力歯車４０と操作リング３５の双方
に係合している。このような動力伝達機構のもとで、カ
メラマンが駆動ユニットに設けた所定の操作スイッチを
操作すると、モータ２から発生した回転動力は、変速装
置３６の出力歯車４０，中間歯車４３を介して操作リン
グ３５へと伝達され、レンズが電動駆動される。

【００５４】図９は、操作リングを手動で駆動する場合
を示し、この場合カメラマンは不図示のクラッチレバー
を操作すると、クラッチ板４５が回転する。一方、クラ
ッチ板４５に植設された切換ピン４６は中間歯車４３と
係合しているので、該クラッチレバーの操作に伴い、中
間歯車４３は軸４４上をスライドし、変速装置の出力歯
車４０の噛み合いから離脱する。レンズを手動操作する
場合には、このように切換レバーを操作して駆動モータ
との動力伝達経路を遮断し、手動で直接操作リングを操
作するか、もしくは操作リング上に付設したレバーを操
作してレンズを駆動している。

【００５５】このように、本実施形態では電動駆動と手
動駆動とを選択的に切り換える際に、変速装置３６の出
力歯車４０と操作リング３５の中間に位置して双方に噛
み合う中間歯車の位置を変位させ、噛み合い歯を係合−
離脱する方式としており、このときの噛み合い歯は、平
歯車に代表されるように、外周面に設けていることが一
般的である。

【００５６】さらに、歯の噛み合いで動力を伝達する動
力伝達部材と、過負荷回転時に伝達トルクを制限して歯
面の欠損を防止するトルクリミッタ部材は、モータとレ
ンズの操作リングを連結する動力伝達機構の中で、夫々
別部材として独立的に設けられている。

【００５７】

【発明の効果】請求項１、２、３、４、５に記載の発明
によれば、歯車自体の弾性変形を行わず、押圧手段の回
転に伴い、伝達部材の曲げ変形で第２の歯車が揺動運動
しながら第１の歯車と順次噛み合い、入力軸が１回転す
ると、第２の歯車は第１の歯車との歯数差分だけ回転
し、高減速比が得られ、歯車自体を弾性変形させないの
で、高トルクの変速にも適用でき、また伝達効率も良
く、１段で高い減速比を平歯車に近い伝達効率で得られ
るので、変速装置自体の小型化、簡素化が図れるので、
この変速装置を有する撮影レンズの小型化が可能にな
る。しかも、部品点数が少なく、組立も容易であり、安
価に製作することができる。さらに、高精度に変倍レン
ズ等のレンズを駆動することができる。

【００５８】また、バックラッシュのない回転出力を得
ることができ、しかも音、振動に対する遮音、制振効果
も得られるため、フォーカス、ズーム、アイリス等の操
作時に良好な応答性が得られ、立ち上がり時のピク付き
等のない動きが得られる。

【００５９】請求項６に記載の発明では、上記した効果
を有するカメラを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を有効に実施することができる変速装置
の第１の実施形態を示す断面図。

【図２】本発明を有効に実施することができる変速装置
の第２の実施形態を示す断面図。

【図３】本発明を有効に実施することができる変速装置
の第３の実施形態を示す断面図。

【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は夫々図１の伝達部材
の平面図を示す。

【図５】第３の従来例を示す斜視図。

【図６】第４の従来例を示す断面図。

【図７】第４の実施形態を示す本発明による撮影レンズ
の外観図。

【図８】図７の撮影レンズの動力伝達機構の断面図で、
自動操作状態を示す。

【図９】図７の撮影レンズの動力伝達機構の断面図で、
手動操作状態を示す。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ モータ本体 ２ａ 回転軸 ３ 入力ローター ４ ラジアル軸受 ５ 支持軸 ６ 止めネジ ７ 出力軸 ８ ケーシング蓋 ９ ラジアル軸受 １０ 伝達部材 １１ 揺動歯車 １２ 固定歯車 １３ 弾性体 ２０ 押圧部材 ２２ 半球コマ部 ２３ 受け部材 ３６ 変速装置 ３７ 出力軸 ３８ スリーブ ３９ ピン ４０ 出力歯車 ４１ 摺動ワッシャ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、該モータの回転動力を変速し
   て出力する変速装置と、該変速装置の出力をレンズ駆動
   機構に伝達してレンズを移動させる動力伝達機構とを有
   する撮影レンズにおいて、 該変速装置は、ケーシングに固定された第１の歯車と、
   出力軸とバネ性を有する伝達部材を介して一体的に回転
   すると共に、該第１の歯車と歯数差を有して離隔配置さ
   れた第２の歯車と、入力軸と一体に回転しながら該第２
   の歯車部の一部を該第１の歯車に押圧噛合させる押圧手
   段とを有し、該押圧手段で該第２の歯車を押圧すること
   でその回転軸を中心として揺動させることを特徴とする
   撮影レンズ。
2. 【請求項２】 請求項１において、動力伝達機構はレン
   ズ駆動を手動と自動に切り換える切り換え手段を有する
   ことを特徴とする撮影レンズ。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、ドーナツ形
   状に形成された薄板の伝達部材により出力軸の一端部と
   第２の歯車部を同軸的に固定したことを特徴とする撮影
   レンズ。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３において、第１の
   歯車部および第２の歯車部は、歯先を標準的な歯車に対
   して所定の量丸く形成したことを特徴とする撮影レン
   ズ。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３または４において、出
   力軸をケーシングに軸支する軸受け手段をケーシングの
   内側と外側に夫々設けたことを特徴とする撮影レンズ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の撮
   影レンズを装着したことを特徴とするカメラ。