KR20200119734A - 광학기기 - Google Patents

Abstract

광학기기는, 광학 소자를 유지하도록 구성되고 랙을 포함하는 유지 프레임과, 상기 유지 프레임을 구동하도록 구성된 구동기를 구비한다. 상기 구동기는, 액추에이터에 의해 회전되는 웜과, 상기 웜과 함께 웜 기어를 형성하도록 구성된 웜 휠과, 상기 웜 휠의 회전에 따라 회전하도록 구성되고 상기 랙과 맞물리는 피니언을 구비한다.

Description

광학기기{OPTICAL APPARATUS}

본 발명은, 광학 필터 등의 광학 소자를 구동하는 기구를 구비한 광학기기에 관한 것이다.

종래, 적외선 차단용 필터(적외 컷 필터), ND 필터 등을 광로 중에 착탈시키는 필터 전환기구를 탑재한 촬상장치가 알려져 있다. 예를 들면, 일본국 특개("JP") 2012-173523호 공보는, 레버를 갖는 액추에이터에 의해 필터를 유지한 필터 프레임을 광로 중에 착탈시키는 필터 전환기구를 개시하고 있다.

그렇지만, JP 2012-173523호 공보에 개시된 필터 전환기구는, 필터 프레임을 소정 위치에서 유지(로크) 유지력이 약해, 진동이나 충격이 가해졌을 때에 의도하지 않게 필터가 전환되어 버릴 수 있다. 한편, 유지력을 강하게 하기 위해서 액추에이터의 토크를 크게 하면, 액추에이터와 최종적으로는 촬상장치가 대형화된다. 또한, 소정 위치에서 필터 프레임을 로크하는 전용의 로크부도 촬상장치의 대형화하여 버린다.

본 발명은, 광학 소자를 이동하는 동시에 광학 소자를 안정적으로 유지(로크)하는 것이 가능한 소형의 광학기기를 제공한다.

본 발명의 일면에 따른 광학기기는, 광학 소자를 유지하도록 구성되고 랙을 포함하는 유지 프레임과, 상기 유지 프레임을 구동하도록 구성된 구동기를 구비한다. 상기 구동기는, 액추에이터에 의해 회전되는 웜과, 상기 웜과 함께 웜 기어를 형성하도록 구성된 웜 휠과, 상기 웜 휠의 회전에 따라 회전하도록 구성되고 상기 랙과 맞물리는 피니언을 구비한다.

본 발명의 또 다른 특징은 첨부도면을 참조하는 이하의 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 촬상장치의 사시도다.
도2a 및 도2b는 본 실시형태에 따른 카메라 유닛의 사시도 및 단면도다.
도 3은 본 실시형태에 따른 렌즈 경통 유닛의 분해 사시도다.
도 4는 본 실시형태에 따른 카메라 유닛의 단면도로서, 더미 글래스가 광로 중에 삽입된 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 필터 유지 프레임, 웜 기어와 웜 휠의 배치를 나타내는 사시도다.
도 6은 전방측 홀더 및 기어 커버를 제외한 본 실시형태에 따른 카메라 유닛의 정면도다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를, 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 감시 카메라 장치로서의 촬상장치(1)의 사시도다. 촬상장치(광학기기)(1)는, 카메라 유닛(광학기기)(2)을 구비하고 있다. 도2a는, 카메라 유닛(2)의 사시도, 도 2b는, 도2a에 나타내는 카메라 유닛(2)의 광축 OA을 따른 단면도다. 도2a의 좌측(피사체측)을 전방측, 우측을 후방측으로 부른다. 카메라 유닛(2)은, 전방측 홀더(3)와 후방측 홀더(4)를 갖고, 대략 구체 형상을 갖는다. 카메라 유닛(2)은 렌즈 경통 유닛(렌즈 또는 광학기기)(5)을 갖는다. 렌즈 경통 유닛(5)은, 전방측 홀더(3)와 후방측 홀더(4)에 끼워지지되어 고정된다. 도 3은 렌즈 경통 유닛(5)의 분해 사시도다.

렌즈 경통 유닛(5)은, 도 3에 나타낸 것과 같이, 렌즈 유닛(11), 고정 경통(12), 먼지 방지 고무(13), 촬상 소자 기판(14), 필터 베이스(16), 필터 유지 프레임(17), 액추에이터(20) 및 기어 커버(25)를 갖는다.

렌즈 유닛(11)은, 피사체의 광학 상을 형성하고 1 이상의 렌즈를 포함하는 촬상광학계를 유지한다. 1 이상의 렌즈는 광축 방향(X축 방향)으로 이동가능하거나 이동 불가능(고정)하여도 된다. 렌즈는 초점 조절용의 포커스 렌즈, 초점거리를 변경하는 줌 렌즈(변배 렌즈)를 포함하여도 된다. 도2a에 나타낸 것과 같이, 렌즈 유닛(11)은 부착부(11a)의 표면에는 나사 홈이 형성되고, 고정 경통(12)의 부착부(12b)의 내면에도 나사 홈이 형성되어 있다. 부착부 11a와 12b의 맞물림을 거쳐(부착부(11a)를 부착부(12b)에 비틀어 박음으로써) 렌즈 유닛(11)은 고정 경통(12)에 고정된다.

먼지 방지 고무(13)는, 고정 경통(12)과 맞물려 먼지 방지와 진동 방지를 제공한다. 촬상 소자 기판(14)은, 촬상 소자(15)를 실장한 기판이며, 고정 경통(12)에 고정되고, 먼지 방지 고무(13)는 고정 경통(12)과 촬상 소자 기판(14)에 끼워진다. 촬상 소자(15)는, 촬상광학계를 거쳐 형성된 광학 상을 광전변환하고, CCD 및 CMOS 등의 광전변환 소자로 구성된다.

필터 유지 프레임(17)은, 랙(17a)을 Z축 방향에 수직한 측면에 갖고, 적외선을 차단하기 위한 적외 컷 필터(광학 소자)(18)와 더미 글래스(19)를 유지한다. 필터 유지 프레임(17)은 렌즈 유닛(11)의 광축에 직교하는 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 필터 베이스(16)에 의해 유지되고, 필터 베이스(16)는 고정 경통(12)의 측면에 설치한 개구부(12a)에서 Y축 방향으로 삽입되어서 고정 경통(12)에 의해 유지된다.

필터 유지 프레임(17)은, 구동기에 의해 구동된다. 더욱 구체적으로는, 구동기는, 적외 컷 필터(18)이 촬상광학계의 광축 상의 위치와 광축 OA로부터 후퇴한 위치 사이에서 이동하도록, 필터 유지 프레임(17)을 구동한다. 도 2b에서는, 적외 컷 필터(18)가 광축 위에 위치하고 있다. 도4에서는, 더미 글래스(19)가 광축 위에 위치하고 있다. 구동기의 구성에 대해서는 후술한다.

구동원으로서의 역할을 하는 모터 등의 액추에이터(20)는 필터 유지 프레임(17)을 광축에 직교하는 방향으로 구동하고, 플렉시블 프린트 기판(21)에 접속되어 있다. 참조번호 22는 필터 유지 프레임(17)의 광축 직교 방향의 위치를 검출하기 위한 포토 인터럽터이며, 플렉시블 프린트 기판(21)에 설치되어 있다. 기어 커버(25)는, 액추에이터(20)를 유지하는 동시에, 중간 기어 유닛(24)을 기어 커버(25)와 고정 경통(12) 사이에서 회전 가능하게 지지한다.

구동기는, 액추에이터(20)와, 회전축(20a)(후술하는 도 6)에 고정된 웜(원통 웜)(23)과, 중간 기어 유닛(24)을 갖는다. 중간 기어 유닛(24)은, 동축의 회전축(24c)(도 6)을 갖는 웜 휠(베벨 기어)(24a)과 피니언(평 톱니 기어)(24b)을 갖는다. 동축 구조로 인해, 촬상장치를 소형으로 할 수 있다. 웜(23)은, 액추에이터(20)의 로터에 의해 회전축(20a)과 일체로 회전하는, 나사 형상으로 톱니 수가 적은 기어이다. 웜 휠(24a)은, 웜(23)과 맞물리고, 웜(23)과 함께 웜 기어를 구성한다. 피니언(24b)은, 웜 휠(24a)과 일체이며, 휠(24a)의 회전에 따라 회전한다. 피니언(24b)은, 필터 유지 프레임(17)에 형성된 랙(17a)과 맞물린다.

이상의 구성에 의해, 액추에이터(20)의 구동력은, 웜(23), 중간 기어 유닛(24)과 랙(17a)을 거쳐 필터 유지 프레임(17)에 전달된다. JP 2012-173523호 공보는 레버를 동력 전달기구로서 사용해서 필터 유지 프레임을 구동하고 있었지만, 본 실시형태에서는, 웜(23)과 웜 휠(24a)로 이루어진 웜 기어를 동력 전달기구로서 사용하고 있다. 웜 기어는, 웜(23)의 홈의 진행각(advance angle)을 조정함으로써, 웜 휠측으로부터 웜측으로의 회전의 전달을 억제할 수 있다(셀프록 기능). 즉, 웜(23)의 진행각을 소정값으로 설정함으로써, 필터 유지 프레임(17)측으로부터 웜(23)을 회전시키기 위해서 필요한 하중 P를 크게 하거나, 또는 셀프록을 행하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 충격이나 진동이 가해졌을 때 필터 유지 프레임(17)에 가해지는 필터의 착탈 방향의 하중보다도 하중 P을 크게 설정함으로써, 의도하지 않게 필터가 전환되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 동력 전달기구가 로크 기구로서의 역할을 하고 있으므로, 새로운 로크 유닛을 포함시키는 것보다 광학기기를 소형으로 할 수 있다.

다음에, 도 4를 참조하여, 본 실시형태에 따른 필터 전환동작에 대해 설명한다. 촬상 소자 기판(14)에 접속된 미도시의 전기배선를 거쳐 액추에이터(20)에 구동신호가 입력되면, 액추에이터(20)의 로터가 회전축 주위로 회전한다. 액추에이터(20)의 로터가 회전하면, 회전축(20a)에 고정된 웜(23)과 그것에 맞물린 웜 휠(24a)(중간 기어 유닛(24))이 회전한다. 중간 기어 유닛(24)이 회전하면, 피니언(24b)과 피니언(24b)에 맞물린 랙(17a)을 거쳐 필터 유지 프레임(17)이 광축에 직교하는 방향으로 이동한다. 액추에이터(20)에는, 소정의 이동량만큼 필터 유지 프레임(17)이 이동하면 정지하도록 구동신호가 입력된다.

도 2b은 적외 컷 필터(18)가 광로 중(광축 OA)에 삽입된 것을 나타내고 있고, 도 4는 더미 글래스(19)가 광로 중에 삽입된 것을 나타내고 있다. 도 4의 화살표로 나타내는 광축에 직교하는 방향으로 필터 유지 프레임(17)을 구동함으로써, 적외 컷 필터(18)와 더미 글래스(19)가 선택적으로 광로 중에 삽입된다.

다음에, 도 5를 참조하여, 필터 유지 프레임(17), 웜(23)과 중간 기어 유닛(24)의 배치에 대해 설명한다. 도 5는, 필터 유지 프레임(17), 웜(23)과 중간 기어 유닛(24)의 배치를 나타내는 사시도다.

액추에이터(20)에 고정된 웜(23)의 회전축 23A의 방향은 필터 유지 프레임(17)의 구동방향인 Y축 방향과 동일(평행)하다. 이에 따라, 촬상장치(1)를 소형으로 할 수 있다. 중간 기어 유닛(24)의 회전축(24c)은 광축 방향(X축 방향)과 대략 동일한 방향이다. 중간 기어 유닛(24)은 랙(17a)보다도 광축 OA로부터 먼 위치에 있고, 회전축 23A는 회전축 24A보다도 광축 OA에 가까운 위치에 있다. 이러한 배치에 의해, 필터 유지 프레임(17)과 그것의 구동기를, 광축 방향에서 볼 때 작은 범위 내에 수용할 수 있어, 카메라 유닛(2)과 이에 따라 촬상장치(1)의 사이즈를 줄일 수 있다.

도6은 전방측 홀더(3) 및 기어 커버(25)를 제외한 카메라 유닛(2)을 광축 방향의 피사체측에서 본 정면도다. 본 실시형태에 따른 카메라 유닛(2)은 상기한 소형의 구성을 가지므로, 도 6에 나타낸 것과 같이, 필터 베이스(16)의 Y축 방향의 길이로 결정되는 후방측 홀더(4)의 내주 원(4A)의 내부에 중간 기어 유닛(24), 액추에이터(20) 및 웜(23)이 수용된다. 그 때문에, 진동이나 충격을 받았을 경우에도 소형의 구성으로 필터를 안정적으로 유지할 수 있다.

본 실시형태는, 소형화된 웜(23)의 회전축(23A)을 광축 OA와 중간 기어 유닛(24)의 회전축(24A) 사이에 배치하고 있지만, 본 발명은 본 실시형태에에 한정되지 않는다. 예를 들면, 카메라 유닛(2)이 대략 구체 형상을 갖지 않고 카메라 유닛(2)이 부분적으로 돌출해도 되는 경우, 중간 기어 유닛(24)의 회전축(24A)을 광축 OA와 웜(23)의 회전축(23A) 사이에 배치해도 된다.

전술한 것과 같이, 본 실시형태는, 필터를 광로 중에 착탈하는 필터 전환기구가, 충격이나 진동이 가해졌을 때에 의도하지 않게 필터를 전환시켜 버리는 것을 방지할 수 있는 소형의 광학기기를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 광학기기는, 교환 렌즈장치 등의 렌즈장치, 감시 카메라와 디지털 카메라 등의 촬상장치, 익스텐더 등의 기타 광학기기를 포함한다. 또한, 광학 소자는, 특별히 한정되지 않으며, 특정한 파장의 빛을 투과하는 광학 필터, 각종의 글래스, 렌즈 등을 포함해도 된다. 웜 기어에 있어서, 웜과 베벨 기어(웜 휠)는 점 접촉이어도 선 접촉이어도 된다. 웜은 원통 웜이어도 드럼 형상의 웜이어도 된다. 광학 소자의 이동 방향은 한정되지 않고, 광축 방향과 기타 방향의 성분을 포함하고 있어도 된다.

본 발명은 도 5에 나타내는 구성에 한정되지 않는다. 도 5에서는, 웜 휠(24a)이 웜(23)의 우측(-Z축 방향)에 설치되지만, 웜(23)의 하측(X축 방향)에 설치되어서 있어도 된다. 이 경우, 중간 기어 유닛(24)은 도 5의 좌측으로 90도 회전된다. 이 경우, 랙(17a)은 필터 유지 프레임(17)의 액추에이터(20)에 대향하는 측(-X축 방향)을 향하게 된다. 상기한 바와 같이, 도 5에서는, 광축 OA와 피니언(24b)의 회전축(24c)은 평행하고, 광축 방향에서 볼 때, 웜(23)의 회전축(23A)은 이들 사이에 배치되어 있다. 이에 대하여, 상기 변형예에서는, 피니언(24b)의 회전축(24c)은 광축 OA 및 웜(23)의 회전축(23A)과 직교하고 있고, 웜(23)의 회전축(23A)은 광축 OA와 피니언(24b)의 중심(Z축 방향 및 Y축 방향의 중심) 사이에 배치되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 광학기기(촬상장치(1), 카메라 유닛(2), 렌즈 경통 유닛(5))는, 광학 소자(적외 컷 필터(18))를 유지하고, 랙(17a)을 갖는 필터 유지 프레임(17)과, 유지 프레임을 구동하는 구동기를 구비한다. 구동기는, 액추에이터(20)에 의해 회전되는 웜(23)과, 웜(23)과 함께 웜 기어를 구성하는 웜 휠(24a)과, 웜 휠(24a)의 회전에 따라 회전하여, 랙(17a)과 맞물리는 피니언(24c)을 구비한다. 본 실시형태에 따른 광학기기는, 웜 기어의 셀프록 기능을 사용함으로써, 충격 등이 있어도 광학 소자를 안정적으로 소정 위치에 안정적으로 유지(로크)할 수 있어, 의도하지 않는 광학 소자의 이동을 방지할 수 있다.

첨부도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 상세히 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위의 보호범위 및 사상을 벗어나지 않으면서 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에 의해 다양한 변경, 부가 및 변화가 행해질 수 있다는 것은 자명하다. 예를 들면, 종속항들의 특징들의 다양한 조합이 독립항들의 특징과 행해질 수도 있다.

Claims (10)

1. 광학 소자를 유지하도록 구성되고 랙을 포함하는 유지 프레임과,
   상기 유지 프레임을 구동하도록 구성된 구동기를 구비한 광학기기로서,
   상기 구동기는,
   액추에이터에 의해 회전되는 웜과,
   상기 웜과 함께 웜 기어를 형성하도록 구성된 웜 휠과,
   상기 웜 휠의 회전에 따라 회전하도록 구성되고, 상기 랙과 맞물리는 피니언을 구비한 것을 특징으로 하는 광학기기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 구동기는, 상기 웜 휠과 상기 피니언을 갖는 기어 유닛을 구비하고, 상기 웜 휠과 상기 피니언은 동축의 회전축을 갖는 것을 특징으로 하는 광학기기.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 유지 프레임의 구동 방향과 상기 웜 기어의 회전축의 방향이 평행한 것을 특징으로 하는 광학기기.
   
4. 제 1항에 있어서,
   피사체의 광학 상을 형성하도록 구성된 광학계를 더 구비하고,
   상기 구동기는, 상기 광학 소자가 상기 광학계의 광축 위의 위치와 상기 광축으로부터 후퇴한 위치 사이에서 이동하도록, 상기 유지 프레임을 구동하는 것을 특징으로 하는 광학기기.
   
5. 제 4항에 있어서,
   광축 방향에서 볼 때, 상기 웜의 회전축은 상기 광축과 상기 피니언의 중심 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학기기.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 피니언의 회전축은 상기 광축과 평행하고, 상기 광축 방향에서 볼 때, 상기 웜의 회전축은 상기 광축과 상기 피니언의 회전축 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학기기.
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 피니언의 회전축은 상기 광축 및 상기 웜의 회전축과 직교하고 있는 것을 특징으로 하는 광학기기.
   
8. 제 4항에 있어서,
   상기 광축에 직교하는 방향으로부터 상기 유지 프레임을 삽입할 때 통과하는 개구를 갖고, 상기 유지 프레임 및 상기 광학계를 유지하도록 구성된 경통을 더 구비한 광학기기.
   
9. 제 4항에 있어서,
   상기 광학 상을 광전변환하도록 구성된 촬상 소자를 더 구비한 광학기기.
   
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학기기는 대략 구체 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학기기.

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