説明

レンズ鏡筒

【課題】沈胴式であって、格納された状態でより小型化が可能であり、落下などに対して内部が破損しにくいレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒は、第1枠と、第1枠により回転可能に支持され、第1枠に対し進退可能な第2枠と、第2枠を第1枠に対して回転駆動する駆動アクチュエータと、駆動アクチュエータの駆動力を伝達する伝達機構とを、備える。第2枠は、筒状の本体部と、本体部の内周面に配置され伝達機構により回転駆動力が伝達されるギア部と、光学系の変倍比を変更する範囲において変曲部を有するカム溝とを、有する。伝達機構は、ギアと係合する第1伝達ギア部と、第1伝達ギア部と同軸に設けられた第2伝達ギア部と、第1伝達ギア部と第2伝達ギア部の間に、クラッチとを有しており、クラッチは、第1伝達ギアに伝達される前記駆動アクチュエータの駆動力を、一方向の回転に対してのみ、一時的に解除する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
ここに開示される技術は、沈胴式のレンズ鏡筒に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、被写体の画像データを生成する撮像装置が急速に普及している。撮像装置には焦点距離を調整するためのレンズ鏡筒が搭載されている。撮像装置としては、例えば、レンズ一体型あるいはレンズ交換型のカメラが知られている。レンズ一体型のカメラにはレンズ鏡筒が内蔵されている。レンズ交換型のカメラは、カメラ本体と、カメラ本体に装着可能なレンズ鏡筒と、を有している。
【0003】
従来のレンズ鏡筒は、例えば、特許文献1に開示されている。このレンズ鏡筒は、モータに連結された複数のギア列を介してカム筒を回転させることによってレンズ群を光軸方向に移動させて、撮影状態から沈胴状態まで全長を短縮したり、焦点距離を調整したりすることが可能となっている。複数のギア列の一つのギアにはクラッチ機構が搭載されており、レンズ鏡筒が落下などによってカム筒を回転させる方向に外力が加わった場合には、クラッチ機構によって過大なトルク伝達が遮断されギア列の破損を防止する。クラッチ機構は、撮影状態から沈胴状態にカム筒が回転する方向にのみ作用する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−38932号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながらこの構成では、レンズ群の光軸方向の移動に変曲部がある場合などにおいて、焦点距離の調整可能範囲全域でギア列の破損を防止することが不十分であった。
ここに開示される技術は、沈胴式のレンズ鏡筒であって、格納された状態でより小型化が可能であると同時に、落下などに対して内部が破損しにくいレンズ鏡筒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
ここに開示されるレンズ鏡筒は、第1枠と、第2枠と、駆動アクチュエータと、伝達機構と、を備えている。第2枠は、前記第1枠により回転可能に支持され、前記第1枠に対し進退可能である。駆動アクチュエータは、前記第2枠を前記第1枠に対して回転駆動する。伝達機構は、前記駆動アクチュエータの駆動力を伝達する。前記第2枠は、概ね筒状の本体部と、ギア部と、カム溝とを、有している。ギア部は、前記本体部の内周面に配置され、前記伝達機構により回転駆動力が伝達される。カム溝は、光学系の変倍比を変更する範囲において変曲部を、有する。
【0007】
前記伝達機構は、第1伝達ギア部と、第2伝達ギア部と、クラッチとを、有している。第1伝達ギア部は、前記ギア部と係合する。第2伝達ギア部は、前記第1伝達ギア部と同軸に設けられる。クラッチは、前記第1伝達ギア部と前記第2伝達ギア部の間に、配置される。前記クラッチは、前記第1伝達ギアに伝達される前記駆動アクチュエータの駆動力を、一方向の回転に対してのみ、一時的に解除する。
【0008】
以上の構成を備えたレンズ鏡筒であれば、落下衝撃などによって第2枠に過大なトルクが発生した場合においても、クラッチの作用によって伝達機構の破損を防止することができる。
【発明の効果】
【0009】
ここに開示される技術によれば、落下などによる破損が発生しにくいレンズ鏡筒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】レンズ鏡筒2の斜視図(正面側)
【図2】レンズ鏡筒2の断面図(格納状態)
【図3A】外枠50の内周展開図
【図3B】カム枠60の内周展開図
【図4A】レンズ鏡筒2内部の詳細図
【図4B】レンズ鏡筒2内部の詳細図
【図5】駆動ギア95と第2ウォームホイール94の展開図
【図6】片方向クラッチの動作図
【図7】双方向クラッチ用コイルバネ106の斜視図
【図8】双方向クラッチの動作図
【図9】外力を受けたときのカム枠60の動作
【図10】カム枠60回転角度と第1カム溝61の関係
【図11】カム枠60回転角度と第1カム溝圧力角θの関係
【発明を実施するための形態】
【0011】
[第1実施形態]
1.外観
図1にレンズ鏡筒2の斜視図を示す。レンズ鏡筒2は、最外周に外枠50を有する。また、レンズ鏡筒2は、第1レンズ枠21でレンズを保持する。図1には、レンズの光軸として、光軸AXを表示している。光軸方向とは、光軸AXに沿う方向であり、光軸AXと平行な方向である。外枠50の外周部にはズームレバー55が設けられている。ユーザがズームレバー55を操作することにより、焦点距離を調節することができる。
【0012】
2.レンズ鏡筒2の縦断面
図2は、第1レンズ枠21が最もレンズマウント80側に移動しているときのレンズ鏡筒2の縦断面図である。
外枠50は、レンズマウント80に固定されている。外枠50は、光軸方向に進退可能および回転可能にカム枠60を保持している。外枠50は、概ね筒状の部材である。固定枠70は、レンズマウント80に固定されている。
【0013】
外枠50は、レンズマウント80に、連結部例えばビス82によって、固定されている。外枠50の内周面には、カム溝52および直進溝53が、形成されている。
カム枠60は、外周面にカムフォロア66を備える。カムフォロア66は、外枠50の内周面に形成されたカム溝52に、係合する。これにより、カム枠60が外枠50に対して回転することより、カムフォロア66はカム溝52に沿って移動する。その結果、カム枠60は、外枠50に対して進退する。カム枠60の外周面には第1カム溝61が形成されている。カム枠60の内周面には、第2カム溝62が形成されている。
【0014】
カム枠60は、第1レンズ枠21を保持する。第1レンズ枠21には、第1カムフォロア31が形成されている。第1カムフォロア31は、第1カム溝61に係合する。カム枠60が第1レンズ枠21に対して回転することより、第1カムフォロア31は第1カム溝61に沿って移動する。その結果、第1レンズ枠21は、カム枠60に対して進退する。
第1レンズ枠21は、レンズL1、L2、L3を保持する。
【0015】
カム枠60は、第2レンズ枠22を保持する。第2レンズ枠22には第2カムフォロア32が形成されている。第2カムフォロア32は、第2カム溝62に係合する。これにより、カム枠60が第2レンズ枠22に対して回転することより、第2カムフォロア32は第2カム溝62に沿って移動する。その結果、第2レンズ枠22は、カム枠60に対して進退する。第2レンズ枠22は、レンズL4、L5、L6、L7を保持する。絞りユニット42は第2レンズ枠22に取り付けられ、第2レンズ枠22と一体となって光軸方向に移動する。カム枠60は、筒状の本体部を有する。
【0016】
固定枠70は、シャフト71を介して第3レンズ枠23を保持する。第3レンズ枠23は、図示しないフォーカスモータによって光軸方向に駆動される。第3レンズ枠23は、レンズL8を保持する。固定枠70は、レンズL9を保持する。フォーカスモータとしては、例えばステッピングモータが用いられる。
モータ75は、固定枠70に固定されている。モータ75は、カム枠60の内周側に配置される。モータ75は、カム枠60を回転させるための駆動手段である。カム枠60を回転し、第1レンズ枠21および第2レンズ枠22の位置を調節することにより、ズームの状態を変えることができる。
なお、本実施の形態では、4群のレンズ構成からなる光学系を実現する場合を例示した。しかし、本発明はこれに限定されない。
【0017】
3.カム溝の状態
図3Aは、外枠50の内周の展開図である。直進溝53は、第1レンズ枠21が回転しないようにガイドするためのものである。第1レンズ枠21に形成された図示しない直進突起は、直進溝53に係合する。カム溝52は、外枠50の内周面内において、3カ所設けられている。直進溝53は、外枠50の内周面内において、5カ所設けられている。
【0018】
ビス83は、固定枠70を貫通し、外枠50に挿入されている。ビス83およびビス82は、それぞれ3カ所ずつ設けられている。
3箇所のビス82は、3本のカム溝52の円周方向間にそれぞれ配置されており、カム溝52とは干渉していない。
図3Bは、カム枠60の内周の展開図である。カム枠60の内周面には、第2カム溝62およびギア部64が設けられている。ギア部64は、伝達機構76に設けられた歯車と歯合し、モータ75の駆動力をカム枠60に伝達する。
【0019】
カム枠60の外周面には、第1カム溝61、カムフォロア66が設けられている。図3Bに示すように第1カム溝61には広角端と望遠端の間に変曲部67を有する。第1レンズ枠21は広角端から望遠端に移動する際に、変曲部67まではカメラ本体側に移動し、変曲部67後は被写体側に移動する。θは第1カム溝61の圧力角を示し、圧力角θは、カム枠60の回転方向と第1カム溝61の成す角度である。
【0020】
4.レンズ鏡筒2内部の詳細
図4にレンズ鏡筒2内部の被写体側から見た正面図と側面図の詳細図を示す。レンズ鏡筒2の内部に、モータ75と、伝達機構76を備える。伝達機構76は、第1ウォームギア91、第1ウォームホイール92、第2ウォームギア93と第2ウォームホイール94で構成される。モータ75の出力軸には一体となって回転する第1ウォームギア91が取り付けられている。第1ウォームギア91は第1ウォームホイール92と噛み合う。第1ウォームホイール92は、第2ウォームギア93と回転軸が一致しており、一体となって回転する。第2ウォームギア93は、第2ウォームホイール94と噛み合う。第2ウォームホイール94は、駆動ギア95と回転軸が一致しており、一体となって回転する。駆動ギア95はギア部64と噛み合い、モータ75の回転駆動力が伝達機構76を介してカム枠60に伝達される。
【0021】
図5に駆動ギア95と第2ウォームホイール94の展開図を示す。駆動ギア95の下側にはギア軸部100が一体的に形成されている。コイルバネ96の内径は、ギア軸部100の外径よりも小さく、コイルバネ96が、ギア軸部100に一定の力で締め付けながら取り付けられており、コイルバネ96と駆動ギア95は一体となって回転する。コイルバネ96の片方の端部には、曲げ部98が形成されている。第2ウォームホイール94の内径側には、溝部99が形成されており、曲げ部98が挿入される。溝部99に挿入された曲げ部98によって、第2ウォームホイール94は駆動ギア95と一体となって回転可能となっている。
【0022】
図6に片方向クラッチの動作図を示す。ギア軸部100に嵌められたコイルバネ96は、曲げ部98が、第2ウォームホイール94の溝部99に挿入されている。第2ウォームホイール94が停止している状態で、駆動ギア95が、図6に示すように時計回りに回転するとき、曲げ部98を回転方向と逆向きに押す力が、点Aに発生する。曲げ部98を押す力によってコイルバネ96の内径が広がり、ギア軸部100がコイルバネ96に対して回転方向に摺動可能になり、第2ウォームホイール94への回転動力の伝達が解除される。
【0023】
図7に双方向クラッチ用コイルバネの斜視図を示す。コイルバネ106の両端部には曲げ部108が形成されている。
図8に双方向クラッチの動作図を示す。第2ウォームホイール104には溝部109が2箇所形成されており、コイルバネ106の曲げ部108が挿入される。第2ウォームホイール104が停止している状態で、駆動ギア95と一体となったギア軸部100が時計回りに回転するとき、曲げ部108を回転方向と逆向きに押す力が、点Bに発生する。曲げ部108を押す力によってコイルバネ106の内径が広がり、ギア軸部100がコイルバネ106に対して回転方向に摺動可能になり、第2ウォームホイール104への回転動力の伝達が解除される。
【0024】
また、第2ウォームホイール104が停止している状態で駆動ギア95と一体となったギア軸部100が半時計周りに回転するとき、曲げ部108を回転方向と逆向きに押す力が、点Cに発生し、第2ウォームホイール104への回転動力の伝達が解除される。双方向クラッチでは、回転方向が反転した場合にコイルバネ106を緩めるには溝部109と曲げ部108には隙間部Eを設ける必要がある。隙間部Eによって駆動ギアと第2ウォームホイール104の間でバックラッシが10〜20deg程度発生するため、片方向クラッチに比べて双方向クラッチではズーム動作の応答性などが悪くなるおそれがある。
【0025】
図9にレンズ鏡筒2が外力を受けたときのカム枠60の動作を示す。レンズ鏡筒2が広角端付近での撮影状態にある時に、第1レンズ枠21を光軸方向のカメラ本体側に移動させる力Gが第1カムフォロア31に発生すると、第1カムフォロア31が、第1カム溝61の斜面を押し、カム枠60を回転させる方向に力Fが発生する。力Fによるカム枠60の回転は、ギア部64を介して、駆動ギア95及び第2ウォームホイール94に伝達される。しかしながら、第2ウォームギア93は逆回転しないので、第2ウォームホイール94は回転せずロックされる。この時には、コイルバネ96によってトルクの伝達が解除されるため、第2ウォームホイール94はロックされた状態で、駆動ギア95が回転する。
【0026】
駆動ギア95から第2ウォームホイール94に伝達可能なトルクは、伝達機構76のギアが破損しない値に設定される。伝達トルクの上限値は、コイルバネ96の材質、線径、内径などによって調節される。
図9は撮影状態が広角端付近の場合で説明したが、撮影状態が望遠端付近の場合には、第1レンズ枠21を光軸方向のカメラ本体側に移動させる力Gが第1カムフォロア31に発生すると、カム枠60には力Fとは逆方向の力が発生し、カム枠60は逆方向に回転する。この場合、図8で説明したような双方向クラッチの構成を採用することによって伝達機構76のギアの破損を防止することができる。
【0027】
ここで、第1カム溝61の圧力角θを小さくすれば、カム枠60を回転させる力Fが小さくなり、ギア破損の防止には有効になる。圧力角θを小さくするには、カム枠60の回転量を増加させる必要がある。しかしながら、カム枠60の回転量を増加させようとすると、第1カム溝61、第2カム溝62、及びギア部64それぞれの展開長が、増加する(図3Bを参照)。すると、第1カム溝61、第2カム溝62、及びギア部64を、カム枠60の外周に配置することが難しくなる。このため、カム枠60の外径を大きくする必要がある。つまり、レンズ鏡筒が大型化してしまう。
【0028】
この問題を解決するために、本実施形態では、以下のような技術が導入されている。図10には、カム枠60の回転角度と第1カム溝61の関係を示す。従来の第1カム溝61の形状は、変曲部67が回転角度26deg付近にある(図10の破線を参照)。これに対して、本実施形態では、第1カム溝61の形状を補正することで、変曲部67を20deg付近に移動している(図10の実線を参照)。これは、変曲部67の前後において、カム枠60の回転角度に対する、第1カム溝61の変化量(位置変化量)を、変更することで実現されている。
【0029】
図11には、カム枠60の回転角度と第1カム溝圧力角θの関係を示す。本実施形態では、第1カム溝61の形状を補正することで、変曲部67は、カム枠60の回転角度20deg付近に存在している(図10を参照)。また、補正前の圧力角θは、広角端及び望遠端において、35degである。一方で、広角端から変曲部67までの領域(図11の第2領域)において、補正後の圧力角θの最大値は、40degになっている。また、望遠端から変曲部67までの領域(図11の第1領域)において、補正後の圧力角θの最大値は、25degとなっている。つまり、第1領域における最大値と第2領域における最大値との差の絶対値は、15degとなっている。以下、補正後について説明する。
【0030】
圧力角θが25deg以下の領域では、第1レンズ枠21を光軸方向のカメラ本体側に移動させる力Gが第1カムフォロア31に発生したとても、カム枠60を回転させる力Fは小さい。このため、伝達機構76のギア強度によって、力Fに抵抗することができる。また、力Fが小さいので、伝達機構76のギアの破損も、防止することができる。すなわち、この領域では、クラッチ例えば双方向クラッチを、必要としない。
【0031】
一方で、圧力角θが25degより大きい領域では、クラッチが必要である。言い換えると、クラッチが必要な領域は、圧力角θが最大40degとなる広角端から、変曲部67までの領域である。この領域では、たとえば、上述した片方向クラッチを採用することによって、伝達機構76のギアの破損を防止することができる。
以上のように、第1カム溝61の形状を補正することで、広角端から望遠端までのカム枠60の回転角度を変更することなく、変曲部67の位置を変えるだけで、広角端付近の第1カム溝61の圧力角θを大きく、望遠端付近の第1カム溝61の圧力角θを小さくしている。
【0032】
5.まとめ
(1)本実施の形態のレンズ鏡筒2は、外枠50とカム枠60とモータ75と伝達機構76とを備える。カム枠60の内周側には、モータ75の回転動力が伝達されるギア部64を有し、カム枠60の外周側には光学の変倍比を変更するための第1カム溝61が設けられている。伝達機構76は、ギア部64と噛み合う駆動ギア95と、駆動ギア95と同軸に設けられた第2ウォームホイール94を有しており、駆動ギア95と第2ウォームホイール94の間に伝達トルクを一時的に解除可能なコイルバネ96が設けられている。コイルバネ96によって、駆動ギア95に伝達する回転動力は、一方向に対してのみ、一時的に解除される。第1カム溝61は、撮影可能領域において変曲部67を有する。
【0033】
これにより、レンズ鏡筒2が撮影状態にある時に、第1レンズ枠21を光軸方向のカメラ本体側に移動させる力Gが、第1カムフォロア31に発生したとしても、駆動ギア95と第2ウォームホイール94の間でトルクの伝達が遮断され、伝達機構76の破損を防止することができる。
【0034】
(2)本実施の形態のレンズ鏡筒2において、第1カム溝61は、望遠端から変曲部67までの第1領域と、広角端から変曲部67までの第2領域を有する。第1カム溝61の圧力角の最大値が第2領域に含まれる。第2領域において、広角端から変曲部67に向かってカム枠60が回転する方向とコイルバネ96が回転動力を解除する方向が同じとすることによって第2領域での伝達機構76のギアの破損を防止することができる。また第1領域においては、第2領域よりも圧力角が小さいため、落下衝撃による外力がカム枠60を回転させる力は小さくなり、伝達機構76の破損を防止することができる。
【0035】
(3)本実施の形態のレンズ鏡筒2において、広角端から変曲部67までの第2領域における第1カム溝61の圧力角最大値は、望遠端から変曲部67までの第1領域における第1カム溝61の圧力角最大値より、大きくなっている。このため、片方向クラッチだけで、伝達機構76の破損を効果的に防止することができる。
【0036】
(4)本実施の形態のレンズ鏡筒2において、第1カム溝61は、望遠端から変曲部67までの第1領域における第1カム溝61の圧力角最大値と、広角端から変曲部67までの第2領域における第1カム溝61の圧力角最大値との差の絶対値が、10deg以上であるので、伝達機構76の破損を効果的に防止することができる。
【0037】
[他の実施形態]
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形および修正が可能である。
なお、前述の第1実施形態の構成と実質的に同じ機能を有する構成については、同じ符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【0038】
(1)前述の実施形態では、レンズ鏡筒2を例に説明しているが、レンズ鏡筒はレンズ鏡筒2に限定されない。例えば、レンズ鏡筒は、交換可能なレンズ鏡筒ではなく一体型の撮像装置に用いられるレンズ鏡筒であってもよい。
(2)前述の実施形態では、モータ75を例に説明しているが、モータ75はDCモータに限定されない。他のタイプのモータ(例えば、ステッピングモータ)であってもよい。
(3)前述の実施形態では、伝達機構76は、ウォームギアとウォームホイールで構成されているが、平歯車で構成されても構わない。
(4)前述の実施形態では、広角端側の圧力角が大きくなるように第1カム溝61を補正したが、逆に望遠側の圧力角が大きくなるように補正しても構わない。その場合は望遠端から変曲部67の領域で、片方向クラッチを有効となるように設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【0039】
以上に説明したレンズ鏡筒は、落下衝撃などによる破損を防止することが可能となるので、撮像装置の分野において有用である。
【符号の説明】
【0040】
2 レンズ鏡筒
21 第1レンズ枠
22 第2レンズ枠
23 第3レンズ枠
31 第1カムフォロア
32 第2カムフォロア
37 直進突起
42 絞りユニット
50 外枠(第1枠)
52 カム溝
53 直進溝
60 カム枠(第2枠)
61 第1カム溝
62 第2カム溝
64 ギア部
66 カムフォロア
67 変曲部
70 固定枠
71 シャフト
75 モータ(駆動アクチュエータ)
76 伝達機構
80 レンズマウント
82 ビス
83 ビス(固定枠連結)
91 第1ウォームギア
92 第1ウォームホイール
93 第2ウォームギア
94、104 第2ウォームホイール(第2伝達ギア部)
95、105 駆動ギア(第1伝達ギア部)
96、106 コイルバネ
98、108 曲げ部
99、109 溝部
100 ギア軸部
L1 第1レンズ
AX 光軸

【特許請求の範囲】
【請求項1】
レンズを保持するレンズ鏡筒であって、
第1枠と、
前記第1枠により回転可能に支持され、前記第1枠に対し進退可能な第2枠と、
前記第2枠を前記第1枠に対して回転駆動する駆動アクチュエータと、
前記駆動アクチュエータの駆動力を伝達する伝達機構と、
を備え、
前記第2枠は、
概ね筒状の本体部と、
前記本体部の内周面に配置され前記伝達機構により回転駆動力が伝達されるギア部と、
光学系の変倍比を変更する範囲において変曲部を有するカム溝と、
を有しており、
前記伝達機構は、
前記ギア部と係合する第1伝達ギア部と、
前記第1伝達ギア部と同軸に設けられる第2伝達ギア部と、
前記第1伝達ギア部と前記第2伝達ギア部の間に配置されるクラッチと、
を有しており、
前記クラッチは、前記第1伝達ギアに伝達される前記駆動アクチュエータの駆動力を、一方向の回転に対してのみ、一時的に解除する、
レンズ鏡筒。
【請求項2】
前記カム溝は、
第1の端部から前記変曲部までを含む第1領域と、
第2の端部から前記変曲部までを含む第2領域と、
を有し、
前記第2枠が回転する方向に対する前記カム溝のなす圧力角の最大値が前記第2領域に含まれ、
前記第2領域において、前記第2の端部から前記変曲部に向かって前記第2枠が回転する方向と、前記クラッチが前記駆動アクチュエータの駆動力を解除する方向が同じである、
請求項1に記載のレンズ鏡筒。
【請求項3】
前記第2領域の圧力角の最大値は、前記第1領域の圧力角の最大値より大きい、
請求項2に記載のレンズ鏡筒。
【請求項4】
前記第1領域の前記カム溝の圧力角の最大値と、前記第2領域の前記カム溝の圧力角の最大値との差の絶対値が、10deg以上である、
請求項2又は3に記載のレンズ鏡筒。

【図1】
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【図2】
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【図3A】
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【図3B】
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【図4A】
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【図4B】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2013−109313(P2013−109313A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−128558(P2012−128558)
【出願日】平成24年6月6日(2012.6.6)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】