トップ :: G 物理学 :: G02 光学




【発明の名称】 レンズ駆動装置
【発明者】 【氏名】陸川 和男

【氏名】金子 晃平

【氏名】秋山 雅夫

【氏名】大野 浩一

【氏名】清水 孝一
【要約】 【課題】前後２群のレンズを有し、後群レンズのみを駆動させて変倍可能であって、低コストでより強度の高い、レンズ駆動装置を提供する。

【解決手段】第１レンズ群３０と、第１レンズ保持枠４と、第２レンズ群３１と、第２レンズ保持枠６と、キー環５と、カム環３とを有するレンズ駆動装置である。第１レンズ保持枠４の第１ヘリコイドネジ４０とカム環３の第２ヘリコイドネジ１０との噛み合いは、第１レンズ群３０がその収納位置から所定位置まで繰り出されたところで、外れ、第２レンズ保持枠６のコマ２０ａ、２０ｂとカム環３のカム溝２１，２２は、第１レンズ群３０が前記所定位置まで達した状態からさらにカム環３の回転によって第２レンズ保持枠６が前方に繰り出されるように係合している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】前後に並ぶ二つのレンズ群を有し、前方に配置された第１レンズ群を保持し、外周面に第１ヘリコイドネジが形成された第１レンズ保持枠と、第１レンズ群よりも後方に配置された第２レンズ群を保持し、外方に向けて突出するコマが設けられた第２レンズ保持枠と、第１レンズ保持枠の外側にあって、内周面に、第１ヘリコイドネジと噛み合う第２ヘリコイドネジと、第２レンズ保持枠のコマが係合するカム溝が形成されたカム環とを備え、カム環の回転によって、第１レンズ保持枠および第２レンズ保持枠を介して、第１レンズ群および第２レンズ群を、それぞれの収納位置から前方に繰り出すように駆動するレンズ駆動装置において、第１ヘリコイドネジと第２ヘリコイドネジの噛み合いは、第１レンズ群がその収納位置から所定位置まで繰り出されたところで、外れ、第２レンズ保持枠のコマとカム環のカム溝は、第１レンズ群が前記所定位置まで達した状態からさらにカム環の回転によって第２レンズ保持枠が前方に繰り出されるように係合していることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】第１レンズ保持枠の内側には、外周面に前後方向に延びる直進溝が形成されたキー環が設けられ、第１レンズ保持枠には、キー環の直進溝と係合する突起が設けられていることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】カム環のカム溝は、カム環の回転によって、第２レンズ群を収納位置から撮影可能となる最小倍率が得られるときの特定位置まで繰り出すための繰り出し・収納用のカム溝と、第２レンズ群を前記特定位置からさらに前方に繰り出して変倍を行うための変倍用のカム溝とからなることを特徴とする請求項１または２記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】第２レンズ保持枠を貫通するように、棒状のガイド軸が設けられ、第２レンズ保持枠はガイド軸に沿って移動することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズの繰り出しや収納、および変倍を行う、レンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、前後二つのレンズ群を内蔵し、該レンズ群を前後方向に駆動しながら、変倍や焦点調節を行うレンズ駆動装置が知られている。このような、レンズ駆動装置では、落下などの衝撃によって破損することを防ぐために、前群レンズを強度の高いヘリコイド構造で、後群レンズをカム構造によって駆動する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】こういったレンズ駆動装置では、収納位置からワイド状態、さらにテレ状態までレンズを繰り出す間、前群レンズはヘリコイド構造によって、一律に前進するようになっている。従って、このようなレンズ駆動装置では、後群レンズのみを駆動させて変倍を行う構造をとることができず、設計上の制約があった。
【０００４】また、後群レンズのカム構造は、レンズ枠に設けられたコマを、カム環のカム溝に係合させた構造が一般的である。しかし、このようなカム構造は、コマに荷重が集中し、衝撃に比較的弱かった。さらに、従来のカム環では、精度を必要としないレンズの繰り出し・収納に使われる部分も含めて、カム溝全体に、変倍用を基準とした高精度な加工が施されており、製造コストと加工時間に無駄が生じていた。
【０００５】本発明の課題は、後方のレンズ群のみ駆動して変倍を行うことが可能であって、従来より低コストで強度の高いレンズ駆動装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば図１〜３に示すように、前後に並ぶ二つのレンズ群（３０，３１）を有し、前方に配置された第１レンズ群（３０）を保持し、外周面に第１ヘリコイドネジ（４０）が形成された第１レンズ保持枠（４）と、第１レンズ群よりも後方に配置された第２レンズ群（３１）を保持し、外方に向けて突出するコマ（２０ａ、２０ｂ）が設けられた第２レンズ保持枠（６）と、第１レンズ保持枠の外側にあって、内周面の前方に第１ヘリコイドネジと噛み合う第２ヘリコイドネジ（１０）が形成され、内周面の後方に第２レンズ保持枠のコマが係合するカム溝（第１カム２１，第２カム２２）が形成されたカム環（３）とを備え、カム環の回転によって、第１レンズ保持枠および第２レンズ保持枠を介して、第１レンズ群および第２レンズ群を、それぞれの収納位置から前方に繰り出すように駆動するレンズ駆動装置（１）において、第１ヘリコイドネジと第２ヘリコイドネジの噛み合いは、第１レンズ群がその収納位置から所定位置まで繰り出されたところで、外れ、第２レンズ保持枠のコマとカム環のカム溝は、第１レンズ群が前記所定位置まで達した状態からさらにカム環の回転によって第２レンズ保持枠が前方に繰り出されるように係合していることを特徴としている。
【０００７】請求項１記載の発明によれば、第１ヘリコイドネジと第２ヘリコイドネジの噛み合いは、第１レンズ群がその収納位置から所定位置まで繰り出されたところで外れるので、第１レンズ群を所定位置に繰り出した状態で前方への移動を停止させることができる。そして、第１レンズ群を所定位置に繰り出した後、さらにカム環が回転すると、カム構造によって駆動される第２レンズ群のみが前方に繰り出される。よって、例えば第１レンズ群と第２レンズ群とを収納位置からワイド（最小倍率）状態となる位置へ繰り出したところで第１ヘリコイドネジと第２ヘリコイドネジとの噛み合いが外れれば、それ以降は第２レンズ群のみを繰り出すことで、倍率を変えることができる。従って、第１レンズ群をヘリコイドネジで駆動しながら、第２レンズ群のみを駆動させて変倍を行う構造をとることが可能となり、設計の自由度を高めることができる。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のレンズ駆動装置であって、第１レンズ保持枠の内側には、外周面に前後方向に延びる直進溝（５ａ）が形成されたキー環（５）が設けられ、第１レンズ保持枠には、キー環の直進溝と係合する突起（ボス４ａ）が設けられていることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
【０００９】請求項２記載の発明によれば、キー環の外周面に形成された前後方向に延びる直進溝と、第１レンズ保持枠に設けられた突起とが係合しているので、第１レンズ保持枠は突起が直進溝に沿うことで前後方向に直進するように規制される。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のレンズ駆動装置であって、カム環のカム溝は、カム環の回転によって、第２レンズ群を収納位置から撮影可能となる最小倍率が得られるときの特定位置まで繰り出すための繰り出し・収納用のカム溝（収納用カム溝２２ａ）と、第２レンズ群を前記特定位置からさらに前方に繰り出して変倍を行うための変倍用のカム溝（変倍用カム溝２１ａ）とからなることを特徴としている。
【００１１】請求項３記載の発明によれば、第２レンズ群を駆動させるカム構造のうち、変倍用のカム溝は高精度に加工し、繰り出し・収納用のカム溝は精度を落として加工することで、コストの削減と、加工時間の短縮を図ることができる。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のレンズ駆動装置であって、第２レンズ保持枠を貫通するように、棒状のガイド軸（６ａ）が設けられ、第２レンズ保持枠はガイド軸に沿って移動することを特徴としている。
【００１３】請求項４記載の発明によれば、第２レンズ保持枠はガイド軸に沿って移動するので、衝撃に強い構造となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一例としてのレンズ駆動装置１を示す断面図であり、図２はレンズ駆動装置１の分解斜視図である。また図３は、図１および図２におけるカム環３の内周面を示す展開図である。
【００１５】まず、レンズ駆動装置１の構成を説明する。図１および図２に示すように、レンズ駆動装置１は、主に第１レンズ群３０と、第１レンズ保持枠４と、第２レンズ群３１と、第２レンズ保持枠６と、キー環５と、カム環３と、カバー部材２と、押え部材７とから構成されている。ここで、第１レンズ群３０側を前方、第２レンズ群３１側を後方とする。
【００１６】第２レンズ保持枠６は、内側に第２レンズ群３１を保持するものである。第２レンズ保持枠６の外周面には、前後方向に貫通する貫通孔６ｃが形成された孔部材６ｂが設けられている。この貫通孔６ｃには、前後方向に長く形成されたガイド軸６ａが挿通している。孔部材６ｂには、外方に向けて突出する二つのコマ２０ａ，２０ｂが、前後方向に並ぶよう設けられている。なお、符号９は、シャッターを駆動するシャッター駆動部である。
【００１７】押え部材７は、第２レンズ保持枠６の後方に設けられているリング状の平板で、前面には、ガイド軸６ａの後端部が嵌合し固定される第１固定部７ａが設けられている。
【００１８】キー環５は、第２レンズ保持枠６の外側に取り付けられており、前後方向に長孔５ｂが形成され、第２レンズ保持枠６のコマ２０ａ、２０ｂは、この長孔５ｂを貫通して外側に突出するようになっている。そして、キー環５の内側前部には、環状に張り出し、ガイド軸６ａの前端部が嵌合する第２固定部５ｃが設けられている。また、キー環５の後端部には、外側方向に張り出す張り出し面５ｄが設けられており、この張り出し面５ｄの後面と押え部材７が接した状態で組み付けられている。キー環５の外周面には、前後方向に延びる直進溝５ａが設けられている。
【００１９】第１レンズ保持枠４は、キー環５の外側に設けられており、内側の前部に第１レンズ群３０を保持している。また、第１レンズ保持枠４の内周面の後端部には、キー環５の直進溝５ａと係合するボス（突起）４ａが設けられており、このボス４ａにより第１レンズ保持枠４は前後方向に直進するよう規制されている。また、第１レンズ保持枠４の外周面の後部には、第１ヘリコイドネジ４０が施されている。この第１ヘリコイドネジ４０については後述する。
【００２０】第１レンズ保持枠４と、第２レンズ保持枠６との間には、バネ５０，５０が設けられている。第１レンズ保持枠４と第２レンズ保持枠６は、バネ５０，５０によって、互いに離れる方向に付勢されている。
【００２１】カム環３は、第１レンズ保持枠４の外側に取り付けられ、内周面の前部には、第１レンズ保持枠４の外周面の第１ヘリコイドネジ４０と噛み合う、第２ヘリコイドネジ１０が設けられている。また、カム環３の前端部１３は、内側に周方向に沿って突出し、第１レンズ保持枠４が外れないよう規制している。
【００２２】また、カム環３の内周面後部には、第２レンズ保持枠６の前方のコマ２０ａと係合する第１カム２１と、第２レンズ保持枠６の後方のコマ２０ｂと係合する第２カム２２とが施されている。第１カム２１は、変倍用に高精度に加工された前方側の変倍用カム溝２１ａと、コマ２０ａの動きを妨げない程度に幅を持たせ、比較的ラフに形成された後方側の逃し２１ｂとからなる。第２カム２２は、コマ２０ｂの動きを妨げない程度に幅を持たせ、比較的ラフに形成された前方側の逃し２２ｂと、繰り出し・収納用に、変倍用カム溝２１ｂよりは精度を落として加工された、後方側の収納用カム溝２２ａとからなる。さらに、カム環３の外周面の後端部付近には、レンズ駆動装置１が取付けられるカメラ等の駆動ギアと噛み合う、ギア部３ａが設けられている。
【００２３】カバー部材２は、カム環３の外側に取り付けられ、後端面は押え部材７の前面に接するように固定されている。カバー部材２の前端部２ａは、内側方向に張り出すように形成されており、カム環３の前端部と当接して、カム環３の前方向への動きを阻止している。また、カバー部材２の後端部付近には、矩形状の開口２ｂが施されており、カメラ等の前記駆動ギアと、カバー部材２の内側にあるカム環３のギア部３ａとが、この開口２ｂを介して噛み合うようになっている。
【００２４】第１レンズ保持枠４の第１ヘリコイドネジ４０と、カム環３の第２ヘリコイドネジ１０との係合状態を、図３（ａ）および図３（ｂ）に示す。これらの図中において、第１ヘリコイドネジ４０を点線で示す。第１ヘリコイドネジ４０には、一部ヘリコイドの形成されていない、非ヘリコイド部４０ｃが設けられている。第２ヘリコイドネジ１０の大部分は、図３に示すように、カム環３の前端部１３まで達していない。しかし、第２ヘリコイドネジ１０の一箇所のみ、カム環３の前端部１３まで達し、第１レンズ保持枠４がワイド状態の位置から収納されるときに、第１ヘリコイドネジ４０が係合する係合部１２となっている。
【００２５】係合部１２と、第２ヘリコイドネジ１０を構成するヘリコイド１１ａ、１１ｂをつなぐように、凸部１４が形成されている。レンズが収納状態にあるとき、第１ヘリコイドネジ４０は、図３（ａ）に示すように、第２ヘリコイドネジ１０の後端部付近で螺合している。この時、第１ヘリコイドネジ４０の非ヘリコイド部４０ｃは、ヘリコイド１１ａ、１１ｂ、係合部１２に対応している。
【００２６】図３（ａ）で示す収納状態から第１レンズ保持枠４が繰り出されると、第１ヘリコイドネジ４０は第２ヘリコイドネジ１０に対して、図３（ｂ）のＡの位置にくる。第１レンズ保持枠４がワイド（最小倍率）状態まで繰り出されると、第１ヘリコイドネジ４０は図３（ｂ）のＢの位置に達し、第２ヘリコイドネジ１０との噛み合いが外れる。このとき、非ヘリコイド部４０ｃは、斜線で示す位置にある。このワイド状態からさらにカム環３が回転すると、第２レンズ保持枠６のみがカム構造を介して前進し、変倍を行う。この間、第１ヘリコイドネジ４０と第２ヘリコイドネジ１０とは噛み合っていないことから、第１レンズ保持枠４はカム環３に対して空転する。第１レンズ群３０と第２レンズ群３１とがテレ（最大倍率）状態になった時、非ヘリコイド部４０ｃは、図３（ｂ）において網目で示す位置にくるようになっている。
【００２７】次に、レンズ駆動装置１の動作を説明する。
【００２８】収納状態にあるレンズ駆動装置１に、図示しないモーターからの駆動力がカム環３のギア部３ａに伝達されると、カム環３が、図３（ａ）において右方向に回転する。これに伴い、カム環３に対して第１ヘリコイドネジ４０を介して螺合している第１レンズ保持枠４は、キー環５の直進溝５ａに係合するボス４ａによって規制されながら、前方に直進する。同時に、カム環３の収納用カム溝２２ａにコマ２０ｂが係合する第２レンズ保持枠６は、ガイド軸６ａにガイドされて前方に直進する。
【００２９】第１レンズ群３０と第２レンズ群３１とがワイド状態まで繰り出されると、第１レンズ保持枠４の第１ヘリコイドネジ４０とカム環３の第２ヘリコイドネジ１０との噛み合いは外れる。また、このワイド状態において、第２レンズ保持枠６の後方のコマ２０ｂは、係合していた第２カム２２の収納用カム溝２２ａから逃し２２ｂに移行する。一方、それまで第１カム２１の逃し２１ｂ内で移動していた前方のコマ２０ａは、変倍用カム溝２１ａに係合する。
【００３０】ワイド状態に達した後、さらにカム環３が回転すると、第１レンズ保持枠４は空転して、第１レンズ群３０の繰り出しは停止する。第２レンズ群３１は、前方のコマ２０ａと係合する変倍用カム溝２１ａの案内によって、前方に繰り出される。この時、前述のように第１レンズ群３０の繰り出しは停止しているので、第２レンズ群３１のみが前方に繰り出され、最終的には前述のテレ状態（図３（ｂ））となる。
【００３１】テレ状態からワイド状態に戻り、さらにレンズ群が収納される動作においては、カム環３は、繰り出し時とは逆方向（図３（ｂ）において左方向）に回転する。この回転により、第２レンズ保持枠６は、変倍用カム溝２１ａの案内で繰り込まれ、ワイド状態に達すると、コマ２０ａが変倍用カム溝２１ａから逃し２１ｂに移行し、コマ２０ｂが逃し２２ｂから収納用カム溝２２ａに移行して係合する。また、ワイド状態になると、それまで空転していた第１ヘリコイドネジ４０のヘリコイド４０ａは、第２ヘリコイドネジ１０の係合部１２に当接して、第１ヘリコイドネジ４０と第２ヘリコイドネジ１０とが噛み合う。その後、さらにカム環３が回転すると、第１レンズ保持枠４と、第２レンズ保持枠６とは、収納位置まで繰り込まれる。
【００３２】以上のレンズ駆動装置１によれば、第１ヘリコイドネジ４０と第２ヘリコイドネジ１０との噛み合いは、第１レンズ群３０と第２レンズ群３１とがワイド状態に繰り出したところで外れるので、第１レンズ群３０の繰り出しをワイド状態の位置で停止させることができる。そして、ワイド状態からテレ状態までは、カム構造によって第２レンズ群３１のみを前方に繰り出すことができるため、第２レンズ群３１のみを駆動させて変倍を行うことができる。従って、第１レンズ群３０をヘリコイドネジで駆動しながら、第２レンズ群３１のみを駆動させて変倍を行う構造をとることが可能となり、設計の自由度を高めることができる。また、設計の自由度の向上により、カム環を短くするなどの効果も期待できる。
【００３３】さらに、カム構造で駆動させる第２レンズ保持枠６にはガイド軸６ａが設けられ、第２レンズ保持枠６はこのガイド軸６ａに沿って移動するため、衝撃により強い構造となる。また、カム構造において、高精度の加工が必要な変倍用カム溝２１ａと、高精度の加工を必要としない収納用カム溝２２ａとを別に設けることで、高精度の加工を施す部分を短くでき、コスト削減と加工時間の短縮を図ることができる。
【００３４】なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることはない。例えば焦点調節に関しては、レンズ駆動装置そのものに駆動源を設けても、ま収納・変倍用と同一モーターで駆動してもよく、種々の変形が可能である。
【００３５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、第１ヘリコイドネジと第２ヘリコイドネジの噛み合いは、第１レンズ群がその収納位置から所定位置まで繰り出されたところで外れるので、第１レンズ群を所定位置に繰り出させた状態で停止させることができる。そして、第１レンズ群を所定位置に繰り出した後、さらにカム環が回転すると、カム構造によって駆動される第２レンズ群のみが前方に繰り出される。よって、例えば第１レンズ群と第２レンズ群とを収納位置からワイド（最小倍率）状態となる位置へ繰り出したところで第１ヘリコイドと第２ヘリコイドとの噛み合いが外れれば、それ以降は第２レンズ群のみを繰り出すことで、倍率を変えることができる。従って、第１レンズ群をヘリコイドネジで駆動しながら、第２レンズ群のみを駆動させて変倍を行う構造をとることが可能となり、設計の自由度を高めることができる。
【００３６】請求項２記載の発明によれば、キー環の外周面に形成された前後方向に延びる直進溝と、第１レンズ保持枠に設けられた突起とが係合しているので、第１レンズ保持枠は突起が直進溝に沿うことで前後方向に直進するように規制される。
【００３７】請求項３記載の発明によれば、第２レンズ群を駆動させるカム構造のうち、変倍用のカム溝は高精度に加工し、繰り出し・収納用のカム溝は精度を落として加工することで、コストの削減と、加工時間の短縮を図ることができる。
【００３８】請求項４記載の発明によれば、第２レンズ保持枠はガイド軸に沿って移動するので、衝撃に強い構造となる。
【出願人】 【識別番号】０００２２７３６４
【氏名又は名称】日東光学株式会社
【出願日】 平成１２年１２月２７日（２０００．１２．２７）
【代理人】 【識別番号】１０００９００３３
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司 （外１名）
【公開番号】 特開２００２−１９６２１３（Ｐ２００２−１９６２１３Ａ）
【公開日】 平成１４年７月１２日（２００２．７．１２）
【出願番号】 特願２０００−３９８６７７（Ｐ２０００−３９８６７７）