特許 6633491 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6633491

(24)【登録日】2019年12月20日

(45)【発行日】2020年1月22日

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/04 20060101AFI20200109BHJP

   G02B 7/02 20060101ALI20200109BHJP

   G02B 7/08 20060101ALI20200109BHJP

   G03B 17/02 20060101ALI20200109BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/04 E

   G02B7/02 Z

   G02B7/08 A

   G03B17/02

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-190701(P2016-190701)

(22)【出願日】2016年9月29日

(65)【公開番号】特開2018-54872(P2018-54872A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2018年11月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000133227

【氏名又は名称】株式会社タムロン

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123630

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】武田 義弘

【審査官】 越河 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１７４９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０４７０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４８２２９６８（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０８４２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５０２０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１５４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３２３７７８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／０２−７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
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。

【請求項2】

上記スラスト支持部及び上記伝動回転軸は、上記各スラスト支持部と上記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請求項１記載のレンズ駆動機構。

【請求項3】

上記回転出力部材は、出力部材支持軸により回転可能に支持され、上記回転出力部材は、上記出力部材支持軸の先端と、上記伝動回転軸の、上記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請求項１記載のレンズ駆動機構。

【請求項4】

上記回転出力部材には、ラジアル軸受が設けられ、このラジアル軸受により、上記伝動回転軸の、上記太陽回転部材側の端部が回転可能に支持される請求項１乃至３の何れか１項に記載のレンズ駆動機構。

【請求項5】

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、
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。

【請求項6】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−３４６３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【発明の効果】

【0015】

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。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】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。

【図2】本発明の第１実施形態によるレンズ駆動機構を光軸方向に見た透視図である。

【図3】本発明の第１実施形態によるレンズ駆動機構の、光軸方向の断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態による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】本発明の第１実施形態による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。

【図6】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。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【符号の説明】

【0071】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】