JP2002214505A

JP2002214505A - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP2002214505A
Application number: JP2001006386A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Edamitsu; 敏章枝光
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2002-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズ保持枠を直線移動させるナットのガタ
つきを抑制すること。【解決手段】本発明は、レンズ４を保持するレンズ保
持枠３と、レンズ保持枠３をレンズ４の光軸方向にガイ
ドするガイドバー１、２と、モータ６により回転される
リードスクリュー７と、リードスクリュー７の回転運動
を直線運動に変換してレンズ保持枠３をレンズ４の光軸
方向に沿って移動させるナット５と、ナット５をレンズ
保持枠３に取り付ける支持腕１２ａ、１２ｂとを備える
レンズ駆動装置において、ナット５を、光軸方向と略直
角な面であって、リードスクリュー７と支持軸５ｃ、５
ｄとを結んだ線と略等しい方向に片寄せする突出部５ｄ
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラ等の
レンズを光軸方向に沿って移動させるレンズ駆動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラは、近年、小型・軽量化お
よび高倍率、多機能に伴って目覚ましい普及をみせてい
る。このビデオカメラにおいては、最近、焦点を整合さ
せる方式として、いわゆるＴＶ−ＡＦと呼ばれるオート
フォーカス方式が用いられている。

【０００３】このオートフォーカス方式は、撮像素子か
らの映像信号における高域周波数成分信号（焦点電圧）
のピーク位置を合焦位置とするもので、焦点電圧が最大
となるように例えばフォーカスレンズの位置を制御して
いる。

【０００４】レンズ位置の制御は、レンズ可動範囲全域
に渡ってレンズを移動させ、この中で最も高域周波数成
分の高い位置を検出すればよいが、これでは長時間を要
してしまう。そこで、レンズを例えばＮＴＳＣ方式のＴ
Ｖ信号の１フィールド期間である１／６０秒の間で微小
移動させ、各移動点での焦点電圧の値に基づいて高域周
波数成分のピークを検出することが行われている。

【０００５】このような高い駆動精度が要求されるレン
ズ駆動装置としては、モータによるリードスクリューの
回転をナットにより直線運動に変換し、このナットと連
結されるレンズ保持枠をガイドバーに沿って移動する機
構が多く用いられている。

【０００６】上記のようなレンズ駆動装置では、ナット
がリードスクリューを噛合する箇所や、ナットとレンズ
保持枠との連結部分、さらにレンズ保持枠とガイドバー
とのガタつき等を最小限に抑えることが高精度駆動を行
う上で重要となる。

【０００７】ナットとレンズ保持枠との連結部分におけ
るガタつきを抑制するレンズ駆動装置としては、図９に
示すように、コイルバネ８を用いてナット５をレンズ保
持枠３に対して光軸方向へ片寄せすることが行われてい
る（特許第２７２５４９１号参照）。すなわち、ナット
５の支持軸５ｃ、５ｂをレンズ保持枠３の支持腕１２
ａ、１２ｂの穴１３、１４に挿入する際、ナット５の支
持軸５ｂにコイルバネ８を入れる。これにより、ナット
５はコイルバネ８の付勢力で光軸方向に沿って片寄せさ
れる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなレンズ駆動装置では、ナットがレンズ保持枠に対し
て光軸方向に片寄せされているものの、コイルバネ側の
ナットの軸とレンズ保持枠の支持腕の穴との間でのガタ
つきを抑える構造は存在しない。このため、コイルバネ
側のナットの軸とレンズ保持枠の支持腕の穴との間にお
いて、光軸と垂直な方向にガタつきが発生してしまう。

【０００９】このガタつきは、レンズ保持枠の駆動精度
を悪化させる要因となる。特に、装置全体を光軸が重力
の方向と平行な状態から１８０°姿勢変化させた場合、
主にレンズの自重の影響により、ナットとレンズ保持枠
との光軸と垂直な方向に沿ったガタつきが最大となる。

【００１０】このようなガタつきを抑制するためには、
コイルバネ側のナットの軸とレンズ保持枠の支持腕の穴
とにおけるクリアランスを最小限に抑えなければならな
い。このため、各部品に要求される成形精度が厳しくな
り、またその精度やばらつきによって駆動性能が著しく
影響を受けるという問題が生じる。

【００１１】しかも、ナットなリードスクリューとの良
好な摺動性を保つためにポリアセタール等の樹脂によっ
て成型され、レンズ保持枠は強度等を考慮してポリカー
ボネイト等の材料で作られることが多いため、一般にナ
ットとレンズ保持枠との材料が異なっている。

【００１２】したがって、両者の熱膨張率の違いから、
環境温度が変化するとコイルバネ側のネットの軸とレン
ズ保持枠の支持腕の穴とのクリアランスが変化する。例
えば、ナットの材料の熱膨張率がレンズ保持枠の材料の
熱膨張率より大きい場合、常温でクリアランスをゼロに
設定すると、高温状態において両者の熱膨張量の相違に
よりコイルバネ側のナットの軸とレンズ保持枠の支持腕
の穴とがいわゆる熱嵌合（締まり嵌め）状態となり、ナ
ットがレンズ保持枠に対して自由に回転できないことに
なる。こうなると、ナットはリードスクリューの傾きや
ずれを吸収できなくなり、モータに負荷がかかって駆動
電圧が上昇する等の悪影響が生じる。

【００１３】したがって、このような環境温度変化に対
しても、ある一定の性能を保証する必要があることか
ら、コイルバネ側のナットの軸とレンズ保持枠の支持腕
の穴とのクリアランスの変化量を見込んで常温状態にお
けるクリアランスを大きめに設定しなければならない。

【００１４】このような理由から、たとえ部品の精度を
一定に保つことができたとしても、コイルバネ側のナッ
トの軸とレンズ保持枠の支持腕の穴とのクリアランスに
は、これ以上詰めることができない最小値が存在し、こ
れが特に前述の姿勢変化によるレンズのずれを起こす原
因となっている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成されたものである。すなわち、本
発明は、レンズを保持するレンズ保持枠と、レンズ保持
枠をレンズの光軸方向にガイドするガイドバーと、モー
タにより回転されるリードスクリューと、リードスクリ
ューの回転運動を直線運動に変換してレンズ保持枠をレ
ンズの光軸方向に沿って移動させるナットと、ナットの
支持軸をレンズ保持枠に取り付ける支持腕とを備えるレ
ンズ駆動装置において、ナットを、光軸方向と略直角な
面であって、リードスクリューと支持軸とを結んだ線と
略等しい方向に片寄せする片寄せ機構を備えている。

【００１６】このような本発明では、ナットと支持腕と
を取り付けた状態で、片寄せ機構によってナットが、光
軸と略直角な面であって、リードスクリューと支持軸と
を結んだ線と略等しい方向に片寄せされるため、ナット
と支持腕とのクリアランスを残しながら、ナットが支持
腕（レンズ保持枠）に対して光軸と直角な方向にずれる
隙間を抑制できるようになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るレンズ駆
動装置を説明する分解斜視図、図２は、本実施形態に係
るレンズ駆動装置を説明する部分断面図、図３は、本実
施形態の主要部を説明する部分断面図である。

【００１８】すなわち、図１〜図３に示す本実施形態の
レンズ駆動装置は、レンズ４の光軸方向に沿って平行に
配置される２本のガイドバー１、２と、このガイドバー
１、２に支持され、光軸方向に移動可能なレンズ保持枠
３と、レンズ保持枠３に保持されるレンズ４と、レンズ
保持枠３に取り付けられるナット５と、リードスクリュ
ー７を回転駆動する動力源となるモータ６とを備えてい
る。

【００１９】このリードスクリュー７は、ナット５のラ
ックギア部５ａと噛み合っており、モータ６の駆動でリ
ードスクリュー７が回転することにより、ナット５がリ
ードスクリュー７の軸方向すなわち光軸方向に沿って直
線移動するようになる。

【００２０】ナット５は、レンズ保持枠３の周縁におけ
る斜め上方に設けられた支持腕１２ａ、１２ｂに取り付
けられている。ナット５は、支持腕１２ａ、１２ｂの穴
１３、１４に支持軸５ｃ、５ｄが挿入されることで回転
自在に取り付けられる。ナット５を回転自在に取り付け
るのは、リードスクリュー７の回転による微妙な振れ等
を吸収して、レンズ保持枠３へ伝えないようにするため
である。

【００２１】また、ナット５を支持腕１２ａ、１２ｂに
取り付ける際、ナット５の支持軸５ｂにコイルバネ８が
挿入されており、コイルバネ８の付勢力でナット５を光
軸方向へ押圧し、支持腕１２ａ、１２ｂ間での光軸方向
に沿ったガタつきを無くすようになっている。

【００２２】レンズ保持枠３は、ガイドバー１側に突設
した支持腕３ａの凹部１１をガイドバー１に係合させ、
かつ、他側のスリーブ１２にガイドバー２を貫通させて
光軸方向へ移動可能に支持されている。

【００２３】このようなレンズ駆動装置において、本実
施形態では、ナット５を支持腕１２ａ、１２ｂ間に取り
付けた際、ナット５を、光軸と略直角な面であって、リ
ードスクリュー７と支持軸５ｃ、５ｄとを結んだ線と略
等しい方向に片寄せする突出部５ｄ（片寄せ機構）を備
える点に特徴がある。

【００２４】ナット５の支持軸５ｃ、５ｂと支持腕１２
ａ、１２ｂの穴１３、１４との間には、環境温度変化が
あってもナット５が容易に回転できるよう材料の熱膨張
率を考慮した隙間（クリアランス）が設けられている
が、このクリアランスによってナット５は光軸方向に対
して垂直な方向にガタつくことになる。

【００２５】片寄せ機構となる突出部５ｄは、ナット５
と支持腕１２ａとの間に設けられており、この突出部５
ｄによってナット５を支持腕１２ａ、１２ｂ間で片寄せ
するようになっている。

【００２６】ここで、図３に示すように、ナット５を組
み付けた状態において、コイルバネ８の伸長復元力がナ
ット５に及ぼす力Ｆ₁の中心は、ほぼナット５の支持軸
５ｂの中心軸上である。一方、ナット５の突出部５ｄに
おいてレンズ支持枠３の支持腕１２ｂから受ける力Ｆ₂
は、支持軸５ｂの中心軸から外れている。このずれによ
って、ナット５はモーメントＭを受けて片寄せされる状
態となる。

【００２７】このナット５の片寄せによる力学的状態を
図４の模式図に基づき説明する。ナット５は、空間に固
定されているものと仮定して、レンズ４の重さＦ₄が加
わったときに、ガタが生じるかどうかを考える。

【００２８】コイルバネ８の力をＦ₁、ナット５から支
持腕１２ａに加わる光軸方向の力をＦ₂、光軸と垂直な
方向の片寄せ力をＦ₅、Ｆ₆とする。図示した力は、全て
レンズ保持枠３に加わる力である。

【００２９】この状態でレンズ４の重さＦ₄を図４に示
す向きに加えた場合、ナット５の支持軸５ｃ、５ｂと支
持腕１２ａ、１２ｂの穴１３、１４との間に隙間がない
のでガタは生じ得ない。

【００３０】一方、レンズ４の重さＦ₄を図４に示す向
きとは逆の向きに加えた場合（支持腕１２ａは点Ａ周り
にまわろうとする）、点Ａ周りのモーメントのつり合い
は、−Ｆ₁Ｌ₂＋Ｆ₅Ｌ₄＋Ｆ₄（Ｌ₁＋Ｌ₂）＝０となる。

【００３１】ここで、ガタが生じない条件は、Ｆ₅≧
０、Ｌ₂≧Ｆ₄Ｌ₁／（Ｆ₁−Ｆ₄）となる。例えば、Ｆ₁＝
３１ｇｆ、Ｆ₄＝２ｇｆ、Ｌ₁＝１２．４ｍｍのとき、Ｌ
₂≧０．８６ｍｍを満たさないと、ガタが生じることに
なる。つまり、突出部５ｄの位置を調整することによ
り、ナット５の片寄せの力を調整できるようになる。

【００３２】なお、ここでは、ある方向の平面上の力の
関係を示したが、実際には、図１に示す突出部５ｄのよ
うに線受けにして、図４の紙面と垂直な方向に対するナ
ット５の傾きを規制するのが望ましい。

【００３３】このような突出部５ｄによってナット５を
片寄せし、ナット５を支持腕１２ａ、１２ｂに取り付け
た状態での隙間（支持軸５ｃ、５ｂと穴１３、１４との
隙間）を調整する場合、支持軸５ｃ、５ｂと穴１３、１
４との熱膨張によって支持軸５ｃ、５ｂと穴１３、１４
とのクリアランスが小さくなっても、ナット５の滑らか
な回転を妨げずに済む。

【００３４】図５〜図７は、他の例を説明する部分断面
図、図８は、他の例を説明するナットの斜視図である。
図５に示す例は、ナット５と支持腕１２ａとの間にある
突出部５ｄが、支持軸５ｃに対してリードスクリュー７
と反対側に設けられている。この例では、ナット５が先
に説明した図１〜図３に示す例とは反対に片寄せされる
ことになる。

【００３５】また、図６に示す例は、突出部５ｄがナッ
ト５側ではなく支持腕１２ａ側に設けられている。つま
り、突出部５ｄは必ずしもナット５側に設けられている
必要はなく、支持腕１２ａ側にあってもナット５を片寄
せすることができる。

【００３６】また、図７に示す例は、突出部５ｄが支持
腕１２ａ側に設けられているとともに、支持軸５ｃに対
してリードスクリュー７と反対側に設けられている。こ
の突出部５ｄは、支持腕１２ａの付け根部分に設けられ
ていることから、ナット５を安定して片寄せできるよう
になる。

【００３７】また、図８に示す例は、ナット５に円柱状
の２つの突出部５ｄが設けられた例である。２つの突出
部５ｄが光軸に対して垂直な方向に並ぶことで、その並
びに沿った方向のナット５のガタつきを抑制できること
になる。

【００３８】なお、いずれの突出部５ｄにおいても、ナ
ット５や支持腕１２ａに一体的に形成されることで、別
途部品を追加製造することなく、同一工程でナット５を
片寄せする突出部５ｄを形成できることになる。

【００３９】また、ナット５を支持腕１２ａ、１２ｂ間
で片寄せできる突出部５ｄであれば、その形状や配置が
上記の例に限定されるものではない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。すなわち、調整機構によってナッ
トと支持腕とのクリアランスを残しながら、ナットが支
持腕に対して光軸と垂直な方向にずれる隙間を抑制で
き、レンズの滑らかな駆動とともに、駆動時や角度変化
時のレンズのガタつきを抑制することが可能となる。こ
れにより、レンズ駆動時や装置本体の角度変化があって
も画像の乱れを防止でき、しかも滑らかなレンズ駆動を
維持できるので、消費電力の増加を防止することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るレンズ駆動装置を説明する分
解斜視図である。

【図２】本実施形態に係るレンズ駆動装置を説明する部
分断面図である。

【図３】本実施形態の主要部を説明する部分断面図であ
る。

【図４】ナットの片寄せによる力学的状態を説明する模
式図である。

【図５】他の例を説明する部分断面図（その１）であ
る。

【図６】他の例を説明する部分断面図（その２）であ
る。

【図７】他の例を説明する部分断面図（その３）であ
る。

【図８】他の例を説明する斜視図である。

【図９】従来例を説明する分解斜視図である。

【符号の説明】

１…ガイドバー、２…ガイドバー、３…レンズ保持枠、
４…レンズ、５…ナット、５ａ…ラックギア部、５ｂ…
支持軸、５ｃ…支持軸、５ｄ…突出部、６…モータ、７
…リードスクリュー、８…コイルバネ、１２…スリー
ブ、１２ａ…支持腕、１２ｂ…支持腕

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズを保持するレンズ保持枠と、前記
レンズ保持枠を前記レンズの光軸方向にガイドするガイ
ドバーと、モータにより回転されるリードスクリュー
と、前記リードスクリューの回転運動を直線運動に変換
して前記レンズ保持枠を前記レンズの光軸方向に沿って
移動させるナットと、前記ナットの支持軸を前記レンズ
保持枠に取り付ける支持腕とを備えるレンズ駆動装置に
おいて、前記ナットを、前記光軸方向と略直角な面であって、前
記リードスクリューと前記支持軸とを結んだ線と略等し
い方向に片寄せする片寄せ機構を備えていることを特徴
とするレンズ駆動装置。
【請求項２】前記片寄せ機構は、前記ナットと前記レ
ンズ保持部の支持腕との間に設けられた突出部から成る
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】前記突出部は、前記ナットに一体的に形
成されていることを特徴とする請求項２記載のレンズ駆
動装置。
【請求項４】前記突出部は、前記支持腕に一体的に形
成されていることを特徴とする請求項２記載のレンズ駆
動装置。