JP2002354332A - 粗微動駆動装置及びレンズ移動装置 - Google Patents
粗微動駆動装置及びレンズ移動装置Info
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Abstract
約、移動速度の制約を同時に解決し、微少かつ高速な移
動を可能である。 【解決手段】粗微動駆動装置は、リードスクリュ14a
を有しモータ軸13と一体回転かつ軸方向に移動可能な
駆動軸14と、リードスクリュ14aと螺合し駆動軸1
4の回転により駆動軸上を移動するナット部材15と、
駆動軸14を軸方向に付勢する付勢手段35とを有する
第1の移動手段DY1と、付勢手段35と逆側に配置さ
れ駆動軸14を軸方向に移動する第2の移動手段DY2
とを備えている。また、粗微動駆動装置は、駆動軸14
と平行に配置されナット部材15をガイドするガイド軸
16を備えている。
Description
カメラやデジタルカメラ等に用いることが可能な粗微動
駆動装置及びレンズ移動装置に関する。
ラ等に用いることが可能なレンズ移動装置として、例え
ば特開平4−46307号公報に記載されるようにモー
タの駆動によりレンズを移動するものがある。
ピングモータ100が用いられる。このステッピングモ
ータ100は、モータケース101に内蔵されたステー
タ102にコイル103が巻かれ、ステータ102の内
側にロータ104が配置され、このロータ104はモー
タ軸105に設けられている。モータ軸105には、リ
ードスクリュ106aを有する駆動軸106が同軸上に
一体もしくは直結して連結され、駆動軸106とモータ
軸105の連結部は軸受107を介して支持プレート1
08及びホルダ109に保持され、駆動軸106の先端
は軸受110を介してホルダ109に保持され、駆動軸
106とモータ軸105とは一体回転になっている。
は、板バネ120で軸方向に付勢され、駆動軸106の
端部の球面部106bが軸受110に押圧され、駆動軸
106の軸方向の移動が規制されている。駆動軸106
には、ナット部材111をリードスクリュ106aに螺
合し、駆動軸106と平行に配置されたガイド軸112
に摺動可能に挿通され、駆動軸106の回転によってナ
ット部材111が移動すると、ナット部材111に取り
付けられたレンズ枠113が移動してレンズを移動する
ようになっている。
示すような励磁シーケンスで駆動される。このステッピ
ングモータ100の4相は、モータ駆動入力パルスによ
って1−2相励磁され、これによりロータ104が回転
するため、モータ軸105と一体に駆動軸106が回転
してナット部材111が駆動軸上を移動し、このナット
部材111の移動刻み量はXである。
リュ直動式のステッピングモータに代表されるステッピ
ングモータによる駆動が一般的だが、このタイプのPM
型ステッピングモータは、モータ径が例えばφ6〜φ1
0が一般的で、1回転当たりの停止ステップが少なく、
28〜40ステップ/1回転が一般的(1−2相励磁)
である。
て、モータ駆動入力パルスの自起動周波数は1000P
PS(1−2相励磁)程度が限界となっており、1秒当
たりのパルス数を大きくして移動速度を速くするには限
界がある。
のステップ数(1−2相励磁で40ステップが一般的)
や、図9に示すように、駆動軸のリードスクリュを小さ
くすると移動刻み量Xが小さくなるが、小リードピッチ
化にも限界があり、これらが制約になっている。
数や、小リードピッチ化の問題を解決しても、自起動周
波数に限界がある以上、移動速度が遅くなってしまう等
の問題がある。
もので、簡単かつコンパクトな構造で、移動ピッチの制
約、移動速度の制約を同時に解決し、微小かつ高速な移
動を可能とする粗微動駆動装置及びレンズ移動装置を提
供することを目的としている。
目的を達成するために、この発明は、以下のように構成
した。
ュを有しモータ軸と一体回転かつ軸方向に移動可能な駆
動軸と、前記リードスクリュと螺合し前記駆動軸の回転
により駆動軸上を移動するナット部材と、前記駆動軸を
軸方向に付勢する付勢手段とを有する第1の移動手段
と、前記付勢手段と逆側に配置され前記駆動軸を軸方向
に移動する第2の移動手段とを備えることを特徴とする
粗微動駆動装置。』である。
の移動手段の駆動軸の回転によりナット部材が駆動軸上
を移動し、第2の移動手段により駆動軸を軸方向に移動
することで、全体を駆動していないので、負荷が小さ
く、小さな駆動力でナット部材を微小かつ高速に移動す
ることができる。
付勢手段と逆側に配置されており、駆動軸の両端側にコ
ンパクトに配置され、大型化を最小限に抑えることがで
きる。また、ナット部材に移動される部材等を連結する
ことで、ガイド軸等が不要である。
ュを有しモータ軸と一体回転かつ軸方向に移動可能な駆
動軸と、前記リードスクリュと嵌合し前記駆動軸の回転
により駆動軸上を移動するナット部材と、前記駆動軸を
軸方向に付勢する付勢手段とを有する第1の移動手段
と、前記付勢手段と逆側に配置され前記駆動軸を軸方向
に移動する第2の移動手段と、前記駆動軸と平行に配置
され前記ナット部材をガイドするガイド軸を備えること
を特徴とする粗微動駆動装置。』である。
の移動手段の駆動軸の回転によりナット部材がガイド軸
にガイドされて駆動軸上を移動し、第2の移動手段によ
り駆動軸を軸方向に移動することで負荷が小さく、小さ
な駆動力でナット部材を微小かつ高速に移動することが
できる。
付勢手段と逆側に配置されており、駆動軸の両端側にコ
ンパクトに配置され、大型化を最小限に抑えることがで
きる。
動手段の移動刻み量をA、前記第2の移動手段の移動刻
み量をBとした時、A>Bを満足するよう設定され、前
記第1の移動手段と、前記第2の移動手段との双方移動
量の組み合わせで移動を行うことを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の粗微動駆動装置。』である。
の移動手段の移動刻み量をA、第2の移動手段の移動刻
み量をBとした時、A>Bを満足するよう設定され、第
1の移動手段と、第2の移動手段との双方移動量の組み
合わせで、ナット部材を微小かつ高速に移動することが
できる。
動手段の移動刻み量Bが、前記第1の移動手段の移動刻
み量Aの複数分の1に設定されていることを特徴とする
請求項3に記載の粗微動駆動装置。』である。
の移動手段の移動刻み量Bを、第1の移動手段の移動刻
み量Aの複数分の1に設定することで、簡単な構成でナ
ット部材を微小かつ高速に移動することができる。
動手段による移動速度は、前記第1の移動手段による移
動速度より高速であることを特徴とする請求項1乃至請
求項4のいずれか1項に記載の粗微動駆動装置。』であ
る。
の移動手段による移動を微小化するだけでは駆動系全体
としての移動速度が遅くなるが、第2の移動手段は簡単
な構造で駆動軸を回転しないで軸方向に移動させること
で、第2の移動手段による移動は微小であるが高速移動
が可能となり、駆動系全体として微小かつ高速に移動す
る構造を得ることができる。
動手段は、圧電素子であることを特徴とする請求項1乃
至請求項5のいずれか1項に記載の粗微動駆動装置。』
である。
の移動手段が圧電素子であり、駆動電源を印加する簡単
な制御でナット部材を微小かつ高速に移動することがで
きる。
請求項6に記載のナット部材と、レンズを保持するレン
ズ枠とを連結し、前記ナット部材によりレンズを移動可
能に構成したことを特徴とするレンズ移動装置。』であ
る。
ト部材と、レンズを保持するレンズ枠とを連結し、ナッ
ト部材によりレンズを移動することができ、簡単かつコ
ンパクトな構造で、移動ピッチの制約、移動速度の制約
を同時に解決し、微小かつ高速なレンズ移動が可能であ
る。
及びレンズ移動装置の実施の形態を図面に基づいて詳細
に説明するが、この発明は、この実施の形態に限定され
ない。
ルカメラの断面図である。
レンズ移動装置2が組み込まれている。このデジタルカ
メラ1のハウジング3には、第1〜第6レンズ群4a〜
4fからなる焦点レンズ4、フィルタ5、撮像素子6が
配置されている。第5レンズ4e及び第6レンズ4fは
レンズ枠80に取り付けられ、このレンズ枠80は平行
にハウジング3に取り付けられた支持軸8,9に光軸方
向に移動可能に支持されている。
ト化してハウジング3に組み付けられ、取付プレート1
0と弾性部材11とで保持されている。
6レンズ4fの初期位置を検知するレンズ位置検知セン
サS1が配置され、初期位置情報が制御手段70に入力
される。制御手段70は初期位置からのレンズ移動量を
求め、この求めた移動量になるようにモータ駆動回路7
1を制御する。モータ駆動回路71は、制御手段70か
らの制御によりモータ12の電源端子12aに電流を流
して駆動する。
られる。モータ12のモータ軸13には駆動軸14が一
体回転かつ軸方向に移動可能に設けられている。駆動軸
14にはリードスクリュ14aが形成され、このリード
スクリュ14aにナット部材15が螺合され、このナッ
ト部材15は駆動軸14と平行に配置されたガイド軸1
6に挿通可能に支持されている。
結された駆動軸14が一体回転し、この駆動軸14の回
転によりナット部材15がガイド軸16にガイドされて
駆動軸14上を移動する。モータ軸13及び駆動軸14
はホルダ17に回動可能に設けられ、ガイド軸16はホ
ルダ17に固定されている。
にガイド軸16を設けることで構成される。次に、レン
ズ移動装置2を図2及び図3に基づいて詳細に説明す
る。
ータの励磁シーケンスを示す図である。
蔵されたステータ31にコイル32が巻かれ、ステータ
31の内側にロータ33が配置され、このロータ33は
モータ軸13に設けられている。コイル32には、電源
端子12aから所定の駆動周波数のパルス電流を流して
駆動する。
を有する駆動軸14が同軸上に直結して連結され、駆動
軸14とモータ軸13の連結部は軸受34を介してモー
タケース30及びホルダ17に保持されている。この実
施の形態では、モータ軸13に駆動軸14が同軸上に直
結して連結されているが、モータ軸13に駆動軸14を
一体の形成してもよい。
合されたナット部材15は、駆動軸14と平行に配置さ
れたガイド軸16に挿通可能に支持され、このナット部
材15はレンズ枠80と連結されている。モータ軸13
と一体に駆動軸14が回転すると、ナット部材15が駆
動軸上を移動し、このナット部材15の移動に連動して
レンズ枠80が移動する。
は付勢手段35を構成するバネが当接して設けられ、付
勢手段35はモータ軸13と一体の駆動軸14を軸方向
に付勢する。付勢手段35はモータケース30に、ビス
止め、あるいは溶接等により固定されているが、モータ
ケース30に弾性部材を用いて一体に形成してもよい。
つ軸方向に移動可能な駆動軸14と、駆動軸14の回転
により駆動軸上を移動するナット部材15と、駆動軸1
4を軸方向に付勢する付勢手段35とを有する第1の移
動手段DY1が構成される。
と逆側には、第2の移動手段DY2が駆動軸14の先端
部の球面部14bに当接して設けられ、第2の移動手段
DY2は駆動軸14を矢印イ方向の軸方向に移動する。
第2の移動手段DY2は、圧電素子40で構成され、こ
の圧電素子40は、ホルダ17に設けられた軸受19の
凹部19aに嵌合して設けられ、軸受19は駆動軸14
の先端部を回動可能に支持する。圧電素子40は所定の
駆動周波数の圧電素子入力パルスにより、ステップ状の
微小の歪みが生じ、駆動軸14を矢印イ方向の軸方向に
微小移動する。圧電素子40は、例えばピエゾ素子で構
成することができる。
シーケンスで駆動される。この実施の形態のモータ12
は、4相構成であり、所定の駆動周波数のモータ駆動入
力パルスによって1−2相励磁され、これによりロータ
33が回転するため、モータ軸13と一体に駆動軸14
が回転してナット部材15が駆動軸上を矢印イ方向に移
動する。このナット部材15の移動刻み量AはX1であ
り、スステッピングモータの1回転当たりのステップ数
とリードスクリュ14aのリードピッチとにより設定さ
れる。
1の駆動軸14の回転によりナット部材15が駆動軸上
を移動し、この移動した後に第2の移動手段DY2の圧
電素子40に所定の駆動周波数の圧電素子入力パルスの
電流を流すと、圧電素子40に歪みが生じ、駆動軸14
を矢印イ方向の軸方向に移動する。この第2の移動手段
DY2の移動刻み量Bは、X2である。
刻み量をA、第2の移動手段DY2の移動刻み量をBと
した時、A>Bを満足するよう設定され、第1の移動手
段DY1と、第2の移動手段DY2との双方移動量の組
み合わせの簡単かつコンパクトな構造で、移動ピッチの
制約、移動速度の制約を同時に解決し、ナット部材15
を微小かつ高速に移動することができる。
2の移動刻み量Bを、第1の移動手段DY1の移動刻み
量Aの2分の1に設定することで、ナット部材15を矢
印イ方向、または矢印ロ方向に移動する場合も同じ微小
かつ高速に移動することができ好ましいが、これに限定
されず複数分の1に設定することができる。
度は、第1の移動手段DY1による移動速度より高速で
あり、第1の移動手段DY1による移動を微小化するだ
けでは駆動系全体としての移動速度が遅くなるが、第2
の移動手段DY2は簡単な構造で駆動軸14を回転しな
いで軸方向に移動させることで、第2の移動手段DY2
による移動は微小であるが高速移動が可能となり、駆動
系全体として微小かつ高速に移動する構造を得ることが
できる。
0であり、電圧を印加する簡単な制御でナット部材15
をより一層微小かつ高速に移動することができる。
軸14の回転によりナット部材15が駆動軸14上を移
動し、この移動した後に第2の移動手段DY2により駆
動軸14を軸方向に移動することで、撮像素子6はレン
ズ系より重いことが多く、負荷が大きくなる問題がある
が、全体を移動していないので、負荷が小さく、小さな
駆動力でナット部材15を微小かつ高速に移動すること
ができる。
で移動し、または逆に移動する場合には、移動する部分
に電気的接続が必要になり、フレキシブルケーブルや、
ハーネスによる負荷が発生する問題があり、さらにガイ
ド構造が必要で、しかも移動する部分の総ストロークと
クリアランスのスペースが必要になるので、移動する部
分の大きさに応じて、粗微動駆動装置を含めた装置全体
が大型化するが、この実施の形態ではモータ軸13と一
体の駆動軸14が移動するだけであり、モータ12のモ
ータケース30、ホルダ17等の外形を構成する部材が
移動しないので、大型化は最小限に抑えることができ
る。しかも、第2の移動手段DY2が第1の移動手段D
Y1の付勢手段35と逆側に配置されており、付勢手段
35と第2の移動手段DY2とを駆動軸14の両端側に
コンパクトに配置され、大型化を最小限に抑えることが
できる。
を連結することで、ガイド軸16が不要であるが、この
実施の形態ではレンズ枠80を連結し、さらにガイド軸
16を設けることで粗微動駆動装置としてユニット化
し、デジタルカメラ1に容易に組み付けることができる
ようにしている。
レンズ枠80とを連結し、ナット部材15によりレンズ
を移動することができ、簡単かつコンパクトな構造で、
微小かつ高速なレンズ移動が可能で、振動による撮像素
子6の破損、基板10の接続部の破損を防止することが
できる。
駆動によって、ナット部材15が駆動軸上を矢印イ方向
に移動する場合について説明したが、モータ12を駆動
する電流の流れを逆方向にしてモータ軸13を逆方向に
回転させ、モータ軸13と一体に駆動軸14が逆方向に
回転してナット部材15が駆動軸上を矢印イ方向と反対
方向に移動させる場合にも、圧電素子40に歪みが生じ
駆動軸14を矢印イ方向の軸方向に移動することで、微
小かつ高速なレンズ移動が可能である。
を、図4乃至図6に基づいて説明する。図4の実施の形
態は、図1乃至図3の実施の形態のレンズ移動装置2に
組み込んだ粗微動駆動装置と同様に構成されるが、ナッ
ト部材15に移動される部材等を連結することで、ガイ
ド軸16を不要とするものである。
同様にガイド軸16を不要とするものであるが、第2の
移動手段DY2の付勢手段35を構成するバネがホルダ
17に固定され、駆動軸14の先端部の球面部14bが
軸受19から突出し付勢手段35に当接している。
Y2である圧電素子40が素子ホルダ41を介して設け
られ、この圧電素子40にモータ軸13の端部の球面部
13aを当接している。圧電素子40の電源端子41a
は、モータ12の電源端子12aとフレキシブル基板9
0に接続して設けられ、配線構造も簡単である。
させると、モータ軸13と一体に駆動軸14が回転して
ナット部材15が駆動軸上を移動し、その後に圧電素子
40に所定の駆動周波数の入力パルスを入力することで
歪みが生じ駆動軸14を付勢手段35の付勢力に抗して
微小移動することができる。
同様に構成されるが、モータケース30に第2の移動手
段DY2の付勢手段35とは別のバネ50を固定し、こ
のバネ50を圧電素子40とモータ軸13の端部の球面
部13aとの間に位置させている。バネ50は付勢手段
35の方向にモータ軸13と一体に駆動軸14を付勢し
ており、圧電素子40に所定の駆動周波数の圧電素子入
力パルスを入力することで歪みが生じ駆動軸14を付勢
手段35の付勢力に抗してバネ50の付勢力と共に迅速
かつ確実に移動することができる。
0を1個配置しているが、複数個積層して設けてもよ
く、この場合複数個同時に駆動してもよいし、所定個数
だけ駆動するようにしてもよい。
では、第1の移動手段の駆動軸の回転によりナット部材
が駆動軸上を移動し、第2の移動手段により駆動軸を軸
方向に移動することで、全体を駆動していないので、負
荷が小さく、小さな駆動力でナット部材を微小かつ高速
に移動することができる。
付勢手段と逆側に配置されており、駆動軸の両端側にコ
ンパクトに配置され、大型化を最小限に抑えることがで
きる。また、ナット部材に移動される部材等を連結する
ことで、ガイド軸等が不要である。
段の駆動軸の回転によりナット部材がガイド軸にガイド
されて駆動軸上を移動し、第2の移動手段により駆動軸
を軸方向に移動することで負荷が小さく、小さな駆動力
でナット部材を微小かつ高速に移動することができる。
付勢手段と逆側に配置されており、駆動軸の両端側にコ
ンパクトに配置され、大型化を最小限に抑えることがで
きる。
段の移動刻み量をA、第2の移動手段の移動刻み量をB
とした時、A>Bを満足するよう設定され、第1の移動
手段と、第2の移動手段との双方移動量の組み合わせ
で、ナット部材を微小かつ高速に移動することができ
る。
段の移動刻み量Bを、第1の移動手段の移動刻み量Aの
複数分の1に設定することで、簡単な構成でナット部材
を微小かつ高速に移動することができる。
段による移動を微小化するだけでは駆動系全体としての
移動速度が遅くなるが、第2の移動手段は簡単な構造で
駆動軸を回転しないで軸方向に移動させることで、第2
の移動手段による移動は微小であるが高速移動が可能と
なり、駆動系全体として微小かつ高速に移動する構造を
得ることができる。
段が圧電素子であり、駆動電源を印加する簡単な制御で
ナット部材を微小かつ高速に移動することができる。
と、レンズを保持するレンズ枠とを連結し、ナット部材
によりレンズを移動することができ、簡単かつコンパク
トな構造で、移動ピッチの制約、移動速度の制約を同時
に解決し、微小かつ高速なレンズ移動が可能である。
断面図である。
る。
図である。
図である。
スを示す図である。
ンズ移動装置のモータの励磁シーケンスを示す図であ
る。
Claims (7)
- 【請求項1】リードスクリュを有しモータ軸と一体回転
かつ軸方向に移動可能な駆動軸と、前記リードスクリュ
と螺合し前記駆動軸の回転により駆動軸上を移動するナ
ット部材と、前記駆動軸を軸方向に付勢する付勢手段と
を有する第1の移動手段と、 前記付勢手段と逆側に配置され前記駆動軸を軸方向に移
動する第2の移動手段とを備えることを特徴とする粗微
動駆動装置。 - 【請求項2】リードスクリュを有しモータ軸と一体回転
かつ軸方向に移動可能な駆動軸と、前記リードスクリュ
と嵌合し前記駆動軸の回転により駆動軸上を移動するナ
ット部材と、前記駆動軸を軸方向に付勢する付勢手段と
を有する第1の移動手段と、 前記付勢手段と逆側に配置され前記駆動軸を軸方向に移
動する第2の移動手段と、 前記駆動軸と平行に配置され前記ナット部材をガイドす
るガイド軸を備えることを特徴とする粗微動駆動装置。 - 【請求項3】前記第1の移動手段の移動刻み量をA、前
記第2の移動手段の移動刻み量をBとした時、A>Bを
満足するよう設定され、 前記第1の移動手段と、前記第2の移動手段との双方移
動量の組み合わせで移動を行うことを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の粗微動駆動装置。 - 【請求項4】前記第2の移動手段の移動刻み量Bが、前
記第1の移動手段の移動刻み量Aの複数分の1に設定さ
れていることを特徴とする請求項3に記載の粗微動駆動
装置。 - 【請求項5】前記第2の移動手段による移動速度は、前
記第1の移動手段による移動速度より高速であることを
特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載
の粗微動駆動装置。 - 【請求項6】前記第2の移動手段は、圧電素子であるこ
とを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に
記載の粗微動駆動装置。 - 【請求項7】請求項1乃至請求項6に記載のナット部材
と、レンズを保持するレンズ枠とを連結し、前記ナット
部材によりレンズを移動可能に構成したことを特徴とす
るレンズ移動装置。
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---|---|---|---|
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