JP2005315935A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 歩留まりが高くコストアップとならず、軸方向の過大力が付加しても確実に動作し、歯飛び防止性能の温度依存がなく、リードスクリュの軸ぶれによらず画揺れがないレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】 ラック部（７）に、駆動軸（５）を挟んでナット部（７ｄ）と対向するストッパ部（８ｃ）及び回動弾性力を生じる弾性部材（１０）を設け、この弾性部材がナット部とストッパ部とを駆動軸に圧接するよう付勢すると共に、レンズ保持枠（２）をガイドシャフト（３）に圧接するよう付勢する。また、弾性部材を、コイル部（１０ａ）とコイル部より離れる方向に延出する一対の腕部（１０ｂ，１０ｃ）とを有するねじりコイルばね（１０）とし、コイル部に突出する突出部（１０ｄ）を形成し、一対の腕部及び突出部が、ナット部，ストッパ部及びレンズ保持枠を付勢する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レンズ駆動装置に係り、特に、レンズを保持しシャフトに支持されたレンズ保持枠を光軸方向に移動させるレンズ駆動装置に関する。

ビデオカメラやデジタルカメラ等の光学装置においてズームや合焦をするために移動レンズを光軸方向に移動させるよう搭載されるレンズ駆動装置の従来例として、特許文献１に記載されたものがある（従来例１）。
この従来例１のレンズ駆動装置（図６参照）は、移動レンズ１０１を保持する保持枠１０２をガイドポール１０３，１０４で摺動自在に保持し、この保持枠１０２と連結した駆動部材１０９に、リードスクリュ１０７を挟み込む切り欠けナット１０９ａと、切りかけナット１０９ａをリードスクリュ１０７に付勢するバネ性を有する第１のアーム１０９ｂと、ねじ山飛びを防ぐために切りかけナット１０９ａのねじ山高さ寸法より小さな空隙をもってリードスクリュ１０７に臨む第２のアーム１０９ｄとを設けて成るレンズ駆動装置である。
この装置のレンズ保持枠１０２はリードスクリュ１０７の回転により光軸１０５の方向に駆動され、この構成により、衝撃によるねじ山飛びが防止できるとされたものである。

一方、レンズ駆動装置の他の従来例として、特許文献２に記載されたものがある（従来例２）。
この従来例２のレンズ駆動装置（図７参照）は、リードスクリュ２０７に噛合する切りかけナット２０９ｆを有した駆動部材２０９を備え、この駆動部材２０９が、移動レンズ２０１を保持して第１，第２のガイドポール２０３，２０４に摺動自在に保持されたレンズ保持枠２０２と連結し、リードスクリュ２０７の回転によってレンズ保持枠２０２が駆動されるものである。
また、従来例１の第２のアーム１０９ｄに相当するストッパ２０９ｂも備えている。

そして、このレンズ駆動装置は、リードスクリュ２０７が回転する際に発生する振動や軸ぶれがレンズ保持枠２０２に伝達されて撮影画像が揺れてしまうことを防止するために、駆動部材２０９の切りかけナット２０９ｆをリードスクリュー２０７に圧接させると共にレンズ保持枠２０２を第２のガイドポール２０４に圧接させるように弾性回動力を発揮するバネ材２１１を備えてなるものである。
特開平６−３０８３６１号公報 特開２００１−２４２３６９号公報

ところで、通常のレンズ駆動装置において、リードスクリュと切りかけナットとの噛合高さは、通常０．１ｍｍ程度と僅かである。
従って、上述した従来例１において、第２のアームとリードスクリュ間の空隙は０ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲になければ歯飛び防止の効果が得られない。

しかしながら、この第２のアームを有するラック部材は、樹脂を射出成形して形成されるため、成形品の寸法のばらつきが大きく、よって歩留まりが低く、そのためコストアップになってしまうという問題（以下、問題＜ａ＞と記載する場合がある）があった。

また、第２のアームはバネ性を備えていないので、外部から極めて大きな軸方向の力が加わった場合に、切りかけナットの歯先がリードスクリューの歯の先端に乗り上げた状態で食いついて動かなくなってしまうという問題（以下、問題＜ｂ＞と記載する場合がある）があった。

また、切りかけナットをリードスクリュに付勢する第１のアームも樹脂材により形成される。
そのため、このレンズ駆動装置を搭載した光学機器の使用雰囲気温度によってそのバネ定数が変化し、例えば、高温時の方が、ばね性が軟らかくなって外部振動に対して歯飛びを起こしやすいという歯とび防止性能が温度依存性を有する問題（以下、問題＜ｃ＞と記載する場合がある）があった。
この点に関しては、従来例２では、ナットのリードスクリューへの付勢にねじりコイルばねを用いているので、この問題＜ｃ＞は改善されるものの、上述の問題＜ａ＞及び＜ｂ＞を有する点においては、従来例１と同様である。

また、従来例１においては、リードスクリュが回転する際に発生する振動や軸ぶれがレンズ保持枠に直接伝達されて画像が揺れてしまうという問題（以下、問題＜ｄ＞と記載する場合がある）を更に抱えている。
そのため、光学装置に搭載するレンズ駆動装置に対して、上述した各問題がすべて解決されるように市場から切望されている。

そこで、本発明が解決するための課題は、歯飛びを防止する部材の歩留まりが高く、コストアップを抑制し、軸方向の大きな力が付加されても動かなくなることがなく、使用温度によらず歯飛び防止性能が安定し、リードスクリュの回転に伴う振動や軸ぶれによっても画面が揺れることがないレンズ駆動装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
即ち、請求項１に係る発明は、レンズ（１）を保持し、ガイドシャフト（３）に支持され前記レンズ（１）の光軸（ＣＬ）方向に摺動するレンズ保持枠（２）と、送りねじを有し駆動手段により回転駆動される駆動軸（５）と、前記送りねじと噛合するナット部（７ｄ）及び前記レンズ保持枠（２）と係合する係合手段（７ａ）を有し、前記駆動軸（５）の回転に応じて前記レンズ保持枠（２）を前記光軸（ＣＬ）方向に直線移動させるラック部（７）と、を備えたレンズ駆動装置において、
前記ラック部（７）に、前記駆動軸を挟んで前記ナット部（７ｄ）と対向するストッパ部（８ｃ）及び回動方向の弾性力を発生する弾性部材（１０）を設け、前記弾性部材（１０）が、前記ナット部（７ｄ）と前記ストッパ部（８ｃ）とをそれぞれ前記駆動軸（５）に圧接する方向に付勢すると共に、前記レンズ保持枠（２）を前記ガイドシャフト（３）に圧接する方向に付勢するよう構成して成るレンズ駆動装置（５０）である。
また、請求項２に係る発明は、前記弾性部材（１０）を、コイル部（１０ａ）と該コイル部（１０ａ）の両端から該コイル部（１０ａ）より概ね離れる方向に延出する一対の腕部（１０ｂ，１０ｃ）とを有するねじりコイルばね（１０）として形成すると共に、前記コイル部（１０ａ）の一部に該コイル部（１０ａ）から突出する突出部（１０ｄ）を形成し、前記一対の腕部（１０ｂ，１０ｃ）及び前記突出部（１０ｄ）が、それぞれ、前記ナット部（７ｄ），前記ストッパ部（８ｃ）及び前記レンズ保持枠（２）のいずれかを付勢する構成にしたことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置（５０）である。
また、請求項３に係る発明は、前記一対の腕部（１０ｂ，１０ｃ）の少なくとも一方または前記コイル部（１０ａ）を前記光軸（ＣＬ）方向に変形させ、該変形の反発力により前記ナット部（７ｄ）を前記駆動軸（５）の軸方向に付勢するよう構成して成ることを特徴とする請求項２記載のレンズ駆動装置（５０）である。

本発明によれば、用いる部材の歩留まりが高くコストアップにならず、大きな外力が付加されても移動レンズが確実に移動し、歯飛び防止性能が安定して得られ、リードスクリュの振動や軸ぶれによる画面揺れがないという効果が得られる。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図５を用いて説明する。
図１は、本発明のレンズ駆動装置の実施例を示す斜視図であり、
図２は、本発明のレンズ駆動装置の実施例における要部を説明する図であり、
図３は、本発明のレンズ駆動装置の実施例における要部を説明する正面図及び側面図であり、
図４は、本発明のレンズ駆動装置の実施例における要部を説明する組み立て図であり、
図５は、本発明のレンズ駆動装置の実施例におけるねじりコイルばねを説明する図である。

まず、実施例の全体構成について図１及び図２を用いて説明する。
ここで、実施例のレンズ駆動装置５０の正面図である図２（Ａ）は、その側面図である図２（Ｂ）におけるＸ−Ｘ線における部分断面を含めた正面図であり、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の一部を拡大した図である。

図１及び図２（Ａ）において、移動レンズ１は、ズームや合焦のために図示しない固定レンズに対して光軸方向に移動させるべきレンズである。この移動レンズ１は単レンズでもよくレンズ群でもよい。
この移動レンズ１はレンズ保持枠２により保持される。

このレンズ保持枠２には、その外側方向に突出した第１，第２のシャフト係合部２Ａ，２Ｂを備えている。
第１のシャフト支持部２Ａには略矩形の貫通孔２Ａ１が形成され、この貫通孔２Ａ１に、移動レンズ１の光軸ＣＬ方向に配置された第１のシャフト３が径方向の若干のガタを有して挿通される。
第２のシャフト支持部２Ｂには貫通孔２Ｂ１が形成され、この貫通孔２Ｂ１に、第１のシャフト３と平行に配置された第２のシャフト４が径方向に僅かなガタをもって挿通される。
従って、レンズ保持枠２は、第１，第２のシャフト３，４により支持されて光軸ＣＬ方向に摺動自在に支持される。

一方、第２のシャフト４の図２（Ａ）における下方側には、モータ１１により回転するリードスクリュ５が配置されている。
また、図２（Ｂ）に示すように、第２のシャフト支持部２Ｂには、光軸ＣＬ方向に所定の間隙を有してリードスクリュ５側に向かって立設する一対のラック支持壁６Ａ，６Ｂが形成されている。
ラック支持壁６Ａ，６Ｂには、幅ｄ１のスリット６Ａ１，６Ｂ１を介して当図の下方側外部と連結するラック係合孔６Ａ２，６Ｂ２が形成されている〔図６（Ｄ）参照〕。

ラックアッセンブリ７は、このラック係合孔６Ａ２，６Ｂ２間に軸ＣＬＲ回りに回動自在に支持される組み立て体である。

このラックアッセンブリ７０について図３，図４を用いて詳述する。
ラックアッセンブリ７０は、第１ラック７，第２ラック８，圧縮コイルばね９及びねじりコイルばね１０を有して成る。以下、特に注記がない場合は、ラックアッセンブリを単にラック７０と称する。

第１ラック７は、軸部７ａとその軸部７ａの一方の端側に偏った位置に形成されたフランジ７ｆと、このフランジ７ｆから軸部７ａより離れる方向に立設された腕部７ｂと、この腕部７ｂの先端側に設けられ軸部７ａ方向に所定の幅ｄ２で延在するラック壁７ｃと、このラック壁７ｃに対向し、それと略Ｕ字形状を成す対向ラック壁７ｅとを有して形成されている。

対向ラック壁７ｅは、中央にスリット７ｅ１が形成され２つの部分に分かれている。図２（Ａ），（Ｃ）においては、理解を容易にするため、手前側の対向ラック壁７ｅを除いて記載されている。
ラック壁７ｃの内側の面には、リードスクリュ５のねじ山形状に対応した形状とされてそのリードスクリュ５と噛合する一対のナット部７ｄが設けられている。

また、ラック壁７ｃの外側の面における腕部７ｂから離れた位置に凹部７ｇが設けられている。この凹部７ｇには、後述するねじりコイルばね１０の第１の腕部１０ｂが係合する。
第１ラック７の軸部７ａにおいて、その両端側の断面形状は、幅ｄ０でカットされた略長丸形状とされている。

第２ラック８は、第１ラック７の軸部７ａが挿通する孔部８ｂを有する略円筒状の基部８ａと、基部８ａから基部８ａより離れる方向に延在するストッパ部８ｃとを有して形成されている。
また、ストッパ部８ｃの一方の面（アッセンブリ時に内側となる面）の中央部には、円形のダボ８ｄが突出して設けられている。
また、基部８ａには、そこから離れる方向に突出する係止リブ８ｅが形成されている。この係止リブ８ｅには、後述するねじりコイルばね１０の第２の腕部１０ｃが係止される。

第１，第２ラック７，８は、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を用いて射出成形により形成されるが、この樹脂に限るものではなく材料は適宜選定することができる。

圧縮コイルスプリング９は、ステンレス線材により第１ラック７の軸部７ａに外挿可能なコイル状に形成される。

一方、ねじりコイルスプリング１０は、ステンレス線材により形成される。その自由状態は図５に示すように、第２ラック８の基部８ａに外挿可能なコイル部１０ａと、その両端部からコイル部１０ａより概ね離れる方向にそれぞれ所定の屈曲形状で延出するように形成された第１，第２の腕部１０ｂ，１０ｃとを有している。

第１の腕部１０ｂは、僅かに屈曲する屈曲点１０ｂ１を有してほぼ径方向に延出している。

一方、第２の腕部１０ｃは、後述する突出部１０ｄを経て、軸方向に延出する腕１０Ｃ１をその腕１０ｃ１に対して屈曲した先端部１０ｃ２とを有している。
また、コイル部１０ａの一部には、そのコイル部１０ａの外形より突出する突出部１０ｄが形成されている。
この突出部１０ｄは、コイル部１０ａから離れる方向に延出する離出部１０ｄ１と頂部１０ｄ２と再びコイル部１０ａに向かう接近部１０ｄ３とを有している。この実施例では、この突出部１０ｄを、コイル部１０ａの最端の巻線に設けているが、コイル部１０ａの端部以外の巻線に形成してもよい。

次に、このラック７０の組み立て方法について図４を用いて説明する。
まず、第１ラック７の軸部７ａに圧縮コイルばね９を外挿する（矢印Ｓ１）。
第２ラック８の孔部８ｂを軸部７ａに外挿する（矢印Ｓ２）。その際、第２ラック８のストッパ部８ｃが第１ラック７のスリット７ｅ１に入り込むように組み込むが、その位置において圧縮コイルばね９は圧縮する方向に縮められるのでその反発力により第１，第２ラック７，８は互いに離れる方向に付勢される。
孔部８ｂの内径は軸部７ａの外径よりも僅かに大きく形成されているので、第２ラック８は第１ラックの軸部７ａの回りに回動可能である。

次に、第２ラック８の基部８ａにねじりコイルばね１０のコイル部１０ａを外挿する。そして、第２の腕部１０ｃを第２ラック８の係止リブ８ｅに引っ掛けて係止させると共に、第１の腕部１０ｂを第１のラック７の凹部７ｇに係合させる。

これにより、ねじりコイルばね１０の回動方向の反発力により第１ラック７と第２ラック８とは、それぞれのラック壁７ｃとストッパ部８ｃとが近づく方向（図３の矢印Ｆ方向）に付勢される。
この付勢により、第２ラック８に設けたダボ８ｄがラック壁７ｃの内側に当接しラック壁７ｃとストッパ部８ｃとの間に所定の間隙が保たれるので、その後の組み立て作業が極めて容易になっている。

そして、ラック７０を支持壁６Ａ，６Ｂに取り付ける際には（図２参照）、軸部７ａにおける端部７ａ１の幅ｄ０の向きを、スリット６Ａ１，６Ｂ１の幅ｄ１の向きに合わせてそのスリット６Ａ１，６Ｂ１を通過させた後、ラック係合孔６Ａ２，６Ｂ２内で約９０度回転させる。
これにより、ラック７０は、回動軸ＣＬＲ回りに回動自在とされて支持壁６Ａ，６Ｂに、言い換えれば、レンズ保持枠２に取り付けられる。

リードスクリュ５は、ラック壁７ｃとストッパ部８ｃとの間に挟まれるように配置され、ラック壁７ｃとストッパ部８ｃとは、ねじりコイルばね１０の付勢力によりリードスクリュ５にそれぞれ圧接される。
これにより、ラック壁７ｃのナット部７ｄは、リードスクリュー５のねじ部に確実に噛合する。

また、上述したように、圧縮コイルばね９の反発力によって第１，第２のラック７，８はそれぞれ軸方向の離れる向きに付勢される。
そのため、ナット部７ｄは、常にリードスクリュ５に沿った一方の向きに付勢されバックラッシュが生じることはない。

この構成によれば、外部から衝撃等が加わってナット部７ｄの歯山先端とリードスクリュー５のねじ山先端とが合致して食いつきそうになっても、ナット部７ｄはストッパ部８ｃから離れる方向に回動して逃げることができるので、食いついて動かなくなってしまうことがない。

この時、この回動のために抗すべき力、即ち、ねじりコイルばね１０が第２ラック部８や第１ラック部７をリードスクリュー５に付勢する力を、通常の使用で歯飛びを起こさず、かつ、外部からの過大な力が付加しても食いつかない力とするように、ねじりコイルばね１０のばね定数や、第１，第２の腕部１０ｂ，１０ｃが各ラック７，８を押圧する位置や、その各位置とコイル部１０ａの中心との距離等を最適に設定すればよい。

また、ストッパ部８ｃの寸法精度は通常の成形品の精度と同等でよいので、これを樹脂の射出成形で形成しても歩留まりが極めて高く、部品供給が安定して行える。

また、ナット部７ｄは、金属で形成されたねじりコイルばね１０により付勢されるので、使用環境温度によらず常に安定した付勢力を受け、温度に依存しない安定した歯飛び防止性能が得られる。

一方、この状態で、第２のシャフト支持部２Ｂにおけるラック７０側の面２Ｂａにねじりコイルばね１０の突出部１０ｄが当接し、それにより第２のシャフト支持部２Ｂはラック７０から離れる方向に付勢されるように構成される。
このときの当接点Ｐは、第１，第２のシャフト３，４の中心を通る線Ｌ１に第２のシャフト４の中心で直交する線Ｌ２よりも光軸ＣＬに対して外側（Ａ１の範囲）に位置させている。
そのため、レンズ保持枠２は、第２のシャフト４を中心として左回りのモーメントＭ１を受け、第１のシャフト３をＦ２方向の力で常に付勢する。

従って、上述したように、第１のシャフト３と第１のシャフト支持部２Ａの貫通孔２Ａ１との間にガタはあるものの、リードスクリュ５の振動や軸ぶれによってレンズ保持枠２が動くことはなく画像が揺れることはない。

また、このレンズ駆動装置５０が光学機器に上下逆に搭載される場合や、搭載した光学機器が上下逆に使用される場合においても、常にレンズ保持枠２は第１のシャフト３に押圧されて接触しているので、光学機器の姿勢やレンズ保持枠２の自重の影響によって画像が傾いたり揺れたりすることがない。

上述した実施例は、第１ラック７におけるナット部７ｄのリードスクリュー５への圧接（作用Ａ）と、第２ラック８におけるストッパ部８ｃのリードスクリュ５への圧接（作用Ｂ）と、レンズ保持枠２の第１のシャフト３への圧接（作用Ｃ）という３つの圧接（作用）を１つのねじりコイルばね１０で可能にしたものである。

即ち、通常、ねじりコイルばねの２つの作用点となり得る両端の腕部１０ｂ，１０ｃに加えて、そのコイル部１０ｂに、その外形より外側に突出する突出部１０ｄを設け、この突出部１０ｄに３つ目の作用点を有するようにしたものである。
上述した実施例は、この突出部１０ｄを作用Ｃに適用したが、各作用点１０ｂ〜１０ｄをどの作用Ａ〜Ｃに適用するかは自由に設定することができる。

本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

実施例では、バックラッシュを無くすために、ねじりコイルばね１０とは別に圧縮コイルばね９を用いたが、ねじりコイルばね１０のコイル部１０ａに圧縮ばねの機能を付与し、第１，第２のラック７，８の組み立て状態においてこのねじりコイルばね１０を軸方向に若干圧縮する構成にし、その反発力でバックラッシュをなくすように構成してもよい。

また、第１，第２の腕部１０ｂ，１０ｃを第１，第２のラック７，８に引っかける際に、少なくとも一方の腕部を軸方向に変形させて引っかけるように構成することで、各腕部１０ｂ，１０ｃの軸方向の撓みの反発力を発揮させるようにしてもよい。

実施例においては、ねじりコイルばね１０の突出部１０ｄがレンズ保持枠２と当接する当接点Ｐを範囲Ａ１に位置させた例を示したが、通常の使用姿勢でレンズ保持枠２の自重が付与される方向と同じ方向に第１のシャフト３を付勢するよう当接点Ｐの位置を設定することが好ましい。
即ち、図２（Ａ）において、通常の使用姿勢がこれと上下逆の場合は、当接点Ｐを線Ｌ２よりも左側に位置させ、第２のシャフト４を中心とした右回り方向のモーメントを付与するように構成するのがよい。

本発明のレンズ駆動装置の実施例を示す斜視図である。 本発明のレンズ駆動装置の実施例における要部を説明する図である。 本発明のレンズ駆動装置の実施例における要部を説明する正面図及び側面図である。 本発明のレンズ駆動装置の実施例における要部を説明する組み立て図である。 本発明のレンズ駆動装置の実施例におけるねじりコイルばねを説明する図である。 従来例１を説明する図である。 従来例２を説明する図である。

符号の説明

１ 移動レンズ
２ レンズ保持枠
２Ａ，２Ｂ 第１，第２のシャフト支持部
２Ａ１，２Ｂ１ 貫通孔
２Ｂａ ラック側の面
３，４ 第１，第２のシャフト
５ リードスクリュ
６Ａ，６Ｂ ラック支持壁
６Ａ１，６Ｂ１ スリット
６Ａ２，６Ｂ２ ラック係合孔
７ 第１ラック
７ａ 軸部
７ａ１ 端部
７ｂ 腕部
７ｃ ラック壁
７ｄ ナット部
７ｅ 対向ラック壁
７ｅ１ スリット
７ｆ フランジ
７ｇ 凹部
８ 第２ラック
８ａ 基部
８ｂ 孔部
８ｃ ストッパ部
８ｄ ダボ
８ｃ 係止リブ
９ 圧縮コイルばね
１０ ねじりコイルばね
１０ａ コイル部
１０ｂ，１０ｃ 第１，第２の腕部
１０ｄ 突出部
１１ モータ
５０ レンズ駆動装置
７０ ラック（ラックアッセンブリ）
ＣＬ 光軸
ＣＬＲ （ラックアッセンブリの）回動軸
ｄ０，ｄ１ 幅

Claims (3)

1. レンズを保持し、ガイドシャフトに支持され前記レンズの光軸方向に摺動するレンズ保持枠と、
   送りねじを有し駆動手段により回転駆動される駆動軸と、
   前記送りねじと噛合するナット部及び前記レンズ保持枠と係合する係合手段を有し、前記駆動軸の回転に応じて前記レンズ保持枠を前記光軸方向に直線移動させるラック部と、を備えたレンズ駆動装置において、
   前記ラック部に、前記駆動軸を挟んで前記ナット部と対向するストッパ部及び回動方向の弾性力を発生する弾性部材を設け、
   前記弾性部材が、前記ナット部と前記ストッパ部とをそれぞれ前記駆動軸に圧接する方向に付勢すると共に、前記レンズ保持枠を前記ガイドシャフトに圧接する方向に付勢するよう構成して成るレンズ駆動装置。
2. 前記弾性部材を、コイル部と該コイル部の両端から該コイル部より概ね離れる方向に延出する一対の腕部とを有するねじりコイルばねとして形成すると共に、前記コイル部の一部に該コイル部から突出する突出部を形成し、
   前記一対の腕部及び前記突出部が、それぞれ、前記ナット部，前記ストッパ部及び前記レンズ保持枠のいずれかを付勢する構成にしたことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 前記一対の腕部の少なくとも一方または前記コイル部を前記光軸方向に変形させ、該変形の反発力により前記ナット部を前記駆動軸の軸方向に付勢するよう構成して成ることを特徴とする請求項２記載のレンズ駆動装置。

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