JP2006065138A - レンズ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レンズ駆動装置の小径化、小型化等を図る。
【解決手段】レンズを保持し光軸方向Lに移動自在に支持されたレンズ保持部材41,51、レンズ保持部材41,51に対して光軸方向にカム作用を及ぼすべく光軸方向に移動自在にかつ光軸回りに回動自在に支持されると共にその外周において駆動力が及ぼされる円弧状のラック部32を有するカム筒30、ラック部32に噛合して駆動力を及ぼすべく所定位置に回動自在に支持された歯車61を備え、ラック部32は、回転角度が異なる領域において光軸方向に偏倚する(ずれる)第1ラック部32a及び第2ラック部32bをもつように形成されている。これにより、カム筒の光軸方向への移動量(繰り出し量)を確保しつつ、歯車の長さを短くでき、それ故に、装置を小型化することができる。
【選択図】 図4

Description

本発明は、光軸方向においてレンズを移動させるレンズ駆動装置に関し、特に、レンズを保持したレンズ保持部材を光軸方向に移動させるべく回転によりカム作用を及ぼすカム筒を含むレンズ駆動装置に関する。
従来のレンズ駆動装置としては、例えば図13(a),(b)に示すように、内周面にフォロワピンを挿入するカム溝1a及び略光軸方向に衝撃が加わった時にフォロワピンの抜け落ちを規制する規制壁1bをもつ固定筒1、外周面にフォロワピン2a及び円弧状のラック部2bを有すると共に内周面に複数のカム溝2cを有するカム筒2、カム筒2の内側において光軸方向Lに移動自在に支持された複数のレンズ枠3,4、カム筒2に回転力を及ぼすべくラック部2bに噛合する円柱状の歯車5、歯車5に噛合する減速歯車列及びモータ等を備え、ラック部2bと噛合した歯車5が回転すると、カム筒2が回転しつつ固定筒1のカム溝1aに案内されて光軸方向に移動すると同時に、レンズ枠3,4がカム筒2のカム溝2cに案内されて光軸方向に相対的に移動するものが知られている。
このレンズ駆動装置においては、カム筒2が繰り出す際に、そのラック部2bが固定筒1の規制壁1bと衝突しないように、径方向においてラック部2bと規制壁1bとの間に所定の隙間が設けられている。また、円柱状の歯車5は、ラック部2bと常に噛合して駆動力を及ぼすように、カム筒2の繰り出し量に対応させて光軸方向Lに長く形成されている。
また、他のレンズ駆動装置としては、上記装置の歯車5と同様の駆動力を及ぼす歯車を、比較的短く形成すると共に光軸方向に移動自在に支持して、カム筒(回転筒)の外歯車と常時噛合して駆動力を及ぼすように形成されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平06−082667号公報
ところで、図13に示すレンズ駆動装置においては、装置の小型化、小径化等を図るために、固定筒1の外径を小さくすると、その規制壁1bとカム筒2のラック部2bとの間において径方向の隙間が確保できなくなり、その結果、カム筒が繰り出す際にラック部2bが規制壁1bに干渉して、所望の繰り出し量が得られなくなる。
また、特許文献1に示されるレンズ駆動装置においては、歯車そのものは小さくできても、歯車が光軸方向に移動するための空間を画定するケースが大きくなり、装置の大型化を招くことになる。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、所望の繰り出し量を確保しつつ、装置の小径化、小型化、駆動力を及ぼす歯車の小型化等を図れるレンズ駆動装置を提供することにある。
本発明のレンズ駆動装置は、レンズを保持し光軸方向に移動自在に支持されたレンズ保持部材と、レンズ保持部材に対して光軸方向にカム作用を及ぼすべく光軸方向に移動自在にかつ光軸回りに回動自在に支持されると共にその外周において駆動力が及ぼされる円弧状のラック部を有するカム筒と、ラック部に噛合して駆動力を及ぼすべく所定位置に回動自在に支持された歯車と、を備え、上記ラック部は、回転角度が異なる領域において光軸方向に偏倚するように形成されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、ラック部に噛合した歯車が回転すると、カム筒が回転しつつ光軸方向に移動し、レンズ保持部材が光軸方向に移動させられる。この駆動に際して、歯車は、回転角度の変化に伴って光軸方向に偏倚する(ずれる)ように形成されたラック部と噛合するため、光軸方向の所定位置にだけ形成された従来のラック部に比べて、カム筒の光軸方向への移動量(繰り出し量)を確保しつつ、歯車の長さを短くでき、それ故に、装置を小型化することができる。
上記構成において、ラック部は、回転角度が異なる領域において、光軸方向に段差をもつように階段的に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ラック部が回転角度に応じて光軸方向に階段的に偏倚するように形成されているため、回転角度に応じた光軸方向の位置設定が容易であり、又、ラック部をカム筒の外周に容易に一体成型することができる。
上記構成において、ラック部は、回転角度範囲の前側領域に対応するべく光軸方向の所定位置に形成された第1ラック部と、回転角度範囲の後側領域に対応するべく第1ラック部から光軸方向に偏倚した位置に形成された第2ラック部と、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、歯車が休止位置(沈胴位置)から回転すると、回転角度範囲の前側領域で第1ラック部と噛合してカム筒に回転力を伝達し、続いて、回転角度範囲の後側領域で第2ラック部と噛合してカム筒に回転力を伝達する。
このように、ラック部を二段構成とすることにより、周りの部品との相互関係を考慮したその位置設定を容易に行うことができる。
上記構成において、カム筒を光軸回りに回動自在にかつ光軸方向に移動自在に支持する固定筒を有し、固定筒は、その内周において、カム筒の外周に形成されたフォロワピンを受け入れて光軸方向にカム作用を及ぼすカム溝と、カム筒が最も繰り出す状態においてフォロワピンがカム溝から抜け落ちるのを規制する規制壁と、を含み、第1ラック部は、第2ラック部よりも光軸方向において前方側に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、歯車がラック部を介してカム筒を回転させると、カム筒はそのフォロワピンが固定筒のカム溝に案内されて光軸方向に移動し(繰り出し)、最も繰り出した領域において、そのフォロワピンは規制壁の前側において対向し、又、この状態において、第1ラック部を規制壁に干渉しないようにして規制壁の前側に移動させることができる。
したがって、固定筒及びカム筒の径方向において、規制壁とラック部との間に隙間を確保する必要がなく、それ故に、固定筒を小径化することができ、装置を小径化、小型化することができる。
上記構成において、第1ラック部及び第2ラック部は、周方向においてオーバラップするように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、歯車とラック部との噛合領域が、第1ラック部から第2ラック部に遷移する際に、歯車は両方に噛合するため、噛合の遷移が滑らかに行われ、駆動力の伝達が円滑に行われる。
上記構成において、第1ラック部及び第2ラック部は、連続的に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、第1ラック部と第2ラック部とを連続的に形成することにより、カム筒(の外周)への一体成型が容易になり、又、ラック部の機械的強度を高めることができる。
上記構成をなす本発明のレンズ駆動装置によれば、所望の繰り出し量を確保しつつ、装置の小径化、小型化、駆動力を及ぼす歯車の小型化等が達成されて、小型化等が要求されるデジタルカメラ、銀塩フィルム式カメラ等に適したレンズ駆動装置が得られる。
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1ないし図11は、本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、図1は装置の正面図、図2及び図3は沈胴位置にある装置の断面図、図4及び図5はカム筒の正面図、側面図、及び背面図、図6は固定筒の展開図、図7は装置の一部を拡大し断面図、図8は広角撮影位置にある装置の断面図、図9は望遠撮影位置にある装置の断面図、図10及び図11はラック部とカム筒との関係を示す部分展開図である。
このレンズ駆動装置は、図1及び図2に示すように、略矩形形状の輪郭をなすガラスフィルタ11、撮像素子としてのCCD12等が取り付けられるベース10、ベース10に固着された固定筒20、固定筒20の内側において回転及び直進自在に支持されたカム筒30、カム筒30の内側において光軸方向Lに移動自在に支持された第1レンズ群40及び第2レンズ群50、カム筒30を駆動する駆動機構60、第1レンズ群40を駆動する駆動機構70等を備えている。
固定筒20は、図1ないし図3に示すように、光軸方向Lに軸心をもつ円筒状に形成されて、ベース10に固着されている。固定筒20の内周面には、図2、図3、図6に示すように、等間隔に配置された3つのカム溝21、径方向の内側に向けて突出する3つの規制壁22等が設けられている。
3つのカム溝21は、後述する3つのフォロワピン31に対してカム作用を及ぼすものであり、カム筒30が図1中の反時計回りに所定の角度範囲に亘って回転するとき、カム筒30を沈胴位置から徐々に光軸方向Lの前方に向けて移動させ(繰り出させ)、続いて、最も繰り出した位置に維持して所定の角度範囲に亘って光軸回りの回転のみを許容するように形成されている。
3つの規制壁22は、カム筒30が最も繰り出した領域にあるときに、略光軸方向に衝撃が加わった場合、フォロワピン31がカム溝21から光軸方向Lの後方に向けて抜け落ちるのを規制するものである。
カム筒30は、図2ないし図5に示すように、円筒状に形成されて固定筒20の内側に同軸に配置されている。
カム筒30の外周面には、図2ないし図5に示すように、周方向において等間隔に配置された3つのフォロワピン31、光軸方向Lの後方領域において配置されて回転駆動力が及ぼされる円弧状のラック部32等が形成されている。
ラック部32は、図4及び図5に示すように、回転角度が異なる領域において光軸方向Lに偏倚する(ずれる)ように、すなわち、回転角度範囲の前側領域に対応するべく光軸方向Lの所定位置に形成された第1ラック部32aと、回転角度範囲の後側領域に対応するべく第1ラック部32aから光軸方向Lの後方に偏倚した位置に形成された第2ラック部32bとを含み、光軸方向Lに段差をもつように階段的かつ連続的に形成されている。
したがって、後述する歯車61が休止位置(沈胴位置)から回転すると、回転角度範囲の前側領域で第1ラック部32aと噛合してカム筒30に回転力を伝達し、続いて、回転角度範囲の後側領域で第2ラック部32bと噛合してカム筒30に回転力を伝達する。
また、第1ラック部32aと第2ラック部32bとは、周方向において(寸法Hだけ)オーバラップするように形成されると共に連続的に形成されている。さらに、第2ラック部32bは、カム筒30の後端面から突出して形成されている。そして、この第2ラック部32bは、沈胴状態において、ベース10に形成された凹部13に入り込むようになっている。これにより、ラック部32の幅を所定寸法に形成しつつも、沈胴状態での装置をより薄型化することができる。
このように、ラック部32が回転角度の変化に伴って光軸方向Lに偏倚するように形成されているため、光軸方向Lの所定位置にだけ形成された従来のラック部に比べて、カム筒30の光軸方向Lへの移動量(繰り出し量)を確保しつつ、後述する歯車61の長さを短くでき、それ故に、装置を小型化することができる。
また、ラック部32が回転角度に応じて光軸方向に階段的に偏倚するように二段階構成に形成されているため、周りの部品との相互関係を考慮して、回転角度に応じた光軸方向Lの位置設定を容易に行うことができ、又、ラック部32をカム筒30の外周に容易に一体成型することができる。
さらに、第1ラック部32aと第2ラック部32bとが周方向にオーバラップすると共に連続的に形成されているため、後述する歯車61が、第1ラック部32aとの噛合状態から第2ラック部32bとの噛合状態に移行する際に、歯車61は両方に噛合するため、噛合の遷移が滑らかに行われ、駆動力の伝達が円滑に行われる。また、第1ラック部32aと第2ラック部32bとを連続的に形成することにより、カム筒30(の外周)への一体成型が容易になり、又、ラック部32の機械的強度を高めることができる。
また、ラック部32と固定筒20の規制壁22とは、図3に示すように、径方向においてオーバラップするように形成されている。したがって、固定筒20の外径寸法φDを、従来に比べて小さくすることができ、装置を小径化することができる。
カム筒30の内周面には、第1レンズ群40及び第2レンズ群50にカム作用を及ぼして光軸方向Lに進退させるカム溝33,34が形成され、又、第1レンズ群40及び第2レンズ群50の回転を規制しつつ光軸方向Lへ案内するガイド筒35が相対的に回動自在に嵌合されている。
ガイド筒35は、図5(a)に示すように、第1レンズ群40を光軸方向Lに沿って案内する3つの直線状のガイド溝35a、第2レンズ群50を光軸方向Lに沿って案内する3つの直線状のガイド溝35bを有し、カム筒30に対して相対的に回動自在にかつ固定筒20及びベース10に回転不能に固定されている。
そして、3つのフォロワピン31は、固定筒20の3つのカム溝21に挿入されており、カム30筒が駆動機構60により回転させられることで、光軸方向Lにおいて自ら前進及び後退すると共に、第1レンズ群40及び第2レンズ群50を光軸方向Lに移動させて変倍駆動を行うようになっている。
駆動機構60は、図1及び図2に示すように、カム筒30のラック部32に噛合する歯車61、歯車61に噛合する減速歯車列(不図示)、モータ62等により形成されている。歯車61は、図2に示すように、光軸方向Lにおいて所定長さWをなす円柱状に形成されており、ベース10及び固定筒20に固定された回転軸14を介して、光軸方向Lの所定位置において、回動自在に支持されている。尚、寸法Wは従来の歯車よりも短く形成されている。
すなわち、モータ62が回転すると、減速歯車列を介して歯車61が回転し、ラック部32を介して、カム筒30に回転駆動力を及ぼすようになっている。
第1レンズ群40は、図2、図3、図8、図9に示すように、レンズG1を保持するレンズ保持部材41,42、レンズ保持部材41に形成されカム溝33に挿入される3つのフォロワピン43(尚、図中においては2つを省略)等を備えている。そして、第1レンズ群40は、カム筒30の回動により、光軸方向Lにおいて前進及び後退する。
また、レンズ保持部材42は、直接レンズG1を保持してレンズ保持部材41に対して光軸方向Lに相対的に移動させられるようになっている。
すなわち、レンズ保持部材41には、レンズ保持部材42を光軸方向Lに移動させる駆動機構70が設けられている。
駆動機構70は、図7に示すように、モータ71、ピニオン72、歯車73、歯車73と一体的に形成されたリードスクリュー74、レンズ保持部材42に固定されリードクスリュー74に螺合するナット75、レンズ保持部材42を光軸方向Lにガイドするガイドシャフト76、レンズ保持部材42を光軸方向Lの前方に向けて付勢するスプリング77等により形成されている。
すなわち、モータ71が回転すると、ピニオン72及び歯車73を介して、リードスクリュー74が回転し、ナット75すなわちレンズ保持部材42を、レンズ保持部材41に対して光軸方向Lに相対的に移動させて、フォーカシングを行うようになっている。
第2レンズ群50は、図2、図3、図8、図9に示すように、レンズG2を保持するレンズ保持部材51、レンズ保持部材51に形成されカム溝34に挿入される3つのフォロワピン52(尚、図中においては2つを省略)、レンズ保持部材51に一体的に保持されたシャッタユニットS等を備えている。そして、第2レンズ群50は、カム筒30の回動により、光軸方向Lにおいて前進及び後退する。
次に、上記のレンズ駆動装置がデジタルカメラに搭載された場合の一般的な動作について、図2、図8、図9、図10、図11を参照しつつ説明する。
先ず、非撮影の沈胴状態において、第1レンズ群40及び第2レンズ群50は、図2に示すように、光軸方向Lの後方に向けて後退した沈胴位置にある。
このとき、カム筒30のフォロワピン31は、カム溝21に対して図10(a)中の符号31で示す位置に位置している。また、歯車61は、ラック部32の前方側にある第1ラック部32aと噛合している。
この沈胴状態から、モータ62、歯車61を介して、カム筒30が回転させられると、フォロワピン31は図10(b)に示すようにカム溝21に案内されて移動し、カム筒30は光軸方向Lの前方に向かって繰り出し、又、カム筒30の回転により、フォロワピン43,52がそれぞれカム溝33,34に案内されて、第1レンズ群40及び第2レンズ群50が、光軸方向Lの前方に向かって繰り出す。
そして、カム筒30の繰り出しと同時に、ラック部32も角度位置を変えつつ前方に向けて移動し、図10(b)に示すように、第1ラック部32aが、干渉することなく固定筒20の規制壁22の間を通り抜け始める。
続けて、カム筒30が同一方向に回転させられると、フォロワピン31がカム溝21に案内されて移動し、カム筒30は光軸方向Lの最も前方の位置まで繰り出し(最も繰り出した状態になり)、又、カム筒30の回転により、フォロワピン43,52がそれぞれカム溝33,34に案内されて、第1レンズ群40及び第2レンズ群50が、光軸方向Lの前方に向かってさらに繰り出して、図8に示すように広角撮影位置に至る。
尚、駆動機構70の駆動により、レンズ保持部材42が適宜移動させられてフォーカシングが行われる。
そして、カム筒30の繰り出しと同時に、ラック部32も角度位置を変えつつ前方に向けて移動し、図11(a)に示すように、第1ラック部32aが、規制壁22の前方側に移動し始める前の状態に至る。また、歯車61は、第1ラック部32aから第2ラック部32bへと噛合関係を移行している。
さらに、カム筒30が同一方向に回転させられると、フォロワピン43,52がそれぞれカム溝33,34に案内されて、第1レンズ群40が光軸方向Lの後方に向かって若干繰り込むと同時に、第2レンズ群50が光軸方向Lの前方に向かって繰り出して、図9に示すように望遠撮影位置に至る。
尚、駆動機構70の駆動により、レンズ保持部材42が適宜移動させられてフォーカシングが行われる。
そして、カム筒30の回転により、ラック部32は光軸方向Lに移動することなく角度位置だけを変えて、図11(b)に示すように、第1ラック部32aが、規制壁22の前方側に隣接した位置に至る。
このように、ラック部32を光軸方向Lにおいて偏倚した第1ラック部32a及び第2ラック部32bにより形成したことにより、ラック部32は、固定筒20に対して回転しつつ光軸方向Lの前方に向かって移動する際に、規制壁22と干渉することなく規制壁22の前側に移動することができる。
したがって、固定筒20及びカム筒30の径方向において、規制壁22とラック部32との間に隙間を確保する必要がなく、それ故に、カム筒30の繰り出し量を確保しつつ、固定筒20を小径化することができ、装置を小径化、小型化することができる。
図12は、本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態におけるラック部32を一部変更したものである。
すなわち、この実施形態において、カム筒30´の外周面には、図12に示すように、回転角度に応じて光軸方向に階段的に偏倚するように二段階構成をなすラック部32´が形成されている。
ラック部32´は、第1ラック部32a´と、第1ラック部32a´よりも光軸方向Lの後方に位置する第2ラック部32b´とにより形成されている。そして、第1ラック部32a´と第2ラック部32b´とは、周方向において(寸法Hだけ)オーバラップするように、それぞれ独立して形成されている。
この場合においても、前述同様に、歯車61が、第1ラック部32a´との噛合状態から第2ラック部32b´との噛合状態に移行する際に、噛合の遷移が滑らかに行われ、駆動力の伝達が円滑に行われる。また、第1ラック部32a´と第2ラック部32b´とを、カム筒30´(の外周)に容易に一体成型することができる。
上記実施形態においては、ラック部32,32´として、第1ラック部32a,32a´と第2ラック部32b,32b´とからなる二段階構成をなすものを示したが、これに限定されるものではく、より段数の多い階段状のラック部を採用してもよい。
また、上記実施形態においては、ラック部32,32´として、階段状に偏倚量が変化するものを示したが、これに限定されるものではなく、連続的に滑らかに傾斜して偏倚量が変化するものを採用してもよい。
さらに、上記実施形態においては、カム筒30の内側に2つのレンズ群40,50を設けたレンズ駆動装置において、本発明に係る構成を採用したが、これに限定されるものではなく、カム筒30に対して一つのレンズ群又は3つ以上のレンズ群を設ける構成において、本発明を適用してもよい。
以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置は、所望の繰り出し量を確保しつつ、装置の小径化、小型化、駆動力を及ぼす歯車の小型化等が達成されるため、特に小型化等が要求されるデジタルカメラ等に使用することができ、又、銀塩フィルム式カメラ、その他のレンズ光学系においても有用である。
本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す正面図である。 レンズ駆動装置が沈胴位置にある状態を示す断面図である。 レンズ駆動装置が沈胴位置にある状態を示す部分断面図である。 レンズ駆動装置の一部をなすカム筒を示すものであり、(a)は正面図、(b)は側面図である。 レンズ駆動装置の一部をなすカム筒を示すものであり、(a)は側面図、(b)は背面図である。 レンズ駆動装置の一部をなす固定筒の内周面を示す展開図である。 レンズ駆動装置の一部をなす第1レンズ群を示す部分断面図である。 レンズ駆動装置が広角撮影位置にある状態を示す断面図である。 レンズ駆動装置が望遠撮影位置にある状態を示す断面図である。 固定筒とカム筒のラック部との関係を示すものであり、(a)は沈胴位置に対応する状態を示す部分展開図、(b)はラック部が規制壁の間を通り抜け始める状態を示す部分展開図である。 固定筒とカム筒のラック部との関係を示すものであり、(a)は広角撮影位置に対応する状態を示す部分展開図、(b)は望遠撮影位置に対応する状態を示す部分展開図である。 本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示すカム筒の側面図である。 従来のレンズ駆動装置を示すものであり、(a)はその断面図、(b)はその部分断面図である。
符号の説明
10 ベース
20 固定筒
21 カム溝
22 規制壁
30,30´ カム筒
31 フォロワピン
32,32´ 円弧状のラック部
32a,32a´ 第1ラック部
32b,32b´ 第2ラック部
33,34 カム溝
35 ガイド筒
40 第1レンズ群
G1 レンズ
41,42 レンズ保持部材
43 フォロワピン
50 第2レンズ群
G2 レンズ
51 レンズ保持部材
52 フォロワピン
60 駆動機構
61 歯車
62 モータ
70 駆動機構
L 光軸方向

Claims (6)

  1. レンズを保持し光軸方向に移動自在に支持されたレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材に対して光軸方向にカム作用を及ぼすべく光軸方向に移動自在にかつ光軸回りに回動自在に支持されると共にその外周において駆動力が及ぼされる円弧状のラック部を有するカム筒と、前記ラック部に噛合して駆動力を及ぼすべく所定位置に回動自在に支持された歯車と、を備え、
    前記ラック部は、回転角度が異なる領域において、光軸方向に偏倚するように形成されている、
    ことを特徴とするレンズ駆動装置。
  2. 前記ラック部は、回転角度が異なる領域において、光軸方向に段差をもつように階段的に形成されている、
    ことを特徴とする請求項1記載のレンズ駆動装置。
  3. 前記ラック部は、回転角度範囲の前側領域に対応するべく光軸方向の所定位置に形成された第1ラック部と、回転角度範囲の後側領域に対応するべく前記第1ラック部から光軸方向に偏倚した位置に形成された第2ラック部と、を含む、
    ことを特徴とする請求項2記載のレンズ駆動装置。
  4. 前記カム筒を光軸回りに回動自在にかつ光軸方向に移動自在に支持する固定筒を有し、
    前記固定筒は、その内周において、前記カム筒の外周に形成されたフォロワピンを受け入れて光軸方向にカム作用を及ぼすカム溝と、前記カム筒が最も繰り出す状態において、前記フォロワピンが前記カム溝から抜け落ちるのを規制する規制壁と、を含み、
    前記第1ラック部は、前記第2ラック部よりも光軸方向において前方側に形成されている、
    ことを特徴とする請求項3記載のレンズ駆動装置。
  5. 前記第1ラック部及び第2ラック部は、周方向においてオーバラップするように形成されている、
    ことを特徴とする請求項3又は4に記載のレンズ駆動装置。
  6. 前記第1ラック部及び第2ラック部は、連続的に形成されている、
    ことを特徴とする請求項3ないし5いずれかに記載のレンズ駆動装置。


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