JP2006139076A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズが移動端に達したとき固着して駆動不能とならないようなレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】 レンズ（不図示）と一体的に取り付けられるナット９と、ナット９に螺合する送りねじ３と、この送りねじ３を駆動するステッピングモータ４と、送りねじ３を支持するブラケット６とを備えるレンズ駆動装置において、送りねじ３の両端にストッパ１３，１４を設け、ナット９にはピン１５，１６を設ける。これにより、レンズが移動領域の両端に位置したとき、ストッパ１３（１４）の凸部１７がピン１５（１６）に回転方向で当接し、送りねじ３の回転が制止されてステッピングモータ４の回転駆動が制止される。これにより、ナット９がブラケット６の壁部１１（１２）などに押しつけられて固着することがない。またこの時点でステッピングモータ４の回転初期位置を設定すれば、フォトインタラプタ等のセンサーが不要となる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、レンズ駆動装置に関し、より詳しくは、ステッピングモータなどの回転角の制御が可能な駆動手段を用いてレンズを光軸方向に往復動作させるレンズ駆動装置に関する。

ビデオカメラやスチルカメラ等に使用されるフォーカスレンズやズームレンズ等を駆動するレンズ駆動装置では、レンズが送りねじに螺合され、この送りねじをステッピングモータで回転させることによりレンズを光軸方向に移動させるようになっている。そして、レンズの移動領域内の一箇所を起点とし、その起点位置にてレンズの位置をフォトインタラプタなどにより検出し、そこからのステッピングモータの駆動ステップ数を計測してレンズの位置制御を行っている（オープンループ制御）。この方式は、例えばリニアエンコーダ等のポジションセンサを使用したクローズドループ制御のように常時検出する場合に比べて検出位置が一箇所だけで済むため、制御系が大がかりにならずに済むことから広く普及している。

しかし、上記のような構成では、電気的に検出した起点からの駆動ステップ数からレンズの位置を割り出しているため、外部から衝撃が加わったり、電気的異常が生じたりしてレンズの実際の位置がずれると、レンズが本来の移動領域を超えて移動しようとし、移動領域の両端に機械的に設けられた壁部（以下「移動端」という。）にレンズが押しつけられて固着してしまい、そこからレンズの駆動ができなくなってしまうことがあった。

そこで、上記起点位置を検出するセンサーとは別のセンサーをさらに設け、レンズが移動端に達する直前にステッピングモータへの電力供給を遮断するという技術が開示されている（たとえば特許文献１）。

あるいは、送りねじにおけるレンズの移動領域にのみねじを切り、この移動領域の両端から移動端までの領域にねじが切られていない領域を形成することにより、上記異常によりレンズの位置が狂っても、レンズが移動端に押しつけられることがないようにする技術が開示されている。なお、この場合、ねじが切られていない領域にレンズが位置した状態では送りねじが空回りしてレンズが移動領域（ねじが切られた領域）に戻れなくなるため、各移動端にはレンズを移動領域に戻す方向に付勢する付勢手段が設けられている（たとえば特許文献２）。
特開平６−２８１８５２号公報 特開２０００−２７５４９７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、クローズドループ制御よりは簡素化できるものの、レンズが移動限界位置に達したことを感知するためのセンサーが別途必要であり、コストがかさむ。

また、特許文献２に開示された技術では、レンズの移動領域に加えてねじが切られていない領域と、付勢手段を設けるための余分なスペースが相当量必要になるため、装置の大型化が避けられず、汎用性に欠ける。

したがって、本発明は、余分なセンサー類が不要で、しかもコンパクトな構成でありながら、レンズが移動端に達したとき固着して動作不能とならないようなレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明のレンズ駆動装置は、光軸方向に所定領域だけ移動するレンズと、該レンズの光軸方向への移動を許容し案内するガイドと、前記レンズの一部に螺合し回転することにより前記レンズを駆動する送りねじと、該送りねじに回転駆動力を付与し回転角の制御が可能な駆動源とを少なくとも備え、前記レンズの移動領域の両端のいずれかに到達したとき、前記レンズに回転方向で当接し前記送りねじの回転を制止する当接部を前記送りねじに一体的に備えていることを特徴としている。

この構成によれば、レンズがその移動領域の両端に到達するまでの間、送りねじの当接部はレンズに干渉することなく、送りねじは回転し、レンズは軸方向に移動する。そして、レンズが移動領域の両端のいずれかに到達したとき、送りねじの当接部がレンズに回転方向で当接し、送りねじの回転が制止されて駆動源の駆動力が制止される。したがって、従来例のように、移動領域の両端に機械的に設けた壁部などに押しつけられレンズが固着し、レンズの駆動ができなくなるという不具合がなくなる。しかも、レンズが移動領域の両端に到達したことを検知するセンサー類も不要であり、コスト低減と小型化の面で有利である。

なお、レンズは、これとは別部材のレンズ枠により支持される構成としてもよい。この場合、レンズ枠の一部に送りねじを螺合させる。あるいは、送りねじに螺合するナットを別途用いて、このナットとレンズもしくはレンズ枠とを一体的に嵌合等してもよい。

また、前記レンズが前記所定領域の両端のいずれかに到達したとき、前記駆動源の初期位置を設定することが好ましい。このような構成では、当接部がレンズに回転方向で当接しても固着の心配がないことに着目して、あえてこれらを当接させ、その時点で駆動源の動作を停止させるとともに当該位置で駆動源の回転初期位置を設定するようにしているから、従来例のようにレンズの初期位置を検出するためのフォトインタラプタなどのセンサー類を設置する必要がなくなり、さらなる小型化とコスト低減が可能となる。

また、前記送りねじの当接部は、該送りねじの移動領域外の所定箇所で径方向に突出した凸部であり、前記レンズには前記凸部と当接するピンが設けられていることが好ましい。この構成は、本発明を簡単な構造で実現したものであり、製作が容易で小型化、コスト低減に有利である。

以上のように、本発明のレンズ駆動装置によれば、レンズがその移動領域の両端のいずれかに到達したときは、送りねじの当接部がレンズに回転方向で当接することにより、送りねじの回転が制止される。したがって、従来例のようにレンズが移動領域の両端に機械的に設けた壁部などに押しつけられ固着しレンズの駆動ができなくなるという不具合がなくなる。そして、レンズが移動領域の両端に到達したことを検知するセンサー類も不要となり、コスト低減と小型化の面で有利である。

また、レンズがその移動領域の両端のいずれかに到達したときに、駆動源の初期位置を設定するようにすれば、フォトインタラプタなどのセンサー類を別途に設置する必要がなくなり、さらなる小型化とコスト低減が可能となる。

本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。

図１に示すレンズ駆動装置は、レンズ１を保持するレンズ枠２と、このレンズ枠２と一体的に嵌合するナット９と、レンズ１の光軸方向に対して平行に設置されるガイド５ａ，５ｂと、ナット９に螺合しガイド５ａ，５ｂに平行に設置される送りねじ３と、この送りねじ３に回転駆動力を付与し回転角の制御が可能な駆動源としてのステッピングモータ４と、送りねじ３を回転可能に支持するブラケット６とを備える。

レンズ枠２は、レンズ１を保持するレンズ保持筒７と、レンズ保持筒７の外周の所定一箇所に設けられた第一アーム２３と、レンズ保持筒７の外周の他の一箇所に設けられた第二アーム２４とからなる。

第一アーム２３は、その先端にナット９の嵌合凸部２１と嵌合するための嵌合凹部２２と、ナット９の一方面を押さえるコの字形状の押さえ部２５（図４の二点鎖線参照）とが設けられている。そして、第一アーム２３の所定一箇所には、ガイド５ａを挿通する貫通孔１０ａが設けられており、また、貫通孔１０ａの近傍からガイド５ａに沿って所定距離だけ延びる延伸部２６が設けられ、この延伸部２６の先端には、ガイド５ａを挿通する貫通孔１０ｂが設けられている。これら二つの貫通孔１０ａ，１０ｂにより、レンズ枠２がガイド５ａに対して傾くことなく、ガイド５ａに沿って光軸方向に移動可能に支持・案内されるようになっている。そして、ガイド５ａには、圧縮ばね２０が挿通されており、このばね２０の付勢力により押さえ部２５がナット９を押さえている。

第二アーム２４は、その先端に溝１９が設けられ、この溝１９にガイド５ｂがはめ合うようになっている。これにより、レンズ枠２は、ガイド５ａを中心に回転することなく軸方向に移動できるようになっている。

ブラケット６は、送りねじ３をステッピングモータ４に対して安定的に支持しており、一端の壁部１２がステッピングモータ４の筐体に固定され、他端の壁部１１が送りねじ３の先端側を回転可能に支持している。

以上の構成では、ステッピングモータ４の回転駆動力が送りねじ３に伝達すると、ナット９は送りねじ３の軸方向に移動し、それに伴いナット９と嵌合しているレンズ枠２がガイド５ａに沿って移動する。その結果、レンズ枠２に支持されたレンズ１を光軸方向に移動させることができるのである。

そして、レンズ枠２が移動する領域内の所定の一箇所を起点とし、その起点位置にてレンズ枠２の位置をフォトインタラプタ（不図示）などにより検出し、そこからのステッピングモータ４の駆動ステップ数を計測することによりレンズ１の位置制御を行う。

本実施の形態では、図２に示すように、送りねじ３の両端において、ナット９の移動領域Ａの両端部ａ_１，ａ_２からブラケット６の各壁部１１，１２までの間に所定の余裕領域Ｂ_１，Ｂ_２が確保されており、この余裕領域Ｂ_１，Ｂ_２にストッパ１３，１４がそれぞれ設けられている。そして、ナット９が移動領域Ａの各端部ａ_１もしくはａ_２に位置したとき、ストッパ１３（１４）がナット９に設けられたピン１５（１６）に回転方向で当接するようになっている。以下、詳述する。

各ストッパ１３，１４は、図３に示すように、ワッシャ状の環状部材であり、外周の一箇所から径方向外側に突出する凸部１７を有する。ストッパ１３（１４）は、送りねじ３に挿通されて余裕領域Ｂ_１（Ｂ_２）にて固定されており、送りねじ３の回転にともなって一体的に回転する。

各ピン１５，１６は、図２に示すように、ナット９の両面のそれぞれ一箇所に、軸方向に伸びる形で一体的に取り付けられた棒状部材である。この実施の形態では、ピン１５，１６はナット９を貫通する一本の棒状部材で構成されており、ナット９を挟んで同軸に配置されている。もちろん、ピン１５，１６は必ずしもこのように同軸に配置する必要はなく、適宜、周方向に位相をずらして配置してもよい。

ピン１５（１６）の取り付け位置は、図４に示すように、ストッパ１３（１４）の凸部１７と回転方向で当接させるため、ストッパ１３（１４）の環状部１８の外周よりも外径側の位置とし、かつ、ストッパ１３（１４）の最大外径部分、すなわち凸部１７の先端よりも内径側の位置とする。

さらに、図５に示すように、ピン１５（１６）の長さをＬ、送りねじ３のねじピッチをｐとし、ナット９がａ_１（ａ_２）に位置する一周回転前の位置ａ_３にあるとき（図中二点鎖線）のピン１５（１６）の先端からストッパ１３（１４）の凸部１７までの距離をｑとすると、次式を満たすようにする。

Ｌ＞ｐ＞ｑ＞０
このように設定したのは、この条件式を満たさないと、図６に示すように、ストッパ１３（１４）の凸部１７がピン１５（１６）の先端に軸方向から当接し押しつけられて、従来例のようにナット９が固着してしまうことが考えられるからである。

以上の構成のレンズ駆動装置の動作を説明する。

図２に示すように、ナット９が移動領域Ａの端部ａ_１（ａ_２）に到達するまでの間（図中実線で示した位置のとき）、各ストッパ１３（１４）はピン１５（１６）に干渉することなく送りねじ３は回転し、ナット９は軸方向に移動する。

ナット９が移動領域Ａの端部ａ_１（ａ_２）に到達したとき（図中二点鎖線で示した位置のとき）、送りねじ３のストッパ１３（１４）の凸部１７がピン１５（１６）に回転方向で当接し、送りねじ３の回転が制止されてステッピングモータ４の回転駆動が制止される。

以上より、本実施の形態に係るレンズ駆動装置によれば、ナット９が移動領域Ａの端部ａ_１（ａ_２）に到達したとき、送りねじ３のストッパ１３（１４）の凸部１７をピン１５（１６）に回転方向で当接させてナット９の移動動作を停止させている。したがって、外部からの衝撃や電気的異常によりナット９の位置がずれてナット９が移動領域Ａを超えて移動しようとしても、ナット９がブラケット６の壁部１１（１２）などに押しつけられて固着し、レンズ１の駆動ができなくなるという不具合がなくなる。しかも、ナット９が上記端部ａ_１（ａ_２）に到達したことを検知するセンサー類も不要であり、コスト低減と小型化の面で有利である。

なお、送りねじ３にはストッパ１３，１４を設けるための余裕領域Ｂ_１，Ｂ_２が必要となるが、従来例のように、ナット９が逃げるためのねじを切らない領域を設けたり、ナット９を移動領域Ａに押し戻す付勢手段を設けたりする場合に比べて、その寸法はさほど大きなものにはならず、装置がいたずらに大型化することはない。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、例えば以下に記載するような用途の他、あらゆる用途に適用可能である。

（１）ストッパ１３（１４）の凸部１７がピン１５（１６）に当接した時点で、ステッピングモータ４の回転初期位置を設定し、そこからステッピングモータ４の駆動ステップ数を計測することにより、ナット９の位置制御を行うようにしてもよい。すなわち、ストッパ１３（１４）の凸部１７がピン１５（１６）に回転方向で当接しても固着等の心配がないことに着目して、あえてこれらを当接させてステッピングモータ４の動作を停止させるとともに、当該位置でステッピングモータ４の回転初期位置を設定する。このようにすれば、上記実施の形態における作用・効果に加えて、レンズ枠２の初期位置を検出するためのフォトインタラプタなどのセンサー類を設置する必要がなくなり、さらなる小型化とコスト低減が可能となる。

なお、この場合、ストッパ１３（１４）の凸部１７がピン１５（１６）に当接した時点でステッピングモータ４への電力供給を遮断できるようにしておけば、凸部１７がピン１５（１６）に当たり続けて電力が無駄に消費されるようなことがない。例えば、凸部１７がピン１５（１６）に当たった時点におけるステッピングモータ４の電流波形の変化を検出し、この変化を検出した時点でステッピングモータ４への電力供給を遮断する。

（２）上記実施の形態では、各ストッパ１３，１４は送りねじ３とは別の環状部材としたが、送りねじ３と一体成型するようにしてもよい。また、レンズ１、レンズ枠２およびナット９はそれぞれ別部品として構成したが、これらをレンズ１と同一材料からなる一体成型品として一つの部材で構成してもよい。

本発明は、レンズの移動範囲の両端に機械的な壁部などが形成され、かつ、ステッピングモータなどの回転角度の制御が可能な駆動源を用いたあらゆるレンズ駆動装置に適用可能である。

本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の断面図 図１の要部拡大図 ストッパの上面図 ストッパおよびナットを同軸上に配置した状態の説明図 ストッパとナットのピンとが回転方向で当接したときの状態を示した側面図 ストッパとナットのピンとが軸方向で当接したときの状態を示した側面図 本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の全体斜視図 本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の部分拡大斜視図

符号の説明

１ レンズ
２ レンズ枠
３ 送りねじ
４ ステッピングモータ
６ ブラケット
９ ナット
１１ 壁部
１２ 壁部
１３ ストッパ
１４ ストッパ
１５ ピン
１６ ピン
１７ 凸部

Claims (3)

1. 光軸方向に所定領域だけ移動するレンズと、該レンズの光軸方向への移動を許容し案内するガイドと、前記レンズの一部に螺合し回転することにより前記レンズを駆動する送りねじと、該送りねじに回転駆動力を付与し回転角の制御が可能な駆動源とを少なくとも備え、
   前記レンズが前記所定領域の両端のいずれかに到達したとき、前記レンズに回転方向で当接し前記送りねじの回転を制止する当接部を前記送りねじに一体的に備えていることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記レンズが前記所定領域の両端のいずれかに到達したとき、前記駆動源の初期位置を設定することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記送りねじの当接部は、該送りねじの移動領域外の所定箇所で径方向に突出した凸部であり、
   前記レンズには前記凸部と当接するピンが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ駆動装置。

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