JP2006251651A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイドバーによるレンズ支持機構において、進退駆動時に嵌合ガタが起因のレンズホルダの揺れおよび偏心が生じる。
【解決手段】鏡筒内に光軸と平行に配設されたガイドバー３、４と、このガイドバー３、４に支持され光軸方向に摺動可能なレンズホルダ２を備えたレンズ駆動装置において、ガイドバー３が磁性体で形成され、レンズホルダ２のガイドバー３による支持部が、略直交する複数の吸着面６ｅで構成され、前記吸着面６ｅが磁性体で形成される構成としたこと。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえばビデオカメラ、スチルカメラ、その他撮像装置において、ズーム系もしくはフォーカス系の可動レンズ保持部材を光軸方向に進退移動させるレンズ駆動装置に関するものである。

近年、ビデオカメラまたはスチルカメラの小型化に伴い、撮影光学系の小型化が著しい。この撮影光学系の小型化には、撮像素子の小型化、およびレンズの光学的敏感度を上げることによる可動レンズの可動距離の減少とが大きく寄与している。

しかし、レンズの敏感度を上げるに伴い、レンズの位置精度も向上させる必要があり、微小なレンズ位置変化が撮影画像に与える影響が大きくなる。特にビデオカメラにおいては、可動レンズが動作中に揺動することによって撮影画像が揺れる像揺れの発生が問題になる。またスチルカメラにおいては、微小なレンズ位置変化によってピントが大きくずれる、ズームの倍率が変化する等の問題が発生する。

これらの問題が生じる主な原因として、各部品間に設けられた間隙による嵌合ガタが挙げられる。すなわち、可動レンズを保持するレンズホルダを光軸方向に移動させる構造において、バラツキ吸収、または温度変化に対する保障するために、各部品間に所定の隙間、例えば、５〜１５μを確保することが必要とされており、この隙間によりガタが生じ、進退駆動時における揺れおよび偏心の原因となっている。

以上のことから、嵌合ガタを可能な限り抑え、安定したレンズ保持を行うことが、揺れ、偏心がない、高精度なレンズ進退移動に欠かせない要素となる。

従来のレンズ駆動装置には、図１１および図１２に示すような構造が多くみられる。すなわち、図１１に示す従来例のレンズ駆動装置では、レンズ１０１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１０３、１０４と、このガイドバー１０３、１０４に支持され、光軸方向に移動可能なレンズホルダ１０２と、レンズホルダ１０２に保持されるレンズ１０１とが備えられている。レンズホルダ１０２は上方一端部が穴１０２ｂを介して一方のガイドバー１０３に摺動自在に嵌合されているとともに、レンズホルダ１０２の下方他端部がほぼＵ字状の切欠部１０２ｃを介して他方のガイドバー１０４に摺動自在に係合されている。

また、レンズを光軸方向に駆動するために、レンズホルダ１０２に駆動用カムフォロワ１０５が突設されおり、不図示のカムによって駆動され、駆動力が伝えられるカムフォロワ１０５と一体となって、レンズホルダ１０２が光軸方向に沿って直線移動する構成となっている。

図１２に示す従来例のレンズ駆動装置では、２本のガイドバーを用いてレンズを保持している点においては、図１１に示す例と同じ構成であるが、レンズを光軸方向に駆動するためにリードスクリュー２０６を用いている。すなわち、レンズホルダ２０２に取り付けられる、ラックギヤ部２０５ａを備えた駆動力伝達部材２０５と、リードスクリュー２０６を回転駆動する動力源となるモータ２０７とが備えられている。

このリードスクリュー２０６は、駆動力伝達部材２０５のラックギヤ部２０５ａと噛み合っており、モータ２０７の駆動でリードスクリュー２０６が回転することにより、駆動力伝達部材２０５がリードスクリュー２０６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。

さらに従来のレンズ駆動装置において、より積極的にガタを防止するために、磁性体による付勢機構を備えたもの（例えば、特許文献１参照。）、弾性部材による付勢機構を備えたもの（例えば、特許文献２参照。）がある。

以下、図１３、図１５により従来のレンズ駆動装置について説明する。

図１３に示す従来例のレンズ駆動装置では、レンズホルダ３０２は、磁性体で形成されるガイド部材のガイドバー３０３、３０４にガイドされ、光軸方向に摺動自在に支持される。上記ガイドバー３０３は、レンズホルダ３０２に設けられたガイド孔３０２ｂに所定の隙間を有して嵌入されている。更に、ガイド孔３０２ｂの上部には磁性体３０５が埋設されており、該レンズホルダ３０２には、磁性体３０５の吸引力により常時作用する付勢力が働き、光軸に対して垂直な方向に付勢される。従って、ガイド孔３０２ｂとガイドバー３０３とは隙間のない状態で嵌入した状態にあり、ガイドバー３０３の方向にガタなく摺動可能となる。またガイドバー３０４の方は、レンズホルダ３０２の切り欠き部３０２ｃに嵌挿されている。

以上のように構成された図１３に示す従来例のレンズ駆動機構の摺動動作は、レンズホルダ３０２が光軸方向に進退すると、レンズホルダ３０２は、保持部３０２ａを介して軸方向に押されて進退駆動する。そのとき、上述したようにレンズホルダ３０２は、磁性体３０５の吸引力により光軸垂直方向に付勢されていることから、ガイド孔３０２ｂとガイドバー３０３とがガタのない状態で駆動される。

図１５に示す従来例のレンズ駆動装置では、レンズホルダ４０２の上部４０２ａは凵字型に形成してあり、その前後部の中央にはＶ字溝型の一対の保持部４０２ｂ，４０２ｃを形成して、リードスクリュー兼ガイドバー４０３に摺接してある。また、レンズホルダ４０２の上部４０２ａの一方の保持部４０２ｃ側には、リードスクリュー兼ガイドバー４０３を押し付けて側圧を加えるための合成樹脂製でＬ字型の弾性部材４０５を熱溶着等により固着してある。この弾性部材４０５の垂直部の基部にはリードスクリュー兼ガイドバー４０３より大径で丸形の逃げ孔４０５ｂを形成してあると共に、その水平部の各先端の下側にはラック部４０５ａを一体突出成形してある。

そして、レンズホルダ４０２に固着された弾性部材４０５のラック部４０５ａが上記一対の保持部４０２ｂ，４０２ｃの中間部に突出して、リードスクリュー兼ガイドバー４０３にその弾性付勢力を介して噛合している。これにより、レンズホルダ４０２のＶ字溝型の一対の保持部４０２ｂ，４０２ｃは上記リードスクリュー兼ガイドバー４０３に隙間なく圧接され、その結果、レンズホルダ４０２は光軸に対して傾いたり、レンズ図１６の中心が光軸からずれることなく、光軸に沿ってそれぞれ往復移動するようになっている。

また、上記第レンズホルダ４０２の下部には、略Ｕ字状のガイド溝４０２ｄを形成してある。
実開平５−９０４１８号公報（第２頁、図１） 特開平５−８８０６６号公報（第６頁、図３）

しかしながら、図１１および図１２に示すような、レンズホルダ１０２、２０２がガイドバー１０３、２０３とガイド孔１０２ｂ、２０２ｂで保持される方式において、ガタのない進退駆動を実現するためには、ガイド孔１０２ｂ、２０２ｂの寸法精度を高精度に製作し、ガイドバー１０３、２０３との嵌入隙間を厳密に管理すること、また、保持部１０２ａ、２０２ａの長さを長く取ることが必要であり、これらが低コスト化、小型化の妨げとなる。さらに上記のような対策を施したにせよ、完全に嵌合ガタを無くすことは困難である。

他方、図１３に示す従来例では、磁力を利用しガイド孔に対してガイドバーを付勢する構造をとる。この場合、正面模式図である図１４に示すように、円形であるガイドバー３０３に対して、同じく円形であるガイド孔３０２ｂに付勢するため、図で示すｙ方向に対しては、付勢面３１０で接触するために位置が厳密に定まるものの、ｘ方向に対しては明確な付勢面はなく、例えば後述する図１５に示す従来例のように、円形であるガイドバーに対して、Ｖ字形に付勢する場合と比較して、微小な領域において厳密な位置が定まらず、保持が完全には安定しないという問題がある。

また、嵌合ガタを防止するためにレンズホルダを付勢する場合、姿勢の変動、衝撃等も考慮に入れると、一般に、レンズホルダ自重の数倍程度の付勢力が必要である。図１３に示す従来例では、ガイドバー３０３の保持はガイド孔３０２ｂで行うため、磁性体３０５とガイドバー３０３の間にはある程度の距離が生じることになる。このため、磁性体３０５が直接ガイドバー３０３を吸着する場合と比較して吸着力が弱くなることから、これに対応するためには、一般に高価な希土類の磁性体を用いるか、より厚みがある磁性体を用いる必要があり、低コスト化、コンパクト化の妨げとなる。

図１５に示す従来例では、ガイドバー４０３に対してレンズホルダに設けられたＶ字形状の保持部４０２ｂ，４０２ｃに、Ｌ字型の弾性部材４０５を用いて付勢する構造をとる。この場合、正面模式である図１６に示すように、付勢面４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃで規制されるため、図で示すｘ方向、ｙ方向いずれに対しても、厳密に位置が定まる。しかし、付勢手段が前述したように別途、弾性部材が必要であり、省スペース化の妨げとなるという問題があり、また弾性部材による付勢の場合、部品間および温度変化によるバラツキ、時効劣化等が生じやすというの問題がある。

本発明は、上記のような問題点を解消することを課題になされたものであり、レンズホルダにガタの無い適切な支持構造を用いることにより、敏感度の高い光学系に対応し、且つコスト面、スペース面においても有利となるレンズ駆動装置を提供することを目的としている。

本発明に係る請求項１のレンズ駆動装置は、鏡筒内に光軸と平行に配設されたガイドバーと、前記ガイドバーに支持され光軸方向に摺動可能なレンズホルダを備えたレンズ駆動装置において、前記ガイドバーが磁性体で形成され、前記レンズホルダの前記ガイドバーによる支持部が、略直交する複数の吸着面で構成され、前記吸着面が磁性体で形成されることにより、各部品間における間隙を無くし、嵌合ガタの発生を防ぐことが可能となり、揺れおよび偏心がない高精度なレンズ保持を行うことができる。

また、本発明に係る請求項２のレンズ駆動装置は、前記ガイドバーの磁性体は常磁性体で形成され、前記複数の吸着面の磁性体は強磁性体、もしくは強磁性体に吸着した常磁性体で形成されることにより、加工面およびコスト面において有利な構成をとることが可能である。

本発明に係る請求項３のレンズ駆動装置は、前記レンズホルダの前記ガイドバーによる回転止め部が、磁性体で形成されることにより、より確実にレンズホルダに生じるガタの減少を図ることができる。

本発明に係る請求項４のレンズ駆動装置は、前記レンズホルダの支持部である略直交する複数の吸着面に対向する位置に、前記ガイドバーに対する補助保持部材を備えたことにより、落下等の衝撃によるレンズホルダ保持部のガイドバーからの完全脱落防止し、保持の信頼性を向上させることが可能となる。

本出願に係る発明は、ガイドバーによるレンズ駆動装置において、ガイドバーを磁性体で形成し、且つレンズホルダのガイドバーによる支持部を略直交する複数の磁性体による吸着面で構成としたことにより、各部品間における間隙を無くし、嵌合ガタの発生を防ぐことが可能となり、レンズ保持における精度向上の効果があり、加えて省スペース、低コスト化の効果がある。

またガイドバーの磁性体を常磁性体で形成し、且つレンズホルダの支持部である略直交する複数の吸着面の磁性体を強磁性体、もしくは強磁性体に吸着した常磁性体で形成することより、加工面、コスト面で有利な構成をとることができる。

またレンズホルダのガイドバーによる回転止め部を、磁性体で形成することにより、より確実にレンズホルダに生じるガタを減少させる効果がある。

また、レンズホルダの支持部である略直交する複数の吸着面に対向する位置に、ガイドバーに対する補助保持部材を備えることにより、落下等の衝撃によってレンズホルダ保持部がガイドバーからの完全に脱落するのを防止し、保持の信頼性を向上させる効果がある。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１の実施例］
図１は本発明の第１実施例を示すレンズ駆動装置の斜視図、図２は正面図である。図１および図２において、レンズホルダ２は、磁性体で形成されるガイド部材のガイドバー３、４にガイドされ、光軸方向に摺動自在に支持される。上記レンズホルダ２の保持部２ａには略直交する配置で、磁性体６ａ，６ｂおよび６ｃ，６ｄが備えられており、磁性体６ａと６ｂ、または６ｃと６ｄの組み合わせによって形成されるＶ字形状の吸着面６ｅに、直接ガイドバー３を吸着させることにより、レンズホルダ２を保持する形式をとる。この構成においては、上記磁性体の吸引力により、常時作用する付勢力が働き、吸着面６ｅとガイドバー３とは完全に隙間のない状態にあり、光軸方向にガタのない高精度な摺動が可能となる。

前述した図１３に示す従来例では、磁力を利用し付勢する構造をとるが、円形であるガイドバー３０３に対して、同じく円形であるガイド孔３０２ｂに付勢するため、明確な付勢面がない方向が生じ、微小な領域において厳密な位置が定まらず、保持が完全には安定しないという問題があった。

本実施例においては、正面模式図である図３に示すように、磁性体によって形成される吸着面６ｅのＶ字形状に、直接円形のガイドバー３を吸着させ、付勢面１０ａ、１０ｂで規制されるため、図３で示すｘ方向、ｙ方向、いずれの方向に対してもガタがなく厳密に位置が定まり、精度よい安定した保持が可能となっている。

さらに、図１３に示す従来例においては、磁性体３０５とガイドバー３０３の間に距離が生じ、吸着力が弱くなるという問題があった。本実施例においては、レンズホルダ２に備えられた磁性体６によって形成される吸着面６ｅに対し、直接ガイドバー３が吸着するため、磁力が損なわれることがない。このため、磁力の弱い安価な磁性体を用いること、また外形サイズにおいて、より薄い磁性体を用いることが可能であり、低コスト化、コンパクト化に対しても有効である。

また、図１５に示す従来例では、付勢手段が前述したように、別途弾性部材４０５が必要であり、省スペース化の妨げとなるという問題があった。さらに弾性部材による付勢の場合、磁気による安定した吸着力と比較して、部品間および温度変化によるバラツキ、時効劣化等が生じやすというの問題もある。

本実施例においては、レンズホルダ２に備えられた小型の磁性体６を用い、磁気吸着によりレンズホルダ２を保持する方式をとるため、別途突出した付勢部材を必要とせず、保持部付近の省スペース化が可能である。また、弾性部材による付勢と比較して、部品間、温度変化および時効劣化によるバラツキを小さく抑えることが可能であり、安定したレンズの保持を行うことができる。

さらに図１および図２に示すように、上記レンズホルダ２のガイドバー３による保持部２ａに対向する位置には、磁性体７が備えられており、吸着面７ａに、直接ガイドバー４を吸着させることにより、レンズホルダの回転止めの機能を果たす。この構成においては、上記磁性体７の吸引力により、吸着面７ａとガイドバー４とは完全に隙間のない状態にあり、光軸方向にガタのない高精度な摺動が可能となる。

また図１１および図１２に示す従来例に示すように、レンズホルダ１０２、２０２に備えられたＵ字状の切欠部１０２ｂ、２０２ｂを介してガイドバー１０４、２０４に摺動自在保持する方式と、同様の構造をとることも可能ある。この場合、レンズホルダのガタのない安定した保持に関しては磁性体による吸着を用いた構成が有利であり、摺動摩擦の軽減を重視するならばＵ字状の切欠を備えた構成を用いるのがよい。

なお本実施例においては、ガイドバー３の磁性体は常磁性体で形成し、レンズホルダ２の支持部である略直交する吸着面用の磁性体、および回転止めの磁性体は強磁性体で形成するのが、加工性、コスト等を考えると一般的な構成である。

さらに上記実施例において、レンズホルダ自身を、例えばプラマグ等の磁性体でＶ字形状の吸着面を備えた形状で成型し、その後、前記吸着面に着磁させることにより、前述したような別途磁性体を必要としない構成も可能である。

また図１および図２においては、レンズ１を光軸方向に駆動するためにカムフォロワ５を用いた例を示したが、図１２に示す例のように、リードスクリューを用いて駆動を行っても、カムを用いて駆動する場合と同様の効果があることは明らかである。

図１および図２に示す補助保持部材８は、レンズホルダ２の保持部２ａの吸着面６ｅに対向する位置に、ガイドバー３に対して適度な隙間（数１００μｍ程度）を空けて備えられている。この補助保持部材８は、レンズ鏡筒に落下等による衝撃が加わった際、レンズホルダの保持部２ａがガイドバー３から完全に脱落するのを防ぐ効果がある。

すなわち、万一、衝撃により、レンズホルダ保持部２ａの吸着面６ｅとガイドバー３が離脱した場合に、ガイドバー３が補助保持部材８に接触することにより、レンズホルダ保持部２ａの吸着面６ｅとガイドバー３は、適度な隙間以下、すなわち数１００μｍ程度の距離以下しか離れないこととなる。この程度の距離であれば、衝撃が加わった後、再びレンズホルダ保持部２ａとガイドバー３が吸着し、正規の保持姿勢に戻ることが可能であり、レンズホルダ２がガイドバー３から完全に離脱することなく、信頼性の高い保持が可能である。また補助保持部材８は、通常時においてはガイドバー３と接触していないため、摺動摩擦が増加することもない。

［第２の実施例］
上記第１実施例におけるレンズホルダ２に対して、保持部における磁性体の配設位置の変形例として各種のものが提案できるが、図４および図５はその一例としてのレンズ駆動装置の斜視図、図５は正面図を示したものである。

図４および図５において、レンズホルダ２の保持部２ａには、第１の磁性体６が備えられており、前記第１の磁性体６と接する形でＶ字形状の吸着面９ａを有した、第２の磁性体９が備えられている。本方式において、レンズホルダ２の保持は、前記Ｖ字形状の吸着面９ａに直接ガイドバー３を吸着させることにより、レンズホルダを保持する形式をとる。この構成においても第１の実施例と同様、磁性体の常時作用する吸着力により、吸着面９ａとガイドバー３とは完全に隙間のない状態にあり、光軸方向にガタのない高精度な摺動が可能となる。

なお本実施例においては、ガイドバー３の磁性体は常磁性体で形成し、前記第１の磁性体６は強磁性体、前記第２の磁性体９は常磁性体で形成するのが、加工性、コスト等を考えると一般的な構成である。

この場合、第１の実施例と比較して第２の実施例では、第２の磁性体が常磁性体で構成されることにより、Ｖ字形状の吸着面９ａに研磨等の処理を施すことが容易に行えるため、さらに加工精度および摺動性を高めることが可能である。

また本実施例においては、第１の磁性体６ｆ、６ｇの着磁方向、および第２の磁性体９の形状を工夫することにより、磁気効率を向上させることが可能であり、これにより磁力の弱い安価な磁性体を用いること、また外形サイズにおいてより薄い磁性体を用いることができ、低コスト化、コンパクト化に対して有利となる。以下、図を用いて、着磁方向および形状工夫の例を示す。

図６は本実施例レンズ駆動装置の保持部正面図、図７は側面図である。図６および図７に示される例では、第１の磁性体６ｆおよび６ｇの着磁方向は、第２の磁性体９に接する面に対して上下方向となっており、且つ２つの磁性体６ｆおよび６ｇの同極が第２の磁性体９に接する配置となっている。

これに対して図８に示される例では、着磁の方向に関しては図６に示される例と同様となっているが、極に関しては２つの磁性体６ｆおよび６ｇの異極が第２の磁性体９に接する配置となっている。この構成により、図８中に示される矢印のように、一方の磁性体６ｆから他方の磁性体体６ｇに磁束が向かうこととなり、図６、図７に示す例と比較して吸着力を向上させることが可能となる。さらに第２の磁性体９に切欠部９ｂを設けることにより、一方の磁性体６ｆから他方の磁性体体６ｇに磁束が流れる際に、第２の磁性体９を介して流れる磁束を減少させ、ガイドバー３を介して流れる磁束を増加させることとなり、より強い吸着力を得る構成も可能である。

また常磁性体で形成される第３の磁性体１０を、第２の磁性体に対面する位置に、第１の磁性体６ｆ、６ｇに接するように配置することにより、完全な閉磁路が形成され、より磁気効率を向上させることも可能である。

図９および図１０に示される例では、第１の磁性体６ｆおよび６ｇの着磁は、第２の磁性体９に接する面に対して左右方向となっており、図９中に示される矢印のように、磁性体６ｆ、６ｇのＮ極から出た磁束が、ガイドバー３を介してＳ極に入るように流れるため、磁気効率のよい構成となる。また図１０に示されるように、側面から見て２つの磁性体６ｆおよび６ｇが異極となる配置をとることにより、図１０中の矢印のように磁束が効率よくガイドバー３を通ることとなり、より強い吸着力を得る構成となっている。

また図８に示される例と同様に、第３の磁性体１０を配置することにより、より磁気効率を向上させることも可能である。

以上に述べた各実施例において、レンズホルダ２に備えられた磁性体を電磁石によって構成することも可能である。その際、進退駆動時および撮像時にのみ電磁石に通電し、磁力によるレンズホルダの保持を行い、その他の場合は、磁力による吸着力ではなく、レンズホルダに備えられたＶ字形状部６ｅ、９ａと、Ｖ字形状部６ｅ、９ａに対向するレンズホルダ２の保持部２ａの一部、もしくは前記保持部材８とによる略三角形状孔で保持を行うようにすると、消費電力低減の効果がある。

本発明の第１の実施例を示す駆動装置の斜視図 第１の実施例を示す駆動装置の正面図 第１の実施例の保持部正面模式図 本発明の第２の実施例を示す駆動装置の斜視図 第２の実施例を示す駆動装置の正面図 第２の実施例における磁性体配置例の正面図 第２の実施例における磁性体配置例の側面図 第２の実施例における磁性体配置例の側面図 第２の実施例における磁性体配置例の正面図 第２の実施例における磁性体配置例の側面図 従来例におけるカムを用いた駆動装置の斜視図 従来例におけるリードスクリューを用いた駆動装置の斜視図 従来例における磁力による付勢機構を備えた駆動装置の斜視図 従来例における磁力による付勢機構を備えた駆動装置の正面模式図 従来例における弾性部材による付勢機構を備えた駆動装置の斜視図 従来例における弾性部材による付勢機構を備えた駆動装置の正面模式図

符号の説明

１ レンズ
２ レンズホルダ
２ａ 保持部
２ｂ ガイド孔
２ｃ、２ｄ 支持部
３、４ ガイドバー
５ カムフォロワ
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 磁性体
６ｅ 吸着面
７ 磁性体
８ 補助保持部材
９ 磁性体
１０ 磁性体

Claims (4)

1. 鏡筒内に光軸と平行に配設されたガイドバーと、前記ガイドバーに支持され光軸方向に摺動可能なレンズホルダを備えたレンズ駆動装置において、前記ガイドバーが磁性体で形成され、前記レンズホルダの前記ガイドバーによる支持部が、略直交する複数の吸着面で構成され、前記吸着面が磁性体で形成されることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記ガイドバーの磁性体は常磁性体で形成され、前記複数の吸着面の磁性体は強磁性体、もしくは強磁性体に吸着した常磁性体で形成され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. 前記レンズホルダの前記ガイドバーによる回転止め部が、磁性体で形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記レンズホルダの支持部である略直交する複数の吸着面に対向する位置に、前記ガイドバーに対する補助保持部材を備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のレンズ駆動装置。

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