JP2007205425A - Feed screw drive mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送りねじ駆動機構に関する。 The present invention relates to a feed screw drive mechanism.
回転規制されたナットに対して送りねじ(リードねじ)を螺合させ、この送りねじの回転によってナットを進退させる送りねじ駆動機構では、送りねじ端部にナットが達して移動規制されているにも関わらず、さらに送りねじが回転駆動されると、ナットが締め付けられて動作不能となる「喰いつき」と呼ばれる不具合が発生するおそれがある。カメラのフォーカシングモータのように精密な駆動が要求される場合、送りねじのピッチを小さくするほどナットの移動精度(分解能)を高くすることができるが、その反面で喰いつきも生じやすくなる。 In a feed screw drive mechanism in which a feed screw (lead screw) is screwed into a rotation-restricted nut and the nut is advanced and retracted by the rotation of the feed screw, the nut reaches the end of the feed screw and the movement is restricted. Nevertheless, when the feed screw is further driven to rotate, there is a possibility that a problem called “biting” occurs in which the nut is tightened and becomes inoperable. When precise driving is required as in the case of a camera focusing motor, the movement accuracy (resolution) of the nut can be increased as the pitch of the feed screw is reduced, but on the other hand, biting tends to occur.
このような不具合を解消するために、通常の使用状態ではナットが送りねじの端部まで達しないように余裕を持たせて、ナット及び該ナットによって駆動される被駆動部材の移動範囲を設定することが考えられる。しかし、この構成では送りねじの端部付近を含めた全域を有効な駆動領域とすることができず、機構の小型化に限界があった。また、送りねじを駆動するモータを動作させるソフト上の信号が誤作動を起こすと、上記のような余裕を持たせたにもかかわらずナットが送りねじの端部に達してしまい、喰いつきが生じるおそれがあった。 In order to solve such a problem, in the normal use state, the nut and the driven member driven by the nut are set with a margin so that the nut does not reach the end of the feed screw. It is possible. However, in this configuration, the entire region including the vicinity of the end portion of the feed screw cannot be made an effective drive region, and there is a limit to downsizing the mechanism. In addition, if the software signal that operates the motor that drives the feed screw malfunctions, the nut will reach the end of the feed screw despite the allowance as described above, and biting will occur. There was a risk of it occurring.
このような問題を解決するべく、特許文献1では、送りねじの端部までナットが達したときには螺合が外れるようにして喰いつきを防いでいる。螺合が外れたときにナットが当て付く付勢ばねが設けられており、この付勢ばねが送りねじ方向にナットを押圧するため、送りねじを逆方向に回転させればナットを送りねじに再螺合させることが可能になっている。
しかし特許文献1の構造では、付勢ばねに当接する際にナットに加わる負荷が急に変化することになる。つまり、この付勢ばねが原因で、ナットに与えられる駆動力のリニアリティが損なわれてしまうので、精密な駆動が必要とされる機器には不向きであった。別言すれば、特許文献1の構成では、送りねじの全長を有効な精密駆動領域として用いることが難しい。また、ナットと送りねじの螺合が解除された場合にナットに傾きが生じると、これらをスムーズに再螺合させることができず、場合によっては螺合部が損傷するおそれがある。
However, in the structure of
そこで本発明は、ナットと送りねじの喰いつきが発生せず、かつ送りねじの全域を有効な駆動領域として用いることが可能な送りねじ駆動機構を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a feed screw drive mechanism that does not cause biting between a nut and a feed screw and can use the entire area of the feed screw as an effective drive region.
本発明は、送りねじ軸を正逆に回転駆動するモータと、送りねじ軸に螺合するねじ孔を有し、送りねじ軸の正逆回転によってその軸線方向に進退移動されるように回転が規制されたナットと、送りねじ軸の軸線方向に直線移動可能に案内され、ナットによって第1の移動方向へ押圧移動される被駆動部材と、該被駆動部材を第1の移動方向と逆の第2の移動方向へ付勢し、該第2の移動方向へのナットの移動に被駆動部材を追従移動させる付勢手段とを有する送りねじ駆動機構において、ナットは第2の移動方向における移動端で送りねじ軸との螺合を解除し、ナットが送りねじ軸との螺合状態と螺合解除状態のいずれにあるときも、第1の移動方向に向けてナットを常時付勢するナット付勢手段を有することを特徴としている。 The present invention has a motor that rotates the feed screw shaft in forward and reverse directions and a screw hole that is screwed into the feed screw shaft, and is rotated so that the feed screw shaft is moved forward and backward in the axial direction by forward and reverse rotation of the feed screw shaft. A regulated nut, a driven member that is guided so as to be linearly movable in the axial direction of the feed screw shaft, and is pressed and moved in the first moving direction by the nut; and the driven member is opposite to the first moving direction. In a feed screw driving mechanism having a biasing means for biasing in a second movement direction and moving the driven member following the movement of the nut in the second movement direction, the nut moves in the second movement direction. A nut that releases the screwing with the feed screw shaft at the end and constantly urges the nut toward the first moving direction when the nut is in either the screwed state or the screwed state with the feed screw shaft. It has a biasing means.
また、第2の移動方向への被駆動部材の移動端を決める移動規制部材を備え、ナットが第2の移動方向における移動端で送りねじ軸との螺合を解除するとき、ナットは被駆動部材から離間するように構成するとよい。 In addition, a movement restricting member that determines a moving end of the driven member in the second moving direction is provided, and when the nut releases the screwing with the feed screw shaft at the moving end in the second moving direction, the nut is driven. It is good to comprise so that it may space apart from a member.
被駆動部材の付勢手段の付勢力がナット付勢手段の付勢力よりも強くなるように互いの付勢力を設定するとよい。 It is preferable to set the urging forces of the driven members so that the urging force of the urging means of the driven member is stronger than the urging force of the nut urging means.
ナット付勢手段は、モータを支持する固定部材とナットとの間に配した圧縮コイルばねとすることができる。 The nut biasing means may be a compression coil spring disposed between a fixing member that supports the motor and the nut.
また、ナットがさらに第1の移動方向における移動端で送りねじ軸との螺合を解除するように構成してもよい。 Moreover, you may comprise so that a nut may cancel | release screw connection with a feed screw shaft further in the movement end in a 1st movement direction.
ナットには、ねじ孔に連続して、送りねじ軸との螺合解除状態で該送りねじ軸の端部が嵌まる倒れ防止孔を設けることが好ましい。 Preferably, the nut is provided with a fall prevention hole that is continuous with the screw hole and into which the end of the feed screw shaft is fitted in a state where the screw screw is released.
本発明はまた、送りねじ軸を正逆に回転駆動するモータと、送りねじ軸に螺合するねじ孔を有し、送りねじ軸の正逆回転によってその軸線方向に進退移動されるように回転が規制されたナットと、送りねじ軸の軸線方向に直線移動可能に案内され、ナットによって移動される被駆動部材とを有する送りねじ駆動機構において、送りねじ軸に対する少なくとも一方の移動端でナットが該送りねじ軸との螺合を解除するようになし、ナットに、ねじ孔に連続して、送りねじ軸との螺合解除状態で該送りねじ軸の端部が嵌まる倒れ防止孔を設けたことを特徴としている。 The present invention also has a motor that drives the feed screw shaft to rotate in the forward and reverse directions, and a screw hole that engages with the feed screw shaft, and rotates so that the feed screw shaft is moved forward and backward in the axial direction by forward and reverse rotation of the feed screw shaft. In a feed screw drive mechanism having a regulated nut and a driven member that is guided so as to be linearly movable in the axial direction of the feed screw shaft and is moved by the nut. The nut is provided with a hole for preventing the tip of the feed screw shaft from fitting into the nut in a state where the screw screw is released from the screw hole. It is characterized by that.
ナットが、送りねじ軸に対する両方の移動端で該送りねじ軸との螺合を解除するようにして、ねじ孔を挟んで位置させて一対の倒れ防止孔を形成してもよい。 The nut may be positioned with the screw hole interposed therebetween so that the nut is released from the screw screw shaft at both moving ends with respect to the feed screw shaft to form a pair of fall prevention holes.
以上の本発明の送りねじ駆動機構における被駆動部材は、例えば、カメラの撮影光学系を構成する光学要素の保持枠とすることができる。さらには、この光学要素をフォーカシングレンズ群とし、モータを、被写体距離に応じて合焦位置に該フォーカシングレンズ群を移動させるフォーカシングモータとすることができる。 The driven member in the feed screw driving mechanism of the present invention described above can be, for example, a holding frame for an optical element that constitutes a photographing optical system of a camera. Furthermore, this optical element can be a focusing lens group, and the motor can be a focusing motor that moves the focusing lens group to a focus position in accordance with the subject distance.
以上の本発明の送りねじ駆動機構によれば、ナットと送りねじの喰いつきが発生するおそれがなく、しかもナット付勢ばねによって急な負荷の変化が生ずるおそれがないので、送りねじの全域を有効な駆動領域として用いることができる。 According to the feed screw drive mechanism of the present invention as described above, there is no possibility of biting between the nut and the feed screw, and there is no possibility of sudden load change caused by the nut biasing spring. It can be used as an effective driving region.
図1は本発明の送りねじ駆動機構を適用したデジタルカメラ200の外観を示している。カメラボディ202の正面に、ズームレンズ鏡筒201、光学ファインダー203、ストロボ204を備え、カメラボディ202の上面には、シャッタボタン205、メインスイッチ206を備えている。
FIG. 1 shows the appearance of a
図2と図3に側断面を示すデジタルカメラ200のズームレンズ鏡筒201は、撮影時には図2のようにカメラボディ202から被写体側へ繰り出され、撮影を行わないときは図3のようにカメラボディ202内に収納(沈胴)される。図2では、ズームレンズ鏡筒201の上半断面がワイド端、下半断面がテレ端の撮影状態を示している。図5及び図6に示すように、ズームレンズ鏡筒201は、2群直進案内環10、カム環11、第3繰出筒12、第2繰出筒13、直進案内環14、第1繰出筒15、ヘリコイド環18、固定環(被駆動部材の移動規制部材、固定部材)22といった略同心の複数の環状(筒状)部材を備えており、これらの環状部材の共通中心軸を図2と図3の鏡筒中心軸Z0として示している。
The
ズームレンズ鏡筒201の撮像光学系は、物体側から順に第1レンズ群LG1、シャッタS及び絞りA、第2レンズ群LG2、第3レンズ群LG3、ローパスフィルタ25及びCCD60を備えている。第1レンズ群LG1からCCD60までの各光学要素は、撮影状態において共通の撮影光軸(共通光軸)Z1上に位置する。この撮影光軸Z1は、鏡筒中心軸Z0と平行であり、かつ該鏡筒中心軸Z0に対して下方に偏心している。ズーミングは、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2を撮影光軸Z1に沿って所定の軌跡で進退させることによって行い、フォーカシングは同方向への第3レンズ群LG3の移動で行う。なお、以下の説明中で「光軸方向」とは撮影光軸Z1と平行な方向を意味し、被写体側を前方、像面側を後方とする。
The imaging optical system of the
固定環22はカメラボディ202内に固定されており、この固定環22の後部に固定ホルダ23が固定されている。固定ホルダ23には、CCD60とローパスフィルタ25が支持されている。固定ホルダ23の後部には、画像や撮影情報を表示するLCD20が設けられている。
The
第3レンズ群LG3を保持する3群レンズ枠(被駆動部材)51は、ガイド軸52、53を介して撮影光軸Z1と平行な方向に直進案内されており、3群枠付勢ばね(被駆動部材の付勢手段)55によって前方へ付勢されている。3群レンズ枠51には、フォーカシングモータ160によって光軸方向へ進退移動されるAFナット54が当て付いており、フォーカシングモータ160によってAFナット54が後方へ移動されると、3群レンズ枠51はAFナット54に押圧されて後方へ移動される。逆にAFナット54が前方へ移動されると、3群レンズ枠51は、3群枠付勢ばね55の付勢力によってAFナット54に追随して前方へ移動される。この3群レンズ枠51の駆動機構については後述する。
A third group lens frame (driven member) 51 that holds the third lens group LG3 is guided straight in a direction parallel to the photographing optical axis Z1 via
図4に示すように、固定環22の上部にはズームモータ150が支持されている。ズームモータ150の駆動力は、減速ギヤ機構を介して図5のズームギヤ28に伝達される。ズームギヤ28は、撮影光軸Z1と平行なズームギヤ軸29によって固定環22に枢着されている。
As shown in FIG. 4, a
固定環22の内側にはヘリコイド環18が支持されている。ヘリコイド環18はズームギヤ28によって回転駆動され、図3の収納状態から図2の撮影状態になるまでの間(及びその逆)は、ヘリコイド機構を介してヘリコイド環18が回転しながら光軸方向に移動し、図2の撮影状態(ワイド端からテレ端の間)では、ヘリコイド環18が光軸方向に移動せずに定位置で回転される。第1繰出筒15は、ヘリコイド環18と共に回転及び光軸方向移動を行うように結合されている。
A
第1繰出筒15とヘリコイド環18の内側には、直進案内環14が支持されている。直進案内環14は、固定環22に形成した直線溝を介して光軸方向に直進案内されており、第1繰出筒15とヘリコイド環18に対しては、相対回転は可能で光軸方向に共に移動するように係合している。
A
図5に示すように、直進案内環14には、内周面と外周面を貫通する貫通ガイド溝14aが形成されている。貫通ガイド溝14aは、撮影光軸Z1に対して斜行するリード溝部分と、鏡筒中心軸Z0を中心とする周方向溝部分とを有していて、カム環11の外周面に設けた外径突起11aが摺動可能に嵌まっている。外径突起11aはさらに、第1繰出筒15の内周面に形成した撮影光軸Z1と平行な回転伝達溝15aに係合しており、カム環11は第1繰出筒15と共に回転される。カム環11は、貫通ガイド溝14aのリード溝部分に外径突起11aが係合するときには、このリード溝部分の案内を受けて回転しながら光軸方向に進退され、貫通ガイド溝14aの周方向溝部分に外径突起11aが係合するときには、光軸方向に移動せずに定位置で回転する。ヘリコイド環18と同様に、図3の収納状態と図2の撮影状態の間(及びその逆)ではカム環11が回転進退され、図2の撮影状態(ワイド端とテレ端の間)ではカム環11が定位置回転される。
As shown in FIG. 5, the
直進案内環14は、その内周面に形成した撮影光軸Z1と平行な直線溝によって、2群直進案内環10と第2繰出筒13を光軸方向に直進案内している。2群直進案内環10は、第2レンズ群LG2を支持する2群レンズ移動枠8を光軸方向に直進案内し、第2繰出筒13は、第1レンズ群LG1を支持する第3繰出筒12を光軸方向へ直進案内する。2群直進案内環10と第2繰出筒13はそれぞれ、カム環11に対して相対回転可能かつ光軸方向に一体に移動するように支持されている。
The
カム環11の内周面に形成した2群案内カム溝11bに対し、2群レンズ移動枠8の外周面に設けた2群用カムフォロア8aが係合している。2群レンズ移動枠8は2群直進案内環10を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環11が回転すると、2群案内カム溝11bの形状に従って、2群レンズ移動枠8が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。
A second
図6に示すように、2群レンズ移動枠8の内側には、第2レンズ群LG2を保持する2群レンズ枠6が、退避回動軸33を中心として回動可能に支持されている。退避回動軸33は撮影光軸Z1と平行な軸であり、2群レンズ枠6が揺動することによって第2レンズ群LG2が、撮影光軸Z1上の撮影位置(図2)と、撮影光軸Z1の上方に退避された退避位置(図3)とに移動される。この退避位置では、第2レンズ群LG2の光軸は図3、図12及び図13にZ2で示す位置に変位する。2群レンズ枠6はトーションばね39によって撮影位置側に付勢されており、固定ホルダ23には、2群レンズ移動枠8が後退したときにトーションばね39に抗して2群レンズ枠6を退避位置に回動させる退避ガイド突起40が設けられている。
As shown in FIG. 6, the second
2群直進案内環10によって光軸方向へ直進案内された第2繰出筒13は、さらに第3繰出筒12を光軸方向へ直進案内している。第3繰出筒12は内径方向に突出する1群用カムフォロア31を有し、この1群用カムフォロア31が、カム環11の外周面に形成した1群案内カム溝11cに摺動可能に嵌合している。第3繰出筒12内には、1群調整環2を介して1群レンズ枠1が支持されている。1群レンズ枠1は第1レンズ群LG1を保持している。
The
第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の間には、シャッタSと絞りAを有するシャッタユニット100が支持されている。シャッタユニット100は、2群レンズ移動枠8の内側に固定されている。
A
以上の構造からなるズームレンズ鏡筒201は次のように動作する。図3の鏡筒収納状態においてメインスイッチ206をオンすると、ズームモータ150が鏡筒繰出方向に駆動される。ズームモータ150によりズームギヤ28が回転駆動され、ヘリコイド環18と第1繰出筒15がヘリコイドによって前方へ回転繰出される。直進案内環14は、第1繰出筒15及びヘリコイド環18と共に前方に直進移動する。このとき、第1繰出筒15から回転力が付与されるカム環11は、直進案内環14の前方への直進移動分と、該直進案内環14との間に設けたリード構造(貫通ガイド溝14aのリード溝部分と外径突起11a)による繰出分との合成移動を行う。ヘリコイド環18とカム環11が前方の所定位置まで繰り出されると、それぞれの回転繰出構造(ヘリコイド、リード)の機能が解除されて、鏡筒中心軸Z0を中心とした周方向回転のみを行うようになる。
The
カム環11が回転すると、その内側では、2群直進案内環10を介して直進案内された2群レンズ移動枠8が、2群用カムフォロア8aと2群案内カム溝11bの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。図3の収納状態では、2群レンズ移動枠8内の2群レンズ枠6は、固定ホルダ23に突設した退避ガイド突起40の作用によって撮影光軸Z1から外れた退避位置に保持されており、該2群レンズ枠6は、2群レンズ移動枠8がズーム領域まで繰り出される途中で退避ガイド突起40から離れて、トーションばね39の付勢力によって第2レンズ群LG2の光軸を撮影光軸Z1と一致させる撮影位置(図2)に回動する。以後、ズームレンズ鏡筒201を再び収納位置に移動させるまでは、2群レンズ枠6は撮影位置に保持される。
When the
また、カム環11が回転すると、該カム環11の外側では、第2繰出筒13を介して直進案内された第3繰出筒12が、1群用カムフォロア31と1群案内カム溝11cの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。
Further, when the
すなわち、撮像面(CCD受光面)に対する第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の繰出位置はそれぞれ、前者が、固定環22に対するカム環11の前方移動量と、該カム環11に対する第3繰出筒12のカム繰出量との合算値として決まり、後者が、固定環22に対するカム環11の前方移動量と、該カム環11に対する2群レンズ移動枠8のカム繰出量との合算値として決まる。ズーミングは、この第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2が互いの空気間隔を変化させながら撮影光軸Z1上を移動することにより行われる。図3の収納位置から鏡筒繰出を行うと、まず図2の上半断面に示すワイド端の繰出状態になり、さらにズームモータ150を鏡筒繰出方向に駆動させると、同図の下半断面に示すテレ端の繰出状態となる。図2から分かるように、本実施形態のズームレンズ鏡筒201は、ワイド端では第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の間隔が大きく、テレ端では、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2が互いの接近方向に移動して間隔が小さくなる。このような第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の空気間隔の変化は、2群案内カム溝11bと1群案内カム溝11cの軌跡によって与えられるものである。このテレ端とワイド端の間のズーム領域では、カム環11、第1繰出筒15及びヘリコイド環18は、前述の定位置回転のみを行い、光軸方向へは進退しない。
That is, the former positions of the first lens group LG1 and the second lens group LG2 with respect to the imaging surface (CCD light-receiving surface) are respectively the forward movement amount of the
ズームレンズ鏡筒201がワイド端からテレ端までの撮影可能状態にあるとき、測距手段によって得られた被写体距離情報に応じてAFモータ160を駆動することにより、第3レンズ群LG3(3群レンズ枠51)が撮影光軸Z1に沿って移動してフォーカシングが実行される。
When the
メインスイッチ206をオフすると、ズームモータ150が鏡筒収納方向に駆動され、ズームレンズ鏡筒201は上記の繰出動作とは逆の収納動作を行い、図3の収納状態になる。この収納位置への移動の途中で、2群レンズ枠6が退避ガイド突起40によって退避位置に回動され(図10参照)、2群レンズ移動枠8と共に後退する。ズームレンズ鏡筒201が収納位置まで移動されると、第2レンズ群LG2は、光軸方向において第3レンズ群LG3やローパスフィルタ25やCCD60と同位置に格納される(鏡筒の径方向に重なる)。この収納時の第2レンズ群LG2の退避構造によってズームレンズ鏡筒201の収納長が短くなり、図3の左右方向におけるカメラボディ202の厚みを小さくすることが可能となっている。
When the
3群レンズ枠51の駆動機構の詳細を説明する。3群レンズ枠51は、第3レンズ群LG3を保持する保持枠部51aから径方向に向けて一対のガイド腕部51b、51cを延出させている。一方のガイド腕部51bの端部付近には、ガイド軸52に対して摺動可能に嵌まるガイド孔が形成され、他方のガイド腕部51cの端部には、ガイド軸53に対して摺動可能に嵌まるガイド溝が形成されている。ガイド軸52とガイド軸53はそれぞれ撮影光軸Z1と平行であり、3群レンズ枠51は撮影光軸Z1と平行な方向に直進移動するように案内される。図9及び図10に示すように、ガイド軸52の前端部と後端部はそれぞれ固定環22と固定ホルダ23に形成した支持孔に支持されており、固定環22と固定ホルダ23のそれぞれにおけるガイド軸52の支持部に対してガイド腕部51bの前後端部が当て付くまでが、3群レンズ枠51の機械的な可動範囲となる。
Details of the drive mechanism of the third
図7及び図8に示すように、ガイド腕部51bの端部付近には、ガイド軸52の延設方向と略平行に長手方向を向けた回転規制溝56が形成されている。回転規制溝56はカメラ上下方向に離間して互いに対向する回転規制面56a、56bを有し、この回転規制面56aと回転規制面56bは互いに平行な平面となっている。回転規制面56aと回転規制面56bのそれぞれの前端部に連続して傾斜面56c、56dが形成されている。傾斜面56cと傾斜面56dは、前方に進むにつれて徐々に互いの間隔を広くする傾斜面であり、この傾斜面56cと傾斜面56dの前端部で回転規制溝56が開放されている。回転規制溝56の後端部側は、側方に向けて突出するナット係合板部57によって塞がれている。ナット係合板部57には、光軸方向への貫通部57aと、該貫通部57aと略同心で前方を向く環状溝57bが形成されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, a
フォーカシングモータ160は、その本体部160bが固定環22のモータ支持部22aに固定され、固定環22と固定ホルダ23の間の空間内にドライブシャフト(送りねじ軸)160aを延出させている。ドライブシャフト160aは撮影光軸Z1と平行な方向に軸線を向けており、フォーカシングモータ160はこの軸線を中心として正逆方向にドライブシャフト160aを回転駆動することができる。ドライブシャフト160aの外周面には送りねじ160cが形成されている。モータ支持部22aのうち固定ホルダ23に対向する後面側には、フォーカシングモータ160を中心とした環状をなすばね受け溝22bが形成されている。また、モータ支持部22aには、光軸方向後方に向けて一対の回転規制突起22c、22dが突設されている。
The focusing
AFナット54は、ナット係合板部57と略平行をなす板状部材であり、ドライブシャフト160aの送りねじ160cに螺合するねじ孔54aと、該ねじ孔54aに続いて後方(ナット係合板部57側)に突出する環状突出部54bと、環状突出部54bとは逆に前方(モータ支持部22a側)に突出する環状突出部54cと、環状突出部54bを中心とする環状のばね受け溝54dと、該ばね受け溝54dの裏面側に位置しナット係合板部57の環状溝57bに係合可能な環状突部54eと、側方に向けて突出された回転規制突起54f及びサブ回転規制突起54gと、回転規制突起54fの下部側に位置する弾性変形部54hを有している。弾性変形部54hは、基端部がAFナット54の本体部に接続し、先端部が固定されない自由端部となっており、基端部を中心として上下方向に弾性変形することが可能になっている。
The
AFナット54は、ねじ孔54aをドライブシャフト160aの送りねじ160cに螺合させ、かつ回転規制突起54fと弾性変形部54hを回転規制溝56に挿入させた状態で、固定環22のモータ支持部22aとナット係合板部57の間に組み付けられる。回転規制突起54fの上下面は回転規制面56aと回転規制面56bに対して当接し、この当接関係によってAFナット54は3群レンズ枠51に対して回転規制されている(図16)。なお、回転規制突起54fの上面(回転規制面56aに接する面)と弾性変形部54hの下面(回転規制面56bに接する面)の間隔は、弾性変形部54hの自由状態では回転規制溝56の上下方向幅(回転規制面56aと回転規制面56bの間隔)よりも広く、回転規制溝56に挿入すると弾性変形部54hが回転規制面56bに押圧されて回転規制突起54fに近付く方向に弾性変形される(図16)。この弾性変形部54hの弾性変形によって、AFナット54は3群レンズ枠51に対してガタなく保持される。
The
3群レンズ枠51は3群枠付勢ばね55によって光軸方向前方へ付勢されており、この付勢力によってナット係合板部57がAFナット54に当接した状態が維持される。このとき図9や図10に示すように、環状突出部54bが貫通部57aに進入し、環状突部54eが環状溝57bに進入する。
The third
また、AFナット54側のばね受け溝54dと固定環22側のばね受け溝22bとの間には、圧縮コイルばねからなるナット付勢ばね(ナット付勢手段)61が挿入され、該ナット付勢ばね61によってAFナット54には光軸方向後方への付勢力が作用している。図9、図10、図13及び図14から分かるように、ナット付勢ばね61の付勢力は、AFナット54の移動位置を問わず常に作用している。なお、AFナット54とナット係合板部57が当接した状態では、AFナット54に対してナット付勢ばね61とは反対方向の付勢力が3群枠付勢ばね55によって作用するが、ナット付勢ばね61よりも3群枠付勢ばね55の付勢力の方が強くなるように設定されている。
Further, a nut biasing spring (nut biasing means) 61 made of a compression coil spring is inserted between the
回転規制突起54fと回転規制溝56の係合関係によって回転規制されたAFナット54は、ドライブシャフト160aを正逆に回転駆動すると、該ドライブシャフト160aの軸線に沿って前後に進退移動する。図9はAFナット54を送りねじ160cの前端部まで移動させた状態を示しており、3群枠付勢ばね55の付勢力によってAFナット54との当接方向に付勢された3群レンズ枠51は、ナット係合板部57を該AFナット54に当接させた状態を維持しつつ、AFナット54に追従して前方の移動端へ移動されている。図10は、3群枠付勢ばね55の付勢力に抗してAFナット54がナット係合板部57を押圧して、3群枠付勢ばね55を後方移動端まで移動させた状態を示している。したがって、ドライブシャフト160aの回転駆動によってAFナット54が前後に移動すると、該AFナット54と共に3群レンズ枠51が光軸方向に移動される。以後、AFナット54を後方(ドライブシャフト160aの先端側、第1の移動方向)へ移動させるドライブシャフト160aの回転方向を正転、AFナット54を前方(ドライブシャフト160aの基端側、第2の移動方向)へ移動させるドライブシャフト160aの回転方向を逆転とする。
The
メインスイッチ206をオフにした鏡筒収納状態(図3)では、図10に示す後方移動端まで3群レンズ枠51が移動される。このときのドライブシャフト160aとAFナット54の関係を示したのが図11と図12であり、同図から分かる通り、AFナット54は、ドライブシャフト160aの送りねじ160cとねじ孔54aの螺合が解除した後方移動端に達している。この螺合解除状態でドライブシャフト160aが正転方向に駆動されたとしても、AFナット54には後方への移動力が加わらないので、3群レンズ枠51の後方への移動が制限されていても送りねじ160cとねじ孔54aの間で喰いつきが生じることがない。逆に、図10の状態からドライブシャフト160aが逆転駆動されたときは、3群枠付勢ばね55の付勢力によってAFナット54がフォーカシングモータ160の本端部160b方向に向けて付勢されているので、ねじ孔54aが送りねじ160cに再螺合し、AFナット54が前方に移動していく。ここで、AFナット54に対しては3群枠付勢ばね55の付勢力とは逆方向のナット付勢ばね61の付勢力が作用しているが、前述した通り、ナット付勢ばね61の付勢力は3群枠付勢ばね55の付勢力よりも弱いので、送りねじ160cとねじ孔54aの再螺合が妨げられることがない。
In the lens barrel storage state (FIG. 3) with the
撮影状態でのAFナット54は図9に示す位置が前端移動位置であるが、AFナット54はさらに、ねじ孔54aと送りねじ160cの螺合を解除した図13の前方移動端まで移動することができる。例えば、フォーカシングモータ160を動作させるソフトの誤作動などによって、図9の位置でAFナット54を停止させずにさらにドライブシャフト160aが逆転駆動される可能性がある。すると、図13に示すように、モータ支持部22aに隣接する位置までAFナット54が移動され、ねじ孔54aと送りねじ160cの螺合が解除される。この図13の状態でドライブシャフト160aがさらに逆転駆動されたとしても、送りねじ160cとの螺合を解除した状態のAFナット54には前方への移動力が加わらないので、送りねじ160cとねじ孔54aの間で喰いつきが生じることがない。図13の螺合解除状態でドライブシャフト160aを正転駆動させると、ナット付勢ばね61の付勢力によってAFナット54がドライブシャフト160aの先端部方向に向けて付勢されているので、ねじ孔54aを送りねじ160cに再螺合させることができる。
The
このように、ドライブシャフト160aの両端部までAFナット54が達した状態でさらなる移動力がドライブシャフト160aによって与えられた場合、該ドライブシャフト160aの送りねじ160cに対するねじ孔54aの螺合が解除されるため、送りねじ160cとねじ孔54aからなる螺合部に喰いつきが生じるおそれがない。そして、ドライブシャフト160aの先端部側でねじ孔54aが送りねじ160cとの螺合を解除した場合は、3群枠付勢ばね55の付勢力によってねじ孔54aが送りねじ160cの端部に接した状態が維持されるので、ドライブシャフト160aを逆転駆動することで送りねじ160cとねじ孔54aを再螺合させることができる。ドライブシャフト160aの基端部側でねじ孔54aが送りねじ160cとの螺合を解除した場合は、ナット付勢ばね61の付勢力によってねじ孔54aが送りねじ160cの端部に接した状態が維持されるので、ドライブシャフト160aを正転駆動することで送りねじ160cとねじ孔54aを再螺合させることができる。ここで、3群枠付勢ばね55のみならず、ナット付勢ばね61の付勢力が常に(図13の前方移動端から図10の後方移動端までの全域で)AFナット54に作用するようになっているため、該AFナット54を駆動する際に負荷が急な変化が発生せず、ドライブシャフト160aの先端部から基端部までの全域でAFナット54を高精度に駆動することができる。具体的には、ナット付勢ばね61は、図13に示すドライブシャフト160aの基端部側にAFナット54のねじ孔54aを再螺合させるための付勢手段であるが、この図13の状態のみならず、図9のようにねじ孔54aと送りねじ160cが螺合した状態や、図10のようにドライブシャフト160aの先端部側で送りねじ160cとAFナット54のねじ孔54aの螺合が解除された状態でも、ナット付勢ばね61の付勢力がAFナット54に作用している。以上の構成によって、ドライブシャフト160aの送りねじ160cの全域をフォーカシング用の有効な(高精度な)駆動領域として用いることができ、無駄がない。
As described above, when further moving force is applied by the
また、図12に示すように、AFナット54における環状突出部54bと環状突出部54cのそれぞれの内周面は、ねじ孔54aのねじ形成領域を挟んで、ねじが形成されていない円筒状の倒れ防止孔54m、54nとなっている。各倒れ防止孔54m、54nの内径サイズは送りねじ160cの外径サイズに対応しており、図10のようにAFナット54がドライブシャフト160aの先端部側で送りねじ160cとの螺合を解除したときには、該ドライブシャフト160aの先端部側の一部が円筒内面部54nに嵌まっている(図12)。一方、図13のようにAFナット54がドライブシャフト160aの基端部側で送りねじ160cとの螺合を解除したときには、該ドライブシャフト160aの基端部側の一部が倒れ防止孔54mに嵌まる。このいずれの状態でも、倒れ防止孔54m、54nとドライブシャフト160aの送りねじ160cの外縁部との当接関係によってAFナット54の傾きが防止されるので、送りねじ160cに対してねじ孔54aをスムーズに再螺合させることができる。
Further, as shown in FIG. 12, the inner peripheral surfaces of the
なお、通常は3群レンズ枠51とAFナット54は光軸方向に一体に移動するので、図10や図13のようにねじ孔54aと送りねじ160cの螺合が解除される前後の移動端にAFナット54を移動させた場合でも、回転規制突起54fと回転規制溝56の係合によるAFナット54の回転規制状態は解除されない。そのため、図10と図13のそれぞれの螺合解除状態においてドライブシャフト160aをねじ再螺合方向に回転駆動させたときに、AFナット54が連れ回りすることなく、AFナット54と送りねじ160cを再螺合させることができる。しかし、図14に示すように、機械的な引っ掛かりなど何らかの原因で3群レンズ枠51がAFナット54に追従して移動されなくなり、AFナット54が単独でドライブシャフト160aの基端部側に移動すると、回転規制突起54fが回転規制溝56内を摺動移動して該回転規制溝56の前端部側へ抜け、3群レンズ枠51によるAFナット54の回転規制状態が解除される。
Normally, the third
ここで、固定環22のモータ支持部22aには、光軸方向後方に向けて一対の回転規制突起22c、22dが突設されており、図15及び図17に示すように、回転規制突起54fが回転規制溝56から前方に外れて3群レンズ枠51側によるAFナット54の回転規制状態が解除されたときには、この回転規制突起22c、22dがAFナット54の外周部を挟んで該AFナット54の回転を規制する。詳細には、回転規制突起22cはサブ回転規制突起54gの上面に隣接する位置に設けられ、回転規制突起22dは弾性変形部54hの下面に隣接する位置に設けられている。図14に示すように、3群レンズ枠51が後方移動端にあるとき、ドライブシャフト160の軸線方向において、回転規制溝56の前端部と回転規制突起22c(図14には出ていないが回転規制突起22dも同様)の先端部が概ね同位置にある。そのため、回転規制溝56から前方に回転規制突起54fが外れると、代わりに回転規制突起22c、22dがAFナット54の回転規制を行うようになる。換言すれば、3群レンズ枠51の移動位置に関わらず、AFナット54の可動範囲には回転規制溝56か回転規制突起22c、22dのいずれかが必ず位置しており、AFナット54を常に回り止めすることができる。
Here, a pair of
なお、図18に示すように、カメラの上下方向において、回転規制突起22dは概ね傾斜面56dの前端部と同じ高さ位置、すなわち回転規制溝56の回転規制面56bよりも低い位置に設けられている。そのため、回転規制突起54fが回転規制溝56から前方に外れたときには、弾性変形部54hに対する回転規制面56bの押圧状態が解除され、かつ回転規制突起22dが弾性変形部54hを押圧しないので、弾性変形部54hの弾性変形が解除される(図17)。AFナット54が3群レンズ枠51から離間して送りねじ160cとの螺合を解除しているときには、AFナット54によって3群レンズ枠51の光軸方向位置を制御してフォーカシングを行うわけではないので、弾性変形部54hを用いたAFナット54の厳密な位置決めを行う必要がない。
As shown in FIG. 18, in the vertical direction of the camera, the
図15及び図17に示す離脱状態でドライブシャフト160aを正転駆動させると、回転規制突起22c、22dによって回転規制されたAFナット54は、ねじ孔54aを送りねじ160cに再螺合させ、ドライブシャフト160aに沿って後方に移動されていく。AFナット54がある程度後方に移動すると、回転規制突起54fと弾性変形部54hが回転規制溝56内に進入して、3群レンズ枠51がAFナット54を回転規制する状態に復帰する。このとき、回転規制溝56の前端部には傾斜面56c、56dが形成されているので、回転規制突起54fと弾性変形部54hを回転規制溝56の内部へスムーズに導くことができる。そして、回転規制突起54fが再び回転規制溝56内に挿入されるときには、弾性変形部54hが傾斜面56dに沿って徐々に回転規制突起54fに近付くように弾性変形されながら、該回転規制突起54fと共に回転規制溝56内に移動される。
When the
このように、特定の状態でAFナット54の回転規制手段を3群レンズ枠51側から固定環22側に切り替えることには次のような利点がある。まず、3群レンズ枠51に倒れを生じさせず光軸方向に精度良く移動させるためには、ガイド腕部51bのガイド孔とガイド軸52の間に、光軸方向へ所定の係合長A(図9)が必要である。一方、ガイド軸52の支持位置における固定環22と固定ホルダ23の光軸方向間隔はB(図9)である。よって、3群レンズ枠51の機械的な可動範囲はB−Aとなる。ここで、本実施形態とは異なり、図14のように3群レンズ枠51がAFナット54に追従移動しない状態であっても回転規制突起54fと回転規制溝56の係合が維持されるように、図示実施形態よりも回転規制溝56を前方に長く延長させると、ガイド腕部51bが光軸方向に長くなってしまい、3群レンズ枠51の可動範囲が短くなってしまうので、スペース効率上好ましくない。固定環22と固定ホルダ23の光軸方向間隔を大きくすれば3群レンズ枠51の可動範囲は確保できるが、レンズ鏡筒全体の小型化が難しくなるので、これも好ましくない。これに対し、本実施形態のように、回転規制突起54fが回転規制溝56から外れたときには、固定環22側の回転規制突起22c、22dがAFナット54の回り止めを受け持つ構造であれば、3群レンズ枠51のガイド腕部51bを必要以上に長く形成する必要がなく、かつ固定環22と固定ホルダ23の光軸方向間隔を広げる必要もなく、AFナット54を常に回転規制状態にさせることができる。
Thus, switching the rotation restricting means of the
以上、図示実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図示実施形態は、カメラのフォーカシング用の駆動機構に適用したものであるが、本発明の送りねじ駆動機構は、これ以外の機器に適用することができる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on illustration embodiment, this invention is not limited to this. For example, although the illustrated embodiment is applied to a camera driving mechanism for focusing, the feed screw driving mechanism of the present invention can be applied to other devices.
11 カム環
12 第3繰出筒
13 第2繰出筒
14 直進案内環
15 第1繰出筒
18 ヘリコイド環
22 固定環(被駆動部材の移動規制部材、固定部材)
22a モータ支持部
22b ばね受け溝
22c 22d 回転規制突起
23 固定ホルダ
51 3群レンズ枠(被駆動部材)
51a 保持枠部
51b 51c ガイド腕部
52 53 ガイド軸
54 AFナット
54a ねじ孔
54d ばね受け溝
54f 回転規制突起
54g サブ回転規制突起
54h 弾性変形部
54m 54n 倒れ防止孔
55 3群枠付勢ばね(被駆動部材の付勢手段)
56 回転規制溝
56a 56b 回転規制面
56c 56d 傾斜面
57 ナット係合板部
61 ナット付勢ばね(ナット付勢手段)
160 フォーカシングモータ
160a ドライブシャフト(送りねじ軸)
160c 送りねじ
200 デジタルカメラ
201 ズームレンズ鏡筒
LG1 第1レンズ群
LG2 第2レンズ群
LG3 第3レンズ群
Z1 撮影光軸
11
22a
51a
56
160 Focusing
Claims (10)
上記送りねじ軸に螺合するねじ孔を有し、送りねじ軸の正逆回転によってその軸線方向に進退移動されるように回転が規制されたナットと、
送りねじ軸の軸線方向に直線移動可能に案内され、上記ナットによって第1の移動方向へ押圧移動される被駆動部材と、
該被駆動部材を上記第1の移動方向と逆の第2の移動方向へ付勢し、該第2の移動方向へのナットの移動に被駆動部材を追従移動させる付勢手段と、
を有する送りねじ駆動機構において、
上記ナットは、上記第2の移動方向における移動端で送りねじ軸との螺合を解除し、
上記ナットが送りねじ軸との螺合状態と螺合解除状態のいずれにあるときも、上記第1の移動方向に向けてナットを常時付勢するナット付勢手段を有することを特徴とする送りねじ駆動機構。 A motor that rotates the feed screw shaft in forward and reverse directions;
A nut that has a screw hole that engages with the feed screw shaft, and whose rotation is regulated so that the feed screw shaft is moved forward and backward in the axial direction by forward and reverse rotation of the feed screw shaft;
A driven member that is guided so as to be linearly movable in the axial direction of the feed screw shaft and is pressed and moved in the first moving direction by the nut;
Urging means for urging the driven member in a second moving direction opposite to the first moving direction and moving the driven member following the movement of the nut in the second moving direction;
In a feed screw drive mechanism having
The nut releases the screwing with the feed screw shaft at the moving end in the second moving direction;
Feeding means comprising nut urging means for constantly urging the nut toward the first moving direction when the nut is in either a screwed state or a screwed state with the feed screw shaft. Screw drive mechanism.
上記送りねじ軸に螺合するねじ孔を有し、送りねじ軸の正逆回転によってその軸線方向に進退移動されるように回転が規制されたナットと、
送りねじ軸の軸線方向に直線移動可能に案内され、上記ナットによって移動される被駆動部材と、
を有する送りねじ駆動機構において、
上記ナットは、送りねじ軸に対する少なくとも一方の移動端で該送りねじ軸との螺合を解除し、
ナットは、ねじ孔に連続して、送りねじ軸との螺合解除状態で該送りねじ軸の端部が嵌まる倒れ防止孔を有していることを特徴とする送りねじ駆動機構。 A motor that rotates the feed screw shaft in forward and reverse directions;
A nut that has a screw hole that engages with the feed screw shaft, and whose rotation is regulated so that the feed screw shaft is moved forward and backward in the axial direction by forward and reverse rotation of the feed screw shaft;
A driven member that is guided so as to be linearly movable in the axial direction of the feed screw shaft and is moved by the nut;
In a feed screw drive mechanism having
The nut is disengaged from the feed screw shaft at at least one moving end with respect to the feed screw shaft,
A feed screw driving mechanism characterized in that the nut has a fall prevention hole into which the end of the feed screw shaft is fitted in a state where the nut is continuous with the feed screw shaft in a state where the nut is disengaged from the feed screw shaft.
10. The feed screw drive mechanism according to claim 9, wherein the optical element is a focusing lens group, and the motor is a focusing motor that moves the focusing lens group to a focus position in accordance with a subject distance.
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