JP2007264541A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リードスクリュー及びナットを備えたレンズ駆動装置において、高速化又は微調整化を図る。
【解決手段】レンズＧを保持し光軸方向Ｌに往復動自在に支持されたレンズ枠４０、レンズ枠に保持されたナット５０、ナットに螺合すると共に光軸方向に伸長するリードスクリュー６０、リードスクリューに回転駆動力を及ぼす第１モータ７０を備え、ナット５０をレンズ枠４０に対して回動自在に支持し、ナット５０に対して回転駆動力を及ぼす駆動機構として、ナット５０の歯車５２に噛合する第２歯車８０、第２歯車８０を回転駆動する第２モータ９０を設けた。これによれば、第２モータ９０の回転を適宜制御（正回転、逆回転、停止）して、ナット５０の回転を適宜調整することにより、ナット５０とリードスクリュー６０との相対的な回転速度を高速又は低速に変化させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置に関し、特に、リードスクリュー及びナットを用いた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、レンズを保持するレンズ枠、レンズ枠を光軸方向にガイドするガイドシャフト、レンズ枠を光軸方向の一方向に付勢するスプリング、レンズ枠の一部に回転不能に保持された雌ネジを有するナット、ベースに固定されたモータ、モータに直結されてナットの雌ネジに螺合する雄ネジを有し光軸方向に伸長するリードスクリュー等を備え、モータによりリードスクリューを回転させると、ナットと共にレンズ枠（レンズ）が光軸方向に移動する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、特許文献２参照）。

しかしながら、この従来のレンズ駆動装置においては、ナットはレンズ枠に対して回転不能に保持されているため、レンズ枠（レンズ）の光軸方向への移動量は、リードスクリューの回転量及びリード量により決定される。
したがって、レンズ枠（レンズ）をフルストローク（最大繰り出し位置〜最大繰り込み位置（沈動位置）の間）で移動させる際には、リード量が小さい故に、モータの総回転角度が大きくなり、結果的に、フルストロークを移動させるのに時間が長くなるという問題があった。

一方、デジタルカメラ等の高画素化に伴って繊細な撮影画像を得るために、リードスクリューのリード量を小さくして、モータ（リードスクリュー）の単位回転角度当たりのレンズ枠の移動量を小さくすることが求められている。

特開２００２−００６１９９号公報 特開２００３−２９５０３２号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化、小型化等を図りつつ、レンズ（レンズ枠）を移動させる際の高速化を図って移動に要する時間の短縮化を図り、一方で、レンズ（レンズ枠）の送り量（移動量）を微細に調整できる、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往復動自在に支持されたレンズ枠と、レンズ枠に保持されたナットと、ナットに螺合すると共に光軸方向に伸長するリードスクリューと、リードスクリューに回転駆動力を及ぼす第１モータを備えたレンズ駆動装置であって、上記ナットは、レンズ枠に対して回動自在に支持され、このナットに対して回転駆動力を及ぼす駆動機構を設けた、ことを特徴としている。
この構成によれば、第１モータが起動してリードスクリューが回転すると、ナットを光軸方向に移動させ、このナットの移動に伴ってレンズ枠（レンズ）が光軸方向に移動する。ここで、駆動機構により、ナットの回転を適宜調整することにより、ナットとリードスクリューとの相対的な回転速度を高速又は低速に変化させることができる。
したがって、ナット及びレンズ枠（レンズ）を高速にて光軸方向に移動させることにより、例えばフルストロークを移動させる際の移動時間を短縮でき、又、ナット及びレンズ枠（レンズ）を低速にて光軸方向に移動させることにより、移動量を微調整でき、例えば繊細な撮影画像を得ることができる。

上記構成において、ナットは、その外周面に歯車を画定するように形成され、駆動機構は、ナットの歯車に噛合する第２歯車、第２歯車に回転駆動力を及ぼす第２モータを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、駆動機構を、第２モータ及びナットの歯車に噛合する第２歯車等により形成したことにより、構造の簡素化、装置の小型化等を達成することができる。ここで、第２モータは、レンズ枠を収容するハウジング等に固定され又はレンズ枠に直接固定され、第２歯車は、第２モータがハウジング等に固定された場合に光軸方向に長尺な円柱状に形成され又第２モータがレンズ枠に直接固定された場合に薄い円板状に形成されることができる。

上記構成において、第２モータは、レンズ枠に固定され、第２歯車は、第２モータに直結されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、第２歯車が第２モータに直結されているため、歯車列等を介在させる場合に比べて構造をより簡素化することができる。

上記構成において、第１モータ及び第２モータを駆動制御する制御手段を有し、制御手段は、リードスクリューを回転させるべく第１モータを駆動制御する際に、ナットをリードスクリューの回転方向と逆方向に回転させるように第２モータを駆動制御する、構成を採用することができる。
この構成によれば、制御手段が、第１モータを回転駆動してリードスクリューを回転させる際に、ナットをリードスクリューと逆向きに回転させるように第２モータを回転駆動するため、ナットとリードスクリューの相対的な回転速度が速くなり、ナットすなわちレンズ枠（レンズ）をより高速で光軸方向に移動させることができる。

上記構成において、第１モータ及び第２モータを駆動制御する制御手段を有し、制御手段は、リードスクリューを回転させるべく第１モータを駆動制御する際に、ナットをリードスクリューの回転方向と同一方向に回転させるように第２モータを駆動制御する、構成を採用することができる。
この構成によれば、制御手段が、第１モータを回転駆動してリードスクリューを回転させる際に、ナットをリードスクリューと同一方向に回転させるように第２モータを回転駆動するため、ナットとリードスクリューの相対的な回転速度が遅くなり、ナットすなわちレンズ枠（レンズ）をより低速で光軸方向に移動させることができる。

上記構成において、第１モータ及び第２モータを駆動制御する制御手段を有し、制御手段は、リードスクリューを回転させるべく第１モータを駆動制御する際に、ナットの回転を停止させるように第２モータを駆動制御する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第２モータがナットの回転を停止させるため、第１モータにより回転させられるリードスクリューの回転速度（及びリード量）に応じて、ナットすなわちレンズ枠（レンズ）を光軸方向に移動させることができる。

上記構成において、第２モータは、第２歯車に直結されたステッピングモータからなる、構成を採用することができる。
この構成によれば、制御手段がステッピングモータを非駆動（非通電）にすることにより、容易にナットを回転不能に保持することができる。すなわち、ステッピングモータのディテントトルクにより、第２歯車を回転不能に保持することで、第２歯車と噛合するナット（の歯車）を回転不能に保持することができる。

上記構成をなすレンズ駆動装置によれば、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、レンズ（レンズ枠）の光軸方向への移動速度を高速化でき、それ故に移動に要する時間を短縮化でき、又、レンズ（レンズ枠）の光軸方向への移動速度を低速化でき、それ故にレンズ（レンズ枠）の送り量（移動量）を微細に調整することができる。

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３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及び図２は装置の光軸を含む面での断面図、図３は装置の内部を示す正面図である。

このレンズ駆動装置は、図１ないし図３に示すように、ハウジングとしてのベース１０及びフロントカバー２０、ベース１０及びフロントカバー２０に両端がそれぞれ結合された２つのガイドシャフト３１，３２、ガイドシャフト３１，３２により光軸方向Ｌに移動自在に支持されてレンズＧを保持するレンズ枠４０、レンズ枠４０に回転自在に保持されたナット５０、ナット５０に螺合される雄ネジ６１をもつリードスクリュー６０、ベース１０に固定されリードスクリュー６０に直結された第１モータ７０、後述するナット５０の歯車５２に噛合する第２歯車８０、第２歯車８０に直結された第２モータ９０、レンズ枠４０を光軸方向Ｌの一方向に付勢するコイルスプリング１００、レンズ枠４０の位置を検出する検出センサ１１０等を備えている。
ここでは、第２歯車８０及び第２モータ９０により、ナット５０に対して回転駆動力を及ぼす駆動機構が構成されている。
そして、ベース１０には、ＣＣＤ等の撮像素子１２０，ガラスフィルタ１３０等が設けられており、これらの部品と前述のレンズ駆動装置により、カメラユニットが構成されている。

ベース１０は、図１及び図２に示すように、前方が略矩形に開口した箱状に形成され、その中央において開口部１１、ガラスフィルタ１３０の取り付け部１２、撮像素子１２０の取り付け部１３、ガイドシャフト３１，３２の一端を嵌合する嵌合穴１４、第１モータ７０の取り付け部１５、検出センサ１１０の取り付け部１６、コイルスプリング１００の一端を掛止する掛止片（不図示）等を備えている。

フロントカバー２０は、図１及び図２に示すように、後方が略矩形に開口した箱状にかつベース１０と接合されるように形成され、前端壁において、被写体光を通す開口部２１、ガイドシャフト３１，３２の他端を嵌合させる嵌合孔２２、ベース１０に締結する締結部（不図示）等を備えている。開口部２１には、ガラス又はプラスチックの透明板２３が取り付けられている。

ガイドシャフト３１，３２は、図１ないし図３に示すように、光軸方向Ｌに伸長しかつ円形断面をなすように金属材料等により形成されており、光軸方向Ｌに垂直な径方向においてレンズ枠４０を挟み込むように離隔して配置され、その一端がベース１０の嵌合穴１４にかつその他端がフロントカバー２０の嵌合孔２２に、それぞれ嵌合されて固定されている。

レンズ枠４０は、図１ないし図３に示すように、レンズＧを保持する筒部４１、ガイドシャフト３１を摺動自在に嵌合させる２つの嵌合孔４２ａをもつ腕部４２、ガイドシャフト３２を摺動自在に嵌合させるＵ字溝４３を画定するべく平板状に突出する腕部４４、腕部４２から突出して形成されコイルスプリング１００の他端を掛止する掛止片４５、腕部４２から突出して形成され検出センサ１１０により検出される被検出片４６、腕部４４に形成されリードスクリュー６０を非接触にて通す貫通孔４７ａを画定すると共にナット５０を回転自在に保持するナット保持部４７、腕部４４に形成されて第２モータ９０を固定するモータ固定部４８等を備えている。

ナット５０は、図１ないし図３に示すように、その中央においてリードスクリュー６０の雄ネジ６１に螺合する雌ネジ５１、その外周面において第２歯車８０と噛合する平歯車５２を画定するように、略平坦な環状（円板状）に形成されている。
そして、ナット５０は、光軸方向Ｌに垂直な面内にて回転自在にナット保持部４７に保持され、その雌ネジ５１にリードスクリュー６０（の雄ネジ６１）が螺合され、その平歯車５２に第２歯車８０が噛合されている。

リードスクリュー６０は、図１ないし図３に示すように、所定範囲に亘って所定のピッチ（リード量）に形成された雄ネジ６１を有し、光軸方向Ｌに伸長するようにハウジング（ベース１０及びフロントカバー２０）内に配置され、その雄ネジ６１がナット５０の雌ネジ５１に螺合されると共に、その端部がベース１０に固定された第１モータ７０の回転軸７１に直結されている。

第１モータ７０は、その回転軸７１がリードスクリュー６０に直結されて、ベース１０の取り付け部１５に固定されており、リードスクリュー６０を所望の回転速度で回転させる回転駆動力を及ぼすものである。第１モータ７０としては、ＤＣモータ、あるいは、ステッピングモータを採用することができる。

第２歯車８０は、図１ないし図３に示すように、第２モータ９０の回転軸９１に直結されると共に、ナット５０の平歯車５２に直接噛合する平歯車が形成されている。すなわち、第２歯車８０は、第２モータ９０から回転駆動力が直接及ぼされると共に、ナット５０を直接回転させるようになっている。

第２モータ９０は、図１ないし図３に示すように、その回転軸９１が第２歯車８０に直結されて、レンズ枠４０のモータ固定部４８に固定されており、第２歯車８０を所望の回転速度で回転させる回転駆動力を及ぼすものである。第２モータ９０としては、ＤＣモータ、あるいは、ステッピングモータを採用することができる。
ここでは、第２モータ９０として、ステッピングモータを採用することにより、非通電時においてそのディテントトルクを利用して、第２歯車８０及びナット５０を回転不能に保持することができる。

コイルスプリング１００は、図１ないし図３に示すように、ガイドシャフト３１の近傍において光軸方向Ｌに伸長するように配置され、その一端がベース１０の掛止片（不図示）に掛止され、その他端がレンズ枠４０の掛止片４５に掛止されて、所定の引張り力（レンズ枠４０を光軸方向Ｌの後方に向けて付勢する所定の付勢力）を生じるように張設されている。

検出センサ１１０は、図１ないし図３に示すように、ベース１０の取り付け部１６に固定されており、検出光を発する投光素子及び投光素子から発せられた光を受光する受光素子を含む透過型の光センサであり、レンズ枠４０の被検出片４６が光を遮断することにより、レンズ枠４０が後方に繰り込んだ休止位置（最大繰り込み位置）を検出するようになっている。

次に、この装置の動作について説明する。尚、第１モータ７０及び第２モータ９０は、種々の制御信号を発する制御回路及び駆動信号を発する駆動回路等を含む制御手段より、駆動制御される。
先ず、第２モータ（ステッピングモータ）９０が停止した状態で、第２歯車８０は第２モータ９０のディテントトルクにより、所定レベル以上のトルクが及ぼされない限り回転不能に停止している。そして、ナット５０は、第２歯車８０により回転不能に保持されている。

ここで、第１モータ７０が所定の回転速度で回転させられると、リードスクリュー６０がその回転速度で回転し、ナット５０は回転せずリードスクリュー６０の回転速度及びリード量に応じて光軸方向Ｌに移動し、レンズ枠４０（レンズＧ）は、ナット５０と一緒になって、図１に示す最大繰り込み位置〜図３に示す最大繰り出し位置の間を光軸方向Ｌに移動させられる。
この駆動制御においては、第２モータ９０が停止しているため、従来同様に、リードスクリュー６０の回転速度及びリード量に応じた駆動が行われる。

次に、第１モータ７０がリードスクリュー６０を回転させるべく所定の回転速度で回転させられると共に、第２モータ９０がナット５０をリードスクリュー６０の回転方向と逆方向に回転させるように所定の回転速度で回転させられると、ナット５０とリードスクリュー６０の相対的な回転速度が速くなり、ナット５０すなわちレンズ枠４０（レンズＧ）は、第１モータ９０が停止した状態の場合に比べて、より高速で光軸方向Ｌに移動させられる。
したがって、レンズ枠４０（レンズＧ）を、図１に示す最大繰り込み位置〜図３に示す最大繰り出し位置の間でフルストローク移動させる際に、その移動に要する時間を短縮することができる。

次に、第１モータ７０がリードスクリュー６０を回転させるべく所定の回転速度で回転させられると共に、第２モータ９０がナット５０をリードスクリュー６０の回転方向と同一方向に回転させるように所定の回転速度で回転させられると、ナット５０とリードスクリュー６０の相対的な回転速度が遅くなり、ナット５０すなわちレンズ枠４０（レンズＧ）は、第２モータ９０が停止した状態の場合に比べて、より低速で光軸方向Ｌに移動させられる。
したがて、レンズ枠４０（レンズＧ）を、図１に示す最大繰り込み位置〜図３に示す最大繰り出し位置の間で移動させる際に、移動量を微調整しつつ移動させることができ、例えば繊細な撮影画像を得ることができる。

上記のように、第２歯車８０及び第２モータ９０からなる駆動機構を設けたことにより、ナット５０の回転を適宜調整することができ、それ故に、ナット５０とリードスクリュー６０との相対的な回転速度を、高速又は低速に変化させることができる。
また、ここでは、第２モータ９０がレンズ枠４０に固定され、第２歯車８０が第２モータ９０に直結されているため、第２歯車８０としても薄い平板状のものを採用することができ、又、歯車列等を介在させる場合に比べて、構造をより簡素化することができる。
さらに、第２モータ９０をステッピングモータとしたことにより、非通電（非駆動）としても、そのディテントトルクを利用して、ナット５０を容易に回転不能に保持することができるため、制御が容易になり、消費電力を低減することができる。

上記実施形態においては、第２モータ９０をレンズ枠４０に固定して一体的に移動させるようにし、第２歯車８０を第２モータ９０に直結した場合を示したが、これに限定されるものではなく、第２モータ９０をハウジング（フロントカバー２０又はベース１０）に固定し、第２歯車として光軸方向に長尺な円柱状のものを採用してもよく、又、第２モータに対して第２歯車を直結するのではなく、歯車列を介してもよい。

上記実施形態においては、１つのレンズ枠４０を光軸方向Ｌに駆動する場合を示したが、これに限定されるものではなく、２つ以上のレンズ枠を備える構成において、本発明を採用してもよい。
上記実施形態においては、ナット５０に回転駆動力を及ぼす駆動機構として、第２歯車８０及び第２モータ９０を示したが、これに限定されるものではなく、リードスクリュー６０とナット５０の間における相対的な回転速度を変化させ得るものであれば、その他の構造を採用してもよい。

以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置は、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、レンズ（レンズ枠）の光軸方向への移動速度を高速化又は低速化でき、移動に要する時間を短縮でき、レンズの送り量（移動量）を微調整できるため、デジタルカメラのレンズ駆動装置として適用できるのは勿論のこと、その他のレンズ光学系のレンズ駆動装置としても有用である。

本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す光軸を含む断面図である。 本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す光軸を含む断面図である。 図１に示す装置の内部を示す正面図である。

符号の説明

Ｌ 光軸方向
１０ ベース
１１ 開口部
１２，１３，１５，１６ 取り付け部
１４ 嵌合孔
２０ フロントカバー
２１ 開口部
２２ 嵌合孔
２３ 透明板
３１，３２ ガイドシャフト
４０ レンズ枠
Ｇ レンズ
４１ 筒部
４２ 腕部
４２ａ 嵌合孔
４３ Ｕ字溝
４４ 腕部
４５ 掛止片
４６ 被検出片
４７ ナット保持部
４７ａ 貫通孔
４８ モータ固定部
５０ ナット
５１ 雌ネジ
５２ 平歯車
６０ リードスクリュー
６１ 雄ネジ
７０ 第１モータ
７１ 回転軸
８０ 第２歯車（駆動機構）
９０ 第２モータ（ステッピングモータ、駆動機構）
９１ 回転軸
１００ コイルスプリング
１１０ 検出センサ
１２０ 撮像素子
１３０ ガラスフィルタ

Claims (7)

1. レンズを保持し光軸方向に往復動自在に支持されたレンズ枠と、前記レンズ枠に保持されたナットと、前記ナットに螺合すると共に光軸方向に伸長するリードスクリューと、前記リードスクリューに回転駆動力を及ぼす第１モータを備えたレンズ駆動装置であって、
   前記ナットは、前記レンズ枠に対して回動自在に支持され、
   前記ナットに対して回転駆動力を及ぼす駆動機構を設けた、
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記ナットは、その外周面に歯車を画定するように形成され、
   前記駆動機構は、前記ナットの歯車に噛合する第２歯車、前記第２歯車に回転駆動力を及ぼす第２モータを含む、
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 前記第２モータは、前記レンズ枠に固定され、
   前記第２歯車は、前記第２モータに直結されている、
   ことを特徴とする請求項２記載のレンズ駆動装置。
4. 前記第１モータ及び第２モータを駆動制御する制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記リードスクリューを回転させるべく前記第１モータを駆動制御する際に、前記ナットを前記リードスクリューの回転方向と逆方向に回転させるように前記第２モータを駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ駆動装置。
5. 前記第１モータ及び第２モータを駆動制御する制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記リードスクリューを回転させるべく前記第１モータを駆動制御する際に、前記ナットを前記リードスクリューの回転方向と同一方向に回転させるように前記第２モータを駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ駆動装置。
6. 前記第１モータ及び第２モータを駆動制御する制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記リードスクリューを回転させるべく前記第１モータを駆動制御する際に、前記ナットの回転を停止させるように前記第２モータを駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ駆動装置。
7. 前記第２モータは、前記第２歯車に直結されたステッピングモータからなる、
   ことを特徴とする請求項２ないし６いずれかに記載のレンズ駆動装置。
   
   

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