JP2008164700A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動部材の移動方向に直交する方向の位置が変動せず、その移動動作がリードスクリューの回転動作に対して遅れない駆動装置（５０）を提供する。
【解決手段】リードスクリュー（８）の回転動作をそのリード（８ａ）に螺合するラック（６）を介して直線動作に変換し移動部材（２）を直線移動させ、リードスクリューと平行に配設され移動部材と係合してそれを摺動自在に支持する第１及び第２のガイドシャフト（３，４）と、リードスクリューと平行に配設されラックを摺動自在に支持する第３のガイドシャフト（９）と、移動部材に設けられた移動部材側連結部（２Ｓ１）と、ラックに設けられたラック側連結部（６Ｂ３）と、各連結部間を連結し、移動部材とラックとが互いに押圧するよう付勢する付勢部材（２０）と、を備え、移動部材側連決部とラック側連結部とを結ぶ直線が移動方向（Ｙ）に対して非平行となるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動装置に係り、リードスクリューとそのリードに螺合するナットとを用いて、ナットに結合した部材を一軸方向に移動させる技術に関する。

平行に配置された複数のガイドシャフトに摺動自在に支持された部材を、リードスクリューとこれに螺合するナットとを用いて、ガイドシャフトの軸方向に移動させる駆動装置が知られている。
この駆動装置は、特に、光ディスクの記録再生装置やビデオカメラのレンズ装置などに搭載されて合焦動作や変倍動作のためにレンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置として多用されている。その例が、特許文献１に開示されている。
特開２００３−１３１１０９号公報

ところで、リードスクリューのリードへのナットの螺合において、そのスクリューの軸方向にはガタが少なからず存在する。
従って、ナットに結合した部材を軸方向に移動させた際の位置決めに高い精度が要求される場合には、このガタを少なくする、あるいは、無くす必要がある。
これは、駆動装置がレンズなどの光学部材の駆動に用いられた場合に特に必要である。
そのため、従来、ナットを軸方向に付勢する付勢部材を設け、そのナットを、リードに対して常に軸の一方向に押しつけるという構成が採用されていた。
上述した特許文献１にもこの構成は記載されている。

しかしながら、レンズ駆動装置を例に説明するならば、レンズを保持したレンズ保持枠と、これを摺動自在に支持する２本のガイドシャフトとの間の径方向のガタ、すなわち、摺動自在にするために必要な径方向ガタについては、無くすことができていなかった。
そのため、レンズ保持枠の移動動作においてレンズの中心が変動して高い光学特性が得られないという問題があった。

また、この径方向のガタにより、ナットとリードとの螺合においても径方向のガタが生じ、リードスクリューの正転，逆転の各回転動作に対してレンズの軸方向の移動動作が遅れるという問題があった。

これらの問題は、駆動装置においては、移動部材の径方向位置、換言するならば、移動方向に直交する方向の位置、が変動するという問題と、移動部材の移動動作が遅れるという問題として捉えられるものである。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、移動部材の移動方向に直交する方向の位置が変動することがなく、移動部材の移動動作がリードスクリューの回転動作に対して遅れることがない駆動装置を提供することにある。

また、移動部材がレンズを保持したレンズ保持枠であるときに、レンズ中心の径方向の位置が変動することがなく、レンズ保持枠の移動動作がリードスクリューの動作に対して遅れることがない駆動装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は次の１）〜４）の手段を有する。
１） リードスクリュー（８）の回転動作を該リードスクリュー（８）のリード（８ａ）に螺合するラック（６）を介して直線動作に変換し移動部材（２）を直線移動させる駆動装置であって、
前記リードスクリュー（８）と平行に配設され前記移動部材（２）と係合して該移動部材（２）を摺動自在に支持する第１及び第２のガイドシャフト（３，４）と、
前記リードスクリュー（８）と平行に配設され前記ラック（６）を摺動自在に支持する第３のガイドシャフト（９）と、
前記移動部材（２）に設けられた移動部材側連結部（２Ｓ１）と、
前記ラック（６）に設けられたラック側連結部（６Ｂ３）と、
各連結部間（２Ｓ１，６Ｂ３）を連結し、前記移動部材（２）と前記ラック（６）とが互いに押圧するよう付勢する付勢部材（２０）と、を備え、
前記移動部材側連決部（２Ｓ１）と前記ラック側連結部（６Ｂ３）とを結ぶ直線が前記移動方向（Ｙ）に対して非平行であることを特徴とする駆動装置（５０）である。
２） 前記付勢部材（２０）による付勢力（Ｆ）の前記第３のガイドシャフト（９）回りのモーメント（Ｍ２）により、前記ラック（６）が前記リード（８ａ）に押圧されることを特徴とする１）に記載の駆動装置（５０）である。
３） 前記付勢部材（２０）による付勢力（Ｆ）の前記第１のガイドシャフト（３）回りのモーメント（Ｍ１）により、前記移動部材（２）が前記第２のガイドシャフト（４）に押圧されることを特徴とする１）または２）に記載の駆動装置（５０）である。
４） 前記移動部材（２）は、レンズ（１）を保持したレンズ保持枠（２）であることを特徴とする１）乃至４）のいずれかに記載の駆動装置（５０）である。

本発明によれば、移動部材の移動方向に直交する方向の位置が変動することがなく、移動部材の移動動作がリードスクリューの回転動作に対して遅れることがない。

また、レンズ中心の径方向の位置が変動することがなく、レンズ保持枠の移動動作がリードスクリューの動作に対して遅れることがない、という効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図１０を用いて説明する。

図１は、本発明の駆動装置の実施例を示す斜視図であり、具体的には、レンズを保持したレンズ保持枠を直線移動させる駆動装置５０の例である。

この駆動装置５０は、レンズ１と、レンズ１を保持したレンズ保持枠２と、ベース３０に突出して設けられたＶ溝を有するシャフト支持部３０ａにレンズ１の光軸ＣＬに対して平行に配置され、レンズ保持枠２を摺動自在に支持する２本のガイドシャフト３，４と、ブラケット１２とリードスクリュー８とを有するモータ１０と、ブラケット１２に支持されたナットシャフト９と、このナットシャフト９に摺動自在に支持されリードスクリュー８のリード８ａに螺合するナット６と、を有して概略構成されている。

さらに具体的に説明する。
レンズ１は、例えば、フォーカス用、変倍用などとしてその光軸ＣＬ方向に移動される移動レンズである。
レンズ保持枠２は、レンズ１を保持する基部２ａと、この基部２ａに連接して光軸ＣＬ方向に延出する側壁部２Ｓとを有しており、基部２ａには、レンズ１を挟んで外方向に突出する一対の腕部２ｂ，２ｃが設けられている。

一方の腕部２ｂには、外側に向けて開口したＵ字の切り欠き部２ｂ１が形成されている。また、他方の腕部２ｃには、貫通孔２ｃ１が形成されている。
そして、切り欠き部２ｂ１にはガイドシャフト４が嵌合し、貫通孔２ｃ１にはガイドシャフト３が挿通されている。

ガイドシャフト３，４は、ベース３０に設けられたシャフト支持部３０ａに板ばね４０により付勢され互いに平行になるように支持されている。板バネ４０は、雄ねじ１１Ａのベース３０の雌ねじ３０Ａへの螺合によりベース３０にねじ止めされている。
また、各ガイドシャフト３，４は、光軸ＣＬと平行になっている。

リードスクリュー８を回転軸として備えた駆動源であるモータ１０には、ブラケット１２が一体的に取り付けられており、このブラケット１２が、雄ねじ１１Ｂのベース３０の雌ねじ３０Ｂへの螺合によりベース３０にねじ止めされてモータ１０はベース３０に取り付けられている。
また、このモータ１０は、そのリードスクリュー８がガイドシャフト３と平行となっている（図１，図２参照）。

モータブラケット１２には、ナットシャフト９がリードスクリュー８と平行となるように取り付けられている。
このナットシャフト９は、ナット６に設けられた貫通孔６Ａ１，６Ｂ１（図２参照）に挿通されており、ナット６は、ナットシャフト９により光軸ＣＬ方向に摺動自在に支持されている。

ここで、ナット６を具体的に説明すると、ナット６は、リードスクリュー８に対して直交する方向に延在し所定の間隔で離隔する第１の基部６Ａ及び第２の基部６Ｂと、これらを連結する連結部６Ｃとを有している。
第１及び第２の基部６Ａ，６Ｂは、上述したようにそれぞれ貫通孔６Ａ１，６Ｂ１を有し、これらの貫通孔６Ａ１，６Ｂ１にナットシャフト９は挿通されている

第１基部６Ａは、図２におけるＡ−Ａ断面である図５に示すように、その図５の下向きに開口するＵ字状の切り欠き部６Ａ２を有しており、その切り欠き部６Ａ２の内面には、リードスクリュー８のリード８ａと係合するラック部６Ａ３が形成されている。

一方、図２に示すように、第２基部６Ｂの第１基部６Ａ側の面である対向面６Ｂ２の一部は、レンズ保持枠２の腕部２ｃにおけるモータ１０から遠い側の面である対向面２ｃ２（図２における下側の面）と対向している。
さらに、図１に示すように、レンズ保持枠２の側壁部２Ｓに設けられた係止孔２Ｓ１と、ナット６の第２基部６Ｂに設けられた係止孔６Ｂ３とに、コイルスプリング２０のフック２０ａそれぞれが掛けられており、このコイルスプリング２０によってレンズ保持枠２とナット６とを互いに接近する方向に付勢している。各図ではコイルスプリング２０を簡略化して記載している。
従って、ナット６の対向面６Ｂ２とレンズ保持枠２の対向面２ｃ２とは所定の力で互いに光軸ＣＬ方向に押圧する構成とされている。

次に、コイルスプリング２０による付勢力の詳細について、図６〜図１０を用いて詳述する。これらの図の内、図６〜図９は、それぞれ図１，図２，図４，図５に対して、レンズ保持枠２に付加される力のベクトルを追記した図であり、ベース３０は省略又は一点鎖線により示してある。
また、図１０は、理解を容易にするために、その力のベクトルのみを表したベクトル線図であり、図６に対応した斜視図である。

まず図６，図１０において、レンズ保持枠２は、コイルスプリング２０により側壁部２Ｓの係止孔２Ｓ１において力Ｆが付与される。
この力Ｆは、図８などからもわかるように、光軸ＣＬに対して非平行であり、係止孔２Ｓ１から係止孔６Ｂ３に向かうに従って光軸ＣＬから離れるベクトルとして示される。

この力Ｆを、理解容易のため、平面図である図７の紙面に直交する方向の力と光軸ＣＬと平行な平面ＰＬ１に含まれる力とに分解すると（図１０参照）、図６，図１０に示す力Ｆ１と力Ｆ２とに分解される。
この力Ｆ１は、図７にも示している。

この力Ｆ１は、光軸ＣＬと平行な分力ｆ３とこれに直交する分力ｆ１とに分解される（図７，図１０参照）。
そして、この分力ｆ３が、ナット６の対向面６Ｂ２とレンズ保持枠の対向面２ｃ２とを互いに押圧する力となる。

また、図９において、レンズ保持枠２の側壁部２Ｓにおける係止孔２Ｓ１に付与される分力ｆ１の作用線とガイドシャフト３との距離Ｌ１と、その分力ｆ１とにより生じる回転モーメントＭ１（図９における時計回り方向）により、レンズ保持枠２の腕部２ｂにおける切り欠き部２ｂ１はガイドシャフト４をその径方向に常に押圧する（図６参照）。
従って、レンズ保持枠２とガイドシャフト４との径方向のガタは無くなる。

また、図６，図１０に示す分力Ｆ２により、レンズ保持枠２はガイドシャフト３が挿通した貫通孔２ｃ１においてそのガイドシャフト３を径方向に常に押圧する。
従って、レンズ保持枠２とガイドシャフト３との径方向のガタは無くなる。
すなわち、レンズ保持枠２は、各ガイドシャフト３，４に対してガタが無い状態で光軸ＣＬ方向に摺動することができ、レンズ１の移動に伴い、その光軸ＣＬが径方向に変動することがない。

一方、図９において、ナット６については、その第２基部６Ｂの係止孔６Ｂ３に付与される力Ｆ３（図６における分力Ｆ２の反力，図１０も参照）と、その作用線とナットシャフト９との距離であるＬ３との回転モーメント、及び、
係止孔６Ｂ３に付与される分力ｆ２（図７，図１０参照）と、その作用線とナットシャフト９との距離であるＬ２との回転モーメントが合算された回転モーメントＭ２が作用する。この回転モーメントは、図９における反時計回り方向である。

従って、ナット６のラック部６Ａ３は、常にリード８ａに付勢されるので、ナット６とリードスクリュー８との径方向のガタは無くなる。
これにより、リードスクリュー８の回転動作はラック部６Ａ３を介してレンズ保持枠２に迅速に伝達されるので、レンズ保持枠２の光軸ＣＬ方向の移動動作がリードスクリュー８の回転動作に対して遅延することがない。
また、レンズ保持枠２の移動位置も極めて高精度に決めることができる。

上述した実施例においては、リードスクリュー８のリード８ａに螺合するラック部６Ａ３を有するナット６をナットシャフト９でその軸方向に摺動可能に支持し、このナットと、ナットシャフト９と平行なガイドシャフト３，４で支持された移動部材２とを、弾性部材２０により、移動部材２の移動方向である光軸ＣＬに対して非平行なる力Ｆで移動方向において互いに近接する方向に付勢するよう設定された接続位置２Ｓ１，６Ｂ３で接続している。
この接続位置（上述した実施例における係止孔２Ｓ１，６Ｂ３）は、軸ＣＬ方向から見たときに（図４，図５，図９に相当）、両位置を通る直線が、ナットシャフト９を挟んでナット６とリード８との螺合部位とは反対側に位置すると共に、ナット６側の接続位置（係止孔６Ｂ３）と移動部材２側の接続位置（係止孔２Ｓ１）とが、両者を接近させる力により、ナットシャフト９を軸としてラック部６Ａ３がリード８ａに付勢するモーメントを生じるように設定されているものである。

上述した実施例は、レンズ駆動装置であるが、もちろんこれに限るものではなく、レンズやレンズ保持枠を他の部材に置換した駆動装置にも適用できることは言うまでもない。
その場合、光軸ＣＬは移動方向Ｙ（図２参照）として、また、レンズ保持枠（レンズ）は、移動部材として置き換えることができる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
コイルスプリング２０は、コイルばねでなく他の弾性材を適用することができる。いずれにおいても、レンズ保持枠２（移動部材）とナット６とを互いに接近させる方向に付勢する弾性部材であればよい。

図９における分力ｆ１，ｆ２のベクトル表記は、理解容易のため便宜的に方向だけを示すものとして記載している。

本発明の駆動装置の実施例を説明するための斜視図である。 本発明の駆動装置の実施例を説明するための平面図である。 本発明の駆動装置の実施例を説明するための側面図である。 本発明の駆動装置の実施例を説明するための正面図である。 本発明の駆動装置の実施例を説明するための断面図である。 本発明の駆動装置の実施例における力ベクトルを説明するための図１に対応する斜視図である。 本発明の駆動装置の実施例における力ベクトルを説明するための図２に対応する平面図である。 本発明の駆動装置の実施例における力ベクトルを説明するための図４に対応する正面図である。 本発明の駆動装置の実施例における力ベクトルを説明するための図５に対応する断面図である。 本発明の駆動装置の実施例における力ベクトルを説明するためのベクトル線図である。

符号の説明

１ レンズ
２ レンズ保持枠（移動部材）
２ａ 基部
２ｂ，２ｃ 腕部
２ｂ１ 切り欠き部
２ｃ１ 貫通孔
２ｃ２ 対向面
２Ｓ 側壁部
２Ｓ１ 係止孔
３，４ ガイドシャフト
６ ナット
６Ａ 第１基部
６Ａ１ 貫通孔
６Ａ２ 切り欠き部
６Ａ３ ラック部
６Ｂ 第２基部
６Ｂ１ 貫通孔
６Ｂ２ 対向面
６Ｂ３ 係止孔
６Ｃ 連結部
８ リードスクリュー
９ ナットシャフト
１０ モータ
１１Ａ，１１Ｂ 雄ねじ
１２ ブラケット
２０ コイルスプリング
２０ａ フック
３０ ベース
３０ａ シャフト支持部
３０Ａ，３０Ｂ 雌ねじ
４０ 板ばね
５０ 駆動装置
ＣＬ 光軸

Claims (4)

1. リードスクリューの回転動作を該リードスクリューのリードに螺合するラックを介して直線動作に変換し移動部材を直線移動させる駆動装置であって、
   前記リードスクリューと平行に配設され前記移動部材と係合して該移動部材を摺動自在に支持する第１及び第２のガイドシャフトと、
   前記リードスクリューと平行に配設され前記ラックを摺動自在に支持する第３のガイドシャフトと、
   前記移動部材に設けられた移動部材側連結部と、
   前記ラックに設けられたラック側連結部と、
   各連結部間を連結し、前記移動部材と前記ラックとが互いに押圧するよう付勢する付勢部材と、を備え、
   前記移動部材側連決部と前記ラック側連結部とを結ぶ直線が前記移動方向に対して非平行であることを特徴とする駆動装置。
2. 前記付勢部材による付勢力の前記第３のガイドシャフト回りのモーメントにより、前記ラックが前記リードに押圧されることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 前記付勢部材による付勢力の前記第１のガイドシャフト回りのモーメントにより、前記移動部材が前記第２のガイドシャフトに押圧されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の駆動装置。
4. 前記移動部材は、レンズを保持したレンズ保持枠であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置。

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