JP2009069631A

JP2009069631A - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP2009069631A
Application number: JP2007239583A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Tsuji; 完之辻
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】部品点数を抑えて、高速でかつ精度よくレンズを駆動することができるレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】バネ部材１６をレンズ保持部材４のフック部４ｄとベース部材５のフック部５ｃに掛け、フォーカスレンズ３とナット部材６がスクリュー部材７のスクリュー部７ａに付勢されるようする。そして、スクリュー部材７を回転させることでフォーカスレンズ３を移動させるとともに、圧電素子１３をスクリュー部材７の軸受け部に配置し、スクリュー部材７を光軸方向へ駆動することで、フォーカスレンズ３を移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラのレンズを駆動するレンズ駆動装置に関し、特に、フォーカスレンズに好適なレンズ駆動装置に関する。

従来からカメラには、フォーカスレンズの高速駆動化と高精度化を両立させるためのレンズ駆動装置が備えられている。

このレンズ駆動装置においては、モータ軸と同軸上にリードスクリューが直結して連結されている。そして、モータ軸端部には、付勢手段を構成するバネ、または、モータケースに弾性部材を用いて１体形成したバネが設けられ、モータ軸と１体のリードスクリューを軸方向に付勢している。リードスクリューには、ガイド軸に挿通可能に支持されているナット部材が螺合されている。

このように、モータ軸と１体回転かつ軸方向に移動可能な駆動軸と、駆動軸の回転により駆動軸上を移動するナット部材と、駆動軸を軸方向に付勢する付勢する第１の移動手段が構成されている。

そして、モータ軸端部に設けられた付勢手段と逆側には、第２の移動手段が駆動軸の先端部の球面部に当接して設けられている。第２の移動手段は圧電素子で構成されている。

このように構成されているレンズ駆動装置のナット部材とレンズ枠とを連結し、ナット部材によりレンズを移動している（特許文献１）。
特開２００２−３５４３３２号公報

上記従来例の構成においては、モータ軸と１体のリードスクリュー単体を軸方向へ第２の移動手段である圧電素子に付勢するための付勢手段が軸端部に構成されている。よって、付勢手段として別部材であるバネが必要であり、部品点数が多くなってしまう。また、モータケースに弾性部材を１体形成すると、弾性部材の長さを確保できず、所望のバネ性を確保することが難しくなる場合がある。

また、ナット部材は、ガイド軸に挿通可能に支持されており、レンズのガイド部材とは別にガイド軸部品が必要である。さらに、ナット部材とレンズ枠との連結部に隙間を生じる可能性があり、レンズ駆動時にバックラッシュが発生してしまう恐れがあった。

本発明の目的は、部品点数を抑えて、高速でかつ精度よくレンズを駆動することができるレンズ駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のレンズ駆動装置は、レンズと、前記レンズを保持するレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を光軸方向へガイドするガイド部材と、回転により前記レンズを光軸方向へ駆動するための第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に螺合するナット部材と、前記レンズ保持部材と前記第１の駆動手段を付勢する付勢手段と、前記第１の駆動手段を光軸方向に駆動するための第２の駆動手段とを備えることを特徴とする。

請求項４記載のレンズ駆動装置は、レンズと、前記レンズを保持するレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を光軸方向へガイドする第１のガイド部と、前記レンズの光軸回りの移動を規制する第２のガイド部と、回転により前記レンズを光軸方向へ駆動するための第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に螺合するナット部材と、前記レンズと前記第１の駆動手段を付勢する付勢手段と、前記第１の駆動手段を駆動するためのモータと、前記第１の駆動手段を光軸方向に駆動するための第２の駆動手段とを備えることを特徴とする。

本発明のレンズ駆動装置によれば、品点数を抑えて、高速でかつ精度よくレンズを駆動することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒収納状態の断面図、図２は、同、斜視図、図３は、同、分解斜視図である。

これらの図において、カメラは、レンズ１、２、フォーカスレンズ３、フォーカスレンズ３を保持するためのレンズ保持部材４を備える。レンズ保持部材４には、凹部４ａ、直進ガイド穴部（第１のガイド部）４ｂ、直進ガイド凹部４ｃ、フック部４ｄが設けられている。

また、カメラは、ベース部材５を備える。ベース部材５には、嵌合穴部５ａ、ガイド軸（第２のガイド部）５ｂ、フック部５ｃが設けられている。ガイド軸５ｂには、レンズ保持部材４の直進ガイド凹部（第２のガイド部）４ｃが嵌合しており、レンズ保持部材４の光軸回りの移動を規制している。

また、カメラは、レンズ保持部材４の凹部４ａに位置されるナット部材６、スクリュー部材（第１の駆動手段）７を備える。スクリュー部材７には、ナット部材６が螺合するスクリュー部７ａ、ベース部材５の嵌合穴部５ａに嵌合する軸部７ｂ、軸部７ｃ、ギア７ｄが設けられている。

また、カメラは、ギア７ｄと噛み合うギア部材８、ギア部材８と噛み合うギア部材９（図４参照）、ベース部材５に固定され、第１の駆動回路１７によって駆動されるモータ（ステッピングモータ）１０を備える。モータ１０には、ギア部材９と噛み合うギアが設けられている。

また、カメラは、ベース部材５に固定されるギアカバー部材１１を備える。ギアカバー部材１１には、スクリュー部材７の軸部７ｃと嵌合する穴部１１ａが設けられている。

また、カメラは、ベース部材５に不図示の方法で固定される撮像素子１２、ベース部材５に固定され、第２の駆動回路１８によって駆動される圧電素子（第２の駆動手段）１３を備える。圧電素子３は、スクリュー部材７の軸上に配置されている。

また、カメラは、レンズ１、レンズ２を光軸方向へ駆動するための鏡筒１４を備える。鏡筒１４は外形のみを示している。

また、カメラは、直進ガイド穴部４ｂに嵌合し、レンズ保持部材４を光軸方向へガイドするためのガイド部材（第１のガイド部）１５を備える。ガイド部材１５はベース部材５に圧入固定される。

また、カメラは、レンズ保持部材４のフック部４ｄとベース部材５のフック部５ｃに掛けられるバネ部材（付勢手段）１６を備える。これにより、フォーカスレンズ３とナット部材６がスクリュー部材７のスクリュー部７ａに付勢される。

また、カメラは、図１に示すように、第１の駆動回路１７、第２の駆動回路１８、ＡＦ評価値演算回路２０を制御する制御手段１９を備える。

次に、以上のような構成のレンズ駆動装置の動作について説明する。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラのステッピングモータからスクリュー部材までの連結の様子を示す斜視図である。また、図５は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒が光軸方向へ繰り出している状態（撮影可能状態）の断面図である。

ステッピングモータ１０に、所定の駆動周波数のパルス電流が供給されるとギアが所定の方向に回転し、その回転力（駆動力）がギア部材９、ギア部材８、ギア部７ｄと伝達されて、スクリュー部材７が回転する。スクリュー部材７が回転すると、ナット部材６が光軸方向へ移動し、レンズ保持部材４に保持されているフォーカスレンズ３が光軸方向に移動する。

圧電素子（第２の駆動手段）は、バイモルフ型アクチュエータを用いており、所定の電圧が印加されると形状が変化する（図５の破線）。これにより、スクリュー部材７（第１の駆動手段）を光軸方向へ駆動し、ナット部材６、レンズ保持部材４、フォーカスレンズ３も光軸方向へ駆動する。

このように本実施の形態では、微小な駆動が可能な圧電素子等の電気信号の印加による全体形状変化型のアクチュエータを用いている。

次に、ＡＦの動作について説明する。

所定の範囲をスキャン（走査）するようにフォーカスレンズ３を駆動するとともに、撮像素子１２から出力される画像信号を取得する。フォーカスレンズ３の各駆動位置において取得した画像信号は、ＡＦ評価値演算回路２０でＡＦ評価値に変換される。

そして、ＡＦ評価値が最も高い値が得られる位置を合焦位置とし、制御手段１９は、第１の駆動回路１７及び第２の駆動回路１８に対して制御信号を送る。第１の駆動回路１７及び第２の駆動回路１８は、制御手段１９の指令を受けて、その合焦位置にフォーカスレンズ３を駆動させる。

ＡＦ動作の際には、条件により、スクリュー部材７（第１の駆動手段）の回転と、圧電素子１３（第２の駆動手段）の駆動を適宜選択して、上記ＡＦ動作やフォーカスレンズ３の合焦位置への駆動を行う。

以上説明したように、バネ部材１６をレンズ保持部材４のフック部４ｄとベース部材５のフック部５ｃに掛け、フォーカスレンズ３とナット部材６がスクリュー部材７のスクリュー部７ａに付勢されるように構成している。そして、スクリュー部材７を回転させることでフォーカスレンズ３を移動させる。

また、圧電素子１３をスクリュー部材７の軸受け部に配置している。そして、圧電素子１３を駆動し、スクリュー部材７を光軸方向へ駆動することで、フォーカスレンズ３を移動させる。

つまり、スクリュー部材７によるフォーカスレンズ３の支持・駆動構造を保ったまま、圧電素子１３によりフォーカスレンズ３を移動させることができる。

このことにより、スクリュー部材７単体を付勢するための別部品を設ける必要が無く、所望のバネ性を確保することも容易となる。

また、ナット部材６のガイド軸も必要としないので部品点数を削減でき、バックラッシュの発生を抑えることが可能となる。

さらには、圧電素子１３をスクリュー部材７の軸上に配置することで、トルクロスを低減することができる。また、圧電素子１３を鏡筒１４の外側に配置しているので、鏡筒外で電気接続可能であり、鏡筒内に電気接続のスペースを確保する必要が無く、鏡筒１４の小型化が可能となっている。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒収納状態の断面図、図７は、同、斜視図、図８は、同、分解斜視図である。

これらの図において、カメラは、レンズ１０１、１０２、１０３、フォーカスレンズ１０４、フォーカスレンズ１０４を保持するためのレンズ保持部材１０５を備える。レンズ保持部材１０５には、凹部１０５ａ、直進ガイド穴部１０５ｂ、直進ガイド凹部１０５ｃ、フック部１０５ｄが設けられている。

また、カメラはベース部材１０６を備える。ベース部材１０６には、ガイド軸１０６ａ、フック部１０６ｂが設けられている。ガイド軸１０６ａには、レンズ保持部材１０５の直進ガイド凹部１０５ｃが嵌合しており、レンズ保持部材１０５の光軸回りの移動を規制している。

また、カメラは、レンズ保持部材１０５の直進ガイド凹部１０５ａに位置されるナット部材１０７、スクリュー部材（第１の駆動手段）１０８を備える。スクリュー部材１０８には、ナット部材１０７が螺合するスクリュー部１０８ａ、モータ軸部１０８ｂが設けられている。

また、カメラは、ベース部材１０６に固定され、第１の駆動回路１１５によって駆動されるステッピングモータ１０９を備える。ステッピングモータ１０９は、スクリュー部材１０８がモータ軸となっている。

また、カメラは、ベース部材１０６に不図示の方法で固定される撮像素子１１０、ベース部材１０６に固定され、第２の駆動回路１１６によって駆動される圧電素子（第２の駆動手段）１１１を備える。圧電素子１１１は、スクリュー部材１０８の軸上に配置されている。

また、カメラは、１１２はレンズ１０１、レンズ１０２、レンズ１０３を光軸方向へ駆動するための鏡筒１１２を備える。鏡筒１１２は外形のみを示している。

また、カメラは、直進ガイド穴１０５ｂに嵌合し、レンズ保持部材１０５を光軸方向へガイドするためのガイド部材１１３を備える。ガイド部材１１３はベース部材１０６に圧入固定される。

また、カメラは、レンズ保持部材１０５のフック部１０５ｄとベース部材１０６のフック部１０６ｂに掛けられるバネ部材１１４を備える。これにより、フォーカスレンズ１０４とナット部材１０７がスクリュー部材１０８のスクリュー部１０８ａに付勢される。

図９は、本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒が光軸方向へ繰り出している状態（撮影可能状態）の断面図である。

ステッピングモータ１０９に所定の駆動周波数のパルス電流が供給されると、スクリュー部材１０８が回転する。スクリュー部材１０８が回転すると、ナット部材１０７が光軸方向へ移動し、レンズ保持部材１０５に保持されているフォーカスレンズ１０４が光軸方向に移動する。

圧電素子１１１は、バイモルフ型アクチュエータを用いており、所定の電圧が印加されると形状が変化し、スクリュー部材１０８を光軸方向へ駆動し、ナット部材１０７、レンズ保持部材１０５、フォーカスレンズ１０４も光軸方向へ駆動する。

このように本実施の形態でも、微小な駆動が可能な圧電素子等の電気信号の印加による全体形状変化型のアクチュエータを用いている。

次に、ＡＦの動作について説明する。

所定の範囲をスキャン（走査）するようにフォーカスレンズ１０４を駆動するとともに、撮像素子１１０から出力される画像信号を取得する。フォーカスレンズ１０４の各駆動位置において取得した画像信号は、ＡＦ評価値演算回路１１８でＡＦ評価値に変換される。そして、ＡＦ評価値が最も高い値が得られる位置を合焦位置とし、制御手段１１７は、第１の駆動回路１１５及び第２の駆動回路１１６に対して制御信号を送る。第１の駆動回路１１５及び第２の駆動回路１１６は、制御手段１１７の指令を受けて、その合焦位置にフォーカスレンズ１０４を駆動させる。

ＡＦ動作の際には、条件により、スクリュー部材１０８の回転と、圧電素子１１１の駆動を適宜選択して、上記ＡＦ動作やフォーカスレンズ１０４の合焦位置への駆動を行う。

以上説明したように、バネ部材１１４をレンズ保持部材１０５のフック部１０５ｄとベース部材１０６のフック部１０６ｂに掛け、フォーカスレンズ１０４とナット部材１０７がスクリュー部材１０８のスクリュー部１０８ａに付勢されるように構成している。そして、スクリュー部材１０８を回転させることでフォーカスレンズ１０４を移動させる。

また、圧電素子１１１をスクリュー部材１０８の軸受け部に配置している。そして、圧電素子１１１を駆動し、スクリュー部材１０８を光軸方向へ駆動することで、フォーカスレンズ１０４を移動させる。

つまり、スクリュー部材１０８によるフォーカスレンズ１０４の支持・駆動構造を保ったまま、圧電素子１１１によりフォーカスレンズ１０４を移動させることができる。

このことにより、スクリュー部材１０８単体を付勢するための別部品を設ける必要が無く、所望のバネ性を確保することも容易となる。

また、ナット部材１０７のガイド軸も必要としないので部品点数を削減でき、バックラッシュの発生を抑えることが可能となる。

また、圧電素子１１１をスクリュー部材１０８の軸上に配置することで、トルクロスを低減することができる。

さらには、圧電素子１１１を鏡筒１１２の外側に配置しているので、鏡筒外で電気接続可能であり、鏡筒内に電気接続のスペースを確保する必要が無く、鏡筒１１２の小型化が可能となっている。

本発明の第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒収納状態の断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒収納状態の斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒収納状態の分解斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラのステッピングモータからスクリュー部材までの連結の様子を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒が光軸方向へ繰り出している状態（撮影可能状態）の断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒収納状態の断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒収納状態の斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒収納状態の分解斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えるカメラの鏡筒が光軸方向へ繰り出している状態（撮影可能状態）の断面図である。

符号の説明

３，１０４フォーカスレンズ
４，１０５レンズ保持部材
６，１０７ナット部材
７，１０８スクリュー部材（第１の駆動手段）
１０，１０９ステッピングモータ
１３，１１１圧電素子（第２の駆動手段）
１５，１１３ガイド部材
１６，１１４バネ部材（付勢手段）

Claims

レンズと、
前記レンズを保持するレンズ保持部材と、
前記レンズ保持部材を光軸方向へガイドするガイド部材と、
回転により前記レンズを光軸方向へ駆動するための第１の駆動手段と、
前記第１の駆動手段に螺合するナット部材と、
前記レンズ保持部材と前記第１の駆動手段を付勢する付勢手段と、
前記第１の駆動手段を光軸方向に駆動するための第２の駆動手段と、
を備えることを特徴とするレンズ駆動装置。
前記第２の駆動手段は圧電素子であることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
前記第２の駆動手段は前記第１の駆動手段の軸上に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレンズ駆動装置。
レンズと、
前記レンズを保持するレンズ保持部材と、
前記レンズ保持部材を光軸方向へガイドする第１のガイド部と、
前記レンズの光軸回りの移動を規制する第２のガイド部と、
回転により前記レンズを光軸方向へ駆動するための第１の駆動手段と、
前記第１の駆動手段に螺合するナット部材と、
前記レンズと前記第１の駆動手段を付勢する付勢手段と、
前記第１の駆動手段を駆動するためのモータと、
前記第１の駆動手段を光軸方向に駆動するための第２の駆動手段と、
を備えることを特徴とするレンズ駆動装置。