JP2009139516A - Lens driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はカメラ、ビデオカメラなどに搭載するズームレンズ/フォーカスレンズにおけるレンズ駆動装置に関するものである。
The present invention relates to a lens driving device for a zoom lens / focus lens mounted on a camera, a video camera, or the like.
ビデオカメラは、毎年のように、小型・軽量化、および高倍率、高性能化が進んでいる。上述のビデオカメラにおいては、焦点を整合させる方式として、映像信号を用いたオートフォーカス方式が用いられている。このオートフォーカス方式は、撮像素子からの映像信号における高域周波数成分信号(焦点電圧)のピーク位置を合焦位置とするもので、焦点電圧が最大となるようにたとえばフォーカスレンズの位置を高精度に制御している。 As every year, video cameras are becoming smaller and lighter, with higher magnification and higher performance. In the above-described video camera, an autofocus method using a video signal is used as a method for adjusting the focus. This autofocus method uses the peak position of the high frequency component signal (focus voltage) in the video signal from the image sensor as the in-focus position. For example, the position of the focus lens is highly accurate so that the focus voltage is maximized. Is controlling.
又、ズームレンズにおいても小型化、高倍率化により高精度な移動制御が求められている。 In addition, high-precision movement control is also required for zoom lenses due to miniaturization and high magnification.
このようなレンズを移動させるよう駆動を伝達する装置としては、
特開平05−272149号公報に記載されたものがある。この装置では、被駆動部材であるレンズ枠の近傍に、光軸方向に平行なリードスクリューを有するモータが配設され、このリードスクリューには被駆動部材であるレンズ保持枠に設けられたラックのラックギアが噛み合うとともにラックの一端が台形形状、他端が光軸方向に略円筒形状をした軸を有すると共に、前記レンズ保持枠の一端が円筒穴形状、他端に略円筒状軸受け形状を有し、前記ラックの台形部が前記レンズ保持枠の円筒穴部に当接付勢されるとともに、前記ラックの円筒状回動部が前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状に勘合し、前記ラックが光軸方向と直角方向に回動可能に保持され、リードスクリューに所定の圧力を与えるバネ材が配設されている。そしてモータを所定の制御により駆動することにより、レンズ保持枠を移動させるようになっている。
There is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 05-272149. In this apparatus, a motor having a lead screw parallel to the optical axis direction is disposed in the vicinity of a lens frame that is a driven member, and a rack provided on a lens holding frame that is a driven member is disposed on the lead screw. The rack gear meshes and one end of the rack has a trapezoidal shape, the other end has a shaft that is substantially cylindrical in the optical axis direction, one end of the lens holding frame has a cylindrical hole shape, and the other end has a substantially cylindrical bearing shape. The trapezoidal portion of the rack is urged against the cylindrical hole portion of the lens holding frame, and the cylindrical rotating portion of the rack is fitted into the substantially cylindrical bearing shape of the lens holding frame, so that the rack A spring material is provided that is rotatably held in a direction perpendicular to the optical axis direction and applies a predetermined pressure to the lead screw. The lens holding frame is moved by driving the motor with predetermined control.
しかしながら、上述した従来例では、ラックの円筒状回動部が前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状に回動可能に構成されている為、勘合隙間を極めて小さく構成したとしても構造的にいくらかのガタつきがあった。 However, in the above-described conventional example, the cylindrical rotating portion of the rack is configured to be rotatable to the substantially cylindrical bearing shape of the lens holding frame, so that even if the fitting gap is configured to be extremely small, there is some structure. There was a backlash.
このガタつきによって、フォーカスレンズを光軸方向に数ミクロンの振幅で前後運動をさせる動作に誤差が生じ、オートフォーカスの高精度化に支障となった。
本発明は、この問題を解決するもので、上記勘合隙間のガタつきを抑え、オートフォーカスの高精度化ができるレンズ駆動装置を提供することを目的としたものである。
This rattling caused an error in the operation of moving the focus lens back and forth with an amplitude of several microns in the direction of the optical axis, which hindered high accuracy of autofocus.
The present invention solves this problem, and an object of the present invention is to provide a lens driving device capable of suppressing the looseness of the fitting gap and increasing the accuracy of autofocus.
前記従来の課題を解決するために、本発明の請求項1のレンズ駆動装置は、レンズを保持したレンズ保持枠と、このレンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド軸と、このレンズ保持枠を光軸方向に駆動するために駆動源により回転されるリードスクリューと、このリードスクリューに噛合するラックギア部と、このラックギア部を該リードスクリューに向けて付勢可能な略円筒状回転支持部を有し前記リードスクリューの回転に応じて前記レンズ保持枠を光軸方向に駆動するラックを備えたレンズ駆動装置において、前記レンズ保持枠には前記ラックの略円筒状回転部を支持する略円筒状のラック軸受け部を有し、このラック軸受け部の一部に2つの互いに角度を持った面を有し、前記円筒状回動部がこの2つの面に付勢され保持させるよう構成する。
In order to solve the conventional problem, a lens driving device according to
さらに本発明の請求項2のレンズ駆動装置は、請求項1の構成において、前記ラックの支持軸に、前記レンズ保持枠のラック軸受け部の一部に設けられた2つの互いに角度を持った面に当節する小径円筒部分と、前記レンズ保持枠の円筒状のラック軸受け部に当節する大径円筒部分を有し、前記小径円筒部分の半径が、前記大径円筒部分の半径より小さくなるよう構成する。
The lens driving device according to
さらに本発明の請求項3のレンズ駆動装置は、請求項2の構成において、前記小径円筒部分の半径中心と、前記大径円筒部分の半径中心が同軸になるよう構成したレンズ駆動装置である。
さらに本発明の請求項4のレンズ駆動装置は、請求項1の構成において、前記ラックがバネにより前記リードスクリューに付勢され、この付勢力の反作用にて前記ラックの略円筒形状をした軸部が前記2つの互いに角度を持った面に付勢され保持させるよう構成する。
さらに本発明の請求項5のレンズ駆動装置は、請求項1の構成において、前記ラックの一端が略円錐形状もしくは略球状、他端が光軸方向に略円筒形状をした軸部を有すると共に、前記レンズ保持枠の一端が円形穴形状、他端に略円筒状軸受け形状を有し、前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状部には2つの互いに角度を持った面を有し、前記ラックの略円錐形状もしくは略球状部が前記レンズ保持枠の円形穴部に当接しコイルバネの圧縮復元力にて付勢され保持されるとともに、前記ラックの円筒状回動部が前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状に嵌合し、前記ラックが光軸方向と直角方向に回動可能に保持され、前記バネのねじりコイル作用により前記リードスクリューに付勢され、この付勢力の反作用にて前記ラックの略円筒形状をした軸部が前記2つの互いに角度を持った面に付勢され保持させるよう構成する。
Furthermore, a lens driving device according to a third aspect of the present invention is the lens driving device according to the second aspect, wherein the radial center of the small-diameter cylindrical portion and the radial center of the large-diameter cylindrical portion are coaxial.
Furthermore, in the lens driving device according to claim 4 of the present invention, in the configuration according to
Further, the lens driving device according to
本発明のレンズ駆動装置によれば、請求項1に示す簡単な構造でラックをレンズ保持枠にガタ無く支持させることができ簡単で安価な構成で高精度のレンズ移動動作をおこなうことができる。
According to the lens driving device of the present invention, the rack can be supported on the lens holding frame without backlash with the simple structure shown in
さらに、請求項2に示すように前記レンズ保持枠部分に設けた2つの互いに角度を持った面に付勢される前記ラックの円筒状軸部の半径が、それ以外の前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け部と前記ラックの円筒状軸部の摺動半径より小さく構成することで、前記レンズ保持枠部分に設けた2つの互いに角度を持った面のなす角度を小さくすることができ、V受けの効果がより顕著になる。
Furthermore, as shown in
さらに、請求項3に示すように前記レンズ保持枠部分に設けた2つの互いに角度を持った面に付勢される前記ラックの円筒状軸部の回動中心と、それ以外の前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け部と前記ラックの円筒状軸部の摺動部分の回動中心を同軸上に配置することで、構成部品の精度ばらつきによりリードスクリューとガイドポールの平行がずれ、保持枠の移動によりラックが保持枠の回動中心基準で回動した場合でも円筒同士で支持されている部分のクリアランスが変化することは無く、安定した動作を得ることができる。
さらに、請求項4に示すように、前記ラックがバネにより前記リードスクリューに付勢され、この付勢力の反作用にて前記ラックの略円筒形状をした軸部が前記2つの互いに角度を持った面に付勢され保持させるよう構成した請求項1に記載のレンズ駆動装置であり、ラックをレンズ保持枠にガタ無く支持させることができる。
さらに、請求項5に示すように、前記ラックの一端が略円錐形状もしくは略球状、他端が光軸方向に略円筒形状をした軸部を有すると共に、前記レンズ保持枠の一端が円形穴形状、他端に略円筒状軸受け形状を有し、前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状部には2つの互いに角度を持った面を有し、前記ラックの略円錐形状もしくは略球状部が前記レンズ保持枠の円形穴部に当接しコイルバネの圧縮復元力にて付勢され保持されるとともに、前記ラックの円筒状回動部が前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状に嵌合し、前記ラックが光軸方向と直角方向に回動可能に保持され、前記バネのねじりコイル作用により前記リードスクリューに付勢され、この付勢力の反作用にて前記ラックの略円筒形状をした軸部が前記2つの互いに角度を持った面に付勢され保持させるよう構成した請求項1に記載のレンズ駆動装置であり、ラックをレンズ保持枠にガタ無く支持させることができる。
Furthermore, as shown in
Furthermore, as shown in claim 4, the rack is urged against the lead screw by a spring, and a substantially cylindrical shaft portion of the rack is counteracted by the urging force so that the two surfaces having an angle with each other. The lens driving device according to
Furthermore, as shown in
以下に本発明のレンズ駆動装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。 Embodiments of a lens driving device of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1.A、図1.B、図2、図3及び図4は本発明の特徴を最もよく表わす図面であり、図1.A、図1.Bは断面図、図2は正面図、図3、図4、は軸受け部詳細図である。又図5は従来の軸受け部詳細図である。
(Embodiment)
FIG. A, FIG. B, FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4 are drawings that best illustrate the features of the present invention. A, FIG. B is a cross-sectional view, FIG. 2 is a front view, and FIGS. 3 and 4 are detailed views of bearing portions. FIG. 5 is a detailed view of a conventional bearing portion.
図1.A、図1.B、図2において、1、2は光軸と平行に配置されているガイドポール、3は光軸方向に移動可能に上記ガイドポール1、2に支持されたレンズ保持枠、4はレンズ保持枠3に保持されたレンズ、5はレンズ保持枠3に取り付けられたラック、6はレンズ保持枠3を光軸方向に駆動する為にラックギア部5c、5dと噛み合っているリードスクリュー、7はリードスクリューを回転駆動する動力源であるところのモータ、8はラック5とレンズ保持枠3とのガタを無くすために圧縮ばねとして機能し、かつ、ラックギア部5c、5dとリードスクリュー6との噛み合いガタを無くす為ねじりコイルバネとして機能するガタ取りのコイルバネである。
FIG. A, FIG. B, in FIG. 2, 1 and 2 are guide poles arranged parallel to the optical axis, 3 is a lens holding frame supported by the
上記レンズ保持枠3はガイドポール1側に突設した支持腕に設けられた角穴部3aをガイドポール1に係合させ、かつ、他側に突設した支持腕に設けられた円筒穴3b、3cにガイドポール2を貫通させて光軸方向に移動可能に支持されている。
The
ラック5は一方の側面端部に円錐又は球面部5aが突設され、この円錐又は球面部5aの軸線上における他方の側面に支持軸5bが突設されている。
The
上記レンズ保持枠3には前記支持軸に設けられた円筒穴3b、3cの近傍に平行に形成された支持腕3d、3eを設け、一方の支持腕3dに設けた穴3iにラック5の円錐部5aを係合させ、他方の支持腕3eの円筒形状部3jに支持軸5bを係合させてラック5をレンズ保持枠3に組み付ける。この時、組み立て易くする為、円筒形状部3jにスリットを設け、一方ここに支持される支持軸5bがこのスリットを通過できるよう小判状にしておき、ラック5を挿入後、使用位置に回動することで円筒形状同士の軸受けを構成して保持される。
The
この組付け時に支持軸5bに嵌めたコイルバネ8をラック5と支持腕3eとの間に圧縮状態で介在させる。
A coil spring 8 fitted to the
そして、リードスクリュー6をラックギア部5c,と5dとの間に介在させ、上記コイルバネ8の一端8aをラック5の5e位置、コイルバネ8の他端8bをレンズ保持枠3の3f位置に係止させ、リードスクリュー6に押圧させるように係止させている。
Then, the
上記の組立て状態において、コイルバネ8の伸長復元力は、円錐部5aを支持腕3dの穴部3iに対し押圧方向にラック5に作用するとともにねじり復元力はリードスクリュー7をラックギア部5cに対して押圧する。
In the above assembled state, the extension restoring force of the coil spring 8 acts on the
上記支持軸3eには、図3に示すようにバネ8の両端8a、8bのなす角度の略中間方向10のラインに対称になる位置に、前記支持軸5bの円筒面を支持する面3g、3hが設けられている。
As shown in FIG. 3, the
この構成により支持軸5bはバネ8により、略Tの方向に付勢され、支持枠3eに設けられた3g、3h面に付勢される。この状態はちょうどVブロックに円筒部材が設置されたのと同じ状態であり、ガタがなくかつ円筒中心軸周りに回動可能に位置決めされる。
With this configuration, the
従って、レンズ保持枠3に対しラック5がガタなく取り付けられ、かつ、リート゛スクリュー6とラック5の相対位置がばらついても、レンズ保持枠3に対しラック5が回転可能であることから、ラック5とリードスクリュー6との噛み合い状態を良好に保持することができる。
Accordingly, the
このような構成をとることで、オートフォーカスの動作を行う為、フォーカスレンズを光軸方向に数ミクロンの振幅で前後運動をさせるようモータ7を動作させラック5を通じてフォーカスレンズを保持したレンズ保持枠3に前後動作の作用をさせた場合、従来の構成ではラック5に設けられた支持軸5bとレンズ保持枠3に設けられた円筒形状部3jのクリアランスの影響でラック5とレンズ保持枠3の間での移動が発生し、その分レンズ保持枠3の光軸方向の移動が少なくなり、フォーカス動作で得られる情報に誤差が生じ、精度の良いオートフォーカス動作が得られなくなるが、本特許によれば、クリアランスの影響を小さくすることが可能になり、従来より高精度のオートフォーカス動作を行うことができる。
By adopting such a configuration, a lens holding frame that holds the focus lens through the
特に、近年ズームの高倍率化、レンズ自体の小型化を進めることで、オートフォーカス時のフォーカスレンズの前後移動量を小さくすることが求められており、こうした構造のズームレンズを構成する場合、本特許は極めて有効である。 In particular, in recent years, it has been required to reduce the amount of forward and backward movement of the focus lens during autofocus by increasing the zoom magnification and downsizing the lens itself. Patents are extremely effective.
又、オートフォーカスのレンズの制御はズームレンズの位置と連動させて制御しており、ズームレンズの移動精度もオートフォーカスの高精度化に必要であり、高倍率、小型化のズームレンズを構成する為、ズームレンズの移動枠の駆動機構においても本特許の構成は極めて効果的である。 In addition, the auto focus lens is controlled in conjunction with the position of the zoom lens, and the movement accuracy of the zoom lens is also necessary for the high accuracy of the auto focus, and constitutes a zoom lens with a high magnification and a small size. Therefore, the configuration of this patent is also extremely effective in the driving mechanism of the zoom lens moving frame.
なお、Tの方向については、バネの形状、特性によりかならずしもバネ8の両端8a、8bのなす角の中間とは限らない為、実際のバネの負荷構成に即して最適な位置に支持面3g、3hを設ければよい。又、構成上の制約から、支持面3g、3hに均等に付勢する位置がらずれる位置であっても、両面に付勢力があれば同様な効果を得られる。
Note that the direction of T is not necessarily in the middle of the angle formed by both
図4に請求項2、請求項3の発明に記載された軸受け部詳細図を示す。ラック5の支持軸5bに、レンズ保持枠3の円筒形状部3jに設けられた支持面3g、3hに当節する円筒半径Raの小径円筒部分5b−aと、レンズ保持枠3の円筒形状部3jに当節する円筒半径Rbの大径円筒部分5b−bを有し、半径Raが半径Rbより小さくすると共に、それぞれの半径の中心を同芯に配置したもので、他の構成は図1.A、図1.B、図2に示す実施例と全く同じである。
FIG. 4 shows a detailed view of the bearing portion described in the second and third aspects of the invention. The
このように、支持面3f、3gで当節する部分のラック5の円筒半径を小さくすることで、支持面3f、3gのなす角度Sを小さくすることができ、V受けの効果がより顕著になると共に、ラックバネ8によるラック5の支持面3g、3hへの付勢角度ばらつきにも有利となる。
As described above, by reducing the cylindrical radius of the
さらに、支持面3g、3hに当節する円筒半径中心と円筒同士で支持される部分の半径中心を同軸上に配置することで、構成部品の精度ばらつきによりリードスクリューとガイドポールの平行がずれ、保持枠の移動によりラックが保持枠の回動中心基準で回動した場合でも円筒どうしで支持されている部分のクリアランスが変化することは無く、安定した動作を得ることができる。 Furthermore, by arranging the center of the cylindrical radius corresponding to the support surfaces 3g and 3h and the radius center of the portion supported by the cylinders on the same axis, the lead screw and the guide pole are not parallel due to variations in accuracy of the components, Even when the rack is rotated with reference to the rotation center of the holding frame due to the movement of the holding frame, the clearance of the portions supported by the cylinders does not change, and a stable operation can be obtained.
本発明にかかるレンズ駆動装置はビデオカメラなどに搭載するズームレンズ装置の、ズームレンズ及びフォーカスレンズの駆動装置に関するものである。本発明のズームレンズ装置は、小型軽量、低コストで高精度なレンズ駆動機構を有し、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどのズームレンズ装置として有用である。 The lens driving device according to the present invention relates to a zoom lens and focus lens driving device of a zoom lens device mounted on a video camera or the like. The zoom lens device according to the present invention has a small, light, low-cost, high-precision lens driving mechanism, and is useful as a zoom lens device for digital still cameras, digital video cameras, and the like.
1 ガイドポール
2 ガイドポール
3 レンズ保持枠
4 レンズ
5 ラック
6 リードスクリュー
7 モータ
8 コイルバネ
A 図1.Bに記載の部分
Ra、Rb ラック5に設けた支持軸5bの半径
S 平面3g、3hの相対角度
T 方向を示す矢印
3a レンズ保持枠に設けた角穴部
3b レンズ保持枠に設けた円筒穴
3c レンズ保持枠に設けた円筒穴
3d レンズ保持枠に設けた支持腕
3e レンズ保持枠に設けた支持腕
3f レンズ保持枠に設けたコイルバネ8係止位置
3g レンズ保持枠に設けた5の支持軸を受ける平面
3h レンズ保持枠に設けた5の支持軸を受ける平面
3i 3dに設けた穴
3j 3dに設けた円筒形状部
5a ラックに設けた円錐または球状突起部
5b ラックに設けた支持軸
5b−a 5b支持軸に設けられた小径円筒部分
5b−b 5b支持軸に設けられた大径円筒部分
5c ラックに設けたラックギア部
5d ラックに設けたラックギア部
DESCRIPTION OF
5b-
Claims (5)
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