JP2009192965A - 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含むレンズ駆動装置において、ナット及びレンズ枠の振動あるいはガタツキを防止する。
【解決手段】駆動モータ５０により回転駆動されるリードスクリュー６０、リードスクリューに螺合するナット７０、レンズを保持すると共にナットと光軸方向Ｌにおいて離脱可能に当接する当接部３４を有するレンズ枠３０、レンズ枠を光軸方向に移動自在にガイドする２つのガイドシャフト２０，２１、レンズ枠の当接部をナットに当接させるべく付勢力を及ぼすバネ９０を備え、さらに、ナットの回転を規制しつつ光軸方向に案内する専用の回転止めシャフト８０を設けた。これにより、振動を防止して、レンズ枠（レンズ）を光軸方向に高精度に安定して駆動することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、リードスクリュー及びナットの螺合構造によりレンズを保持したレンズ枠を光軸方向に駆動する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、レンズを保持したレンズ枠、レンズ枠を光軸方向に案内する２つのガイドシャフト、駆動モータ、駆動モータに直結されて回転駆動されるリードスクリュー、レンズ枠に対して回転不能に一体的に連結される連結用爪部及び１つのガイドシャフトを受け入れるＵ字孔をもつと共にリードスクリューに螺合するナット等を備え、駆動モータによりリードスクリューを回転させて、ナットをネジ送りすることにより、レンズ枠を光軸方向に移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この装置においては、ナットがレンズ枠に一体的に固定されているため、駆動モータの回転駆動力とその反動等により、ナットが振動し、その振動がレンズ枠に伝わり、光軸と垂直な方向にレンズ枠が振動する虞がある。
それ故に、この装置を適用したＣＤやＤＶＤ用の光ピックアップユニット等においては、ディスク上のデータの読み出しや書き込み中に、レンズ枠を光軸方向に移動させるとき、レンズの光軸が変動して、ディスク上の焦点を一定に保つことが困難になる虞がある。

また、他のレンズ駆動装置としては、ベース（あるいはケース）、レンズを保持したレンズ枠、レンズ枠を光軸方向に案内するべくベースに固定された２つのガイドシャフト、ベースに固定された駆動モータ、駆動モータに直結されて回転駆動されるリードスクリュー、レンズ枠に対して回転不能にかつ光軸方向に離脱可能に保持されると共にリードスクリューに螺合するナット、ナットの突起を光軸方向において摺動自在にガイドするべくベースに一体的に形成されたガイド溝（回転止め溝）、レンズ枠をナットに向けて付勢するコイルスプリング等を備え、ナットの一方の突起がレンズ枠の回転止め溝に係合して回転不能に保持され、ナットの他方の突起が光軸方向にガイドされるようにベースのガイド溝に若干のガタをもって係合され、駆動モータによりリードスクリューを回転させて、ナットをネジ送りすることにより、レンズ枠を光軸方向に移動させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、この装置においては、ナットの突起がレンズ枠の回転止め溝に直接係合（接触）させられているため、リードスクリューとナット間の組立公差やそれらに形成されたネジ部の加工公差等による負荷変動、駆動モータの回転駆動力とその反動等により、ナットの突起が回転止め溝に対して衝突を繰り返してガタツキ現象を生じ、光軸と垂直な方向にレンズ枠が振動する虞がある。
それ故に、前述同様に、この装置を適用したＣＤやＤＶＤ用の光ピックアップユニット等においては、ディスク上のデータの読み出しや書き込み中に、レンズ枠を光軸方向に移動させるとき、レンズの光軸が変動して、ディスク上の焦点を一定に保つことが困難になる虞がある。

また、これらの装置のように、ナットの回転を規制するべく、ナットの一部（連結用爪部、Ｕ字孔）をレンズ枠及びガイドシャフトに連結する手法、又は、ナットの突起をベースに形成されたガイド溝に嵌め込む手法では、ガイドシャフト又はベースに対して、ナットの配置場所又はナットの形状が制約されて、ナットの大型化又はナットの形状の複雑化を招き、全体として装置の大型化、複雑化等を招くことになる。

特開平７−３２５２４２号公報 特開２００５−２４９６８３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、装置の小型化等を図りつつ、駆動モータ及びリードスクリューの回転駆動力により、ナットが微小振動あるいはガタツキを生じるのを抑制ないし防止でき、仮にナットが微小振動あるいはガタツキを生じたとしても、その振動あるいはガタツキがレンズ枠に伝達されないようにして、レンズ枠（レンズ）を光軸方向に高精度に安定して駆動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、駆動モータにより回転駆動されるリードスクリュー、リードスクリューに螺合するナット、レンズを保持すると共にナットと光軸方向において離脱可能に当接する当接部を有するレンズ枠、レンズ枠を光軸方向に移動自在にガイドする２つのガイドシャフト、レンズ枠の当接部をナットに当接させるべく付勢力を及ぼすバネ、を備えたレンズ駆動装置であって、上記ナットの回転を規制しつつ光軸方向に案内する専用の回転止めシャフトを設けた、ことを特徴としている。
この構成によれば、駆動モータが回転すると、リードスクリューが回転して、ナットが専用の回転止めシャフトにより回転を規制されつつ光軸方向に移動する。すると、バネにより付勢されて当接部がナットに当接したレンズ枠は、２つのガイドシャフトによりガイドされつつ光軸方向に移動する。
ここで、ナットは専用の回転止めシャフトにより回転規制され、ナットとレンズ枠の当接部は光軸方向において離脱可能に当接するだけであるため、仮にナットが微小振動あるいはガタツキを生じても、その振動あるいはガタツキがレンズ枠に伝達するのを防止ないし抑制できる。これにより、レンズ枠（レンズ）を光軸方向に高精度に安定して駆動することができる。
また、専用の回転止めシャフトを設けたことにより、従来のようにガイドシャフト又はベースによりナットの回転を規制する場合に比べて、ナットの配置場所又はナットの形状等の自由度が高まり、ナットを小型で簡略な形状にすることができ、全体として装置の小型化、簡素化等を達成することができる。

上記構成において、レンズ枠の当接部は、リードスクリューを非接触にて挟み込むように略Ｕ字状に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、レンズ枠の当接部が略Ｕ字状に形成されているため、ナットに当接するように組付ける際に、リードスクリューの周りにおいて非接触状態に容易に配置することができ、又、リードスクリューとの非接触状態を確実に維持することができる。

上記構成において、レンズ枠の当接部及びナットの一方は、他方との当接面が凸状に湾曲して形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、当接部とナットの当接面（接触面）が凸状に湾曲して形成されているため、平坦面同士で接触する場合に比べて、接触面積を減らすことができ、その結果相互間に生じる摩擦力を低減することができる。これにより、ナットから当接部を介してレンズ枠に伝わる微小振動等をより確実に防止することができる。

上記構成において、ナットは、回転止めシャフトに摺動自在に嵌め込まれる略Ｕ字状の連結部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ナットは、略Ｕ字状の連結部が回転止めシャフトを挟むように係合させられることにより回転規制されるため、ナットの組付けが容易であり、リードスクリューと回転止めシャフト間における光軸方向に垂直な面内でのリードスクリューの軸振れに伴うナットの振れあるいは位置ずれを容易に吸収することができる。

上記構成において、リードスクリューは駆動モータに直結され、駆動モータを固定すると共にリードスクリューの先端部を回動自在に支持する支持フレームを設けた、構成を採用することができる。
この構成によれば、リードスクリューの軸振れが支持フレームにより確実に防止されるため、リードスクリューからナットに伝わる振動をより確実に防止することができ、それ故にナットからレンズ枠に伝わる振動を確実に遮断することができる。

上記構成をなすレンズ駆動装置によれば、構造の簡素化、装置の小型化等を達成しつつ、駆動モータ及びリードスクリューの回転駆動力により、ナットが微小振動あるいはガタツキを生じるのを抑制ないし防止でき、仮にナットが微小振動あるいはガタツキを生じたとしても、その振動あるいはガタツキがレンズ枠に伝達されないようにして、レンズ枠（レンズ）を光軸方向に高精度に安定して駆動することができる。

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４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は装置の内部構造を示す側面図、図２は装置の一部を示す部分斜視図、図３は装置の一部をなす正面図、図４は装置の一部をなすレンズ枠を示す正面図及び部分断面図である。

この装置は、図１及び図２に示すように、ケース１０、ケース１０に固定され光軸方向Ｌに伸長する２つのガイドシャフト２０，２１、レンズＧを保持し２つのガイドシャフト２０，２１により光軸方向Ｌに移動自在に支持されたレンズ枠３０、ケース１０に固定された支持フレーム４０、支持フレーム４０に固定された駆動モータ５０、駆動モータ５０に直結され光軸方向Ｌに伸長するリードスクリュー６０、リードスクリュー６０に螺合されると共に後述するレンズ枠３０の当接部３４に当接されるナット７０、ナット７０の回転を規制する専用の回転止めシャフト８０、レンズ枠３０をナット７０に向けて付勢するバネ９０、レンズ枠３０の初期位置を検出する検出センサ（不図示）等を備えている。

ケース１０は、樹脂材料により成型されており、図１に示すように、光軸Ｌ上において光を通す開口部１１、２つのガイドシャフト２０，２１及び１つの回転止めシャフト８０のそれぞれの両端部を堅固に嵌合する嵌合穴（不図示）等を画定している。

２つのガイドシャフト２０，２１は、図１ないし図３に示すように、円形断面をなす金属材料により光軸方向Ｌに伸長するように形成されており、それらの両端がケース１０の嵌合穴に嵌合されている。そして、一方のガイドシャフト２０がレンズ枠３０を光軸方向Ｌに案内し、他方のガイドシャフト２１がレンズ枠３０を光軸方向Ｌに案内すると共にレンズ枠３０が光軸Ｌに平行な軸線回りに回転するのを規制している。

レンズ枠３０は、樹脂材料により形成されており、図１ないし図４に示すように、レンズＧを保持する環状の保持部３１、保持部３１から径方向に延出すると共に光軸方向Ｌに伸長するように形成されて一方のガイドシャフト２０を摺動自在に嵌合させて連結する連結部３２、連結部３２の端面に形成されてバネ９０の端部を受けるバネ受け部３３、連結部３２からさらに径方向に延出してナット７０に当接する当接部３４、環状の保持部３１から他方向に延出し他方のガイドシャフト２１を摺動自在に嵌合させて連結するＵ字状の連結部３５、連結部３５から光軸方向Ｌに伸長するように形成されて検出センサにより検出されるための被検出片３６等を備えている。

当接部３４は、図２及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、リードスクリュー６０を非接触にて通す略Ｕ字状の切り欠き部３４ａ、後述するナット７０の平坦な当接面７１に当接するべく凸状に湾当して形成された当接面３４ｂを画定している。
そして、レンズ枠３０は、リードスクリュー６０に螺合した後述するナット７０（の当接面７１）に対して、（ナット７０の他の領域との非接触状態を維持しつつ）光軸方向Ｌに離脱可能に当接部３４の当接面３４ｂを当接させた状態に維持されている。
ここでは、当接面３４ｂが凸状に湾曲して形成されているため、平坦面同士で接触する場合に比べて、接触面積を減らすことができ、その結果相互間に生じる摩擦力を低減することができる。これにより、ナット７０から当接部３４を介してレンズ枠３０に伝わる微小振動等をより確実に防止することができる。

支持フレーム４０は、図１及び図２に示すように、金属板を略コ字状に屈曲して形成され、ベース１０に固定されるベース固定部４１、リードスクリュー６０を通す貫通孔４２ａを画定すると共に駆動モータ５０を固定する屈曲部４２、リードスクリュー６０の先端部６２を回動自在に支持する屈曲部４３を備えている。尚、屈曲部４３の内壁面には、ナット７０が移動して衝突した際の衝撃を吸収すると共に移動端を規制する緩衝部材４３ａが接合されている。

そして、支持フレーム４０は、ベース固定部４１を介してベース１０に固定され、屈曲部４２において駆動モータ５０を固定し、屈曲部４３において駆動モータ５０に直結された後述するリードスクリュー６０の先端部６２を回動自在に支持するようになっている。
これにより、リードスクリュー６０の軸振れが支持フレーム４０により確実に防止されるため、リードスクリュー６０からナット７０に伝わる振動を確実に防止することができ、それ故にナット７０からレンズ枠３０に伝わる振動を確実に遮断することができる。

駆動モータ５０は、所定の角度刻みでステップ的に回転し得るステッピングモータであり、図１ないし図３に示すように、支持フレーム４０の固定部４２に対してネジ等を用いて締結することで固定されている。そして、駆動モータ５０は、直結されたリードスクリュー６０に対して直接回転駆動力を及ぼすようになっている。

リードスクリュー６０は、図１ないし図３に示すように、金属材料により光軸方向Ｌに伸長するように形成されており、その外周面の所定領域に亘って雄ネジ部６１、先端部６２等を備えている。そして、リードスクリュー６０は、雄ネジ部６１にナット７０が螺合されると共に、光軸方向Ｌにおいてナット７０（の当接面７１）に当接するレンズ枠３０の当接部３４（の切り欠き部３４ａ）により非接触にて挟まれた状態に維持されるようになっている。
このように、リードスクリュー６０をレンズ枠３０の当接部３４に対して非接触とするべく、当接部３４に略Ｕ字状の切り欠き部３４ａを設けたことにより、レンズ枠３０の当接部３４をリードスクリュー６０の周りにおいて非接触状態に容易に配置することができ、又、リードスクリュー６０と当接部３４の非接触状態を確実に維持することができる。

ナット７０は、図１ないし図３に示すように、金属材料により平板状に形成されており、レンズ枠３０の当接部３４（当接面３４ｂ）に光軸方向Ｌにおいて当接する平坦な当接面７１、リードスクリュー６０の雄ネジ部６１に螺合する雌ネジ部７２、回転止めシャフト８０に摺動自在に嵌め込まれる略Ｕ字状の連結部７３等を備えている。
連結部７３は、ナット７０がリードスクリュー６０の軸線回りに回転しないように回転を規制するものであり、回転止めシャフト８０に沿って円滑に摺動し得る略Ｕ字状の幅寸法に切り欠かれている。
このように、ナット７０は、略Ｕ字状の連結部７３が回転止めシャフト８０を挟むように係合させられることにより回転規制されるため、ナット７０の組付けが容易であり、リードスクリュー６０と回転止めシャフト８０間における光軸方向Ｌに垂直な面内でのリードスクリュー６０の軸振れに伴うナット７０の振れあるいは位置ずれを容易に吸収することができる。

回転止めシャフト８０は、図１ないし図３に示すように、円形断面をなす金属材料により光軸方向Ｌに伸長するように形成されており（２つのガイドシャフト２０，２１と平行に配置されており）、それらの両端がケース１０の嵌合穴に嵌合されている。そして、回転止めシャフト８０は、ナット７０の連結部７３を光軸方向Ｌに摺動自在にガイドすることにより、ナット７０がリードスクリュー６０の軸線（光軸Ｌに平行な軸線）回りに回転するのを規制するようになっている。
このように、ナット７０の回転を規制する専用の回転止めシャフト８０を設け又ナット７０とレンズ枠３０は当接部３４を介して光軸方向Ｌに離脱可能に当接するだけであり、ナット７０はレンズ枠３０をガイドするガイドシャフト２０，２１から完全に分離されているため、駆動モータ５０及びリードスクリュー６０から発せられる振動等がナット７０に伝わるのを防止ないし抑制することができ、仮にナット７０が微小振動あるいはガタツキを生じても、その振動あるいはガタツキがレンズ枠３０に伝達するのを確実に防止することができる。これにより、レンズ枠３０（レンズＧ）は光軸方向Ｌに高精度に安定して駆動され得る。

バネ９０は、図１に示すように、コイル状に形成された圧縮型のコイルバネであり、その一端がケース１０に係合され、その他端がレンズ枠３０のバネ受け部３３に係合されて、所定の圧縮代に圧縮した状態で取り付けられている。したがって、バネ９０は、レンズ枠３０を光軸方向Ｌの一方向に向けて付勢し、レンズ枠３０の当接部３４（当接面３４ｂ）をナット７０（の当接面７１）に押し付けるような付勢力を及ぼすようになっている。

次に、この装置の動作について説明する。
先ず、レンズ枠３０が光軸方向Ｌの後方端（初期位置）に位置するとき、検出センサは被検出片３６を検出する。
そして、駆動モータ５０が正回転すると、リードスクリュー６０が一方向に回転し、連結部７３が回転止めシャフト８０により回転不能に規制されつつ光軸方向Ｌにのみ案内されて、ナット７０はネジ送り作用により光軸方向Ｌの前方に向けて移動する。
すると、バネ９０の付勢力により、当接部３４はナット７０に追従して移動するため、レンズ枠３０は２つのガイドシャフト２０，２１にガイドされつつナット７０と一緒になって光軸方向Ｌの前方に向けて移動する。
そして、駆動モータ５０の起動からのステップ数をカウントして、レンズ枠３０の駆動量を適宜制御して、レンズ枠３０を所望の位置に位置決めする。

一方、駆動モータ５０が逆回転すると、リードスクリュー６０が逆向きに回転し、連結部７３が回転止めシャフト８０により回転不能に規制されつつ光軸方向Ｌにのみ案内されて、ナット７０はネジ送り作用により光軸方向Ｌの後方に向けて移動する。
すると、バネ９０の付勢力に抗しつつ、当接部３４はナット７０に押されるため、レンズ枠３０は２つのガイドシャフト２０，２１にガイドされつつナット７０と一緒になって光軸方向Ｌの後方に向けて移動し、駆動量を適宜制御することで所望の位置に位置決めされ、さらに後方に移動して初期位置に戻る。

この駆動動作において、雄ネジ部６１や雌ネジ部７２の加工公差等による負荷変動、リードスクリュー６０の回転力及びその反力等により、ナット７０が仮に微小振動を生じても、ナット７０は、専用の回転止めシャフト８０に対して回転不能に係合されているだけで、２つのガイドシャフト２０，２１とは完全に分離されかつ光軸方向Ｌにおいてレンズ枠３０の当接部３４とのみ接触しているだけであるため、ナット７０の微小振動がレンズ枠３０に伝わるのを確実に防止することができる。

すなわち、このレンズ駆動装置によれば、構造の簡素化、装置の小型化等を達成しつつ、駆動モータ５０及びリードスクリュー６０の回転駆動力により、ナット７０が微小振動あるいはガタツキを生じるのを抑制ないし防止でき、仮にナット７０が微小振動あるいはガタツキを生じたとしても、その振動あるいはガタツキがレンズ枠３０に伝達されるのを防止して、レンズ枠３０（レンズＧ）を光軸方向Ｌに高精度に安定して駆動することができる。したがって、このレンズ駆動装置が光ピックアップユニット等に適用された場合に、レンズ枠３０の駆動中においても光軸が変動せず、焦点を一定に保つことができる。

上記実施形態においては、光軸方向Ｌに移動するレンズ枠として一つのレンズ枠３０を示したが、これに限定されるものではなく、複数のレンズ枠を備える構成において本発明を適用することができる。その場合、回転止めシャフト８０は、一つを共用してもよく、又、レンズ枠ごとに設けてもよい。
上記実施形態においては、レンズ枠３０の当接部３４を略Ｕ字状に形成して切り欠き部３４ａを設けたが、これに限定されるものではなく、リードスクリュー６０と非接触にできるものであれば、環状に形成してもよい。

上記実施形態においては、レンズ枠３０の当接部３４とナット７０の当接関係において、当接部３４の当接面３４ｂを凸状に湾曲して形成し、ナット７０の当接面７１を平坦に形成した場合を示したが、これに限定されるものではなく、逆に当接部の当接面を平坦に形成し、ナットの当接面を凸状に湾曲して形成してもよい。
上記実施形態においては、回転止めシャフト８０に係合するナット７０の連結部７３を略Ｕ字状に形成した場合を示したが、これに限定されるものではなく、長孔あるいは円孔をなす環状に形成してもよい。
上記実施形態においては、駆動モータ５０に対してリードスクリュー６０が直結された場合を示したが、これに限定されるものではなく、駆動モータ５０の駆動力が歯車等を介してリードスクリュー６０に伝達される構成において、本発明を適用してもよい。

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、装置の小型化等を達成しつつ、駆動モータ及びリードスクリューの回転駆動力により、ナットが微小振動あるいはガタツキを生じるのを抑制ないし防止でき、ナットからレンズ枠に振動が伝わるのを防止できるため、光ピックアップユニット等に適用できるのは勿論のこと、ナットからレンズ枠に振動が伝わるのを防止する必要があるものであれば、その他のレンズ光学系に対しても有用である。

本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す側面図である。 図１に示すレンズ駆動装置の内部構造を示す斜視図である。 図１に示すレンズ駆動装置の一部を示す正面図である。 図１に示すレンズ駆動装置の一部をなすレンズ枠を示すものであり、（ａ）はその正面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅにおける断面図である。

符号の説明

Ｌ 光軸方向
Ｇ レンズ
１０ ベース
２０，２１ ガイドシャフト
３０ レンズ枠
３１ 保持部
３２，３５ 連結部
３３ バネ受け部
３４ 当接部
３４ａ 切り欠き部
３４ｂ 当接面
３６ 被検出片
４０ 支持フレーム
４１ ベース固定部
４２，４３ 屈曲部
５０ 駆動モータ
６０ リードスクリュー
６１ 雄ネジ部
６２ 先端部
７０ ナット
７１ 当接面
７２ 雌ネジ部
７３ 連結部
８０ 回転止めシャフト
９０ バネ

Claims (5)

1. 駆動モータにより回転駆動されるリードスクリュー、前記リードスクリューに螺合するナット、レンズを保持すると共に前記ナットと光軸方向において離脱可能に当接する当接部を有するレンズ枠、前記レンズ枠を光軸方向に移動自在にガイドする２つのガイドシャフト、前記レンズ枠の当接部を前記ナットに当接させるべく付勢力を及ぼすバネ、を備えたレンズ駆動装置であって、
   前記ナットの回転を規制しつつ光軸方向に案内する専用の回転止めシャフトを設けた、
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記レンズ枠の当接部は、前記リードスクリューを非接触にて挟み込むように略Ｕ字状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 前記レンズ枠の当接部及びナットの一方は、他方との当接面が凸状に湾曲して形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記ナットは、前記回転止めシャフトに摺動自在に嵌め込まれる略Ｕ字状の連結部を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のレンズ駆動装置。
5. 前記リードスクリューは、前記駆動モータに直結され、
   前記駆動モータを固定すると共に前記リードスクリューの先端部を回動自在に支持する支持フレームを設けた、
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のレンズ駆動装置。
   

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