JP2010197445A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で簡易な構成でありながら、高精度にレンズを光軸方向に移動させることができるレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】レンズ駆動装置１は、レンズ１１を中央部に保持するレンズ保持体１２と、レンズ保持体１２の両側に形成されたガイド孔１７およびＵ字溝１８にそれぞれ挿通された一対のガイド軸２１,２２と、リードスクリュー２５に対して弾性的に噛合係合する弾性押圧部材３１とを備えている。弾性押圧部材３１の一方の端部は、レンズ保持体１２におけるガイド孔１７とＵ字溝１８との中間の部位に固定されている。また、他方の端部にはラック部３４が形成され、このラック部３４が一対のガイド軸２１,２２を結ぶ基準線Ｌ１に対して垂直にリードスクリュー２５を押圧付勢するように弾性押圧部材３１が構成されている。そして、ガイド孔１７の断面形状を正方形とし、その対角線Ｌ２の方向を基準線Ｌ１に直交させている。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置に関し、詳しくは、リードスクリューの回転運動をラックによりレンズの直線運動に変換するタイプのレンズ駆動装置に関する。

リードスクリューを用いたレンズ駆動装置が、小型でありながら比較的長い駆動範囲が得られることから、デジタルカメラなどの光学機器に広く使用されている。リードスクリューを用いた従来のレンズ駆動装置として、例えば、図５に示すレンズ駆動装置１００が知られている（特許文献１参照。）。

図５は、レンズ駆動装置１００を光軸方向から見た側面図である。レンズ駆動装置１００は、フォーカスレンズ１０１を中心部に保持するレンズ保持枠１０２を備えている。そのレンズ保持枠１０２両端側には、レンズの光軸に平行な一対のガイド軸１０３,１０４の各々を挿通するためのガイド孔１０５およびＵ字溝１０６がそれぞれ形成されている。また、レンズ保持枠１０２のガイド孔１０５が形成されている側には弾性的に変位可能な薄板状突起部１０７が設けられ、同薄板状突起部１０７の外面にラック部１０８が形成されている。そして、ラック部１０８は、光軸と平行に配置されたリードスクリュー１０９に弾性的に噛合係合されている。

このようにレンズ駆動装置１００を構成することにより、パルスモータ１１０を駆動してリードスクリュー１０９を回転させると、リードスクリュー１０９の回転力がラック部１０８を介して光軸方向の直線駆動力に変換され、レンズ保持枠１０２を光軸方向に移動させることができる。

また、レンズ駆動装置１００は、ラック部１０８をリードスクリュー１０９に弾性的に噛合係合させていることから、リードスクリュー１０９のガイド軸１０３に対する平行度のずれが許容される。さらに、薄板状突起部１０７の弾性復元力によりＵ字溝１０６の内面がガイド軸１０４の表面に押し付けられる（片寄せられる）ことによって、レンズ保持枠１０２の光軸と直交する方向に対するガタを防止することができる。これにより、レンズ保持枠１０２が一対のガイド軸１０３，１０４に沿って直線移動する際の光軸のブレを防止することができる。

特許第３１８６５４３号公報

しかしながら、近時の画像表示装置の高精細度化に対応するには、レンズ駆動装置の高性能化は必須であり、特に画像の揺れなどの原因となるガタの更なる低減が求められているという問題がある。また、レンズ駆動装置１００は、後述するように、薄板状突起部１０７の具体的な構成によっては、ガタの低減効果が余り認められない場合があった。

このガタをより低減するために、薄板状突起部１０７の弾性力を大きくすることが考えられる。しかし、弾性力を大きくした場合には、ラック部１０８とリードスクリュー１０９との間の摩擦力が大きくなり過ぎ、摩擦熱の発生によるラック部１０８の劣化や、パルスモータ１１０の負荷が大きくなることが懸念される。

また、薄板状突起部１０７がレンズ保持枠１０２の外側に設けられていることから、レンズ駆動装置１００の小型化が困難であるという問題もある。

そこで、本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型で簡易な構成でありながら、表示画像の高精細度化に適したレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の特徴は、中央部にレンズを保持するレンズ保持体と、前記レンズの光軸に平行に配置される一対のガイド軸と、前記レンズ保持体の両側にそれぞれ形成され、前記ガイド軸の各々をそれぞれ挿通する第１のガイド軸受部および第２のガイド軸受部と、前記一対のガイド軸に平行に配設されるリードスクリューと、一方の端部が前記レンズ保持体に固定され、他方の端部にラック部が形成され、同ラック部を前記リードスクリューに弾性的に押圧して噛合係合させる弾性押圧部材と、を備えて、前記レンズ保持体を光軸方向に移動可能にするレンズ駆動装置において、前記弾性押圧部材の前記一方の端部が前記レンズ保持体に固定される位置が、前記第１のガイド軸受部と前記第２のガイド軸受部との間であり、前記弾性押圧部材が前記リードスクリューを押圧する方向が、前記ガイド軸の各々を結ぶ直線の垂直方向に対して±４５度以内とするものである。

ところで、図５に示す従来技術においては、ラック部の押圧方向が、一対のガイド軸を結ぶ直線（以下、基準線という）に対して平行に近い方向（基準線に対して４５度以内）である。平行に近い方向に押圧する場合には、ラック部がリードスクリューを押圧する箇所が基準線に近づくほど、ガイド孔に挿通されたガイド軸を中心とする回転モーメントが小さくなることから、Ｕ字溝の内面をガイド軸の内面に押し付ける力が弱くなる。このため、従来技術における薄板状突起部の具体的な構成によっては、ガタの防止効果が余り認められない場合があったものと考えられる。

これに対して、本発明は、弾性押圧部材のラック部がリードスクリューを押圧する方向が、基準線の垂直方向に対して±４５度以内としている。さらに、弾性押圧部材の一方の端部（ラック部が設けられている側とは反対側の端部）を、レンズ保持体の第１のガイド軸受部（ガイド孔）と第２のガイド軸受部（Ｕ字溝）との間のいずれかの部位に固定させている。これらにより、弾性押圧部材がリードスクリューを押圧する力の反力を、第１のガイド軸受部および第２のガイド軸受部のいずれをも対応するガイド軸に片寄せる力として働かせることができる。この効果は、従来技術とは異なり、ラック部がリードスクリューを押圧する箇所が基準線に近い場合であっても同様に得ることができる。このため、小さい押圧力でガタを防止することができ、また、レンズ駆動装置の設計の自由度を大きくすることができる。

また、弾性押圧部材の一方の端部を、レンズ保持体の第１のガイド軸受部と第２のガイド軸受部との間の部位に固定したことから、弾性押圧部材が比較的長い寸法を要する場合であっても、レンズ駆動装置全体を小型に維持することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記第１のガイド軸受部の内面が、Ｖ溝を構成する一対の平面を有し、前記Ｖ溝を断面視して２等分割する方向が、前記弾性押圧部材の前記ラック部が前記リードスクリューを押圧する前記方向と略一致することである。

この場合、前記一対の平面を有する第１のガイド軸受部の断面形状が略正方形であり、 前記略正方形の対角方向が、前記弾性押圧部材の前記ラック部が前記リードスクリューを押圧する前記方向と略一致するのが好ましい。

かかる発明によれば、Ｖ溝を構成する一対の平面を第１のガイド軸受部の内面が有し、そのＶ溝を２等分割する方向を、弾性押圧部材のラック部がリードスクリューを押圧する方向と略一致させている。これにより、Ｖ溝を構成する２つの平面を略均等にガイド軸の表面に押し当てることができる。このため、第１のガイド軸受部における、ラック部の押圧方向と直交する方向のガタも有効に抑制される。

本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の全体構成を示す斜視図である。 同レンズ駆動装置を光軸方向から見た側面図である。 本発明の実施形態に係るガイド孔を説明するための側面図である。 本発明の実施形態に係る弾性押圧部材を説明するための図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）は斜視図である。なお、破線はリードスクリューに取り付ける前の状態を示し、実線はリードスクリューに取り付けた後の状態を示す。 従来のレンズ駆動装置の一例を示す概念図である。

以下、本発明に係るレンズ駆動装置の好ましい実施形態の一例について、図面を参照して説明する。なお、各図においては、発明の理解を容易にするため、部分的に適宜省略したり、隙間などの大きさについて適宜誇張して示している。

レンズ駆動装置１０は、図１に示すように、中央部にレンズ１１を保持するレンズ保持体１２を備えている。レンズ保持体１２は、概ね円環状で内部にレンズ１１を保持する円環部１３と、円環部１３の両側から外側（レンズ１１の光軸Ｃと直交する方向）に向かって張り出して形成された平板状の一対の突片部（第１突片部１４および第２突片部１５）とを有している。

円環部１３は、本実施形態では、外径が異なる２つのリングから構成されており、一対の突片部１４，１５より前方（図の左側）に位置するリングの方が、後方に位置するリングよりも外径が小さく形成されている。

第１突片部１４には、その先端側に、光軸Ｃ方向に沿って円筒状に前方に突き出す軸受としての筒状部１６が形成されている。筒状部１６の軸中心には、開口形状が正方形で光軸Ｃ方向に延びる貫通孔からなるガイド孔（第１のガイド軸受部）１７が形成されている。

ガイド孔１７は、図２に示すように、光軸Ｃを通り第１突片部１４と第２突片部１５とを結ぶ直線である基準線Ｌ１（後述する一対のガイド軸２１，２２を結ぶ直線、および、ガイド孔１７の中心とＵ字溝１８の中心とを結ぶ直線でもある）に対して、開口の一方の対角線Ｌ２の方向（対角方向）が垂直となるように形成されている。（この場合、開口の他方の対角線の方向は、基準線Ｌ１と平行となる。）

図３を参照して具体的に説明すると、ガイド孔１７は、その内面が４つの平面１７ａ〜１７ｄから構成され、左下側（第３象限に相当）の第１平面１７ａおよび右下側（第４象限に相当）の第２平面１７ｂにより、図示上方に向かって広がるＶ溝１７ｅが形成されている。対角線Ｌ２の方向は、このＶ溝１７ｅを断面視して２等分割する方向である。

一方、第２突片部１５には、その先端側から基準線Ｌ１に沿って切り欠いてなるＵ字溝（第２のガイド軸受部）１８が形成されている。図２を参照して具体的に説明すると、Ｕ字溝１８は、基準線Ｌ１に平行な平面状の下面１８ａと、下面１８ａと対向し基準線Ｌ１に平行な平面状の上面１８ｂと、下面１８ａおよび上面１８ｂを連結する半円筒面状の曲面１８ｃとで構成されている。なお、Ｕ字溝１８は、光軸Ｃを中心として、ガイド孔１７の略対称位置に形成されている。

このように形成されたガイド孔１７およびＵ字溝１８には、円柱状の第１ガイド軸２１および第２ガイド軸２２がそれぞれ挿通（遊嵌）されている。この一対のガイド軸２１，２２は、光軸Ｃと平行に配置され、それぞれの両端部が図示していないフレームに固定されている。これにより、レンズ保持体１２の光軸Ｃ方向に対する移動が可能となる。なお、ガイド孔１７は、レンズ保持体１２の光軸Ｃ方向に対する傾きを規制するために、光軸Ｃ方向に対して所定の長さを必要とされる。これに対して、Ｕ字溝１８は、レンズ保持体１２の光軸Ｃと直交する面内での回動を規制するためのものであるから、ガイド孔１７ほど光軸Ｃ方向の長さを必要とされない。

次に、筒状部１６の近傍（図２において右斜め下側）には、リードスクリュー２５が第１ガイド軸２１（すなわち光軸Ｃ）と平行に配置されている。リードスクリュー２５は、その一端側がモータ２６（本実施形態では、ＰＭモータ）の出力軸に取り付けられている。なお、本実施形態では、リードスクリュー２５の下部側には、リードスクリュー２５およびモータ２６を保持する矩形平板状のベース部２７が配設されている。

リードスクリュー２５は、図１および図２に示すように、弾性押圧部材３１を介してレンズ保持体１２と連結されている。この弾性押圧部材３１は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、長矩形平板状のバネ部材を所定形状に折り曲げ加工して形成された板バネ部３２と、板バネ部３２の一端側（図示右側）の一方の長辺から垂直に切り起され中心部に円孔を有する矩形平板状の固定部３３と、板バネ部３２の他端側の平面に固定されたラック部３４とから構成されている。なお、図４（ａ）（ｂ）において、破線は弾性押圧部材３１がレンズ駆動装置１０に組み込まれる前の状態を示し、実線はレンズ駆動装置１０に組み込まれた後の状態を示している。

板バネ部３２は、本実施形態では、長矩形平板状のバネ性ステンレス鋼を用いて形成され、第１突片部１４の下部側に光軸Ｃ（リードスクリュー２５）と直交するように配置されている。板バネ部３２は、図４（ａ）の側面図に示すように、３つの部分から構成されている。すなわち、レンズ駆動装置１０に組み込まれる前の状態において、上側がわずかに凸となるように湾曲する比較的長さの長い第１バネ部３２ａと、下側が凸となるように湾曲する第２バネ部３２ｂと、下側に傾斜するように折り曲げて形成された平担状の第３バネ部３２ｃとから構成されている。

固定部３３は、図２に示すように、レンズ保持体１２における円環部１３の中心（光軸Ｃ）の下部側の平面に面接触させた状態において、例えば、図示しないネジを用いて固定されている。一方、ラック部３４は、板バネ部３２を上方に向かって反らした状態で、リードスクリュー２５の上部側において噛合係合されている。

このとき、板バネ部３２は、第１板バネ部３２ａが側面視して基準線Ｌ１と略平行になる。また、第２板バネ部３２ｂが上側に向かって略１／４円弧を描くように湾曲し、第３板バネ部３２ｃが基準線Ｌ１と平行になる。このように板バネ部３２が弾性変形することにより、ラック部３４がリードスクリュー２５の上部側を下方に向かって弾性的に押圧付勢する。この押圧付勢の方向は、基準線Ｌ１に対して垂直である。

次に、本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置１０の作用効果について説明する。駆動回路（不図示）からの駆動信号がモータ２６に通電されると、モータ２６に流れる電流に応じてリードスクリュー２５が所定の方向に所定の角度だけ回転する。このリードスクリュー２５の回転力が、弾性押圧部材３１のラック部３４を介して、レンズ保持体１２を光軸Ｃ方向に移動させる駆動力に変換される。これにより、レンズ保持体１２をモータ２６の回転角に応じた所定の位置に直線移動させることができる。

また、本実施形態においては、弾性押圧部材３１の一方の端部である固定部３３が、レンズ保持体１２の円環部１３の中心、すなわち、ガイド孔１７とＵ字溝１８との略中間位置の下部側に固定されている。一方、弾性押圧部材３１の他方の端部であるラック部３４が、リードスクリュー２５の上部側を下方に向かって押圧している。これにより、弾性押圧部材３１は、リードスクリュー２５から基準線Ｌ１に垂直で上向きの反力（弾性復元力）を受ける。そして、この反力が固定部３３を介してレンズ保持体１２に伝達され、ガイド孔１７側およびＵ字溝１８側にバランスよく分散される。

このため、第１ガイド軸２１に対してガイド孔１７が下側から押し当てられ、第２ガイド軸２２に対してＵ字溝１８の下面１８ａが下側から押し当てられる。すなわち、一対のガイド軸２１，２２に対してガイド孔１７およびＵ字溝１８のいずれをも下側から片寄せさせることができる。この結果、レンズ保持体１２の基準線Ｌ１と垂直な方向のガタが確実に防止される。この効果は、ラック部３４がリードスクリュー２５を押圧する箇所が基準線Ｌ１上にある場合であっても得ることができる。

また、本実施形態では、ガイド孔１７の開口形状を正方形とするとともに、対角線Ｌ２の方向を基準線Ｌ１の垂直方向に一致させている。このため、ガイド孔１７の内面を構成しＶ溝１７ｅをなす一対の平面（第１平面１７ａおよび第２平面１７ｂ）を第１ガイド軸２１の表面に均等に押し当てることができる。これにより、基準線Ｌ１と平行な方向に対するレンズ保持体１２のガタが防止される。

これらのことから、本実施形態に係るレンズ駆動装置１０は、光軸Ｃと直交する面内の２軸方向（基準線Ｌ１方向、およびそれと直交する方向）に対するガタが防止される。これにより、振動が抑制された状態でレンズ１１を光軸Ｃ方向に安定して移動させることができる。

また、弾性押圧部材３１の一方の端部である固定部３３を、レンズ保持体１２の基準線Ｌ１方向の中央寄りの下部側に固定したことから、弾性押圧部材３１が比較的長い寸法を要する場合であっても、レンズ駆動装置１０全体を小型に維持することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態の一例について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更および組み合わせが可能である。

例えば、上記実施形態では、弾性押圧部材３１のラック部３４がリードスクリュー２５を押圧する方向が、基準線Ｌ１に対して垂直として説明したが、これに限定されない。押圧する方向が、基準線Ｌ１の垂直方向に対して±４５度以内であれば、一対のガイド軸２１，２２に対してガイド孔１７およびＵ字溝１８をそれぞれ片寄せすることができる。なお、好ましい角度範囲は、±１５度以内である。

また、上記実施形態では、弾性押圧部材３１の固定部３３を、ガイド孔１７とＵ字溝１８との中間の部位において固定させているが、これに限定されない。固定部３３は、基準線Ｌ１方向に対して、ガイド孔１７とＵ字溝１８との間のいずれかの部位において固定されていればよい。例えば、弾性押圧部材３１が更に長い寸法を要する場合には、ガイド孔１７とＵ字溝１８との中間の部位よりもＵ字溝１８寄りの部位において固定してもよい。また、固定部３３を、円環部１３の下部側に代えて上部側に固定してもよい。

また、上記実施形態では、ガイド孔１７の開口形状を正方形としたが、これに限定されない。正方形に代えて、例えば、菱形であってもよい。菱形であっても、一方の対角線の方向を基準線Ｌ１の垂直方向に一致させれば、同様の効果を得ることができる。また、Ｖ溝の谷部は、稜線が明瞭に見える構成でなくてもよく、例えば、谷部に第１ガイド軸２１と接触しない程度のＲ形状部が形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、ガイド孔１７の対角線Ｌ２の方向を基準線Ｌ１の垂直方向としたが、これらに限定されない。弾性押圧部材３１のラック部３４がリードスクリュー２５を押圧する方向が基準線Ｌ１の垂直方向から外れている場合には、ラック部３４がリードスクリュー２５を押圧する方向に一致させるようにしてもよい。これにより、Ｖ溝１７ｅを構成する一対の平面１７ａ，１７ｂを第１ガイド軸２１に均等に片寄せすることができ、ラック部３４がリードスクリュー２５を押圧する方向に直交する方向のガタを防止することができる。

なお、ガイド孔１７の対角線Ｌ２の方向は、基準線Ｌ１の垂直方向に一致させる場合であっても、それに代えてラック部３４がリードスクリュー２５を押圧する方向と一致させる場合であっても、それらの方向に厳密に一致させる必要はない。許容できる角度範囲は±２２．５度であり、好ましくは、±１０度以内である。

また、ガイド孔１７の開口形状は、従来構成のように円であってもよい。この場合には、基準線Ｌ１と平行な方向、またはラック部３４がリードスクリュー２５を押圧する方向と直交する方向のガタを低減する効果が期待できないが、基準線Ｌ１と垂直な方向のガタの低減効果を十分に得ることができる。

また、Ｕ字溝１８は、切り欠き構造である必要はなく、端部側が閉ざされた構造であってもよい。開口形状についても、第２ガイド軸２２に当接する面を有していればＵ字形状に限定されない。

１０ レンズ駆動装置
１１ レンズ
１２ レンズ保持体
１３ 円環部
１４ 第１突片部
１５ 第２突片部
１６ 筒状部
１７ ガイド孔（第１のガイド軸受部）
１７ａ 第１平面
１７ｂ 第２平面
１７ｃ 第３平面
１７ｄ 第４平面
１７ｅ Ｖ溝
１８ Ｕ字溝（第２のガイド軸受部）
１８ａ 下面
１８ｂ 上面
１８ｃ 曲面
２１ 第１ガイド軸
２２ 第２ガイド軸
２５ リードスクリュー
２６ モータ
２７ ベース部
３１ 弾性押圧部材
３２ 板バネ部
３２ａ 第１板バネ部
３２ｂ 第２板バネ部
３２ｃ 第３板バネ部
３３ 固定部
３４ ラック部
Ｃ レンズの光軸
Ｌ１ 基準線
Ｌ２ 対角線

Claims (3)

1. 中央部にレンズを保持するレンズ保持体と、
   前記レンズの光軸に平行に配置される一対のガイド軸と、
   前記レンズ保持体の両側にそれぞれ形成され、前記ガイド軸の各々をそれぞれ挿通する第１のガイド軸受部および第２のガイド軸受部と、
   前記一対のガイド軸に平行に配設されるリードスクリューと、
   一方の端部が前記レンズ保持体に固定され、他方の端部にラック部が形成され、同ラック部を前記リードスクリューに弾性的に押圧して噛合係合させる弾性押圧部材と、を備えて、前記レンズ保持体を光軸方向に移動可能にするレンズ駆動装置において、
   前記弾性押圧部材の前記一方の端部が前記レンズ保持体に固定される位置が、前記第１のガイド軸受部と前記第２のガイド軸受部との間であり、
   前記弾性押圧部材が前記リードスクリューを押圧する方向が、前記ガイド軸の各々を結ぶ直線の垂直方向に対して±４５度以内であることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記第１のガイド軸受部の内面が、Ｖ溝を構成する一対の平面を有し、
   前記Ｖ溝を断面視して２等分割する方向が、前記弾性押圧部材の前記ラック部が前記リードスクリューを押圧する前記方向と略一致する請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記一対の平面を有する第１のガイド軸受部の断面形状が略正方形であり、
   前記略正方形の対角方向が、前記弾性押圧部材の前記ラック部が前記リードスクリューを押圧する前記方向と略一致する請求項２に記載のレンズ駆動装置。

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