JP2019095502A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗によるレンズ位置の変化を低減させることを目的とする。【解決手段】本発明は、光軸方向に移動するレンズ部と、前記レンズ部に設けられた摺動部と、前記レンズ部を光軸方向に駆動させるために前記摺動部を摺動させる被摺動部、および、当接部を有するカム部と、前記当接部が当接される被当接部と、前記レンズ部を光軸方向の一方側に付勢する第一の付勢部と、前記カム部を光軸方向の他方側に付勢する第二の付勢部と、を備えるレンズ駆動装置であって、前記当接部は、前記第二の付勢部によって前記被当接部側に付勢されることを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、光学機器に搭載されるレンズ部を光軸方向に駆動するレンズ駆動装置に関する。

光学機器としてのカメラにはレンズ駆動装置を搭載している。特許文献１のレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズ枠、レンズ枠を光軸方向に案内するガイド部材、カム溝を有するカム筒、カム溝に係合するレンズ枠に設けられたフォロアピン、レンズ枠を付勢する付勢ばね、カム筒を回転駆動する駆動手段を備えている。レンズ駆動装置は、カム筒が回転することでレンズ枠を光軸方向に移動させる。

特開２００４−９３７４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたレンズ駆動装置は、カム溝とフォロアピンは係合して摺動するため、摩耗によってレンズ位置が変化してしまうという問題がある。例えば、監視カメラ等のように長期間にわたって常時カメラが駆動する使用条件では、従来の構成や使用条件では問題とされていなかった量の摩耗でも、長期間の蓄積によって摩耗量が多くなることで光学性能が低下してしまう虞がある。

本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、摩耗によるレンズ位置の変化を低減させることを目的とする。

本発明は、光軸方向に移動するレンズ部と、前記レンズ部に設けられた摺動部と、前記レンズ部を光軸方向に駆動させるために前記摺動部を摺動させる被摺動部、および、当接部を有するカム部と、前記当接部が当接される被当接部と、前記レンズ部を光軸方向の一方側に付勢する第一の付勢部と、前記カム部を光軸方向の他方側に付勢する第二の付勢部と、を備えるレンズ駆動装置であって、前記当接部は、前記第二の付勢部によって前記被当接部側に付勢されることを特徴とする。

本発明によれば、摩耗によるレンズ位置の変化を低減させることができる。

第１の実施形態のレンズ駆動装置の構成の一例を示す分解斜視図である。 レンズ駆動装置の構成の一例を示す正面図である。 図２に示すＩ−Ｉ線に沿って切断して矢印方向から見た断面図である。 図２に示すＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して矢印方向から見た断面図である。 カム筒の前側の周辺を拡大した断面図である。 カム筒の後側の周辺を拡大した断面図である。 光軸方向の摩耗量と使用時間との関係の一例を示すグラフである。 第２の実施形態の当接部の周辺の構成の一例を示す断面図である。 第３の実施形態の当接部の周辺の構成の一例を示す断面図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態のレンズ駆動装置について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のレンズ駆動装置の構成の一例を示す分解斜視図である。図２は、レンズ駆動装置の構成の一例を示す正面図である。図３は、図２に示すＩ−Ｉ線に沿って切断して矢印方向から見た断面図である。図４は、図２に示すＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して矢印方向から見た断面図である。

レンズ駆動装置は、第１レンズ部１００、第２レンズ部２００および第３レンズ部３００の３つのレンズ群を有する（図３を参照）。第１レンズ部１００および第２レンズ部２００は、光軸方向に移動してズーミングを行う。また、第３レンズ部３００は光軸方向に移動してフォーカシングを行う。レンズ駆動装置は、第１レンズ部１００、第２レンズ部２００および第３レンズ部３００の順に光軸方向に沿って配置される。なお、説明の便宜上、必要に応じて光軸方向のうち第１レンズ部１００側を前といい、第３レンズ部３００側を後というものとする。

第１レンズ部１００は、１群レンズＬ１と、１群レンズＬ１を保持するレンズ枠１０１とを有する。図１に示すように、第１レンズ部１００は、１群ガイドバー（スリーブ）１０４によって、光軸方向に移動可能に支持される。また、レンズ枠１０１は一部にＵ溝が形成され、Ｕ溝がガイドバー１１に係合することで、第１レンズ部１００が１群ガイドバー１０４周りに回転しないように規制される。
図５は、図４に示すカム筒５００の前側の周辺を拡大した断面図である。
図５に示すように、レンズ枠１０１には、摺動部としてのフォロアピン１０２が保持される。フォロアピン１０２は、付勢バネ１０３によって、カム筒５００に設けられた被摺動部としての第１のカム溝５０１に係合する。カム筒５００が回転すると、フォロアピン１０２が第１のカム溝５０１に沿って摺動することで、第１レンズ部１００が光軸方向に移動する。フォロアピン１０２は、例えば金属製である。

第２レンズ部２００は、２群レンズＬ２と、２群レンズＬ２を保持するレンズ枠２０１とを有する。図１に示すように、第２レンズ部２００は、２群ガイドバー（スリーブ）２０４によって、光軸方向に移動可能に支持される。また、レンズ枠２０１は一部にＵ溝が形成され、Ｕ溝がガイドバー１１に係合することで、第２レンズ部２００が２群レンズバー２０４周りに回転しないように規制される。
図６は、図４に示すカム筒５００の後側の周辺を拡大した断面図である。
図６に示すように、レンズ枠２０１には、摺動部としてのフォロアピン２０２が保持される。フォロアピン２０２は、付勢バネ２０３によって、カム筒５００に設けられた被摺動部としての第２のカム溝５０２に係合する。カム筒５００が回転すると、フォロアピン２０２が第２のカム溝５０２に沿って摺動することで、第２レンズ部２００が光軸方向に移動する。フォロアピン２０２は、例えば金属製である。

第３レンズ部３００は、３群レンズＬ３と、３群レンズＬ３を保持するレンズ枠３０１を有する。図３に示すように、第３レンズ部３００は、３群ガイドバー（スリーブ）３０４によって、光軸方向に移動可能に支持される。また、図１に示すように、レンズ枠３０１は一部にＵ溝が形成され、Ｕ溝がガイドバー１２に係合することで、第３レンズ部３００が３群ガイドバー３０４周りに回転しないように規制される。
また、図３に示すように、第３レンズ部３００は、３群ラック３０２を有する。３群ラック３０２は、３群ラックばね３０３により光軸方向および回転方向に付勢された状態でレンズ枠３０１に固定される。３群ラック３０２は、ステッピングモータ３０５のネジ部に係合する。ステッピングモータ３０５のネジ部が回転すると、３群ラック３０２の移動に伴って、第３レンズ部３００が光軸方向に移動する。

カム筒５００は、円柱状であって、軸２０を中心として回転可能である。カム筒５００は、カム部の一例に対応する。カム筒５００は、例えば合成樹脂製である。また、カム筒５００は、外周面に略螺旋状に、第１のカム溝５０１と、第２のカム溝５０２とが形成されている。図１に示すように、カム筒５００はギア部５０４を有する。カム筒５００はギア部５０４がモータ６０のギア部と係合し、モータ６０のギア部が回転することによって軸２０を中心に回転する。なお、カム筒５００の軸線と直交する面を基準にした場合、第１のカム溝５０１は第２のカム溝５０２よりも傾斜角度が大きい。すなわち、カム筒５００が回転したときに、第１のカム溝５０１に係合する第１レンズ部１００は第２のカム溝５０２に係合する第２レンズ部２００よりも光軸方向に移動する移動距離が大きい。

第１レンズ部１００は、第一の付勢部としての第１引張りばね（付勢部材）１０５によって光軸方向と平行に、保持部材７０側に付勢される。第１引張りばね１０５は、一端が第１レンズ部１００のレンズ枠１０１に係合し、他端が保持部材７０に係合する。保持部材７０は、レンズ駆動装置の躯体として機能し、第３レンズ部３００よりも光軸方向における後側に位置する。
第２レンズ部２００は、第一の付勢部としての第２引張りばね（付勢部材）２０５によって光軸方向と平行に、保持部材７０側に付勢される。第２引張りばね２０５は、一端が第２レンズ部２００のレンズ枠２０１に係合し、他端が保持部材７０に係合する。

また、カム筒５００は、第二の付勢部としてのウェーブワッシャー５０によって光軸方向と平行に、受け部材３０側に付勢される。受け部材３０は、レンズ駆動装置の躯体として機能し、カム筒５００よりも光軸方向における前側に位置する。受け部材３０は、被当接部の一例に対応する。受け部材３０は、例えば金属製であって、フォロアピン１０２およびフォロアピン２０２と同一の材質である。また、受け部材３０は、光軸方向と略直交する面を有し、当該面にカム筒５００の先端が当接する。ウェーブワッシャー５０は、カム筒５００の後端とワッシャー４０との間に配置され、第１引張りばね１０５および第２引張りばね２０５の付勢方向と逆方向にカム筒５００を付勢する。ウェーブワッシャー５０によってカム筒５００を軸２０に沿って偏ることなく均等に受け部材３０に付勢することができる。

図５に示すように、カム筒５００は、前端側に段形状部５０３を有する。段形状部５０３は、筒状であって、外径がカム筒５００の中央の直径よりも小径である。このように、段形状部５０３はカム筒５００の中央の外径と異なっていることから外周に沿った段が形成される。また、段形状部５０３は、先端に当接部５０３ａを有する。当接部５０３ａは受け部材３０の面に当接する。したがって、カム筒５００はウェーブワッシャー５０の付勢によって、段形状部５０３の当接部５０３ａが受け部材３０の面に常に当接する。
ここで、段形状部５０３の当接部５０３ａは、断面が略半円状である。当接部５０３ａが受け部材３０に当接したときに、当接部５０３ａと受け部材３０とは略線接触にて当接する。

次に、長期間の使用によって光軸方向に摩耗する部分について説明する。
フォロアピン１０２、２０２はそれぞれ第１のカム溝５０１、第２のカム溝５０２に係合し、カム筒５００の回転によってレンズ枠１０１、２０１と共に光軸方向に移動する。レンズ枠１０１、２０１は、第１引張りばね１０５、第２引張りばね２０５によって光軸と平行に保持部材７０に向かって付勢される。したがって、例えば、ｎ時間経過した後では第１のカム溝５０１の片側５０１ａ、第２のカム溝５０２の片側５０２ａ（図５および図６を参照）は、フォロアピン１０２、２０２との摺動によって、それぞれ光軸方向の摩耗量としてＷ１ａ、Ｗ１ｂ摩耗する。このように摩耗することで、レンズ枠１０１、２０１はカム筒５００に対して、それぞれＷ１ａ、Ｗ１ｂだけ光軸方向における後側に向かって繰り込む。

一方、カム筒５００は、当接部５０３ａが受け部材３０に対して略線接触で当接した状態で、ウェーブワッシャー５０によって光軸と平行に当接部５０３ａを受け部材３０に押し付ける方向に付勢している。この状態で、カム筒５００が軸２０を中心に回転する。したがって、例えば、ｎ時間経過した後では当接部５０３ａは、受け部材３０との摺動によって、光軸方向の摩耗量としてＷ２摩耗する。このように摩耗することで、カム筒５００は受け部材３０に対してＷ２だけ光軸方向における前側に向かって繰り出す。

図７は、光軸方向の摩耗量と使用時間との関係の一例を示すグラフである。ここでは、所定の使用時間で、第１のカム溝５０１が摩耗量としてＷ１ａ、第２のカム溝５０２が摩耗量としてＷ１ｂ摩耗していることを示している。本実施形態では、第１のカム溝５０１の摩耗量Ｗ１ａは、第２のカム溝５０２の摩耗量Ｗ１ｂよりも大きい。一方、カム筒５００が摩耗量としてＷ２摩耗していることを示している。
ここで、単に、第１のカム溝５０１、第２のカム溝５０２のみが摩耗した場合には、レンズ枠１０１、２０１はカム筒５００に対して、それぞれＷ１ａ、Ｗ１ｂだけ光軸方向における後側に向かって繰り込むだけである。したがって、第１レンズ部１００、第２レンズ部２００の位置がそれぞれＷ１ａ、Ｗ１ｂだけ光軸方向における後側に大きくズレて変化してしまう。

そこで、本実施形態のように、カム筒５００の当接部５０３ａを摩耗量としてＷ２で摩耗させる。このように、カム筒５００の当接部５０３ａを摩耗させることで、カム筒５００は受け部材３０に対してＷ２だけ光軸方向における前側に向かって繰り出す。したがって、カム筒５００の第１のカム溝５０１、第２のカム溝５０２に係合する第１レンズ部１００、第２レンズ部２００の位置がそれぞれＷ２だけ光軸方向における前側に向かって移動する。結果として摩耗による第１レンズ部１００、第２レンズ部２００の光軸方向への移動量は、それぞれＷ１ａ、Ｗ１ｂからＷ１ａ−Ｗ２、Ｗ１ｂ−Ｗ２に低減させることができる。

なお、第１引張りばね１０５、第２引張りばね２０５、ウェーブワッシャー５０は、それぞれ第１のカム溝５０１の摩耗量Ｗ１ａ、第２のカム溝５０２の摩耗量Ｗ１ｂ、カム筒５００の摩耗量Ｗ２が略均等になるような付勢力を設定することが好ましい。このような付勢力に設定することで、第１レンズ部１００、第２レンズ部２００の光軸方向への移動量（Ｗ１ａ−Ｗ２、Ｗ１ｂ−Ｗ２）をより低減させることができる。
なお、本実施形態のように、第１のカム溝５０１の摩耗量Ｗ１ａおよび第２のカム溝５０２の摩耗量Ｗ１ｂが略均等に設定されていない場合を想定する。この場合には、光軸方向の移動に対する感度がより要求される第２レンズ部２００を移動させるための第２のカム溝５０２の摩耗量Ｗ１ｂを基準とする。すなわち、第２引張りばね２０５、ウェーブワッシャー５０は、それぞれ第２のカム溝５０２の摩耗量Ｗ１ｂとカム筒５００の摩耗量Ｗ２とが略均等になるような付勢力を設定することが好ましい。

また、本実施形態では、カム筒５００が第１レンズ部１００および第２レンズ部２００を光軸方向に移動させる場合について説明したが、この場合に限られない。例えば、カム筒５００は、第１レンズ部１００または第２レンズ部２００のみを光軸方向に移動させてもよく、３つ以上のレンズ部を光軸方向に移動させてもよい。

以上、本実施形態では、第１レンズ部１００を光軸方向の一方側に付勢する引張りばね１０５と、カム筒５００を光軸方向の他方側に付勢するウェーブワッシャー５０と、を備え、当接部５０３ａがウェーブワッシャー５０によって受け部材３０側に付勢される。したがって、ウェーブワッシャー５０が第１レンズ部１００を付勢する引張りばね１０５の付勢方向と反対方向に付勢することで、カム筒５００の当接部５０３ａまたは受け部材３０を摩耗させることができ、カム筒５００が受け部材３０に向かって繰り出される。したがって、当接部５０３ａまたは受け部材３０の摩耗によって、第１レンズ部１００の光軸方向への移動量を低減させることができる。このように、第１レンズ部１００の光軸方向への移動量を低減させることで、光学性能の低下を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、当接部５０３ａは受け部材３０に対して線接触で当接する。このように、当接部５０３ａを受け部材３０に対して線接触で当接させることで、摩耗する範囲を限定し、摩耗量のばらつきを低減させることができる。
また、本実施形態によれば、フォロアピン１０２と受け部材３０とが同一の材質であり、フォロアピン２０２と受け部材３０とが同一の材質である。このように、フォロアピンと受け部材３０とを同一の材質にすることで、カム溝５０１あるいはカム溝５０２の摩耗量や当接部５０３ａの摩耗量を予め容易に算出することができる。したがって、それぞれカム溝５０１の摩耗量、カム溝５０２の摩耗量、カム筒５００の摩耗量が略均等になるような、第１引張りばね１０５、第２引張りばね２０５、ウェーブワッシャー５０の付勢力を設定することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、カム筒５００における段形状部５０３の当接部の形状等が第１の実施形態と相違する。以下では、第１の実施形態と相違する構成を中心に説明し、同一の構成は説明を適宜、省略する。
図８は、本実施形態に係るカム筒５００における段形状部５０３の当接部５０３ｂの周辺の構成を示す断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成は、同一符号を付している。

段形状部５０３は、先端に当接部５０３ｂを有する。当接部５０３ｂは受け部材３１の面に当接する。段形状部５０３の当接部５０３ｂは、段形状部５０３の外周面と前端面との角であって、断面が略円弧状（Ｒ状）である。
一方、受け部材３１は、光軸方向と略直交する面に対して傾斜する面を有し、当該傾斜する面に当接部５０３ｂが当接される。受け部材３１は、被当接部の一例に対応する。受け部材３１は、例えば金属製であって、フォロアピン１０２およびフォロアピン２０２と同一の材質である。受け部材３１の当該傾斜する面は、光軸方向の前側に向かうにしたがって孔径が小さくなる円錐状の孔の内面である。当接部５０３ｂが受け部材３１に当接したときに、当接部５０３ｂと受け部材３１とは略線接触にて当接する。
以上のように、本実施形態によれば、受け部材３１の傾斜する面に対して略円弧状の当接部５０３ｂが線接触で当接する。したがって、第１の実施形態と同様に、摩耗する範囲を限定し、摩耗量のばらつきを低減させることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、カム筒５００における段形状部５０３の当接部の形状が第１の実施形態と相違する。以下では、第１の実施形態と相違する構成を中心に説明し、同一の構成は説明を適宜、省略する。
図９は、本実施形態に係るカム筒５００における段形状部５０３の当接部５０３ｃの周辺の構成を示す断面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成は、同一符号を付している。

段形状部５０３は、先端に当接部５０３ｃを有する。当接部５０３ｃは受け部材３０の面に当接する。段形状部５０３の当接部５０３ｃは、断面が略三角形状である。当接部５０３ｃが受け部材３０に当接したときに、当接部５０３ｃと受け部材３０とは略線接触にて当接する。
以上のように、本実施形態によれば、受け部材３０に対して略三角形状の当接部５０３ｃが線接触で当接する。したがって、第１の実施形態と同様に、摩耗する範囲を限定し、摩耗量のばらつきを低減させることができる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能であり、上述した実施形態を適時組み合わせてもよい。
上述した実施形態では、カム筒５００の当接部５０３が摩耗する場合について説明したが、この場合に限られず、当接部５０３および受け部材３０の少なくとも何れか一方が、カム筒５００の回転によって摩耗する構成であってもよい。
上述した実施形態では、カム筒５００を付勢する付勢部がウェーブワッシャー５０である場合について説明したが、この場合に限られず、引張りばねや圧縮ばね等でカム筒５００を付勢してもよい。

３０：受け部材（被当接部） ５０：ウェーブワッシャー（第二の付勢部） １００：第１レンズ部 １０１：レンズ枠 １０２：フォロアピン（摺動部） ２００：第２レンズ部 ２０１：レンズ枠 ２０２：フォロアピン（摺動部） １０５：第１引張りばね（第一の付勢部） ２０５：第２引張りばね（第一の付勢部） ５００：カム筒（カム部） ５０１：第１のカム溝（被摺動部） ５０２：第２のカム溝（被摺動部） ５０３：段形状部 ５０３ａ〜５０３ｃ：当接部

Claims (7)

1. 光軸方向に移動するレンズ部と、
   前記レンズ部に設けられた摺動部と、
   前記レンズ部を光軸方向に駆動させるために前記摺動部を摺動させる被摺動部、および、当接部を有するカム部と、
   前記当接部が当接される被当接部と、
   前記レンズ部を光軸方向の一方側に付勢する第一の付勢部と、
   前記カム部を光軸方向の他方側に付勢する第二の付勢部と、を備えるレンズ駆動装置であって、
   前記当接部は、前記第二の付勢部によって前記被当接部側に付勢されることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記当接部および前記被当接部の少なくとも何れか一方は、前記カム部の回転によって摩耗することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記当接部は、前記被当接部に対して線接触で当接することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記被当接部および前記摺動部は、同一の材質であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のレンズ駆動装置。
5. 前記第一の付勢部および前記第二の付勢部は、
   前記摺動部と係合する前記被摺動部における光軸方向の摩耗量と、前記カム部の前記当接部における光軸方向の摩耗量とが、略均等になるように、それぞれ前記レンズ部および前記カム部を付勢していることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載のレンズ駆動装置。
6. 前記レンズ部は、第１のレンズ部および第２のレンズ部により構成され、
   前記第一の付勢部は、前記第１のレンズ部を光軸方向の一方側に付勢する付勢部材と、前記第２のレンズ部を光軸方向の一方側に付勢する付勢部材とにより構成されることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載のレンズ駆動装置。
7. 前記摺動部は、フォロアピンであり、
   前記被摺動部は、前記フォロアピンが係合するカム溝であることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載のレンズ駆動装置。

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