JP3399039B2

JP3399039B2 - レンズ駆動機構

Info

Publication number: JP3399039B2
Application number: JP22649993A
Authority: JP
Inventors: 優人大吉
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1993-08-18
Filing date: 1993-08-18
Publication date: 2003-04-21
Anticipated expiration: 2018-04-21
Also published as: JPH0756079A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラのレンズ駆動に
ねじ軸を利用したレンズ駆動機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来のカメラ用のズームレンズ
の駆動機構の一部を示すもので、第２群レンズ２の鏡枠
２１は、ねじ軸１１に支持されて、固定軸２９によりそ
の回転が防止されている。この鏡枠２１とねじ軸１１の
嵌合部には、鋼球３１が圧縮ばね３２によりねじ軸１１
のねじ溝１２に押し付けられている。そして、ねじ軸１
１の一端には、ギヤ１９が圧入され、図示しないが、ス
テッピングモーターに圧入されたピニオンギヤと複数の
二段ギヤによるギヤ列によりギヤ連結されている。

【０００３】その動作は次の通りである。ステッピング
モーターに図示しない回路よりズーミング信号が入力さ
れると、ギヤ連結部の各ギヤが回転し、ギヤ１９が圧入
されたねじ軸１１が回転する。その時、鋼球３１はねじ
軸１１のねじ溝１２に沿って動くため、固定軸２９によ
ってその回転を止められている鏡枠２１は、ねじ軸１１
上を移動し、ズーミングを行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような駆
動方式では、ねじ軸１１のねじ溝１２と鋼球３１との関
係において、第２群レンズ２を保持する鏡枠２１の初期
位置および最大繰り出し位置のストッパーを設けること
が困難なため、圧縮ばね３２の付勢に抗して鋼球３１が
ねじ溝１２からねじ軸１１の外周に乗り上げて、ねじ軸
１１が空回りしてしまうことがあり、ステッピングモー
ターによるパルス制御、または、エンコーダーパルスに
よる制御等の手段を用いても、レンズ２の繰り出し位置
精度を維持することが難しい。

【０００５】そのため、モーターのパルス制御によるズ
ーミング位置情報を利用した絞り制御、フォーカス制御
等が困難となり、レンズ２の位置検出用にスライドボリ
ューム、センサー等を用いなければならない。また、そ
の位置精度を維持するため、ボリューム、センサー等に
は高分解能が要求される。

【０００６】そこで、本発明の目的は、このようなねじ
軸を利用したレンズ駆動機構において、レンズ繰り出し
精度を向上させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
本発明は、レンズ駆動部材をねじ軸上に嵌合し、モータ
ーの回転動力を前記ねじ軸に伝達するギヤ列を設けてな
るレンズ駆動機構において、前記ねじ軸は、前記ギヤ列
側の手前部分に第１のストッパー部と、前記ギヤ列と反
対側の端部に第２のストッパー部とを備え、前記ねじ軸
に嵌合されている前記レンズ駆動部材に設けられた第１
のストッパー受け部と第２のストッパー受け部とを備
え、前記第１のストッパー部と前記第１のストッパー受
け部が当接することによりまたは前記第２のストッパー
部と前記第２のストッパー受け部が当接することによ
り、前記レンズ駆動部材の初期位置または最大繰り出し
位置の少なくとも一方の位置決めがされることを特徴と
している。

【０００８】前記第１のストッパー受け部と前記第２の
ストッパー受け部は、凸部であり、前記第１のストッパ
ー部と前記第２のストッパー部がそれぞれ互いに当接し
て前記ねじ軸の回転を停止させる。

【０００９】

【作用】モーターの駆動によりギヤ列を経てねじ軸が回
転することによりレンズ駆動部材がねじ軸上を移動し、
レンズ駆動部材の第１のストッパー受け部とねじ軸の第
１のストッパー部が当接することによりまたはレンズ駆
動部材の第２のストッパー受け部とねじ軸の第２のスト
ッパー部が当接することにより、ねじ軸上における初期
位置または最大繰り出し位置の少なくとも一方の位置決
めが行われる。

【００１０】

【００１１】また、ねじ軸上のレンズ駆動部材の移動が
直接止められる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明に係るレンズ駆動機構の実施
例を図１乃至図１１に基づいて説明する。

【００１３】先ず、図１は参考例としてのカメラ用のズ
ームレンズをその駆動機構とともに示すもので、１は第
１群レンズ、２は第２群レンズ、３は第３群レンズ、４
は第４群レンズ、１０は筐体、１１はねじ軸、１２はね
じ溝、１９はギヤ、２１は鏡枠（レンズ駆動部材）、２
９は固定軸、３１は鋼球（球体）、３３は板ばね、４１
はステッピングモーター、４２は駆動軸、４３はピニオ
ンギヤ、４４，４５，４６，４７，４８，４９はギヤ、
５１，５２はストッパー凸部である。

【００１４】図示のように、第１群レンズ１および第３
群レンズ３が筐体１０の前後に固定されて、第４群レン
ズ４が筐体１０の突出部内に備えられており、第２群レ
ンズ２がレンズ駆動部材をなす鏡枠２１を介して筐体１
０内に移動可能に組み込まれている。即ち、第２群レン
ズ２の鏡枠２１は、筐体１０内に回転自在に組み付けた
ねじ軸１１のねじ溝１２に鋼球３１を板ばね３３により
押し付けた状態で、ねじ軸１１上に移動可能に嵌合され
ると共に、そのねじ軸１１と平行して筐体１０内に固定
した固定軸２９に係合してその回転を規制されている。

【００１５】詳細には、図２に示すように、鏡枠２１の
ボス部２２に、軸嵌合孔２３を形成すると共に、その直
径方向に貫通する鋼球組込孔２４を形成して、鏡枠２１
のボス部２２と直径方向に対向する側に二股部２５を形
成している。また、コ字状の板ばね３３を用意して、そ
のコ字状の上下片に内方への突出部３４，３４を形成し
ておく。

【００１６】そして、鏡枠２１のボス部２２の軸嵌合孔
２３にねじ軸１１を挿入して、鋼球組込孔２４に鋼球３
１を入れ、ボス部２２に横からコ字状の板ばね３３を嵌
め込んで、板ばね３３のコ字状上下片の突出部３４，３
４を鋼球組込孔２４，２４の両端にそれぞれ入り込ませ
る。従って、鋼球３１はコ字状板ばね３３の一方の突出
部３４により押圧されてねじ軸１１のねじ溝１２に回転
自在に嵌め込まれる。このように、コ字状の板ばね３３
を用いて鋼球３１の押圧を伴った保持を行う手法とした
ので、ねじ軸１１と鏡枠２１および鋼球３１の組立が容
易となる。また、鏡枠２１の二股部２５に固定軸２９を
係合することにより、鏡枠２１の回転止めを行う。

【００１７】なお、鋼球３１の保持手段として板ばね３
３を利用したが、図３に示すように、Ｕ字状の上下片に
内方への突出部３６，３６を有する線細工ばね３５を使
用することも可能であり、省スペース化および部品のコ
ストダウン等の効果がある。以上のようにして鏡枠２１
を組み付けたねじ軸１１の一端部には、ギヤ１９が圧入
して備えられており、このギヤ１９には、図４にも示す
ように、筐体１０に固設されたステッピングモーター４
１からの回転動力が、ギヤ４３，４４，４５，４６，４
７，４８，４９によるギヤ列を介して伝達される。即
ち、ステッピングモーター４１の駆動軸４２にピニオン
ギヤ４３を圧入して設けると共に、このピニオンギヤ４
３に噛み合うギヤ４４を設ける。このギヤ１１と一体に
同軸上のギヤ４５を設けて二段ギヤを構成し、そのギヤ
４５に噛み合うギヤ４６を設ける。

【００１８】同様に、このギヤ４６と一体に同軸上のギ
ヤ４７を設けて二段ギヤを構成し、そのギヤ４７に噛み
合うギヤ４８を設ける。同様に、このギヤ４８と一体に
同軸上のギヤ４９を設けて二段ギヤを構成し、このギヤ
４９をねじ軸１１の前記ギヤ１９に噛み合わせる。

【００１９】以上のギヤ列において、例えば、その各歯
数は、ピニオンギヤ４３の歯数が１４、ギヤ４４の歯数
が４５、ギヤ４５の歯数が２２、ギヤ４６の歯数が７
０、ギヤ４７の歯数が１９、ギヤ４８の歯数が４０、ギ
ヤ４９の歯数が１２、ギヤ１９の歯数が２０である。な
お、これらのギヤのモジュールは０．２である。

【００２０】そして、実施例において、ステッピングモ
ーター４１の回転角度はその１ステップが１８゜であ
る。さらに、ねじ軸１１のねじ溝１２のリードピッチは
３．７８ｍｍで、レンズ移動量、即ち、鏡枠２１の移動
量は１０．５ｍｍである。

【００２１】従って、ねじ軸１１の回転数（ギヤ１９の
回転数）は、移動量／リードピッチで表されるので、１０．５／３．７８＝２．７８ギヤ４９の回転数（ギヤ４８の回転数）は、（１０．５／３．７８）×（２０／１２）＝４．６３ギヤ４７の回転数（ギヤ４６の回転数）は、（１０．５／３．７８）×（２０／１２）×（４０／１
９）＝９．７４７である。

【００２２】また、初期位置からの各ギヤの回転は、図
４に示すように、ピニオンギヤ４３が矢印ａ方向で、ギ
ヤ４４，４５が矢印ｂ方向、ギヤ４６，４７が矢印ｃ方
向、ギヤ４８，４９が矢印ｄ方向、ギヤ１９が矢印ｅ方
向となっている。これにより、ギヤ１９と一体に回転す
るねじ軸１１にそのねじ溝１２に鋼球３１を回転自在に
嵌め込んで嵌合した鏡枠２１が図１に示す矢印ｆ方向に
移動する。

【００２３】以上において、参考例では、大径のギヤ４
６，４８の側面に、互いに干渉可能なストッパー凸部５
１，５２を設けている。このストッパー凸部５１，５２
は、図４に示すように初期位置で互いに当接し、また、
図５に示すように最大回転（レンズ２の最大繰り出し）
時にも互いに当接する形状で、その間の設定回転量（回
転領域）では当接しない形状になっている。

【００２４】即ち、図４において、ギヤ４６に、半径
Ｒ、幅Ｗで、α−βの角度範囲に円弧状のストッパー凸
部５１を設けている。また、ギヤ４８には、半径ｒで、
γの角度位置に前記幅Ｗと対応する円形状のストッパー
凸部５２を設けている。なお、具体的には、Ｒ＝５．５
ｍｍ、Ｗ＝１ｍｍ、ｒ＝２．８ｍｍ、α＝５５゜、β＝
２６゜５０´、γ＝７２゜４０´である。

【００２５】以上の設定により、初期位置では図４に示
すように、円弧状のストッパー凸部５１の一端部に円形
状のストッパー凸部５２が当接し、最大繰り出し時では
図５に示すように、円弧状のストッパー凸部５１の他端
部に円形状のストッパー凸部５２が当接する。

【００２６】次に、以上の構成によるレンズ駆動機構の
動作説明をする。

【００２７】ステッピングモーター４１にズーミング信
号が入力されると、その駆動軸４２の回転駆動により図
４に示すように、ピニオンギヤ４３が矢印ａ方向、ギヤ
４４，４５が矢印ｂ方向、ギヤ４６，４７が矢印ｃ方
向、ギヤ４８，４９が矢印ｄ方向、ギヤ１９が矢印ｅ方
向に回転する。この時、反時計廻り（矢印ｃ方向）に回
転するギヤ４６に設けた円弧状のストッパー凸部５１
と、時計廻り（矢印ｄ方向）に回転するギヤ４８に設け
た円形状のストッパー凸部５２は、お互いに離れる方向
に回転し、ギヤ１９と一体に回転するねじ軸１１にその
ねじ溝１２に鋼球３１を回転自在に嵌め込んで嵌合した
鏡枠２１が図１に示す矢印ｆ方向に移動し、ズーミング
を行う。

【００２８】通常はパルス制御等によって、繰り出しパ
ルスと戻しパルスにより鏡枠２１は、繰り出し範囲内で
往復移動し、正常にズーミングを行う。しかし、作動保
証温度範囲外での使用、動作中の衝撃等による異常操作
等により、前記駆動パルスと鏡枠２１の移動量にずれが
発生することが考えられる。この時、初期位置あるいは
最大繰り出し位置にストッパーがないと、一度発生した
ずれはその後補正されることがない。

【００２９】この点、参考例では、ストッパー凸部５
１，５２があるので、鏡枠２１の繰り出し不足が発生し
ても、戻しパルス出力時、鏡枠２１が初期位置に戻り、
図４に示す通り、ギヤ４６，４８のストッパー凸部５
１，５２が互いに当接し合って、その後、繰り出し不足
分のパルスが出力されても、鏡枠２１は初期位置から動
くことができない。従って、次のシーケンスでは正常な
レンズ駆動を行うことができる。

【００３０】また、最大繰り出し時にも、図５に示す通
り、ギヤ４６，４８のストッパー凸部５１，５２が互い
に当接し合って、鏡枠２１はそれ以上動くことができな
い。従って、初期位置の場合と同様にして、次のシーケ
ンスで正常なレンズ駆動が行える。

【００３１】そして、参考例では、ギヤ列内にストッパ
ー凸部５１，５２を設けてあり、即ち、モーター４１か
ら最終的に大きく減速して回転されるねじ軸１１に至る
手前において、ギヤ４６，４８の回転を止めることがで
きるため、ストッパーとしての精度が確保できる。

【００３２】次に、本発明を適用した第１実施例につい
て説明する。

【００３３】この第１実施例では、図６乃至図９に示す
ように、鏡枠２１のボス部２２の両端面にストッパー凸
部２６，２７を設けている。このストッパー凸部２６，
２７は、図７および図９に示すように円形状のものであ
る。

【００３４】そして、ねじ軸１１には、前記ギヤ１９と
反対側の端部にフランジ１３を形成している。このフラ
ンジ１３は、図７に示すように、Ｄカット形状に形成し
て、その直線部をストッパー面１４としている。さら
に、ねじ軸１１のギヤ１９の手前部分にもフランジ１５
を形成している。このフランジ１５も、図９に示すよう
に、Ｄカット形状に形成して、その直線部をストッパー
面１６としている。

【００３５】ここで、一方側のストッパー凸部２６とフ
ランジ１３のストッパー面１４は、図６および図７に示
すように初期状態で当接し、他方側のストッパー凸部２
７とフランジ１５のストッパー面１６は、図８および図
９に示すように最大繰り出し状態で当接するよう設定さ
れている。

【００３６】そして、ストッパー凸部２６の突出量は、
初期状態より鏡枠２１が繰り出され、Ｄカット形状のフ
ランジ１３のストッパー面１４の他端部１４ａ側（図７
参照）が平面方向でストッパー凸部２６と重なる時、鏡
枠２１の前記矢印ｆ方向への移動量を考慮し、ストッパ
ー凸部２６とストッパー面１４の他端部１４ａ側が当接
しないよう設定されている。また、ストッパー凸部２７
の突出量についても、最大繰り出し状態より鏡枠２１が
戻され、Ｄカット形状のフランジ１５のストッパー面１
６の他端部１６ａ側（図９参照）が平面方向でストッパ
ー凸部２７と重なる時、鏡枠２１の前記矢印ｆ方向と反
対方向への移動量を考慮し、ストッパー凸部２７とスト
ッパー面１６の他端部１６ａ側が当接しないよう設定さ
れている。

【００３７】なお、この第１実施例においては、鋼球３
１をねじ軸１１のねじ溝１２に押し付けるばねとして圧
縮ばね３２を使用している。また、図示では、第２群レ
ンズ２の駆動系のねじ軸１１から以降のみ示してその手
前側の駆動機構および駆動源を省略したが、前記参考例
と同様のモーター４１およびギヤ４３，４４，４５，４
６，４７，４８，４９が使用され、さらに、他のレンズ
群も設けられることは勿論である。

【００３８】この第１実施例によっても、ストッパー面
１４，１６およびストッパー凸部２６，２７があるの
で、鏡枠２１の繰り出し不足が発生しても、戻しパルス
出力時、鏡枠２１が初期位置に戻り、図７に示す通り、
鏡枠２１のストッパー凸部２６がねじ軸１１のストッパ
ー面１４に当接して、その後、繰り出し不足分のパルス
が出力されても、鏡枠２１は初期位置から動くことがで
きない。また、最大繰り出し時にも、図９に示す通り、
鏡枠２１のストッパー凸部２７がねじ軸１１のストッパ
ー面１６に当接して、鏡枠２１はそれ以上動くことがで
きない。従って、初期位置および最大繰り出し時の場合
ともに、次のシーケンスで正常なレンズ駆動が行える。

【００３９】また、この第１実施例では、鏡枠２１にス
トッパー凸部２６，２７を設けて、ねじ軸１１に対応す
るストッパー面１４，１６を設けてあり、即ち、ねじ軸
１１上の鏡枠２１の移動を直接止めることができる。

【００４０】以上の第１実施例は、ねじ軸１１にＤカッ
ト形状のフランジ１３，１５を備えて、その端面をスト
ッパー面１４，１６に利用したが、これに代えて、図１
０および図１１に示す第２実施例のように、ねじ軸１１
にストッパーピン５３を圧入して備えるようにしてもよ
い。

【００４１】即ち、この第２実施例では、前記第１実施
例と同様に、鏡枠２１のボス部２２の両端面にストッパ
ー凸部２６，２７を設けて、ねじ軸１１の前記ギヤ１９
と反対側の端部に、その直径方向のストッパーピン５３
を圧入して備えている。また、図示しないが、ねじ軸１
１のギヤ１９の手前部分にも、その直径方向のストッパ
ーピンを圧入して備える。

【００４２】この第２実施例によれば、図１０および図
１１に示すように、鏡枠２１のストッパー凸部２６とね
じ軸１１のストッパーピン５３との当接により、初期位
置の位置決めが行えると共に、鏡枠の２１のストッパー
凸部２７とねじ軸１１の他端部側の図示せぬストッパー
ピンとの当接により、最大繰り出し位置の位置決めが行
える。

【００４３】しかも、ねじ軸１１側には、前記第１実施
例のようなＤカット形状のフランジに代えて、圧入によ
る直径方向のストッパーピン５３を備えるようにしたの
で、ねじ軸１１の回転量と鏡枠２１のストッパー凸部２
６，２７の後退量との関係に余裕ができ、設計の自由度
が上がる。

【００４４】

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るレンズ駆動
機構によれば、モーターの駆動によりギヤ列を経て回転
するねじ軸に前記ギヤ列側の手前部分に第１のストッパ
ー部と、前記ギヤ列と反対側の端部に第２のストッパー
部とを備え、前記ねじ軸に嵌合されている前記レンズ駆
動部材に設けられた第１のストッパー受け部と第２のス
トッパー受け部とを備え、前記第１のストッパー部と前
記第１のストッパー受け部が当接することによりまたは
前記第２のストッパー部と前記第２のストッパー受け部
が当接することにより、レンズ駆動部材のねじ軸上にお
ける初期位置または最大繰り出し位置の少なくとも一方
の位置決めを確実に行うことができるため、レンズ繰り
出し精度を向上でき、従って、モーターのパルス制御に
よるズーミング情報から絞り制御、フォーカス制御等が
可能になる。

【００４６】

【００４７】また、請求項２記載のように、前記第１の
ストッパー受け部と前記第２のストッパー受け部は、凸
部であり、前記第１のストッパー部と前記第２のストッ
パー部がそれぞれ互いに当接するので、ねじ軸上のレン
ズ駆動部材の移動を直接止めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するカメラ用のズームレンズを示
すもので、参考例としてのレンズ駆動機構の構成を示す
初期状態の概略縦断側面図である。

【図２】図１の矢印Ａ−Ａ線に沿って一部を破断して示
すレンズ駆動部材部分の正面図である。

【図３】鋼球を押えるばねの別例を示す単品正面図であ
る。

【図４】ギヤ列の配列の一例を示すもので、初期状態の
概略正面図である。

【図５】同じくギヤ列の最大回転（レンズの最大繰り出
し）時の概略正面図である。

【図６】本発明を適用した第１実施例に係るレンズ駆動
機構のストッパーの構成を示す初期状態の要部縦断側面
図である。

【図７】図６の矢印Ｂ方向から見たレンズ駆動部材部分
およびストッパーの当接状態を示す正面図である。

【図８】同じく第１実施例のストッパーを備えたレンズ
駆動機構の最大繰り出し状態を示す要部縦断側面図であ
る。

【図９】図８の矢印Ｃ−Ｃ線に沿ってレンズ駆動部材部
分およびストッパーの当接状態を示す一部破断正面図で
ある。

【図１０】本発明の第２実施例に係るレンズ駆動機構の
ストッパーの構成を示す初期状態の要部縦断側面図であ
る。

【図１１】図１０の矢印Ｄ方向から見たレンズ駆動部材
部分およびストッパーの当接状態を示す正面図である。

【図１２】従来のカメラ用のズームレンズの駆動機構の
一部を示す初期状態の要部縦断側面図である。

【符号の説明】

１０筐体１１ねじ軸１２ねじ溝１３，１５フランジ１４，１６ストッパー面１９ギヤ２１鏡枠（レンズ駆動部材）２２ボス部２３軸嵌合孔２４鋼球組込孔２５二股部２６，２７ストッパー凸部２９固定軸３１鋼球（球体）３２圧縮ばね３３板ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/02 - 7/16 G03B 17/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズ駆動部材をねじ軸上に嵌合し、モ
ーターの回転動力を前記ねじ軸に伝達するギヤ列を設け
てなるレンズ駆動機構において、前記ねじ軸は、前記ギヤ列側の手前部分に第１のストッ
パー部と、前記ギヤ列と反対側の端部に第２のストッパ
ー部とを備え、前記ねじ軸に嵌合されている前記レンズ駆動部材に設け
られた第１のストッパー受け部と第２のストッパー受け
部とを備え、前記第１のストッパー部と前記第１のストッパー受け部
が当接することによりまたは前記第２のストッパー部と
前記第２のストッパー受け部が当接することにより、前
記レンズ駆動部材の初期位置または最大繰り出し位置の
少なくとも一方の位置決めがされることを特徴とするレ
ンズ駆動機構。
【請求項２】前記第１のストッパー受け部と第２のス
トッパー受け部は、凸部であり、前記第１のストッパー
部と前記第２のストッパー部がそれぞれ互いに当接して
前記ねじ軸の回転を停止させることを特徴とする請求項
１記載のレンズ駆動機構。