JP3860718B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ、特にピント調節を行うフォーカスレンズを光軸方向に移動させるためのレンズ駆動装置、に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6(a)は、特開平9−96753号公報に開示されたレンズ駆動装置の全体図である。このレンズ駆動装置101は、リードスクリュー111を有する駆動源102と、レンズ110を保持しリードスクリュー111に噛合係合するラック部113が設けられたレンズ保持枠103と、を備えている。駆動源102を駆動することにより、レンズ110は光軸方向Oに移動される。このレンズ駆動装置101では、リードスクリュー111とラック部113との係合には、図中の光軸方向Oにバックラッシが生ずるが、このバックラッシは、レンズ保持枠103の移動を逆向きに切り換えた際等にバックラッシ分だけレンズ110の移動を遅らせ、レンズ110の位置決め精度に悪影響を与えることがあった。なお、同様の構成のレンズ駆動装置は特開2000−275494号公報にも開示されている。
【0003】
図6(b)は、他の従来型レンズ駆動装置の断面図である。レンズ駆動装置201では、レンズ保持枠203はスプリング220によって光軸方向Oに付勢されている。これにより、レンズ保持枠203は一方向へとバックラッシ分だけ常に片寄せられるため「がたつき」がなくなり、上記したような問題についても解決される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図6(b)に示すような従来型のレンズ駆動装置201では、スプリング220の一端が固定端面215に固定されているため、スプリング220によってレンズ保持枠203に対して付勢される力がレンズ保持枠203の位置によってまちまちで、例えば、固定端面215に近い位置では、スプリング220による付勢作用がより強く働いていた。このような場合、レンズ保持枠203のリードスクリュー211に対する片寄せ作用がより強く働くことになるため、駆動源202の回転に対してより強い負荷がかけられ、その結果、レンズ210の位置決めに関しての正確な制御が妨げられレンズ210の位置決め精度が低下することがあった。
そこで、本発明の他の目的は、位置決め精度に優れたレンズ駆動装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるレンズ駆動装置は、光軸方向にレンズを移動するレンズ駆動装置であって、駆動源により回転されるリードスクリューと、レンズを保持しリードスクリューのネジ部に対して螺合するネジ部が形成され、リードスクリューの回転によって光軸方向に移動するレンズ保持枠と、リードスクリューのネジ部に対して螺合するネジ部を有し、リードスクリューの回転によって光軸方向に移動する成形品であるナット板と、レンズ保持枠及びナット板が、リードスクリューの回転に伴なって回転することを防止する回転防止手段と、レンズ保持枠とナット板とを互いに近接する方向又は離間する方向に付勢する付勢手段と、を備えて構成され、レンズ保持枠のネジ部及びナット板のネジ部のうちの少なくとも一方は、1ピッチ未満であること特徴とする。
このようなレンズ駆動装置によれば、付勢手段によりレンズ保持枠及びナット板は互いに近接する方向又は離間する方向に付勢されるので、レンズ保持枠及びナット板は、リードスクリューのネジ部との間に生じたバックラッシ分だけそれぞれ移動し、螺合部において片寄せられる。
これらのレンズ保持枠及びナット板は、それぞれリードスクリューの回転によって光軸方向に移動するようにリードスクリューに螺合されているため、リードスクリューの回転にあたってその離間距離は常に一定に保たれた状態で移動し、これにより付勢手段による付勢作用についても常に一定の力に保持される。
また、レンズ及びナット板がリードスクリューの回転に伴なって回転することを防止することにより、リードスクリューの回転によってレンズ保持枠及びナット板は光軸方向に移動するようになり、レンズを正確に光軸方向に移動することが可能となる。
また、これによりレンズ保持枠とナット板との距離が一定に保持されるので、付勢手段による付勢作用が一定に保持される。
【0006】
また、レンズ保持枠のネジ部及びナット板のネジ部のうちの少なくとも一方が1ピッチ未満であることにより、リードスクリューの各ピッチ幅に誤差があっても、リードスクリューの回転にあたって、その誤差に起因する摩擦・負荷が生じることはない。
また、ネジ部を1ピッチ未満に形成することにより、各部材を成形する際の型抜き工程が簡単になる。
更に、装置全体の小型化に貢献する。
【0007】
付勢手段は、板バネであることが望ましい。板バネを使用することにより付勢手段は薄く形成されるため、装置全体を小型化することが可能となる。
【0008】
レンズは、例えば、撮影光学系においてピント調節を行うフォーカスレンズである。
【発明の実施の形態】
【0009】
以下、図面に従って本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置について説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0010】
図1は、実施形態に係るレンズ駆動装置の断面図である。図2は、図1においてB方向から見たレンズ駆動装置の正面図である。このレンズ駆動装置1は、撮影光学系に対するピント調節を行うフォーカスレンズ10を光軸方向Oに移動するレンズ駆動装置である。レンズ駆動装置1は、駆動源としてのフォーカスモータ2と、フォーカスレンズ10を保持しフォーカスモータ2の駆動によって光軸方向Oに移動するレンズ保持枠3と、レンズ保持枠3のがたつきを防止するナット板4及び板バネ5(付勢手段としての板バネ5)と、を備えている。
【0011】
フォーカスモータ2は、光軸方向Oに伸び、光軸方向Oと平行な回転中心軸を持つリードスクリュー11を有している。レンズ保持枠3及びナット板4はそれぞれリードスクリュー11のネジ部12に対応するネジ部13,14を有しており、このネジ部13,14によってリードスクリュー11に対し所定量のバックラッシをもってそれぞれ螺合されている。リードスクリュー11の回転によって光軸方向Oに移動するレンズ保持枠3及びナット板4は、このように所定量のバックラッシをもって自由度のある状態でリードスクリュー11に螺合されているため、各レンズ保持枠3,ナット板4,リードスクリュー11の製品ばらつき、或いはリードスクリュー11とレンズ保持枠3をガイドして光軸方向Oへ進退させるガイド軸25,26とが完全に平行でない場合、このバックラッシにより位置ずれが吸収されるため、螺合部分の作動負荷の増加が生じて動かなくなる、といった不具合についても防止される。なお、ネジ部13,14の形状は必ずしも円形である必要はなく、リードスクリュー11の各溝に対して噛み合えばU字型に形成することも可能である。
【0012】
また、レンズ保持枠3及びナット板4の各ネジ部13,14のピッチ数は、それぞれ1ピッチ未満に設定されている。これにより、互いに噛み合う部分が減るためリードスクリュー11のピッチのばらつきが吸収されて、リードスクリュー11のネジ部12の各ピッチ幅に誤差があっても、その誤差に起因する摩擦・負荷が発生しにくいものとなっている。更に、1ピッチ未満に構成することにより、成形する際の型抜き工程において回し抜きする必要がなくなるため、製造工程が簡単化するという利点や、レンズ駆動装置1のサイズを小型化するという利点もある。
【0013】
レンズ保持枠3とナット板4との間には、図1に示すような状態で板バネ5が設けられている。板バネ5は、レンズ保持枠3に取り付けられており、これらの部材3,4を互いに離間する方向に付勢している。これにより、リードスクリュー11の回転に際してレンズ保持枠3にがたつきが生じないようになっている。なお、この板バネ5の付勢作用についての詳細は後述する。この実施形態では、板バネ5は、図2に示されるようにリードスクリュー11を挟むようにして伸びる2本のバネ部5aを備えている。板バネ5による付勢作用は、リードスクリュー11を中心として周囲から平均的に力がかかるように成されることが望ましい。
【0014】
また、レンズ移動装置1には、光軸方向Oに伸びる第1ガイド軸25及び第2ガイド軸26が設けられ、レンズ保持枠3には、これらのガイド軸25,26を受ける第1ガイド軸受け部15,第2ガイド軸受け部16が形成されている。これにより、レンズ保持枠3を光軸方向Oに沿って案内させると共に、リードスクリュー11の回転によりレンズ保持枠3が回転しないようになっている(第1ガイド軸25及び第2ガイド軸26,第1ガイド軸受け部15及び第2ガイド軸受け部16はレンズ保持枠3の回転を防止する回転防止手段として機能する)。ガイド軸受け部15は孔に,ガイド軸受け部16はU字形状に形成されている。
【0015】
また、レンズ保持枠3には光軸方向Oに突出するボス18が形成され、ナット板4にはこのボス18を受けるボス受け部19が形成されている。これにより、更にナット板4もリードスクリュー11の回転によってレンズ保持枠3に対して回転されないようになっている(ボス18,ボス受け部19はナット板4の回転を防止する回転防止手段として機能する)。
【0016】
前述したように、レンズ保持枠3及びナット板4は、リードスクリュー11に対して所定量のバックラッシをもって螺合されているため、板バネ5が介在せず、離間する方向に付勢されていない状態では、リードスクリュー11との螺合部分に間隙が在る状態となっているが、この実施形態によるレンズ駆動装置1では、レンズ保持枠3及びナット板4は、板バネ5によって互いに離間する方向に付勢され、リードスクリュー11の溝の斜面に片寄せされた状態が保持されている(図3参照)。
【0017】
図3は、リードスクリュー周辺の部分拡大図である。レンズ保持枠3及びナット板4は、リードスクリュー11に対して所定量のバックラッシをもって螺合されており、これらの部材3,4の間に設けられた板バネ5は、レンズ保持枠3及びナット板4を互いに離間する方向に付勢している。これにより、レンズ保持枠3及びナット板4は、バックラッシ分だけネジ部12の溝内を移動しそれぞれ異なる方向に片寄せされている。すなわち、図3に端的に示されるように、レンズ保持枠3のネジ部13の傾斜面はリードスクリュー11のネジ部12の傾斜面12aに当接し、ナット板4のネジ部14はリードスクリュー11のネジ部12の傾斜面12bに当接しており、この状態が板バネ5の付勢作用により保持されている。
【0018】
この実施形態によるレンズ駆動装置1では、このように片寄せされた状態がフォーカスモータ2の回転中にも常に保持される。これにより、フォーカスモータ2の回転に際して(特に、回転方向が変わった際などに)、レンズ保持枠3のネジ部13は、リードスクリュー11のネジ部12の溝内をバックラッシ分だけ移動して「がたつき(又はズレ)」を起こすことがない。このがたつきは、位置決め精度に悪影響を与えることがあったが、本実施形態によるレンズ駆動装置1ではこのような不具合は解消されている。
【0019】
更に、レンズ駆動装置1では、レンズ保持枠3及びナット板4は、ボス18とボス受け部19によって相対回転が阻止され、かつ、板バネ5によって離間する方向に付勢されるよう構成されるため、リードスクリュー11の回転にあたって、その離間距離31は常に一定に保たれる。これにより、レンズ保持枠3とナット板4とを離間するように作用する板バネ5による付勢作用は常に一定の力で作用することになる。
【0020】
仮に、リードスクリュー11の回転によって離間距離31が著しく縮まり、付勢手段5によるこの付勢作用が増加していく場合には、リードスクリュー11のネジ部12の斜面12aとレンズ保持枠3のネジ部13との間の摩擦力が増加し、これに伴なってフォーカスモータ2の駆動回転に対して与える負荷が増大する。フォーカスモータ2に対する負荷が増大すると、フォーカスモータ2の回転制御に対して悪影響が与えられ、レンズ10に対する位置決め精度を低下させる原因となってしまう。この実施形態によるレンズ駆動装置1では、上記したように付勢作用が一定の力に保持されているため、フォーカスモータ2へかかる負荷が一定になる。これにより、フォーカスモータ2を正確に回転制御することができるため、レンズ10を正確に位置決めすることが可能となっている。
【0021】
図4は、本実施形態によるレンズ駆動装置が組み込まれたレンズ鏡胴の断面図である。このレンズ鏡胴81は、光電変換を行うCCD(Charged Coupled Device)85が取り付けられた固定筒82と、第2レンズ群87及びフォーカスレンズ10が設置された中間筒83と、第1レンズ群86が設置された移動筒84と、を備えている。これらの筒83,84は光軸方向Oに多段的に繰り出し可能となっており、これによってズーム機能が実現されている。各レンズ群86,87を通して取り込まれた光情報は、受光面88から受光されCCD85によって電気信号に変換され、電気信号パターンが形成される。このレンズ鏡胴81はデジタルカメラ本体90に取り付けられている。この電気信号パターンによって形成される画像は、デジタルカメラ本体90に設置されたモニターなどを通じて見ることが出来る。
【0022】
本実施形態によるレンズ駆動装置1は、第2レンズ群87の後方に設置され、フォーカスレンズ10を光軸方向に適切な位置に移動させることにより、この撮影光学系においてピント調節を行っている。このような撮影光学系は、直径1cm程度の受光面88に数百万画素というデータが集約されるものであるため、フォーカスレンズ10の微細な位置決め精度が、得られる画質に多大な影響を与える。既に述べたように、本実施形態によるレンズ駆動装置1では、フォーカスレンズ10を正確に位置決めすることが可能となっているため、レンズ鏡胴81において正確にピント調節することが可能となっている。
【0023】
図5は、他の実施形態によるレンズ駆動装置におけるリードスクリュー周辺の部分拡大図である。レンズ保持枠3及びナット板4を囲むように設けられた板バネ95は、レンズ保持枠3及びナット板4を互いに近接する方向に付勢している。これにより、レンズ保持枠3及びナット板4は、バックラッシ分だけネジ部12の溝内を移動しそれぞれ異なる方向に片寄せされた状態が保持される。
【0024】
この他の実施形態によるレンズ駆動装置91においても、レンズ駆動装置1と同様、片寄せされた状態がフォーカスモータ2の回転中にも常に保持されるため、フォーカスモータ2の回転に際して(特に、回転方向が変わった際などに)、レンズ保持枠3のネジ部13は、リードスクリュー11のネジ部12の溝内をバックラッシ分だけ移動して「がたつき(又はズレ)」を起こすことがない。従って、バックラッシによって位置決め精度に悪影響が与えられることのないものとなっている。また、レンズ駆動装置1と同様の理由により、板バネ95による付勢作用及びそれによる負荷が常に一定に作用するため、フォーカスモータ2の回転制御に対して悪影響が与えられることのないものとなっている。
【0025】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、本発明を実施するにあたって前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の請求項の範囲内に該当する発明の全ての変更を包含し、形状、サイズ、配置、構成などについて変更が可能である。
例えば、レンズ駆動装置1をデジタルカメラ本体に対して適用する例を示したが、銀塩フィルムを用いて撮影するカメラや、その他の光学機器のレンズ光学系に適用することも可能である。
【0026】
【発明の効果】
本発明によるレンズ駆動装置では、リードスクリューに螺合されたレンズ保持枠及びナット板は、付勢手段により互いに近接する方向又は離間する方向に付勢されるので、各レンズ保持枠、ナット板は、バックラッシ分だけそれぞれ移動し、片寄せられる。これにより、レンズ保持枠及びナット板はリードスクリューの回転に際して「がたつき」又は「ずれ」を起こすことが無く、レンズを正確に位置決めすることが可能となっている。
また、このレンズ保持枠及びナット板は、リードスクリューの回転にあたってその離間距離は常に一定に保たれるため、付勢手段による付勢作用についても常に一定の力に保持される。これにより、駆動源に対して与える負荷についても一定となり、駆動源の回転制御に対して悪影響を与えることが無く、レンズを正確に位置決めすることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施形態に係るレンズ駆動装置の断面図である。
【図2】図2は、図1においてB方向から見たレンズ駆動装置の正面図である。
【図3】図3は、リードスクリュー周辺の部分拡大図である。
【図4】図4は、本実施形態によるレンズ駆動装置が組み込まれたレンズ鏡胴の断面図である。
【図5】図5は、他の実施形態によるレンズ駆動装置において、リードスクリュー周辺の部分拡大図である。
【図6】図6(a),6(b)は、それぞれ従来型のレンズ駆動装置を示す図である。
【符号の説明】
1…レンズ駆動装置、2…フォーカスモータ(駆動源)、3…レンズ保持枠、4…ナット板、5,95…板バネ(付勢手段)、11…リードスクリュー、13,14…ネジ部、O…光軸方向。
Claims (4)
- 光軸方向にレンズを移動するレンズ駆動装置であって、
駆動源により回転されるリードスクリューと、
前記レンズを保持し、前記リードスクリューのネジ部に対して螺合するネジ部が形成され、前記リードスクリューの回転によって光軸方向に移動するレンズ保持枠と、
前記リードスクリューのネジ部に対して螺合するネジ部が形成され、前記リードスクリューの回転によって光軸方向に移動する成形品であるナット板と、
前記レンズ保持枠及び前記ナット板が、前記リードスクリューの回転に伴なって回転することを防止する回転防止手段と、
前記レンズ保持枠と前記ナット板とを互いに近接する方向又は離間する方向に付勢する付勢手段と、
を備えて構成され、
前記レンズ保持枠の前記ネジ部が1ピッチ未満であること、
を特徴とするレンズ駆動装置。 - 前記ナット板の前記ネジ部は、1ピッチ未満である請求項1に記載のレンズ駆動装置。
- 前記付勢手段は、板バネである請求項1又は2に記載のレンズ駆動装置。
- 前記レンズは、撮影光学系においてピント調節を行うフォーカスレンズである請求項1〜3の何れか1項に記載のレンズ駆動装置。
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