JP4393814B2 - レンズ移動装置および光学機器 - Google Patents

Description

この発明は、駆動軸に螺合される従動部材の移動に伴い光学レンズを光軸方向に移動させるレンズ移動装置および光学機器に係り、特に、フォーカス調整やズーム調整をおこなうレンズ移動装置および光学機器に関する。

従来から、カメラなどの光学機器には光学レンズ部をその光軸方向に移動させてフォーカス調整をするフォーカス調整装置が搭載されている。このフォーカス調整装置では、光学レンズ部に移動ナットが設けられ、駆動軸に螺合されている。そして、駆動軸を回転駆動することにより、移動ナットおよび光学レンズ部が移動する。これにより、フォーカス調整をおこなうことができる。

しかし、移動ナットが駆動軸の端部にまで移動すると、駆動軸の端部と移動ナットとが食い付いてしまい、動作不良を起こす原因となっている。このため、従来から、各種の構造によって、食い付き防止を図っている。

たとえば、カメラの鏡筒ブロックに設けたナット部材に、モータ駆動されるヘリカルバーの駆動雄ネジ部を螺合させ、ヘリカルバーの回転により鏡筒ブロックを光軸方向に沿って螺出入させるカメラの鏡筒駆動装置では、ヘリカルバーの駆動雄ネジ部において、鏡筒ブロックの前後方向における移動規制端位置でナット部材と略一山で螺合するように、その前後のネジ部を削除するようにして、食い付きを防止している（たとえば、下記特許文献１を参照。）。

特開平７−０２７９６１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の従来技術では、移動規制端位置において一山分、駆動雄ネジ部とナット部材とが螺合しているため、その部分で駆動雄ネジ部とナット部材との食い付きが生じてしまい、動作不良の原因になるという問題があった。

また、移動規制端位置において、雄ネジとナット部材とを完全に螺合しないようにネジ部を削除した場合、移動規制端から雄ネジの移動許容部分、すなわちネジ山が形成されている部分にナット部材を移動させようとしても、駆動時のガタによって駆動雄ネジ部とナット部材とが螺合しない場合が生じてしまうことになる。したがって、ナット部材を移動規制端から動かすことができず、動作不良の原因となるという問題があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、簡単な構成によってスムーズなレンズ移動を図ることを目的とする。また、この簡単な構成を採用することによりレンズ移動装置の小型化を図ることを目的とする。更に、このようなレンズ移動機構を設けて光学機器の小型化を図ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかるレンズ移動装置は、光学レンズを備える従動部材と、前記従動部材と螺合する駆動軸と、前記駆動軸を回転駆動するとともに、前記駆動軸を軸方向に摺動する回転駆動手段と、前記従動部材の移動が規制される前記駆動軸の一端において、前記従動部材の幅よりも短く形成され、前記従動部材が滑動するように前記従動部材と嵌合する嵌合部と、前記駆動軸の中途部から前記嵌合部に向かう前記駆動軸の軸方向に、前記駆動軸を付勢する付勢手段と、を備えることを特徴とする。

この請求項１の発明によれば、駆動軸と従動部材との食い付き防止を図ることができる。また、嵌合部が設けられている端部から、従動部材をスムーズに移動させることができる。

また、請求項２の発明にかかるレンズ移動装置は、請求項１に記載の発明において、前記嵌合部は、前記駆動軸の先端に設けられ、前記付勢手段は、前記駆動軸の後端に設けられていることを特徴とする。

この請求項２の発明によれば、レンズ移動装置内部の省スペース化を図ることができる。

また、請求項３の発明にかかるレンズ移動装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記嵌合部と前記従動部材とが嵌合する状態においてガタつきを規制するように構成したことを特徴とする。

この請求項３の発明によれば、従動部材が嵌合部において滑動する状態から駆動軸での螺合状態にスムーズに移行することができる。

また、請求項４の発明にかかるレンズ移動装置は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、前記駆動軸を一方の方向に回転駆動することによって前記嵌合部が形成される前記駆動軸の一端側で前記従動部材の移動が規制された状態において、前記駆動軸をさらに前記一方の方向に回転駆動したときに、前記駆動軸が前記付勢手段の付勢力に抗して前記従動部材が移動する移動方向とは反対方向に摺動することによって、前記移動が規制された前記従動部材と前記駆動軸との螺合を解除することを特徴とする。

また、請求項５の発明にかかるレンズ移動装置は、請求項４に記載の発明において、前記駆動軸の回転駆動を停止させたときに、前記駆動軸が前記付勢手段の付勢力によって軸方向に摺動することにより前記従動部材と前記駆動軸とが螺合することを特徴とする。

また、請求項６の発明にかかる光学機器は、請求項１〜５のいずれか一つに記載のレンズ移動装置を具備することを特徴とする。

この請求項６の発明によれば、光学機器内部の省スペース化を図ることができる。

この発明にかかる装置レンズ移動装置によれば、駆動軸と従動部材との食い付きを防止するとともに、駆動軸の移動規制位置から移動許容位置へ、従動部材をスムーズに移動させることができるため、簡単な構成によってスムーズなレンズ移動をおこなうことができるという効果を奏する。また、この簡単な構成を採用することによりレンズ移動装置の省電力化を図ることができるという効果を奏する。さらに、このようなレンズ移動装置を設けることにより光学機器の小型化を図ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるレンズ移動装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１〜図４は、この実施の形態のレンズ移動装置１を示す概略部分側断面図である。このレンズ移動装置１は、駆動部２と光学レンズ部３とで略構成される。駆動部２は、ＡＦモータ４と、駆動軸としてのリードスクリュー５と、軸受６と、支持板７と、ガイドシャフト８と、で略構成されている。

ＡＦモータ４は、例えばステッピングモータやＤＣモータを採用することができ、モータ本体１０と出力軸１１で構成されている。このＡＦモータ４は不図示の制御部からの駆動指令に基づいて出力軸１１を回転させる。出力軸１１の一端１１ａは、リードスクリュー５に対し相対回転不能に接続されている。ＡＦモータ４としてはステッピングモータを用いることが好ましく、ＡＦモータ４を小型化でき、消費電力を低減することができる。

また、モータ本体１０には、第１の付勢手段として、与圧バネ９が内蔵されており、出力軸１１の他端１１ｂに当接する。与圧バネ９は、出力軸１１の他端１１ｂから出力軸１１の一端１１ａに向かう方向に付勢することによって、リードスクリュー５を付勢する。第１の付勢手段は、与圧バネ９のほか、リードスクリュー５を付勢する構成であれば、スプリングバネや、ゴムなどの弾性体であってもよい。

リードスクリュー５はＡＦモータ４の出力軸１１から伝達される回転力により回転駆動する。このリードスクリュー５の中途部１３の周面にはネジ山が形成されている。リードスクリュー５の両端部は、中途部１３のようにネジ山は形成されておらず、平滑な周面を有する嵌合部１４，１５とされている。嵌合部１４，１５の径は中途部１３の径と同等またはやや小さめの径にするのが好ましい。

リードスクリュー５の先端側の嵌合部１４の端面にはリードスクリュー５と同軸な突出軸１６が設けられており、軸受６に嵌合されている。この突出軸１６は、リードスクリュー５が軸方向に移動しても軸受６から外れない長さとされている。また、リードスクリュー５の後端側の嵌合部１５の端面からも軸方向に突出部１７が設けられており、出力軸１１に嵌挿されるようになっている。軸受６は、リードスクリュー５の先端側に設けられている。軸受６には凹部１８が形成されており、突出軸１６と嵌合するようになっている。

支持板７は、例えば金属製とされており、両端部が屈曲して略コ字状に形成されている。支持板７の水平板部２０はリードスクリュー５の長さと略同等とされている。支持板７の両端部はともに水平板部２０に垂直な垂直板部２１，２２とされている。リードスクリュー５の先端側の垂直板部２１は、リードスクリュー５の後端側の垂直板部２２よりも短く形成されている。リードスクリュー５の先端側の垂直板部２１は、軸受６を保持するようになっている。また、リードスクリュー５の後端側の垂直板部２２も出力軸１１が嵌合されている。

またガイドシャフト８は、リードスクリュー５の中心軸と平行とされている。ガイドシャフト８は、図示しない光学機器の内部にて保持されている。これにより、この駆動部２は、出力軸１１の回転に伴ってリードスクリュー５も自身の軸回りに回転するようになっている。また、ガイドシャフト８には、第２の付勢手段としての押しバネ２３が嵌挿されている。このバネは、与圧バネ９と同様、出力軸１１の他端１１ｂから出力軸１１の一端１１ａに向かう方向に付勢することによって、光学レンズ部３を付勢している。

光学レンズ部３は、光学レンズ３０と、レンズ保持部３１と、従動部材としてのナット３２と、回転規制シャフト３３と、から略構成されている。光学レンズ３０はその正面から入射光を受光して撮像素子へ導く。なお、この実施の形態では光学レンズ３０の光軸はリードスクリュー５の中心軸と平行とされている。

レンズ保持部３１の下部にはレンズ枠３４が突出形成されており、光学レンズ３０の周縁を保持するようになっている。また、レンズ保持部３１には光学レンズ３０の光軸方向に貫通孔３５が形成されており、ガイドシャフト８が貫通するようになっている。更に、レンズ保持部３１の上部には、一対の垂直片３６，３７が設けられている。両垂直片３６，３７は回転規制シャフト３３を支持している。この回転規制シャフト３３は、ナット３２に貫通しており、リードスクリュー５の回転に伴うナット３２の回転を阻止している。

ナット３２は、リードスクリュー５に螺合しており、ＡＦモータ４の回転駆動により、光学レンズ３０の光軸方向に移動する。ナット３２の幅（厚み）は、リードスクリュー５の両端に設けられている嵌合部１４，１５の長さよりも長くされており、ナット３２が嵌合部１４，１５まで移動したときに、ナット３２はリードスクリュー５の中途部１３に形成されているネジ山の端部と螺合する。

すなわち、ナット３２の幅（厚み）をＸ１とし、嵌合部１４，１５の軸方向長さをＸ２とすると、Ｘ１＞Ｘ２となる。また、与圧バネ９の伸縮幅をＸ３とすると、Ｘ１−Ｘ２＜Ｘ３となる。

つぎに、この実施の形態にかかるレンズ移動装置１の動作について説明する。まず、図１に示すように、ナット３２がリードスクリュー５の中途部１３に位置する場合、ナット３２とリードスクリュー５は螺合しているため、ＡＦモータ４の回転駆動によって、ナット３２の移動が許容される。

そして、図１に示す状態から、ＡＦモータ４を正方向（一方の方向）に回転駆動すると、ナット３２がリードスクリュー５の先端側に移動し、図２に示すように、ナット３２がリードスクリュー５の先端に到達すると、ナット３２は軸受６に当接する。これによりナット３２の移動が規制される。このとき、ナット３２の内周面の一部は、中途部１３と嵌合部１４との境界のネジ山に螺合するとともに、ナット３２の内周面の残部は、嵌合部１４に嵌合されている。

この状態から、さらにＡＦモータ４を正方向に回転駆動すると、リードスクリュー５の回転駆動により、リードスクリュー５が与圧バネ９の付勢力に抗してリードスクリュー５の先端から後端に向かう方向に移動する。そして、図３に示すように、リードスクリュー５の移動によって、リードスクリュー５の中途部１３のネジ山とナット３２との螺合が解除され、ナット３２は嵌合部１４にのみ嵌合された状態となり、ＡＦモータ４を正方向に回転駆動すると、リードスクリュー５は空転する。したがって、リードスクリュー５の先端において、リードスクリュー５とナット３２は螺合していないため、食い付きが生じることがない。

また、この図３に示す状態では、ＡＦモータ４を正方向に回転駆動を停止すると、中途部１３と嵌合部１４の境界に形成されているリードスクリュー５のネジ山と、ナット３２の開口周縁に形成されているネジ溝とが、与圧バネ９の付勢力によって当接する。この図３に示す状態から、ＡＦモータ４を逆方向に回転駆動すると、与圧バネ９の付勢力およびリードスクリュー５の回転によって、リードスクリュー５の中途部１３は、ナット３２の開口部にスムーズに導入されて螺合する。これにより、光学レンズ３０をスムーズに移動させることができる。

また、図１に示すように、ナット３２がリードスクリュー５の中途部１３において螺合されている状態から、ＡＦモータ４を逆方向（他方の方向）に回転駆動すると、ナット３２がリードスクリュー５の後端側に移動する。

そして、ナット３２がリードスクリュー５の後端に到達すると、レンズ保持部３１の垂直片３６が、支持板７の垂直板部２２に当接することにより、ナット３２の移動が規制される。

そして、図４に示すように、リードスクリュー５の中途部１３のネジ山とナット３２との螺合が解除され、ナット３２は嵌合部１５にのみ嵌合された状態となり、ＡＦモータ４を逆方向に回転駆動すると、リードスクリュー５は空転する。したがって、リードスクリュー５の後端において、リードスクリュー５とナット３２は螺合していないため、食い付きが生じることがない。

なお、上述した実施の形態にかかるレンズ移動装置１において、嵌合部１４，１５の直径は、ナット３２の谷径に対し、０．０５〜０．１０［ｍｍ］程度小さい径とするのが好ましく、この径の大きさであれば、図３および図４に示すようにナット３２が嵌合部１４，１５と嵌合している位置から、ネジ山が形成されているリードスクリュー５の中途部１３に対し、ナット３２をスムーズに導入して螺合させることができる。

すなわち、ＡＦモータ４を回転駆動したときの脱調によってリードスクリュー５にガタが生じても、嵌合部１４，１５とナット３２の内周面との間隙が小さいため、嵌合部１４，１５がナット３２の内周面に衝突するため、ガタつきを抑制して、ナット３２をスムーズに導入することができる。

以上説明したように、この実施の形態にかかるレンズ移動装置１では、リードスクリュー５とナット３２との食い付きを防止するとともに、リードスクリュー５の両端部（嵌合部１４，１５）から中途部１３へ、ナット３２をスムーズに移動させることができるため、簡単な構成によってスムーズなレンズ移動をおこなうことができる。

また、食い付きが生じた場合には、ＡＦモータ４に与える電流量を大きくして食い付きを解除しなければならない。このため、消費電力が大きくなったり、また大きなトルクを得るためにＡＦモータ４を大型化しなければならないが、このレンズ移動装置１では、上述のような構成を採用することにより、レンズ移動装置１の省電力化および小型化を実現することができる。またこれにより、このようなレンズ移動装置１を光学機器に搭載することによって、光学機器の小型化および軽量化を図ることができ、携帯型の光学機器にも採用することができる。

また、このレンズ移動装置１を、フォーカス調整やズーム調整に適用することにより、これらの調整動作時における動作不良を防止することができる。たとえば、オートフォーカス調整においては、リードスクリュー５とナット３２との食い付きがないため、光学レンズ３０の位置を、実際にピントが合う位置に移動することができ、被写体のピンボケを防止することができる。また、手動によるフォーカス調整やズーム調整においても、操作者が意図したとおりに、フォーカス調整やズーム調整の操作をおこなうことができる。したがって、リードスクリュー５とナット３２との食い付きによって生じる調整のやり直しを防止することができ、微調整も容易におこなうことができる。

以上のように、この発明にかかるレンズ移動方法、レンズ移動装置および光学機器は、たとえば、フィルムカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、望遠鏡および顕微鏡などの各種の光学機器に適用することができ、これらのフォーカス調整やズーム調整などに適用することができる。

この発明の実施の形態にかかるレンズ移動装置の部分側断面図である。 この発明の実施の形態にかかるレンズ移動装置の動作状態の一例を示す部分側断面図である。 図２の状態からナットの螺合を解除した状態を示す部分側断面図である。 この発明の実施の形態にかかるレンズ移動装置の動作状態において、ナットの螺合を解除した状態を示す部分側断面図である。

１ レンズ移動装置
４ ＡＦモータ
５ リードスクリュー（駆動軸）
９ 与圧バネ（付勢手段）
１４ 嵌合部
１５ 嵌合部
２３ 押しバネ
３０ 光学レンズ
３２ ナット（従動部材）

Claims (6)

1. 光学レンズを備える従動部材と、
   前記従動部材と螺合する駆動軸と、
   前記駆動軸を回転駆動するとともに、前記駆動軸を軸方向に摺動する回転駆動手段と、
   前記従動部材の移動が規制される前記駆動軸の一端において、前記従動部材の幅よりも短く形成され、前記従動部材が滑動するように前記従動部材と嵌合する嵌合部と、
   前記駆動軸の中途部から前記嵌合部に向かう前記駆動軸の軸方向に、前記駆動軸を付勢する付勢手段と、
   を備えることを特徴とするレンズ移動装置。
2. 前記嵌合部は、前記駆動軸の先端に設けられ、
   前記付勢手段は、前記駆動軸の後端に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ移動装置。
3. 前記嵌合部と前記従動部材とが嵌合する状態においてガタつきを規制するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ移動装置。
4. 前記駆動軸を一方の方向に回転駆動することによって前記嵌合部が形成される前記駆動軸の一端側で前記従動部材の移動が規制された状態において、前記駆動軸をさらに前記一方の方向に回転駆動したときに、前記駆動軸が前記付勢手段の付勢力に抗して前記従動部材が移動する移動方向とは反対方向に摺動することによって、前記移動が規制された前記従動部材と前記駆動軸との螺合を解除することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレンズ移動装置。
5. 前記駆動軸の回転駆動を停止させたときに、前記駆動軸が前記付勢手段の付勢力によって軸方向に摺動することにより前記従動部材と前記駆動軸とが螺合することを特徴とする請求項４に記載のレンズ移動装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載のレンズ移動装置を具備することを特徴とする光学機器。

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