JP4434650B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種光学機器において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。

周知のように、カメラ，プロジェクタ，望遠鏡，顕微鏡などの各種光学機器においては、焦点調節やズーミングなどのために、レンズを光軸方向へ移動させることがあるが、そのようなレンズ駆動装置の一つとして、モータによって往復回転させられるリードスクリューを用いたものが知られている。そして、そのようなレンズ駆動装置の中には、リードスクリュー（通常は金属製）の回転によってナット部材を直進させ、そのナット部材の移動に連動してレンズ枠を光軸方向に移動させるようにしたもの（例えば、特許文献１参照）と、レンズ枠に雌ねじを形成し、それをリードスクリューの雄ねじに直接螺合させるようにしたもの（例えば、特許文献２参照）とがある。

また、この種のレンズ駆動装置の場合には、主に製作中の段階で、モータの回転が止まらなくなるような事態が発生すると、雌ねじを形成している上記のレンズ枠やナット部材が所定の作動範囲を超えて盲進し、固定部材に当接することによって停止させられるようになるが、このとき、リードスクリューには未だ回転力が付与されているため、雄ねじと雌ねじによる噛み付きが生じてしまうことがある。そのため、その後、モータを逆転させようとしても、噛み付きを外すことができず、上記のレンズ枠やナット部材を逆方向へ直進させることができなくなったり、噛み付きが外れたとしても、その噛み付きによってねじ部に変形や損傷が生じ、好適な作動が行えなくなってしまうことがある。そこで、そのようにモータの回転が止まらないような事態が発生しても、上記のような噛み付きが発生せず、その後、モータを逆転させたときには、上記のレンズ枠やナット部材を逆方向へ好適に直進させることを可能にした構成が、特許文献２に開示されている。
特開２００２−１０７６００号公報（第３，４頁、図１−５） 特開２００２−２１４５０９号公報（第５−７頁、図１−７）

特許文献１に記載されているタイプのレンズ駆動装置は、各種の光学機器に採用することが可能であるが、特にカメラのように大量生産をする光学機器に採用する場合は、高品質で低コストであることが要求されている。ところが、レンズ枠やナット部材を金属製とした場合には、高精度な機能を得ることはできるが、タップ（雌ねじ切り）加工が必要になるため、低コスト化を行なうのには不利である。また、レンズ枠やナット部材を合成樹脂製とした場合には、金属製の場合よりもコストを下げることが可能になるが、耐衝撃性や耐磨耗性の点で問題がないとは言えず、高精度を維持するためには、面倒な対策を講じなければならなくなる。更に、上記のようにモータの制御不能によって生じる、レンズ枠やナット部材の雌ねじとリードスクリューの雄ねじとの噛み付きを防止することができるようにするためには、特許文献２に記載のように、二つのばね部材を設けなくてはならないために、その点ではコストアップになってしまう。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、従来のナット部材に代え、薄い金属製の板材からプレス機械によって加工することの可能な独特な形状の板部材を採用することによって、高精度な作動が維持され且つ低コスト化が可能であると共に、モータの制御不能によって生じるリードスクリューの雄ねじとの噛み付きを好適に防止できるようにしたレンズ駆動装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明のレンズ駆動装置は、雄ねじが形成されていてモータによって往復回転させられるリードスクリューと、前記リードスクリューの軸方向に異なる位置を占め前記リードスクリューの雄ねじに対して異なる角度方向から所定の角度範囲で噛合する複数の歯部と可撓性を有していて該歯部とは反対方向に放射状に張り出している複数の屈曲腕部とが形成されており前記リードスクリューによってその回転方向に対応した方向へ直進作動をさせられる金属製の板部材と、前記板部材の直進作動によって前記板部材と同じ方向へ直進作動を行ないレンズを光軸方向へ移動させるレンズ操作部材と、前記レンズ操作部材の直進作動範囲を制限する制限手段と、を備えており、前記複数の屈曲腕部が、前記板部材の一方の直進方向へ向けて屈曲した複数の屈曲腕部と、他方の直進方向へ向けて屈曲した複数の屈曲腕部とからなっていて、前記板部材が、いずれの方向に対しても所定の作動範囲を超えると、一方又は他方の直進方向へ向けて屈曲した複数の屈曲腕部が前記制限手段と接触して撓まされ、前記歯部と前記雄ねじとの噛合が外れ、前記リードスクリューが逆転すると該屈曲腕部の復元力によって再度噛合するようにする。

その場合、前記板部材が、前記レンズ操作部材に固定されているようにすると、レンズの位置精度がよくなる。

本発明のレンズ駆動装置は、従来のナット部材に代えて、リードスクリューの軸方向に異なる位置を占め且つリードスクリューの雄ねじに対して異なる角度方向から所定の角度範囲で噛合する複数の歯部を有した金属製の板部材を使用するので、従来の金属製のナット部材よりも低コストになり、従来の合成樹脂製のナット部材よりも高精度を維持することが可能になる。また、その板部材に相反する方向へ屈曲させた可撓性を有する二組の腕部を形成し、板部材が、いずれの方向に所定の作動範囲を超えても、腕部が制限手段に接触して撓まされリードスクリューとの噛合が外れるので、従来のようにナット部材のほかにばね部材を設けることなく、板部材の歯部とリードスクリューの雄ねじとの噛み付きを防止することができ、その後、リードスクリューが逆転すると腕部の復元力によって再度噛合することが可能になる。

本発明の実施の形態を、図示した実施例によって説明する。尚、図1は実施例の正面図であり、図２は図１の一部拡大図である。また、図３は図１における要部の構成を理解し易くするために都合よく作図した断面図である。また、図４及び図５は、実施例に用いられている板部材の形状を説明するためのものであって、図４は板部材とリードスクリューとの噛合状態を示した正面図であり、図５は、板部材に形成されている四つの歯部の説明図である。

先ず、実施例の構成を説明する。鏡胴本体１は、合成樹脂製であって、図1の略中央部には図示していない光路用開口部が形成されている。また、鏡胴本体１には、一体成形によってモータ取付部１ａが形成されており、そこに二つの位置決めピン1ｂ，１ｃと、明示されていない二つのねじ孔とが設けられている。更に、鏡胴本体１には、二つのガイド軸１ｄ，１ｅが立設されていると共に、対向するようにして先端を直角に曲げた二つの受け部１ｆ，１ｇが立設されているが、そのうち、受け部１ｆは鏡胴本体１に直接立設されており、受け部１ｇは上記のモータ取付部１ａに立設されている。そして、図1における上記の光路用開口部の下方位置には、位置検出器としてのフォトセンサ（フォトインターラプタ）２が取り付けられている。

図1には、本発明のレンズ操作部材が、レンズを直接取り付けている合成樹脂製のレンズ枠３として示されている。このレンズ枠３は、上記のガイド軸１ｄ，１ｅに案内されて、光軸方向へ直進可能となっており、図３において上方へ移動したとき、フォトセンサ２の光路を遮断する遮光部３ａを有している。また、このレンズ枠３は、光軸方向へ伸びている起立部３ｂと、その先端から直角方向に伸びている板部３ｃとを有していて、起立部３ｂには断面が凹状をしたガイド溝３ｄが形成され、板部３ｃには円形の孔３ｅが形成されている。

図３に示されているように、本実施例のモータ４は、取付板５を一体的に取り付けており、その出力軸には金属製のリードスクリュー６を取り付けている。そして、取付板５は、図１及び図２に示されているように、二つの孔を上記の位置決めピン1ｂ，１ｃに挿入した後、ねじ７，８によって、モータ取付部１ａに螺着されている。

次に、板部材９の形状と取り付け構成を図２〜図５を用いて説明する。板部材９は、金属製の板材をプレス機械によって製作したものであり、外径側には、四つの腕部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと突部９ｅとを形成し、内径側には、四つの歯部９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉを形成している。それらのうち、腕部９ａ，９ｂは、図３に示されているように上方へ屈曲して長く張り出し、可撓性を有するように形成されており、先端にはコンタクト部９ｊ，９ｋが形成されている。また、腕部９ｃ，９ｄは、下方へ屈曲して可撓性を有しており、先端にはコンタクト部９ｍ，９ｎが形成されている。

そして、それらの腕部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、レンズ枠３の板部３ｃに、図３の紙面に対して垂直方向に形成されているスリットに対し、板部材９を図２のやや左上方向から差し込み、回り止め用の突部９ｅをレンズ枠３のガイド溝３ｄに挿入しておいてから、上記のように各々の方向へ屈曲させられている。しかしながら、板部材９の外形形状を大きくすることが可能であれば、腕部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを予め屈曲させておいてから、上記のスリットに差し込むようにできることは言うまでもない。更に、板部材９を、スリットに差し込んでおくだけでも構わないが、適宜な手段によって板部３ｃに固定するようにすると、後述の作動説明からも分かるように、レンズ枠３の位置精度が向上する。また、このことから、適宜な手段で固定するのであれば、スリットを設けることなく、直接板部３ｃに固定しても差し支えない。

また、四つの歯部９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉは、等角度間隔に配置されていて、リードスクリュー６の軸方向に異なる位置を占め、リードスクリュー６の雄ねじに対して異なる角度方向から所定の角度範囲で噛合するように形成されている。即ち、実際には、四つの歯部９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉは、図４から分かるように、９０°の等角度間隔に形成されており、しかも、図５から分かるように、リードスクリュー６の軸方向に、雄ねじの１／４ピッチずつずれて形成され、図４から分かるように、各々は略４５°の角度範囲で雄ねじに噛合するようになっている。

次に、本実施例の作動を、焦点調節用レンズの駆動装置としてスチルカメラに採用されている場合で説明する。その場合、レンズは撮影のたびに初期位置から繰り出され、撮影が終了すると、初期位置へ復帰するようになっているが、図３は、レンズがその初期位置にある状態を示している。撮影に際して、レリーズボタンを押すと、モータ４が、所定の方向へ測距結果に対応した量だけ回転する。それによって、リードスクリュー６が回転させられると、板部材９が、図３において下方へ直進作動をさせられ、レンズ枠３を下方へ移動させる。そして、モータ４が停止すると、その状態で撮影が行なわれる。

撮影が終了すると、モータ４が上記とは反対方向に回転されるので、リードスクリュー６も反対方向へ回転させられ、板部材９は、図３において上方へ作動させられる。そのため、レンズ枠３は上方へ作動し、レンズを繰り込んでいく。その後、レンズが初期位置に復帰すると、レンズ枠３の遮光部３ａがフォトセンサ２の光路を遮断し、その信号でモータ４が停止する。そして、次の撮影が行なわれるまで、この状態が保たれる。

ところで、この種のレンズ駆動装置は、機器（例えば、カメラ）が完成してからは殆ど問題となることがないが、製作時の検査段階などにおいて、電気制御回路などに支障があると、板部材９が図３の初期位置に復帰してもモータ４が停止しないことがある。そのようなとき、もしも、板部材９に腕部９ａ，９ｂが形成されていないと、板部材９がリードスクリュー６から上方へ外れてしまうことになり、再度、両者を噛合状態にするための作業が非常に面倒になってしまう。このことは、板部材９が、初期位置から作動したとき、所定のレンズ繰り出し位置でモータ４が停止せず、板部材９が最大繰り出し位置を超えて作動させられた場合にも言えることである。

そのため、従来は別部材を設けてその対策を講じていたが、本実施例の場合には、板部材９に上記のような形状の腕部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを形成することによって、そのような別部材を設けなくてよいようにしている。しかしながら、腕部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを設けた場合でも、それらを剛体とした場合には問題がある。例えば、板部材９が初期位置で停止せず図３の位置より上方へ移動させられても、リードスクリュー６から外れることはなくなるが、板部材９が停止しているにもかかわらず、リードスクリュー６が回転させられるため、リードスクリュー６の雄ねじと板部材９の歯部９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉが噛み付いてしまい、その後、板部材９を下方へ作動させることができなくなってしまう。また、仮に作動できるようになったとしても、その噛み付きによって損傷を受け、以後安定した所定の作動ができなくなってしまうことがある。

ところが、本実施例の場合には、腕部９ａ，９ｂが可撓性を有しているため、板部材９が初期位置より上方へ作動させられると、コンタクト部９ｊ，９ｋが取付板５に接触してからは、腕部９ａ，９ｂが撓まされ、板部材９がリードスクリュー６から上方へ外れることになる。そのため、リードスクリュー６の回転が続いても空回りをするだけであって、リードスクリュー６の雄ねじと板部材９の歯部９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉとの噛み付きは防止できる。そして、電気制御回路などの不具合を解消した後、リードスクリュー６が反対方向へ回転させられた場合には、腕部９ａ，９ｂの弾性によって、板部材９の歯部９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉがリードスクリュー６の雄ねじに噛合させられ、板部材９が好適に下方へ作動するようになっている。

また、このことは、板部材９が、初期位置から作動を開始し、レンズの最大繰り出し位置を超えて作動させられた場合も同じである。即ち、その場合には、腕部９ｃ，９ｄが可撓性を有しているため、コンタクト部９ｍ，９ｎが受け部1ｇ，１ｆに接触すると、腕部９ｃ，９ｄが撓まされて、板部材９がリードスクリュー６から下方へ外れることになる。そのため、リードスクリュー６は空回りをするだけであって、リードスクリュー６の雄ねじと板部材９の歯部９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉとの噛み付きは防止される。そして、電気制御回路などの不具合を解消した後、リードスクリュー６が反対方向へ回転させられた場合には、腕部９ｃ，９ｄの弾性によって、板部材９の歯部９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉがリードスクリュー６の雄ねじに噛合させられ、板部材９は好適に上方へ作動させられる。

尚、実施例の場合には、板部材９の二つの腕部９ａ，９ｂを一方方向へ屈曲させ、もう二つの腕部９ｃ，９ｄを反対方向へ屈曲させているが、それらの腕部は、各々が複数であれば、二つずつに限定されるものではない。また、実施例においては、板部材９に形成されている四つの歯部９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉが、リードスクリュー６を中心にして等角度間隔に形成されているが、本発明は、必ずしもそのようにする必要はないし、歯部の数も四つに限定されない。また、実施例の場合には、板部材９がレンズ枠３を直接作動させているが、本発明におけるレンズ操作部材は、レンズ枠の場合に限定されず、レンズ枠と連動した部材であっても差し支えない。更に、実施例における受け部１ｆ，１ｇは鏡胴本体１と一体に形成されているが、鏡胴本体１などに取り付けられた別部材であっても構わない。

実施例の正面図である。 図１の一部拡大図である。 図１における要部の構成を理解し易くするため、都合よく作図した断面図である。 実施例における板部材とリードスクリューとの噛合状態を示した正面図である。 実施例の板部材に形成されている四つの歯部の説明図である。

符号の説明

１ 鏡胴本体
１ａ モータ取付部
１ｂ，１ｃ 位置決めピン
１ｄ，１ｅ ガイド軸
１ｆ，１ｇ 受け部
２ フォトセンサ
３ レンズ枠
３ａ 遮光部
３ｂ 起立部
３ｃ 板部
３ｄ ガイド溝
３ｅ 孔
４ モータ
５ 取付板
６ リードスクリュー
７，８ ねじ
９ 板部材
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 腕部
９ｅ 突部
９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉ 歯部
９ｊ，９ｋ，９ｍ，９ｎ コンタクト部

Claims (2)

1. 雄ねじが形成されていてモータによって往復回転させられるリードスクリューと、前記リードスクリューの軸方向に異なる位置を占め前記リードスクリューの雄ねじに対して異なる角度方向から所定の角度範囲で噛合する複数の歯部と可撓性を有していて該歯部とは反対方向に放射状に張り出している複数の屈曲腕部とが形成されており前記リードスクリューによってその回転方向に対応した方向へ直進作動をさせられる金属製の板部材と、前記板部材の直進作動によって前記板部材と同じ方向へ直進作動を行ないレンズを光軸方向へ移動させるレンズ操作部材と、前記レンズ操作部材の直進作動範囲を制限する制限手段と、を備えており、前記複数の屈曲腕部が、前記板部材の一方の直進方向へ向けて屈曲した複数の屈曲腕部と、他方の直進方向へ向けて屈曲した複数の屈曲腕部とからなっていて、前記板部材が、いずれの方向に対しても所定の作動範囲を超えると、一方又は他方の直進方向へ向けて屈曲した複数の屈曲腕部が前記制限手段と接触して撓まされ、前記歯部と前記雄ねじとの噛合が外れ、前記リードスクリューが逆転すると該屈曲腕部の復元力によって再度噛合することを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記板部材が、前記レンズ操作部材に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。

Images