JP4768171B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、デジタルカメラ等に搭載されて、レンズを光軸方向に移動させることで変倍動作を行なうレンズ駆動装置に関し、特に、リードスクリューとこれに駆動力を及ぼす駆動モータとを備えたレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレンズ駆動装置としては、ベースと、ベースに固定されたガイドシャフトと、レンズを保持しガイドシャフトにより光軸方向に移動自在に案内されるレンズ保持部材と、レンズ保持部材に一体的に形成された雌ネジ部と、この雌ネジ部に螺合されるリードスクリューと、リードスクリューに駆動力を及ぼす駆動モータ等を備えたものが知られている。
【０００３】
そして、図７に示すように、リードスクリュー１の一端部は、駆動モータ２の出力軸２ａに対して圧入により直結されており、駆動モータ２が回転すると、その回転速度で直接リードスクリュー１が回転させられて、その雄ネジ部１ａに螺合する雌ネジ部３ａを介して、レンズ保持部材３が光軸方向Ｌに移動させられるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、リードスクリュー１と駆動モータ２の出力軸２ａとが直結されて一直線上に並ぶ構成では、リードスクリュー１の全長に駆動モータ２の全長を加えた分だけの収容スペースが必要となり、光軸方向Ｌにおいて装置の全長が長くなり、装置が大型化するという問題があった。
【０００５】
また、駆動モータ２の回転速度はリードスクリュー１にそのまま伝達されるため、レンズ保持部材３を移動させる際の移動ピッチ、すなわち、駆動する際の分解能を小さくして微調整を可能にするには、リードスクリュー１のネジピッチを小さくする必要があり、製造コストの増加を招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、特に光軸方向における薄型化が図れ、さらには部品の集約化による装置全体の小型化が図れ、又、駆動モータとリードスクリューとの間で、ネジピッチを小さくすることなく任意の減速比を設定できるレンズ駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズ保持部材と、レンズ保持部材を光軸方向に移動自在に案内するガイド部材と、ガイド部材を固定するベースと、レンズ保持部材の一部に螺合してレンズ保持部材を光軸方向に移動させるべく光軸方向に伸長するリードスクリューと、リードスクリューと略平行かつ並列に配置される出力軸を有して駆動力を及ぼす駆動モータと、駆動モータの駆動力をリードスクリューに伝達する歯車列と、全体を覆うべくベースに結合されるカバーと、を備えたレンズ駆動装置であって、上記ベースは、歯車列を配置する空間を画定するべく二段構造をなすように、一体的に形成された、リードスクリューを回動自在に支持する第１ベース部及び駆動モータを固定する第２ベース部を有し、第２ベース部は、駆動モータの本体の一部を嵌合させる嵌合孔と、駆動モータの出力軸を通すべく嵌合孔の一部を切り欠く切り欠き部を有し、カバーは、切り欠き部が存在する側において駆動モータの側方を覆うと共に他の一側において駆動モータの一部を露出させるように、ベースに結合されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、リードスクリューと駆動モータとがそれぞれ光軸方向と平行に並べて配置されるため、光軸方向における寸法を短くでき、装置を小型化、特に光軸方向において薄型化できる。
特に、ベースには二段構造をなす第１ベース部及び第２ベース部が一体的に形成され、歯車列は第１ベース部と第２ベース部との間の空間に配置され、第１ベース部にはリードスクリューが回動自在に支持され、第２ベース部には駆動モータが固定されているため、リードスクリューと駆動モータとをできるだけ近接して配置することができ、部品の集約化による装置の小型化を行なうことができる。
仮に、同一面上にある共通のベースに対して、リードスクリューと駆動モータとを配置する場合は、歯車列を介在させる関係上、駆動モータをベースの一方側の面にかつリードスクリューをベースの他方側の面に配置し、あるいは、リードスクリューから離れた装置の側壁等に駆動モータを固定する必要があるが、ベースを二段構造とすることにより、ベースの同一側に両者を並列に近接して配置することができる。これにより、光軸方向における装置の薄型化に加え、集約化による光軸方向と垂直な方向での小型化を行なえる。
また、駆動モータとリードスクリューとは、一体的に形成された第１ベース部及び第２ベース部すなわち共通のベースに対して位置決めされているため、相互の軸間隔を高精度に管理することができ、特に、両者を歯車列により連結する際にバックラッシュ等を効率良く除去できる。
さらに、第２ベース部は、駆動モータの本体の一部を嵌合させる嵌合孔と、駆動モータの出力軸を通すべく嵌合孔の一部を切り欠く切り欠き部を有するため、出力軸を光軸に垂直な方向から切り欠き部に通した後に駆動モータの一部を嵌合孔に装着することで、第２ベースに対し駆動モータを容易に位置決めして固定できるため、簡単な取り付け作業によりリードスクリューとの軸間距離を高精度に管理でき、又、嵌合孔よりも大きい径の歯車を出力軸に固着した状態でも、切り欠き部に出力軸を通すことで、容易に固定できる。
【０００８】
上記構成において、リードスクリューは、その一端部が第１ベース部に形成された軸受孔に回動自在に挿入され、歯車列は、駆動モータの出力軸に結合された第１歯車と、第１ベース部の軸受孔に近接した位置においてリードスクリューに結合された第２歯車を含む、構成を採用できる。
この構成によれば、駆動モータからリードスクリューへの減速比を任意に設定でき、リードスクリューのネジピッチを小さくすることなく、駆動の際の分解能を小さくして微調整を可能にすることができ、又、駆動モータとリードスクリューとが一体的に形成された共通のベースに対して位置決めされているため、相互の軸間隔をより高精度に管理することができ、バックラッシュ等を効率良く除去できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図６は、本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、図１は光軸方向から見た内部構造を示す正面図、図２及び図３は側断面図、図４及び図５は底断面図、図６は内部構造の一部を示す正面図である。
【００１３】
このレンズ駆動装置は、図１ないし図３に示すように、略矩形形状をなすベース１０、ベース１０に結合されて全体を覆うカバー２０、レンズ保持部材３０、レンズ保持部材３０を光軸方向に案内するガイド部材としてのガイドシャフト４０、レンズ保持部材３０を光軸方向に駆動する駆動機構５０、光軸方向におけるレンズ保持部材３０の位置を検出する透過型のフォトインタラプタ６０等を備えている。
【００１４】
ベース１０は、種々の部品を取り付ける際の基準となるものであり、図１及び図２に示すように、その略中央部には矩形形状に枠部１１が形成され、その背面側には、フェースプレート１２及び撮像素子としてのＣＣＤ１３が取り付けられている。また、ベース１０の前面（内側）には、図２、図４及び図５に示すように、光軸方向Ｌの最も後方に位置する第１ベース部１４、枠部１１の側面から突出して第１ベース部１４よりも光軸方向Ｌの前方に平行に配置された第２ベース部１５、フォトインタラプタ６０を取り付けるための突出ベース１６、ガイドシャフト４０を嵌合して固定する固定部１７等が、一体的に型成形されている。
ここで、第１ベース部１４と第２ベース部１５とは、光軸方向Ｌにおいて所定の間隔の空間Ｒを画定する二段構造をなし、この空間Ｒ内には、後述する歯車列Ｇ等が配置されている。
【００１５】
カバー２０は、ベース１０に結合されて全体を覆うものであり、その光軸方向Ｌの前方には、開口部２１が形成され、さらに開口部２１の前方から、レンズを保護するカバーキャップ２２が取り付けられている。
【００１６】
レンズ保持部材３０は、図１ないし図３に示すように、光軸方向Ｌにおいて順次に配列されたレンズＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５を保持する筒状部３１、レンズＧ２とレンズＧ３との間において露光用の開口部を開閉するシャッタ機構Ｓを保持する板状部３２、ガイドシャフト４０が挿入される連結孔３３ａをもつ案内連結部３３、ガイドシャフト４０を挟むように係合されるＵ字溝部３４、後述するリードスクリュー５４が螺合される雌ネジ部３５ａをもつ駆動連結部３５、案内連結部３３から突出して形成された被検出板３６等により形成されている。
【００１７】
ガイド部材としてのガイドシャフト４０は、図４に示すように、その一端部がベース１０に一体的に成形された固定部１７の嵌合孔１７ａに嵌合され、又、その他端部がカバー２０に形成された嵌合孔２３に嵌合されて、レンズ保持部材３０を光軸方向Ｌに高精度に案内するように、ベース１０に対して堅固に結合されている。すなわち、案内連結部３３（連結孔３３ａ）に挿入された一方のガイドシャフト４０が、レンズ保持部材３０の傾きを防止し、又、Ｕ字溝部３４に係合された他方のガイドシャフト４０がレンズ保持部材３０の回転を防止して、レンズ保持部材３０を光軸方向Ｌに高精度に位置決めしつつ案内する。
【００１８】
駆動機構５０は、図１、図２、図４及び図５に示すように、駆動モータとしてのステップモータ５１、ステップモータ５１の出力軸５１ａに結合された第１歯車５２、第１歯車５２に噛合する第２歯車５３、第２歯車５３と一体的に回転するように結合されたリードスクリュー５４等により形成されている。ここでは、第１歯車５２と第２歯車５３とにより、ステップモータ５１の駆動力をリードスクリュー５４に伝達する歯車列Ｇが形成されている。
【００１９】
図２、図４、図５及び図６に示すように、ステップモータ５１は、ベース１０に一体的に形成された第２ベース部１５に載置され、その嵌合孔１５ａに嵌合部５１ｂ（本体の一部）が嵌合されて位置決めされ、フランジ部５１ｃを通してネジ孔１５ｃにネジ１５ｄを締結し固定されている。この状態で、ステップモータ５１の出力軸５１ａは、光軸方向Ｌと略平行となっている。また、出力軸５１ａには、第１歯車５２が固着されている。
【００２０】
ここで、第２ベース部１５には、図６に示すように、嵌合孔１５ａ、ネジ孔１５ｃの他に、嵌合孔１５ａの一部を切り欠く切り欠き部１５ｂが形成されている。したがって、第１歯車５２が既に固着されたステップモータ５１を第２ベース部１５に取り付ける際には、先ず、径の小さい出力軸５１ａを切り欠き部１５ｂから通して嵌合孔１５ａ内に位置付け、その後、嵌合部５１ｂを嵌合孔１５ａに嵌合させて固定することにより、位置決めと取り付けを容易に行なうことができる。特に、第１歯車５２の外径が嵌合孔１５ａの径よりも大きい場合でも、第１歯車５２を出力軸５１ａに固着した状態で容易に取り付けることができる。
【００２１】
リードスクリュー５４は、図４に示すように、外周面の一部にレンズ保持部材３０の駆動連結部３５（雌ネジ部３５ａ）と螺合する雄ネジ部５４ａを有し、第２歯車５３が固着された状態で、光軸方向Ｌと略平行となるように、その一端部がベース１０の軸受孔１８に挿入され、その他端部がカバー２０の軸受穴２４に挿入されて、第１ベース部１４に対して回動自在に支持されている。
したがって、ステップモータ５１が回転すると、出力軸５１ａ、第１歯車５２、第２歯車５３を介して、リードスクリュー５４が回転し、レンズ保持部材３０を光軸方向Ｌに移動させて、ＣＣＤ１２の撮像面に対して変倍動作を行なうようになっている。
【００２２】
ここでは、ステップモータ５１の出力軸５１ａとリードスクリュー５４とは、それぞれ光軸方向Ｌに略平行で、かつ、お互いに近接して並列に配置されているため、両者が一直線上に並ぶような構造のものに比べて、光軸方向Ｌにおける寸法が短くなり、装置を薄型化できる。
【００２３】
また、リードスクリュー５４及びステップモータ５１が、二段構造をなす第１ベース部１４及び第２ベース部１５にそれぞれ配置されるため、歯車列Ｇをなす第１歯車５２と第２歯車５３とを、第１ベース部１４と第２ベース部１５との間の空間Ｒに配置することができ、これにより、リードスクリュー５４とステップモータ５１とを近接させて配置することができる。
【００２４】
仮に、二段構造とせず同一面上にある共通のベース１０に対して、リードスクリュー５４とステップモータ５１とを配置しようとすると、歯車列Ｇを介在させる関係上、ステップモータ５１をベース１０の一方側の面（例えば、外側の面）にかつリードスクリュー５４をベース１０の他方側の面（例えば、内側の面）に配置し、あるいは、同一の側に配置する場合、リードスクリュー５４から離れた装置の側壁等に又は別個のブラケット等を介してステップモータ５１を固定する必要がある。
【００２５】
これに対して、ベース１０を二段構造（第１ベース部１４及び第２ベース部１５）とすることにより、ベース１０の同一側（内側）に両者を並列に近接して配置することができる。これにより、光軸方向Ｌにおける装置の薄型化に加え、集約化による光軸方向Ｌと垂直な方向での幅狭化、小型化を行なうことができる。
【００２６】
また、ステップモータ５１とリードスクリュー５４とは、第２ベース部１５と第１ベース部１４とを一体的に形成する共通のベース１０に対して、固定ないし支持されているため、両者間の軸間距離を高精度に位置決め及び管理することができ、第１歯車５２と第２歯車５３とを所定の位置に位置付けることができる。これにより、両者間のバックラッシュ等を効率良く取り除くことができる。
【００２７】
さらに、第１歯車５２及び第２歯車５３を介在させることにより、出力軸５１ａからリードスクリュー５４までの減速比を適宜任意の値に選定することができる。したがって、リードスクリュー５４のネジピッチを小さくしなくても、レンズ保持部材３０の移動ピッチすなわち駆動させる際の分解能を小さくすることができ、微調整が可能となる。
【００２８】
透過型のフォトインタラプタ６０は、図１に示すように、発光部６１ａと受光部６１ｂとを内蔵し輪郭が略立方体形状に形成された本体６１、本体６１の後方から突出する端子６２、発光部６１ａと受光部６１ｂとの間において所定幅にて形成された間隙部（スリット）６３等により形成されている。
そして、間隙部６３に被検出板３６が進入して、発光部６１ａから受光部６１ｂへ向かう光線を遮光すると、この時点をもって被検出板３６すなわちレンズ保持部材３０の光軸方向Ｌにおける位置（例えば、ホームポジション）が検出されるようになっている。
【００２９】
一方、フォトインタラプタ６０を取り付ける突出ベース１６には、図１、図３及び図４に示すように、本体６１の下面６１ｃを載置する平面部１６ａ、間隙部６３の幅方向と垂直な方向における本体６１の端面６１ｄを当接させる当接部１６ｂ、当接部１６ｂに連続して形成され間隙部６３に嵌合される嵌合部１６ｃ、当接部１６ｂの端部に連続して形成された案内部１６ｄ等が、一体的に成形されている。
【００３０】
嵌合部１６ｃは、略直方体形状に形成されており、間隙部６３に隙間なく嵌合して、間隙部６３を位置決めするようになっている。ここで、嵌合部１６ｃの幅は、間隙部６３の所定幅と同一か又は隙間嵌め（ルーズフィット）が行なえるように若干小さく設定されている。また、嵌合部１６ｃと案内部１６ｄとの間隔は、発光部６１ａが内蔵された側の幅よりも大きくなるように設定されている。さらに、嵌合部１６ｃの幅は、被検出板３６の幅よりも大きく設定されている。
【００３１】
すなわち、間隙部６３の所定幅≧嵌合部１６ｃの幅＞被検出板３６の幅、という関係が成立している。具体的な寸法としては、例えば、間隙部６３の所定幅が約１．０ｍｍ、被検出板３６の幅が約０．５ｍｍであり、嵌合部１６ｃの幅は１．０ｍｍ以下でかつ０．５ｍｍよりも大きく設定される。
【００３２】
したがって、嵌合部１６ｃという簡単な構造を採用することにより、ベース１０（突出ベース１６）に対して間隙部６３の位置決めを行なうことができる。特に、フォトインタラプタ６０の間隙部６３が、嵌合部１６ｃにより直接位置決めされるため、誤差の積み重ね等がなく、被検出板３６に対する間隙部６３の位置決めが高精度に行なわれる。
【００３３】
次に、レンズ駆動装置の動作について説明する。
先ず、ステップモータ５１が回転すると、出力軸５１ａ、第１歯車５２、第２歯車５３を介して、リードスクリュー５４が回転させられる。すると、雄ネジ部５４ａと雌ネジ部３５ａとの螺合により、レンズ保持部材３０が光軸方向Ｌに移動させられる。
【００３４】
そして、レンズ保持部材３０が光軸方向Ｌの後方に向けて移動すると、被検出板３６が間隙部６３に進入して、発光部６１ａから受光部６１ｂに向かう光を遮断する。この遮断（遮光）の時点をもって、レンズ保持部材３０のホームポジションが検出される。
【００３５】
一方、ステップモータ５１が逆向きに回転すると、リードスクリュー５４が逆回りに回転して、レンズ保持部材３０は光軸方向Ｌの前方に向けて移動させられ、被検出板３６も間隙部６３の遮光位置から遠ざかる向きに移動して、遮光状態を解除する。このレンズ保持部材３０の光軸方向Ｌにおける移動により、ＣＣＤ１３の撮像面に対するズーム、ワイド等の変倍動作が行なわれる。
【００３６】
尚、この一連の動作においては、ステップモータ５１とリードスクリュー５４とが、面の位置が異なる同一のベース１０（一体的に形成された第１ベース部１４及び第２ベース部１５）に固定ないしは支持されているため、バックラッシュ等を効率良く除去でき、駆動力の伝達がスムーズに行われる。また、歯車列Ｇを介して駆動力の伝達が行なわれるため、所望の減速比に設定することができ、レンズ保持部材３０を光軸方向Ｌに移動させる際に、その微調整を行なうことができる。
【００３７】
さらに、フォトインタラプタ６０の間隙部６３が、ベース１０（突出ベース１６）の嵌合部１６ｃにより、被検出板３６に対して直接位置決めされているため、被検出板３６は間隙部６３の側面等に接触することなく、スムーズに移動でき、これにより、高精度な検出動作が行なわれる。
【００３８】
上記実施形態においては、歯車列Ｇとして、２個の歯車（第１歯車５２及び第２歯車５３）を採用したが、これに限定されることなく、より複数の歯車からなる歯車列としてもよい。また、上記実施形態においては、ステップモータ５１及びリードスクリュー５４により駆動される一つのレンズ保持部材３０を示したが、これに限定されるものではなく、二つ、三つ、あるいはそれ以上のレンズ保持部材をもつ装置についても、本発明を適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置によれば、レンズ保持部材を光軸方向に移動させるためのリードスクリューとリードスクリューに駆動力を及ぼす駆動モータとを配置するにあたり、駆動モータの出力軸とリードスクリューとが、それぞれ光軸方向と略平行でかつ並列になるように配置したことにより、光軸方向における寸法を短くでき、装置を小型化、特に薄型化を行なうことができる。
また、駆動モータとリードスクリューとを歯車列により連結したことにより、駆動モータからリードスクリューへの減速比を任意に設定でき、これにより、リードスクリューのネジピッチを小さくすることなく、駆動の際の分解能を小さくして、微調整を可能にすることができる。
【００４０】
また、駆動モータとリードスクリューとを、一体的に形成された共通のベースに対して位置決めすることにより、相互の軸間隔を高精度に管理でき、特に、両者を歯車列により連結する際のバックラッシュ等を効率良く除去できる。
また、ベースを第１ベース部と第２ベース部との二段構造とし、第１ベース部にリードスクリューを支持させ、第２ベース部に駆動モータを固定し、両ベース部の間の空間に歯車列を配置することにより、リードスクリューと駆動モータとをできるだけ近接して配置することができ、部品の集約化による装置の小型化を行なうことができる。
さらに、第２ベース部に嵌合孔及び切り欠き部を設けることにより、駆動モータを容易に位置決めして取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態の内部構造を示す正面図である。
【図２】図１に示すレンズ駆動装置の側断面図である。
【図３】図１に示すレンズ駆動装置の側断面図である。
【図４】図１に示すレンズ駆動装置を下側から見た断面図である。
【図５】図１に示すレンズ駆動装置を下側から見た一部断面図である。
【図６】図１に示すレンズ駆動装置の内部構造を示す正面図である。
【図７】従来のレンズ駆動装置における駆動モータとリードスクリューとの関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ ベース
１１ 枠部
１４ 第１ベース部
１５ 第２ベース部
１５ａ 嵌合孔
１５ｂ 切り欠き部
１５ｃ ネジ孔
１５ｄ ネジ
１８ 軸受孔
２０ カバー
３０ レンズ保持部材
３５ 駆動連結部
３５ａ 雌ネジ部（レンズ保持部材の一部）
３６ 被検出板
４０ ガイドシャフト（ガイド部材）
５０ 駆動機構
５１ ステップモータ（駆動モータ）
５１ａ 出力軸
５１ｂ 嵌合部（本体の一部）
５１ｃ フランジ部
５２ 第１歯車
５３ 第２歯車
５４ リードスクリュー
５４ａ 雄ネジ部
６０ フォトインタラプタ
Ｌ 光軸方向
Ｒ 空間
Ｇ 歯車列

Claims (2)

1. レンズを保持するレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を光軸方向に移動自在に案内するガイド部材と、前記ガイド部材を固定するベースと、前記レンズ保持部材の一部に螺合して前記レンズ保持部材を光軸方向に移動させるべく光軸方向に伸長するリードスクリューと、前記リードスクリューと略平行かつ並列に配置される出力軸を有して駆動力を及ぼす駆動モータと、前記駆動モータの駆動力を前記リードスクリューに伝達する歯車列と、全体を覆うべく前記ベースに結合されるカバーと、を備えたレンズ駆動装置であって、
   前記ベースは、前記歯車列を配置する空間を画定するべく二段構造をなすように、一体的に形成された、前記リードスクリューを回動自在に支持する第１ベース部及び前記駆動モータを固定する第２ベース部を有し、
   前記第２ベース部は、前記駆動モータの本体の一部を嵌合させる嵌合孔と、前記駆動モータの出力軸を通すべく前記嵌合孔の一部を切り欠く切り欠き部を有し、
   前記カバーは、前記切り欠き部が存在する側において前記駆動モータの側方を覆うと共に他の一側において前記駆動モータの一部を露出させるように、前記ベースに結合されている、
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記リードスクリューは、その一端部が前記第１ベース部に形成された軸受孔に回動自在に挿入され、
   前記歯車列は、前記駆動モータの出力軸に結合された第１歯車と、前記第１ベース部の軸受孔に近接した位置において前記リードスクリューに結合された第２歯車を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。

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