JP4768345B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、リードスクリュー及びナットの螺合構造によりレンズを保持したレンズ枠を光軸方向に駆動するレンズ駆動装置に関する。

従来のレンズ駆動装置としては、ベース（あるいはケース）、レンズを保持したレンズ枠、レンズ枠を光軸方向に案内するべくベースに固定されたガイドシャフト、ベースに固定されたモータ、モータに直結されて回転駆動されるリードスクリュー、レンズ枠に対して回転不能に保持されると共にリードスクリューに螺合するナット、ナットをレンズ枠に向けて付勢するコイルスプリング等を備え、モータによりリードスクリューを回転させて、ナットをネジ送りすることにより、レンズ枠を光軸方向に移動させるものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開平１０−０２０１７７号公報 特開２００４−００４９０３号公報

しかしながら、上記従来の装置においては、ナットの回転止めがレンズ枠のストッパに直接係合させられているため、リードスクリューとナット間の組立公差やそれらに形成されたネジ部の加工公差等による負荷変動、モータの回転駆動力とその反動等により、ナットの回転止めがレンズ枠のストッパに対して衝突を繰り返してガタツキ現象を生じ、光軸と垂直な方向にレンズ枠が振動するという問題があった。
その結果、この装置を適用したＣＤやＤＶＤ用の光ピックアップユニット等においては、ディスク上のデータの読み出しや書き込み中に、レンズ枠を光軸方向に移動させるとき、レンズの光軸が変動して、ディスク上の焦点を一定に保つことが困難であった。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、仮にナットが微小振動を生じたとしても、その振動がレンズ枠に伝達されないようにして、レンズ枠（レンズ）を、振動することなく光軸方向に高精度に安定して駆動できるレンズ駆動装置を提供することにある。

本発明のレンズ駆動装置は、ベース、ベースに固定された駆動源、駆動源により回転駆動されるリードスクリュー、レンズを保持すると共にベースに対して光軸方向に移動自在に支持されたレンズ枠、リードスクリューに螺合すると共に光軸方向においてレンズ枠と一緒に移動し得るナットを備えたレンズ駆動装置であって、上記ベースは、リードスクリュー、レンズ枠、及びナットを取り囲む内部空間を画定するように光軸方向に延出する壁面部を有し、上記レンズ枠は、光軸方向においてのみナットに当接する当接部を有し、上記壁面部は、ナットを回転不能に係合させつつ光軸方向にガイドするべく光軸方向に長尺でその一方向に向けて開口するスリットを有し、上記ナットは、ベースに対して回転不能になるようにスリットに挿入される突起を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、駆動源の回転駆動力によりリードスクリューが回転すると、ナットがベースの壁面部に設けられたスリットにより回転を規制されつつ光軸方向にネジ送りされ、このナットに追従してレンズ枠が光軸方向に移動する。
ここで、ナットは、ベースに対して回転不能に係合させられている一方でレンズ枠とは光軸方向においてのみ当接しているため、仮にナットが微小振動を生じても、その振動はベースで受け止められてレンズ枠には伝達されず、レンズ枠（レンズ）は振動することなく光軸方向に安定して移動する。これにより、このレンズ駆動装置が光ピックアップユニット等に搭載された場合に、レンズの駆動中においても光軸が変動せず、焦点を一定に保つことができる。
また、ベースに対して一体的に設けられた内部空間を画定する壁面部にスリットが形成されているため、ベースをケース状に成型すると共にスリットを成型することができ、ベースに対してスリットを形成する別部材を結合する場合に比べて、構造の簡略化、部品点数の削減、低コスト化等を達成できる。
さらに、ナットの突起を光軸方向の一方向からベースのスリットに挿入するだけで、ナットを回転不能にベースに係合させることができ、構造の簡略化、組付けの容易化等を達成できる。

上記構成において、レンズ枠の当接部は、光軸方向の一方向からナットに当接するように形成され、当接部をナットに押圧するべく付勢力を及ぼすバネを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ベースに対して、ナット、レンズ枠、バネを、容易にかつ確実に組付けることができ、レンズ枠の振動を防止する構造を採用しつつも、装置の生産性を向上させることができる。

以上の構成をなすレンズ駆動装置によれば、構造の簡略化、小型化等を達成しつつ、リードスクリューに螺合するナットが微小振動を生じたとしても、その振動がレンズ枠に伝達されるのを防止でき、レンズ枠（レンズ）を、振動することなく光軸方向に高精度に安定して駆動できるレンズ駆動装置を得ることができる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図４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は装置の正面、側面、背面を示す図、図２は装置の分解斜視図、図３は装置の側面図、図４は装置の内部を示す一部断面図である。

この装置は、図１及び図２に示すように、ベース１０、ベース１０に固定され光軸方向Ｌに伸長する２つのガイドシャフト２０、レンズＧを保持しガイドシャフト２０により光軸方向Ｌに移動自在に支持されたレンズ枠３０、ベース１０に固定された駆動源としてのモータ４０、モータ４０に直結され光軸方向Ｌに伸長するリードスクリュー５０、リードスクリュー５０に螺合されると共にレンズ枠３０に当接されるナット６０、レンズ枠３０をナット６０に向けて付勢するバネ７０、レンズ枠３０を覆うようにベース１０に結合されるカバー８０、レンズ枠３０の初期位置を検出する検出センサ９０等を備えている。

ベース１０は、樹脂材料により成型されており、図１ないし図４に示すように、略矩形状で光軸方向Ｌに延出すると共に内部空間を画定する壁面部１１、光軸方向Ｌの前方に開口した端面１２、モータ４０を固定する固定部１３、検出センサ９０を装着する略矩形の開口をなす装着部１４、光軸方向Ｌに伸長すると共に光軸方向Ｌの前方（一方向）に向けて端面１２に開口する係合部としてのスリット１５、各種の取り付けボスあるいはフランジ等を備えている。

ここで、スリット１５は、後述するナット６０の突起６２を受け入れて、ナット６０を回転不能に係合させるものである。すなわち、スリット１５が光軸方向Ｌの一方向（前方）に開口しているため、後述するナット６０の突起６２を前方（光軸方向Ｌの一方向）からスリット１５に挿入するだけで、容易にナット６０を回転不能にベースに係合させることができる。

また、ベース１０に一体的に成型された壁面部１１に対してスリット１５が形成されているため、ベース１０をケース状に成型すると同時にスリット１５を成型することができ、スリット１５を形成する別部材をベース１０に対して結合する場合に比べて、構造の簡略化、部品点数の削減、低コスト化等を達成することができる。

２つのガイドシャフト２０は、図２に示すように、円形断面をなす金属材料により光軸方向Ｌに伸長するように形成されており、それらの一端がベース１０に固着され、それらの他端がカバー８０に嵌合されている。そして、一方のガイドシャフト２０がレンズ枠３０を光軸方向Ｌに案内し、他方のガイドシャフト２０がレンズ枠３０を光軸方向Ｌに案内すると共にレンズ枠３０が光軸Ｌ回りに回転するのを規制している。

レンズ枠３０は、樹脂材料により形成されており、図２に示すように、レンズＧを保持する環状部３１、環状部３１から径方向の一方向に延出する延出部３２、延出部３２から光軸方向Ｌに伸長するように形成されてガイドシャフト２０を摺動自在に嵌合させて連結する連結部３３、延出部３２の一部に形成されてリードスクリュー５０を通す円孔を画定すると共にナット６０に当接する当接部３４、延出部３２の一部にバネ７０の一端を受けるように形成されたバネ受け部３５、延出部３２から光軸方向Ｌに伸長するように形成されて検出センサ９０により検出されるための被検出片３６、環状部３１から径方向の他方向に延出しガイドシャフト２０を摺動自在に嵌合させて連結するＵ字状の連結部３７等を備えている。

モータ４０は、所定の角度刻みでステップ的に回転し得るステッピングモータであり、ネジＢによりベース１０の固定部１３に固定されている。そして、モータ４０は、直結されたリードスクリュー５０に回転駆動力を及ぼすようになっている。

リードスクスクリュー５０は、図２に示すように、金属材料により光軸方向Ｌに伸長するように形成されており、その外周面の所定領域に亘って雄ネジ５１を備えている。
ナット６０は、図２に示すように、金属材料により形成されており、リードスクリュー５０の雄ネジ５１に螺合する雌ネジ６１、その外周面から径方向に突出すると共にスリット１５に挿入し得る幅をなす突起６２、レンズ枠３０の当接部３４と当接する端面６３等を備えている。
突起６２は、ナット６０がリードスクリュー５０の回りに回転してガタツキを生じないような幅寸法で、かつ、スリット１５の長手方向（光軸方向Ｌ）に摺動自在となるように形成されている。

バネ７０は、図２に示すように、コイル状に形成された圧縮型のコイルバネであり、その一端がレンズ枠３０のバネ受け部３５に係合され、その他端がカバー８０の内壁面に係合されて、圧縮した状態で取り付けられている。したがって、バネ７０は、レンズ枠３０を光軸方向Ｌの後方に向けて付勢し、レンズ枠３０の当接部３４をナット６０（の端面６３）に押圧するような付勢力を及ぼす。

カバー８０は、樹脂材料により略矩形状に形成されており、略円状の開口部８１、ガイドシャフト２０の端部を嵌合する嵌合孔８２、ネジＢを通す円孔８３、リードスクリュー５０の先端を嵌合する円孔８４等を備えている。

検出センサ９０は、発光素子及び受光素子をもつ透過型の光センサであり、レンズ枠３０の被検出片３６の有無により、レンズ枠３０の初期位置（ホームポジション）を検出するようになっている。

次に、装置の組付けについて説明すると、先ず、リードスクリュー５０が直結されたモータ４０をベース１０の固定部１３にネジＢで締結して固定し、ガイドシャフト２０をベース１０の嵌合穴（不図示）に嵌合して固定し、又、検出センサ９０をベース１０の装着部１４に組付けて固定する。

続いて、ナット６０を前方から近づけてリードスクリュー５０に螺合し、ナット６０の突起６２をスリット１５に挿入しつつリードススクリュー５０を所定量回転させてナット６０をスリット１５の所定深さまで移動させる。
尚、ナット６０の組付けに際しては、ナット６０をリードスクリュー５０に予め螺合した後に、ナット６０の突起６２をスリット１５に挿入するようにしてモータ４０をベース１０に固定してもよい。

続いて、レンズ枠３０の連結部３３，３７にガイドシャフト２０を通して、レンズ枠３０を組付け、その当接部３４をナット６０（の端面６３）に当接させる。
続いて、レンズ枠３０のバネ受け部３５とカバー８０の内壁面との間にバネ７０を挟み込むようにして、カバー８０をベース１０の端面１２に接合し、ネジＢで締結する。これにより、装置の組付けが完了する。

このように、装置の組付けにおいては、光軸方向Ｌの前方から、ナット６０、レンズ枠３０、バネ７０、カバー８０を順次に用意して嵌め込むだけで、容易にかつ確実に組付けることができる。したがって、組付け作業を容易にかつ迅速に行うことができ、生産性を向上させることができる。

次に、この装置の動作について説明する。
先ず、レンズ枠３０が光軸方向Ｌの後方（初期位置）に位置するとき、検出センサ９０は被検出片３５を検出する。
そして、モータ４０が正回転すると、リードスクリュー５０が回転し、突起６２がベース１０のスリット１５に回転不能に規制されつつ光軸方向Ｌにのみ案内されて、ナット６０はネジ送り作用により光軸方向Ｌの前方に向けて移動する。
すると、ナット６０と当接部３４の当接により、レンズ枠３０は、バネ７０の付勢力に抗しつつナット６０と一緒になって光軸方向Ｌの前方に向けて移動する。
そして、モータ４０の起動からのステップ数をカウントして、レンズ枠３０の駆動量を適宜制御して、レンズ枠３０を所望の位置に位置決めする。

一方、モータ４０が逆回転すると、リードスクリュー５０が回転し、突起６２がベース１０のスリット１５に回転不能に規制されつつ光軸方向Ｌにのみ案内されて、ナット６０はネジ送り作用により光軸方向Ｌの後方に向けて移動する。
すると、バネ７０の付勢力によりナット６０は当接部３４に常時当接させられるため、レンズ枠３０は、ナット６０に追従して（ナット６０と一緒になって）光軸方向Ｌの後方に向けて移動し、駆動量を適宜制御することで所望の位置に位置決めされ、さらに後方に移動して初期位置に戻る。

この駆動動作において、雄ネジ５１や雌ネジ６１の加工公差等による負荷変動、リードスクリュー５０の回転力及びその反力等により、ナット６０が仮に微小振動を生じても、ナット６０は、ベース１０に対して回転不能に係合されているだけで、光軸Ｌに垂直な方向においてレンズ枠３０と係合していないため、その微小振動がレンズ枠３０に伝わるのを防止できる。
すなわち、このレンズ駆動装置によれば、構造の簡略化、小型化等を達成しつつ、リードスクリュー５０に螺合するナット６０が微小振動を生じたとしても、レンズ枠３０（レンズＧ）を、振動させることなく光軸方向Ｌに高精度に安定して駆動することができる。
したがって、このレンズ駆動装置が光ピックアップユニット等に適用された場合に、レンズ枠３０の駆動中においても光軸が変動せず、焦点を一定に保つことができる。

上記実施形態においては、光軸方向Ｌに移動するレンズ枠として一つのレンズ枠３０を示したが、これに限定されるものではなく、複数のレンズ枠を備える構成において本発明を適用することができる。その場合、スリットは、一つを共用してもよく、又、レンズ枠ごとに設けてもよい。
上記実施形態においては、ナット６０にレンズ枠３０の当接部３４を当接させるべくバネ７０を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、ナット６０を光軸方向Ｌの両側から挟み込むような構造をレンズ枠３０に設けて、バネ７０を廃止する構成においても、本発明を適用することができる。

以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置は、構造の簡略化、小型化等を達成しつつ、ナットからレンズ枠に振動が伝わるのを防止できるため、光ピックアップユニット等に適用できるのは勿論のこと、レンズ枠の振動そのものを防止する必要があるものであれば、その他のレンズ光学系に対しても有用である。

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、（ａ）は装置の正面図、（ｂ）は装置の側面図、（ｃ）は装置の背面図である。 図１に示すレンズ駆動装置の分解斜視図である。 図１に示すレンズ駆動装置の側面図である。 図３中のＥ１−Ｅ１における装置の一部断面図である。

符号の説明

Ｌ 光軸方向
１０ ベース
１１ 壁面部
１２ 端面
１５ スリット
２０ ガイドシャフト
３０ レンズ枠
３１ 環状部
３２ 延出部
３３ 連結部
３４ 当接部
３５ バネ受け部
３６ 被検出片
３７ 連結部
４０ モータ（駆動源）
５０ リードスクリュー
５１ 雄ネジ
６０ ナット
６１ 雌ネジ
６２ 突起
６３ 端面
７０ バネ
８０ カバー
９０ 検出センサ

Claims (2)

1. ベース、前記ベースに固定された駆動源、前記駆動源により回転駆動されるリードスクリュー、レンズを保持すると共に前記ベースに対して光軸方向に移動自在に支持されたレンズ枠、前記リードスクリューに螺合すると共に光軸方向において前記レンズ枠と一緒に移動し得るナット、を備えたレンズ駆動装置であって、
   前記ベースは、前記リードスクリュー、前記レンズ枠、及び前記ナットを取り囲む内部空間を画定するように光軸方向に延出する壁面部を有し、
   前記レンズ枠は、光軸方向においてのみ前記ナットに当接する当接部を有し、
   前記壁面部は、前記ナットを回転不能に係合させつつ光軸方向にガイドするべく光軸方向に長尺でその一方向に向けて開口するスリットを有し、
   前記ナットは、前記ベースに対して回転不能になるように、前記スリットに挿入される突起を有する、
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記レンズ枠の当接部は、光軸方向の一方向から前記ナットの端面に当接するように形成され、
   前記当接部を前記ナットに押圧するべく付勢力を及ぼすバネを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。

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