JP4823701B2

JP4823701B2 - 送りねじ駆動機構

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Publication number: JP4823701B2
Application number: JP2006023215A
Authority: JP
Inventors: 博野村; 真也鈴鹿; 賢遠藤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: JP2007205425A

Description

本発明は、送りねじ駆動機構に関する。

回転規制されたナットに対して送りねじ（リードねじ）を螺合させ、この送りねじの回転によってナットを進退させる送りねじ駆動機構では、送りねじ端部にナットが達して移動規制されているにも関わらず、さらに送りねじが回転駆動されると、ナットが締め付けられて動作不能となる「喰いつき」と呼ばれる不具合が発生するおそれがある。カメラのフォーカシングモータのように精密な駆動が要求される場合、送りねじのピッチを小さくするほどナットの移動精度（分解能）を高くすることができるが、その反面で喰いつきも生じやすくなる。

このような不具合を解消するために、通常の使用状態ではナットが送りねじの端部まで達しないように余裕を持たせて、ナット及び該ナットによって駆動される被駆動部材の移動範囲を設定することが考えられる。しかし、この構成では送りねじの端部付近を含めた全域を有効な駆動領域とすることができず、機構の小型化に限界があった。また、送りねじを駆動するモータを動作させるソフト上の信号が誤作動を起こすと、上記のような余裕を持たせたにもかかわらずナットが送りねじの端部に達してしまい、喰いつきが生じるおそれがあった。

このような問題を解決するべく、特許文献１では、送りねじの端部までナットが達したときには螺合が外れるようにして喰いつきを防いでいる。螺合が外れたときにナットが当て付く付勢ばねが設けられており、この付勢ばねが送りねじ方向にナットを押圧するため、送りねじを逆方向に回転させればナットを送りねじに再螺合させることが可能になっている。
特開平９-２０３８４９号公報

しかし特許文献１の構造では、付勢ばねに当接する際にナットに加わる負荷が急に変化することになる。つまり、この付勢ばねが原因で、ナットに与えられる駆動力のリニアリティが損なわれてしまうので、精密な駆動が必要とされる機器には不向きであった。別言すれば、特許文献１の構成では、送りねじの全長を有効な精密駆動領域として用いることが難しい。また、ナットと送りねじの螺合が解除された場合にナットに傾きが生じると、これらをスムーズに再螺合させることができず、場合によっては螺合部が損傷するおそれがある。

そこで本発明は、ナットと送りねじの喰いつきが発生せず、かつ送りねじの全域を有効な駆動領域として用いることが可能な送りねじ駆動機構を提供することを目的とする。

本発明は、送りねじ軸を正逆に回転駆動するモータと、送りねじ軸に螺合するねじ孔を有し、送りねじ軸の正逆回転によってその軸線方向に進退移動されるように回転が規制されたナットと、送りねじ軸の軸線方向に直線移動可能に案内され、ナットによって第１の移動方向へ押圧移動される被駆動部材と、該被駆動部材を第１の移動方向と逆の第２の移動方向へ付勢し、該第２の移動方向へのナットの移動に被駆動部材を追従移動させる付勢手段とを有する送りねじ駆動機構において、ナットは第２の移動方向における移動端で送りねじ軸との螺合を解除すること；ナットが送りねじ軸との螺合状態と螺合解除状態のいずれにあるときも、第１の移動方向に向けてナットを常時付勢するナット付勢手段を有すること；ナットは、ねじ孔に連続して、送りねじ軸との螺合解除状態で該送りねじ軸の端部が嵌まって送りねじ軸に対するナットの傾きを防ぐ倒れ防止孔を有していること；及び、ナットは倒れ防止孔を囲む環状突出部を有し、被駆動部材は該環状突出部を挿入させて保持し被駆動部材に対するナットの傾きを防ぐ挿入孔を有すること；を特徴としている。

また、第２の移動方向への被駆動部材の移動端を決める移動規制部材を備え、ナットが第２の移動方向における移動端で送りねじ軸との螺合を解除するとき、ナットは被駆動部材から離間するように構成するとよい。

被駆動部材の付勢手段の付勢力がナット付勢手段の付勢力よりも強くなるように互いの付勢力を設定するとよい。

ナット付勢手段は、モータを支持する固定部材とナットとの間に配した圧縮コイルばねとすることができる。

また、ナットがさらに第１の移動方向における移動端で送りねじ軸との螺合を解除するように構成してもよい。

本発明はまた、送りねじ軸を正逆に回転駆動するモータと、送りねじ軸に螺合するねじ孔を有し、送りねじ軸の正逆回転によってその軸線方向に進退移動されるように回転が規制されたナットと、送りねじ軸の軸線方向に直線移動可能に案内され、ナットによって移動される被駆動部材とを有する送りねじ駆動機構において、送りねじ軸に対する少なくとも一方の移動端でナットが該送りねじ軸との螺合を解除すること；ナットに、ねじ孔に連続して、送りねじ軸との螺合解除状態で該送りねじ軸の端部が嵌まり、送りねじ軸に対するナットの傾きを防ぐ倒れ防止孔を設けたこと；及び、ナットは倒れ防止孔を囲む環状突出部を有し、被駆動部材は該環状突出部を挿入させて保持し被駆動部材に対するナットの傾きを防ぐ挿入孔を有すること；を特徴としている。

ナットが、送りねじ軸に対する両方の移動端で該送りねじ軸との螺合を解除するようにして、ねじ孔を挟んで位置させて一対の倒れ防止孔を形成してもよい。

以上の本発明の送りねじ駆動機構における被駆動部材は、例えば、カメラの撮影光学系を構成する光学要素の保持枠とすることができる。さらには、この光学要素をフォーカシングレンズ群とし、モータを、被写体距離に応じて合焦位置に該フォーカシングレンズ群を移動させるフォーカシングモータとすることができる。

以上の本発明の送りねじ駆動機構によれば、ナットが移動端に達した状態で送りねじ軸との螺合を解除するのでナットと送りねじの喰いつきが発生するおそれがなく、しかも螺合解除状態で送りねじ軸の端部と倒れ防止孔の嵌合でナットの倒れを防止してスムーズな再螺合が保証されるため、送りねじの全域を有効な駆動領域として用いることができる。また、ナットに倒れ防止孔を囲む環状突出部を設け、該環状突出部を被駆動部材に形成した挿入孔に挿入して保持させることで、より確実にナットの倒れ防止を図ることができる。

図１は本発明の送りねじ駆動機構を適用したデジタルカメラ２００の外観を示している。カメラボディ２０２の正面に、ズームレンズ鏡筒２０１、光学ファインダー２０３、ストロボ２０４を備え、カメラボディ２０２の上面には、シャッタボタン２０５、メインスイッチ２０６を備えている。

図２と図３に側断面を示すデジタルカメラ２００のズームレンズ鏡筒２０１は、撮影時には図２のようにカメラボディ２０２から被写体側へ繰り出され、撮影を行わないときは図３のようにカメラボディ２０２内に収納（沈胴）される。図２では、ズームレンズ鏡筒２０１の上半断面がワイド端、下半断面がテレ端の撮影状態を示している。図５及び図６に示すように、ズームレンズ鏡筒２０１は、２群直進案内環１０、カム環１１、第３繰出筒１２、第２繰出筒１３、直進案内環１４、第１繰出筒１５、ヘリコイド環１８、固定環（被駆動部材の移動規制部材、固定部材）２２といった略同心の複数の環状（筒状）部材を備えており、これらの環状部材の共通中心軸を図２と図３の鏡筒中心軸Ｚ０として示している。

ズームレンズ鏡筒２０１の撮像光学系は、物体側から順に第１レンズ群ＬＧ１、シャッタＳ及び絞りＡ、第２レンズ群ＬＧ２、第３レンズ群ＬＧ３、ローパスフィルタ２５及びＣＣＤ６０を備えている。第１レンズ群ＬＧ１からＣＣＤ６０までの各光学要素は、撮影状態において共通の撮影光軸（共通光軸）Ｚ１上に位置する。この撮影光軸Ｚ１は、鏡筒中心軸Ｚ０と平行であり、かつ該鏡筒中心軸Ｚ０に対して下方に偏心している。ズーミングは、第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２を撮影光軸Ｚ１に沿って所定の軌跡で進退させることによって行い、フォーカシングは同方向への第３レンズ群ＬＧ３の移動で行う。なお、以下の説明中で「光軸方向」とは撮影光軸Ｚ１と平行な方向を意味し、被写体側を前方、像面側を後方とする。

固定環２２はカメラボディ２０２内に固定されており、この固定環２２の後部に固定ホルダ２３が固定されている。固定ホルダ２３には、ＣＣＤ６０とローパスフィルタ２５が支持されている。固定ホルダ２３の後部には、画像や撮影情報を表示するＬＣＤ２０が設けられている。

第３レンズ群ＬＧ３を保持する３群レンズ枠（被駆動部材）５１は、ガイド軸５２、５３を介して撮影光軸Ｚ１と平行な方向に直進案内されており、３群枠付勢ばね（被駆動部材の付勢手段）５５によって前方へ付勢されている。３群レンズ枠５１には、フォーカシングモータ１６０によって光軸方向へ進退移動されるＡＦナット５４が当て付いており、フォーカシングモータ１６０によってＡＦナット５４が後方へ移動されると、３群レンズ枠５１はＡＦナット５４に押圧されて後方へ移動される。逆にＡＦナット５４が前方へ移動されると、３群レンズ枠５１は、３群枠付勢ばね５５の付勢力によってＡＦナット５４に追随して前方へ移動される。この３群レンズ枠５１の駆動機構については後述する。

図４に示すように、固定環２２の上部にはズームモータ１５０が支持されている。ズームモータ１５０の駆動力は、減速ギヤ機構を介して図５のズームギヤ２８に伝達される。ズームギヤ２８は、撮影光軸Ｚ１と平行なズームギヤ軸２９によって固定環２２に枢着されている。

固定環２２の内側にはヘリコイド環１８が支持されている。ヘリコイド環１８はズームギヤ２８によって回転駆動され、図３の収納状態から図２の撮影状態になるまでの間（及びその逆）は、ヘリコイド機構を介してヘリコイド環１８が回転しながら光軸方向に移動し、図２の撮影状態（ワイド端からテレ端の間）では、ヘリコイド環１８が光軸方向に移動せずに定位置で回転される。第１繰出筒１５は、ヘリコイド環１８と共に回転及び光軸方向移動を行うように結合されている。

第１繰出筒１５とヘリコイド環１８の内側には、直進案内環１４が支持されている。直進案内環１４は、固定環２２に形成した直線溝を介して光軸方向に直進案内されており、第１繰出筒１５とヘリコイド環１８に対しては、相対回転は可能で光軸方向に共に移動するように係合している。

図５に示すように、直進案内環１４には、内周面と外周面を貫通する貫通ガイド溝１４ａが形成されている。貫通ガイド溝１４ａは、撮影光軸Ｚ１に対して斜行するリード溝部分と、鏡筒中心軸Ｚ０を中心とする周方向溝部分とを有していて、カム環１１の外周面に設けた外径突起１１ａが摺動可能に嵌まっている。外径突起１１ａはさらに、第１繰出筒１５の内周面に形成した撮影光軸Ｚ１と平行な回転伝達溝１５ａに係合しており、カム環１１は第１繰出筒１５と共に回転される。カム環１１は、貫通ガイド溝１４ａのリード溝部分に外径突起１１ａが係合するときには、このリード溝部分の案内を受けて回転しながら光軸方向に進退され、貫通ガイド溝１４ａの周方向溝部分に外径突起１１ａが係合するときには、光軸方向に移動せずに定位置で回転する。ヘリコイド環１８と同様に、図３の収納状態と図２の撮影状態の間（及びその逆）ではカム環１１が回転進退され、図２の撮影状態（ワイド端とテレ端の間）ではカム環１１が定位置回転される。

直進案内環１４は、その内周面に形成した撮影光軸Ｚ１と平行な直線溝によって、２群直進案内環１０と第２繰出筒１３を光軸方向に直進案内している。２群直進案内環１０は、第２レンズ群ＬＧ２を支持する２群レンズ移動枠８を光軸方向に直進案内し、第２繰出筒１３は、第１レンズ群ＬＧ１を支持する第３繰出筒１２を光軸方向へ直進案内する。２群直進案内環１０と第２繰出筒１３はそれぞれ、カム環１１に対して相対回転可能かつ光軸方向に一体に移動するように支持されている。

カム環１１の内周面に形成した２群案内カム溝１１ｂに対し、２群レンズ移動枠８の外周面に設けた２群用カムフォロア８ａが係合している。２群レンズ移動枠８は２群直進案内環１０を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環１１が回転すると、２群案内カム溝１１ｂの形状に従って、２群レンズ移動枠８が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。

図６に示すように、２群レンズ移動枠８の内側には、第２レンズ群ＬＧ２を保持する２群レンズ枠６が、退避回動軸３３を中心として回動可能に支持されている。退避回動軸３３は撮影光軸Ｚ１と平行な軸であり、２群レンズ枠６が揺動することによって第２レンズ群ＬＧ２が、撮影光軸Ｚ１上の撮影位置（図２）と、撮影光軸Ｚ１の上方に退避された退避位置（図３）とに移動される。この退避位置では、第２レンズ群ＬＧ２の光軸は図３、図１２及び図１３にＺ２で示す位置に変位する。２群レンズ枠６はトーションばね３９によって撮影位置側に付勢されており、固定ホルダ２３には、２群レンズ移動枠８が後退したときにトーションばね３９に抗して２群レンズ枠６を退避位置に回動させる退避ガイド突起４０が設けられている。

２群直進案内環１０によって光軸方向へ直進案内された第２繰出筒１３は、さらに第３繰出筒１２を光軸方向へ直進案内している。第３繰出筒１２は内径方向に突出する１群用カムフォロア３１を有し、この１群用カムフォロア３１が、カム環１１の外周面に形成した１群案内カム溝１１ｃに摺動可能に嵌合している。第３繰出筒１２内には、１群調整環２を介して１群レンズ枠１が支持されている。１群レンズ枠１は第１レンズ群ＬＧ１を保持している。

第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２の間には、シャッタＳと絞りＡを有するシャッタユニット１００が支持されている。シャッタユニット１００は、２群レンズ移動枠８の内側に固定されている。

以上の構造からなるズームレンズ鏡筒２０１は次のように動作する。図３の鏡筒収納状態においてメインスイッチ２０６をオンすると、ズームモータ１５０が鏡筒繰出方向に駆動される。ズームモータ１５０によりズームギヤ２８が回転駆動され、ヘリコイド環１８と第１繰出筒１５がヘリコイドによって前方へ回転繰出される。直進案内環１４は、第１繰出筒１５及びヘリコイド環１８と共に前方に直進移動する。このとき、第１繰出筒１５から回転力が付与されるカム環１１は、直進案内環１４の前方への直進移動分と、該直進案内環１４との間に設けたリード構造（貫通ガイド溝１４ａのリード溝部分と外径突起１１ａ）による繰出分との合成移動を行う。ヘリコイド環１８とカム環１１が前方の所定位置まで繰り出されると、それぞれの回転繰出構造（ヘリコイド、リード）の機能が解除されて、鏡筒中心軸Ｚ０を中心とした周方向回転のみを行うようになる。

カム環１１が回転すると、その内側では、２群直進案内環１０を介して直進案内された２群レンズ移動枠８が、２群用カムフォロア８ａと２群案内カム溝１１ｂの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。図３の収納状態では、２群レンズ移動枠８内の２群レンズ枠６は、固定ホルダ２３に突設した退避ガイド突起４０の作用によって撮影光軸Ｚ１から外れた退避位置に保持されており、該２群レンズ枠６は、２群レンズ移動枠８がズーム領域まで繰り出される途中で退避ガイド突起４０から離れて、トーションばね３９の付勢力によって第２レンズ群ＬＧ２の光軸を撮影光軸Ｚ１と一致させる撮影位置（図２）に回動する。以後、ズームレンズ鏡筒２０１を再び収納位置に移動させるまでは、２群レンズ枠６は撮影位置に保持される。

また、カム環１１が回転すると、該カム環１１の外側では、第２繰出筒１３を介して直進案内された第３繰出筒１２が、１群用カムフォロア３１と１群案内カム溝１１ｃの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。

すなわち、撮像面（ＣＣＤ受光面）に対する第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２の繰出位置はそれぞれ、前者が、固定環２２に対するカム環１１の前方移動量と、該カム環１１に対する第３繰出筒１２のカム繰出量との合算値として決まり、後者が、固定環２２に対するカム環１１の前方移動量と、該カム環１１に対する２群レンズ移動枠８のカム繰出量との合算値として決まる。ズーミングは、この第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２が互いの空気間隔を変化させながら撮影光軸Ｚ１上を移動することにより行われる。図３の収納位置から鏡筒繰出を行うと、まず図２の上半断面に示すワイド端の繰出状態になり、さらにズームモータ１５０を鏡筒繰出方向に駆動させると、同図の下半断面に示すテレ端の繰出状態となる。図２から分かるように、本実施形態のズームレンズ鏡筒２０１は、ワイド端では第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２の間隔が大きく、テレ端では、第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２が互いの接近方向に移動して間隔が小さくなる。このような第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２の空気間隔の変化は、２群案内カム溝１１ｂと１群案内カム溝１１ｃの軌跡によって与えられるものである。このテレ端とワイド端の間のズーム領域では、カム環１１、第１繰出筒１５及びヘリコイド環１８は、前述の定位置回転のみを行い、光軸方向へは進退しない。

ズームレンズ鏡筒２０１がワイド端からテレ端までの撮影可能状態にあるとき、測距手段によって得られた被写体距離情報に応じてＡＦモータ１６０を駆動することにより、第３レンズ群ＬＧ３（３群レンズ枠５１）が撮影光軸Ｚ１に沿って移動してフォーカシングが実行される。

メインスイッチ２０６をオフすると、ズームモータ１５０が鏡筒収納方向に駆動され、ズームレンズ鏡筒２０１は上記の繰出動作とは逆の収納動作を行い、図３の収納状態になる。この収納位置への移動の途中で、２群レンズ枠６が退避ガイド突起４０によって退避位置に回動され（図１０参照）、２群レンズ移動枠８と共に後退する。ズームレンズ鏡筒２０１が収納位置まで移動されると、第２レンズ群ＬＧ２は、光軸方向において第３レンズ群ＬＧ３やローパスフィルタ２５やＣＣＤ６０と同位置に格納される（鏡筒の径方向に重なる）。この収納時の第２レンズ群ＬＧ２の退避構造によってズームレンズ鏡筒２０１の収納長が短くなり、図３の左右方向におけるカメラボディ２０２の厚みを小さくすることが可能となっている。

３群レンズ枠５１の駆動機構の詳細を説明する。３群レンズ枠５１は、第３レンズ群ＬＧ３を保持する保持枠部５１ａから径方向に向けて一対のガイド腕部５１ｂ、５１ｃを延出させている。一方のガイド腕部５１ｂの端部付近には、ガイド軸５２に対して摺動可能に嵌まるガイド孔が形成され、他方のガイド腕部５１ｃの端部には、ガイド軸５３に対して摺動可能に嵌まるガイド溝が形成されている。ガイド軸５２とガイド軸５３はそれぞれ撮影光軸Ｚ１と平行であり、３群レンズ枠５１は撮影光軸Ｚ１と平行な方向に直進移動するように案内される。図９及び図１０に示すように、ガイド軸５２の前端部と後端部はそれぞれ固定環２２と固定ホルダ２３に形成した支持孔に支持されており、固定環２２と固定ホルダ２３のそれぞれにおけるガイド軸５２の支持部に対してガイド腕部５１ｂの前後端部が当て付くまでが、３群レンズ枠５１の機械的な可動範囲となる。

図７及び図８に示すように、ガイド腕部５１ｂの端部付近には、ガイド軸５２の延設方向と略平行に長手方向を向けた回転規制溝５６が形成されている。回転規制溝５６はカメラ上下方向に離間して互いに対向する回転規制面５６ａ、５６ｂを有し、この回転規制面５６ａと回転規制面５６ｂは互いに平行な平面となっている。回転規制面５６ａと回転規制面５６ｂのそれぞれの前端部に連続して傾斜面５６ｃ、５６ｄが形成されている。傾斜面５６ｃと傾斜面５６ｄは、前方に進むにつれて徐々に互いの間隔を広くする傾斜面であり、この傾斜面５６ｃと傾斜面５６ｄの前端部で回転規制溝５６が開放されている。回転規制溝５６の後端部側は、側方に向けて突出するナット係合板部５７によって塞がれている。ナット係合板部５７には、光軸方向への貫通部（挿入孔）５７ａと、該貫通部５７ａと略同心で前方を向く環状溝５７ｂが形成されている。

フォーカシングモータ１６０は、その本体部１６０ｂが固定環２２のモータ支持部２２ａに固定され、固定環２２と固定ホルダ２３の間の空間内にドライブシャフト（送りねじ軸）１６０ａを延出させている。ドライブシャフト１６０ａは撮影光軸Ｚ１と平行な方向に軸線を向けており、フォーカシングモータ１６０はこの軸線を中心として正逆方向にドライブシャフト１６０ａを回転駆動することができる。ドライブシャフト１６０ａの外周面には送りねじ１６０ｃが形成されている。モータ支持部２２ａのうち固定ホルダ２３に対向する後面側には、フォーカシングモータ１６０を中心とした環状をなすばね受け溝２２ｂが形成されている。また、モータ支持部２２ａには、光軸方向後方に向けて一対の回転規制突起２２ｃ、２２ｄが突設されている。

ＡＦナット５４は、ナット係合板部５７と略平行をなす板状部材であり、ドライブシャフト１６０ａの送りねじ１６０ｃに螺合するねじ孔５４ａと、該ねじ孔５４ａに続いて後方（ナット係合板部５７側）に突出する環状突出部５４ｂと、環状突出部５４ｂとは逆に前方（モータ支持部２２ａ側）に突出する環状突出部５４ｃと、環状突出部５４ｂを中心とする環状のばね受け溝５４ｄと、該ばね受け溝５４ｄの裏面側に位置しナット係合板部５７の環状溝５７ｂに係合可能な環状突部５４ｅと、側方に向けて突出された回転規制突起５４ｆ及びサブ回転規制突起５４ｇと、回転規制突起５４ｆの下部側に位置する弾性変形部５４ｈを有している。弾性変形部５４ｈは、基端部がＡＦナット５４の本体部に接続し、先端部が固定されない自由端部となっており、基端部を中心として上下方向に弾性変形することが可能になっている。

ＡＦナット５４は、ねじ孔５４ａをドライブシャフト１６０ａの送りねじ１６０ｃに螺合させ、かつ回転規制突起５４ｆと弾性変形部５４ｈを回転規制溝５６に挿入させた状態で、固定環２２のモータ支持部２２ａとナット係合板部５７の間に組み付けられる。回転規制突起５４ｆの上下面は回転規制面５６ａと回転規制面５６ｂに対して当接し、この当接関係によってＡＦナット５４は３群レンズ枠５１に対して回転規制されている（図１６）。なお、回転規制突起５４ｆの上面（回転規制面５６ａに接する面）と弾性変形部５４ｈの下面（回転規制面５６ｂに接する面）の間隔は、弾性変形部５４ｈの自由状態では回転規制溝５６の上下方向幅（回転規制面５６ａと回転規制面５６ｂの間隔）よりも広く、回転規制溝５６に挿入すると弾性変形部５４ｈが回転規制面５６ｂに押圧されて回転規制突起５４ｆに近付く方向に弾性変形される（図１６）。この弾性変形部５４ｈの弾性変形によって、ＡＦナット５４は３群レンズ枠５１に対してガタなく保持される。

３群レンズ枠５１は３群枠付勢ばね５５によって光軸方向前方へ付勢されており、この付勢力によってナット係合板部５７がＡＦナット５４に当接した状態が維持される。このとき図９や図１０に示すように、環状突出部５４ｂが貫通部５７ａに進入し、環状突部５４ｅが環状溝５７ｂに進入し、３群レンズ枠５１に対するＡＦナット５４の傾きが規制される。

また、ＡＦナット５４側のばね受け溝５４ｄと固定環２２側のばね受け溝２２ｂとの間には、圧縮コイルばねからなるナット付勢ばね（ナット付勢手段）６１が挿入され、該ナット付勢ばね６１によってＡＦナット５４には光軸方向後方への付勢力が作用している。図９、図１０、図１３及び図１４から分かるように、ナット付勢ばね６１の付勢力は、ＡＦナット５４の移動位置を問わず常に作用している。なお、ＡＦナット５４とナット係合板部５７が当接した状態では、ＡＦナット５４に対してナット付勢ばね６１とは反対方向の付勢力が３群枠付勢ばね５５によって作用するが、ナット付勢ばね６１よりも３群枠付勢ばね５５の付勢力の方が強くなるように設定されている。

回転規制突起５４ｆと回転規制溝５６の係合関係によって回転規制されたＡＦナット５４は、ドライブシャフト１６０ａを正逆に回転駆動すると、該ドライブシャフト１６０ａの軸線に沿って前後に進退移動する。図９はＡＦナット５４を送りねじ１６０ｃの前端部まで移動させた状態を示しており、３群枠付勢ばね５５の付勢力によってＡＦナット５４との当接方向に付勢された３群レンズ枠５１は、ナット係合板部５７を該ＡＦナット５４に当接させた状態を維持しつつ、ＡＦナット５４に追従して前方の移動端へ移動されている。図１０は、３群枠付勢ばね５５の付勢力に抗してＡＦナット５４がナット係合板部５７を押圧して、３群枠付勢ばね５５を後方移動端まで移動させた状態を示している。したがって、ドライブシャフト１６０ａの回転駆動によってＡＦナット５４が前後に移動すると、該ＡＦナット５４と共に３群レンズ枠５１が光軸方向に移動される。以後、ＡＦナット５４を後方（ドライブシャフト１６０ａの先端側、第１の移動方向）へ移動させるドライブシャフト１６０ａの回転方向を正転、ＡＦナット５４を前方（ドライブシャフト１６０ａの基端側、第２の移動方向）へ移動させるドライブシャフト１６０ａの回転方向を逆転とする。

メインスイッチ２０６をオフにした鏡筒収納状態（図３）では、図１０に示す後方移動端まで３群レンズ枠５１が移動される。このときのドライブシャフト１６０ａとＡＦナット５４の関係を示したのが図１１と図１２であり、同図から分かる通り、ＡＦナット５４は、ドライブシャフト１６０ａの送りねじ１６０ｃとねじ孔５４ａの螺合が解除した後方移動端に達している。この螺合解除状態でドライブシャフト１６０ａが正転方向に駆動されたとしても、ＡＦナット５４には後方への移動力が加わらないので、３群レンズ枠５１の後方への移動が制限されていても送りねじ１６０ｃとねじ孔５４ａの間で喰いつきが生じることがない。逆に、図１０の状態からドライブシャフト１６０ａが逆転駆動されたときは、３群枠付勢ばね５５の付勢力によってＡＦナット５４がフォーカシングモータ１６０の本端部１６０ｂ方向に向けて付勢されているので、ねじ孔５４ａが送りねじ１６０ｃに再螺合し、ＡＦナット５４が前方に移動していく。ここで、ＡＦナット５４に対しては３群枠付勢ばね５５の付勢力とは逆方向のナット付勢ばね６１の付勢力が作用しているが、前述した通り、ナット付勢ばね６１の付勢力は３群枠付勢ばね５５の付勢力よりも弱いので、送りねじ１６０ｃとねじ孔５４ａの再螺合が妨げられることがない。

撮影状態でのＡＦナット５４は図９に示す位置が前端移動位置であるが、ＡＦナット５４はさらに、ねじ孔５４ａと送りねじ１６０ｃの螺合を解除した図１３の前方移動端まで移動することができる。例えば、フォーカシングモータ１６０を動作させるソフトの誤作動などによって、図９の位置でＡＦナット５４を停止させずにさらにドライブシャフト１６０ａが逆転駆動される可能性がある。すると、図１３に示すように、モータ支持部２２ａに隣接する位置までＡＦナット５４が移動され、ねじ孔５４ａと送りねじ１６０ｃの螺合が解除される。この図１３の状態でドライブシャフト１６０ａがさらに逆転駆動されたとしても、送りねじ１６０ｃとの螺合を解除した状態のＡＦナット５４には前方への移動力が加わらないので、送りねじ１６０ｃとねじ孔５４ａの間で喰いつきが生じることがない。図１３の螺合解除状態でドライブシャフト１６０ａを正転駆動させると、ナット付勢ばね６１の付勢力によってＡＦナット５４がドライブシャフト１６０ａの先端部方向に向けて付勢されているので、ねじ孔５４ａを送りねじ１６０ｃに再螺合させることができる。

このように、ドライブシャフト１６０ａの両端部までＡＦナット５４が達した状態でさらなる移動力がドライブシャフト１６０ａによって与えられた場合、該ドライブシャフト１６０ａの送りねじ１６０ｃに対するねじ孔５４ａの螺合が解除されるため、送りねじ１６０ｃとねじ孔５４ａからなる螺合部に喰いつきが生じるおそれがない。そして、ドライブシャフト１６０ａの先端部側でねじ孔５４ａが送りねじ１６０ｃとの螺合を解除した場合は、３群枠付勢ばね５５の付勢力によってねじ孔５４ａが送りねじ１６０ｃの端部に接した状態が維持されるので、ドライブシャフト１６０ａを逆転駆動することで送りねじ１６０ｃとねじ孔５４ａを再螺合させることができる。ドライブシャフト１６０ａの基端部側でねじ孔５４ａが送りねじ１６０ｃとの螺合を解除した場合は、ナット付勢ばね６１の付勢力によってねじ孔５４ａが送りねじ１６０ｃの端部に接した状態が維持されるので、ドライブシャフト１６０ａを正転駆動することで送りねじ１６０ｃとねじ孔５４ａを再螺合させることができる。ここで、３群枠付勢ばね５５のみならず、ナット付勢ばね６１の付勢力が常に（図１３の前方移動端から図１０の後方移動端までの全域で）ＡＦナット５４に作用するようになっているため、該ＡＦナット５４を駆動する際に負荷が急な変化が発生せず、ドライブシャフト１６０ａの先端部から基端部までの全域でＡＦナット５４を高精度に駆動することができる。具体的には、ナット付勢ばね６１は、図１３に示すドライブシャフト１６０ａの基端部側にＡＦナット５４のねじ孔５４ａを再螺合させるための付勢手段であるが、この図１３の状態のみならず、図９のようにねじ孔５４ａと送りねじ１６０ｃが螺合した状態や、図１０のようにドライブシャフト１６０ａの先端部側で送りねじ１６０ｃとＡＦナット５４のねじ孔５４ａの螺合が解除された状態でも、ナット付勢ばね６１の付勢力がＡＦナット５４に作用している。以上の構成によって、ドライブシャフト１６０ａの送りねじ１６０ｃの全域をフォーカシング用の有効な（高精度な）駆動領域として用いることができ、無駄がない。

また、図１２に示すように、ＡＦナット５４における環状突出部５４ｂと環状突出部５４ｃのそれぞれの内周面は、ねじ孔５４ａのねじ形成領域を挟んで、ねじが形成されていない円筒状の倒れ防止孔５４ｍ、５４ｎとなっている。各倒れ防止孔５４ｍ、５４ｎの内径サイズは送りねじ１６０ｃの外径サイズに対応しており、図１０のようにＡＦナット５４がドライブシャフト１６０ａの先端部側で送りねじ１６０ｃとの螺合を解除したときには、該ドライブシャフト１６０ａの先端部側の一部が円筒内面部５４ｎに嵌まっている（図１２）。一方、図１３のようにＡＦナット５４がドライブシャフト１６０ａの基端部側で送りねじ１６０ｃとの螺合を解除したときには、該ドライブシャフト１６０ａの基端部側の一部が倒れ防止孔５４ｍに嵌まる。このいずれの状態でも、倒れ防止孔５４ｍ、５４ｎとドライブシャフト１６０ａの送りねじ１６０ｃの外縁部との当接関係によってＡＦナット５４の傾きが防止されるので、送りねじ１６０ｃに対してねじ孔５４ａをスムーズに再螺合させることができる。

なお、通常は３群レンズ枠５１とＡＦナット５４は光軸方向に一体に移動するので、図１０や図１３のようにねじ孔５４ａと送りねじ１６０ｃの螺合が解除される前後の移動端にＡＦナット５４を移動させた場合でも、回転規制突起５４ｆと回転規制溝５６の係合によるＡＦナット５４の回転規制状態は解除されない。そのため、図１０と図１３のそれぞれの螺合解除状態においてドライブシャフト１６０ａをねじ再螺合方向に回転駆動させたときに、ＡＦナット５４が連れ回りすることなく、ＡＦナット５４と送りねじ１６０ｃを再螺合させることができる。しかし、図１４に示すように、機械的な引っ掛かりなど何らかの原因で３群レンズ枠５１がＡＦナット５４に追従して移動されなくなり、ＡＦナット５４が単独でドライブシャフト１６０ａの基端部側に移動すると、回転規制突起５４ｆが回転規制溝５６内を摺動移動して該回転規制溝５６の前端部側へ抜け、３群レンズ枠５１によるＡＦナット５４の回転規制状態が解除される。

ここで、固定環２２のモータ支持部２２ａには、光軸方向後方に向けて一対の回転規制突起２２ｃ、２２ｄが突設されており、図１５及び図１７に示すように、回転規制突起５４ｆが回転規制溝５６から前方に外れて３群レンズ枠５１側によるＡＦナット５４の回転規制状態が解除されたときには、この回転規制突起２２ｃ、２２ｄがＡＦナット５４の外周部を挟んで該ＡＦナット５４の回転を規制する。詳細には、回転規制突起２２ｃはサブ回転規制突起５４ｇの上面に隣接する位置に設けられ、回転規制突起２２ｄは弾性変形部５４ｈの下面に隣接する位置に設けられている。図１４に示すように、３群レンズ枠５１が後方移動端にあるとき、ドライブシャフト１６０の軸線方向において、回転規制溝５６の前端部と回転規制突起２２ｃ（図１４には出ていないが回転規制突起２２ｄも同様）の先端部が概ね同位置にある。そのため、回転規制溝５６から前方に回転規制突起５４ｆが外れると、代わりに回転規制突起２２ｃ、２２ｄがＡＦナット５４の回転規制を行うようになる。換言すれば、３群レンズ枠５１の移動位置に関わらず、ＡＦナット５４の可動範囲には回転規制溝５６か回転規制突起２２ｃ、２２ｄのいずれかが必ず位置しており、ＡＦナット５４を常に回り止めすることができる。

なお、図１８に示すように、カメラの上下方向において、回転規制突起２２ｄは概ね傾斜面５６ｄの前端部と同じ高さ位置、すなわち回転規制溝５６の回転規制面５６ｂよりも低い位置に設けられている。そのため、回転規制突起５４ｆが回転規制溝５６から前方に外れたときには、弾性変形部５４ｈに対する回転規制面５６ｂの押圧状態が解除され、かつ回転規制突起２２ｄが弾性変形部５４ｈを押圧しないので、弾性変形部５４ｈの弾性変形が解除される（図１７）。ＡＦナット５４が３群レンズ枠５１から離間して送りねじ１６０ｃとの螺合を解除しているときには、ＡＦナット５４によって３群レンズ枠５１の光軸方向位置を制御してフォーカシングを行うわけではないので、弾性変形部５４ｈを用いたＡＦナット５４の厳密な位置決めを行う必要がない。

図１５及び図１７に示す離脱状態でドライブシャフト１６０ａを正転駆動させると、回転規制突起２２ｃ、２２ｄによって回転規制されたＡＦナット５４は、ねじ孔５４ａを送りねじ１６０ｃに再螺合させ、ドライブシャフト１６０ａに沿って後方に移動されていく。ＡＦナット５４がある程度後方に移動すると、回転規制突起５４ｆと弾性変形部５４ｈが回転規制溝５６内に進入して、３群レンズ枠５１がＡＦナット５４を回転規制する状態に復帰する。このとき、回転規制溝５６の前端部には傾斜面５６ｃ、５６ｄが形成されているので、回転規制突起５４ｆと弾性変形部５４ｈを回転規制溝５６の内部へスムーズに導くことができる。そして、回転規制突起５４ｆが再び回転規制溝５６内に挿入されるときには、弾性変形部５４ｈが傾斜面５６ｄに沿って徐々に回転規制突起５４ｆに近付くように弾性変形されながら、該回転規制突起５４ｆと共に回転規制溝５６内に移動される。

このように、特定の状態でＡＦナット５４の回転規制手段を３群レンズ枠５１側から固定環２２側に切り替えることには次のような利点がある。まず、３群レンズ枠５１に倒れを生じさせず光軸方向に精度良く移動させるためには、ガイド腕部５１ｂのガイド孔とガイド軸５２の間に、光軸方向へ所定の係合長Ａ（図９）が必要である。一方、ガイド軸５２の支持位置における固定環２２と固定ホルダ２３の光軸方向間隔はＢ（図９）である。よって、３群レンズ枠５１の機械的な可動範囲はＢ−Ａとなる。ここで、本実施形態とは異なり、図１４のように３群レンズ枠５１がＡＦナット５４に追従移動しない状態であっても回転規制突起５４ｆと回転規制溝５６の係合が維持されるように、図示実施形態よりも回転規制溝５６を前方に長く延長させると、ガイド腕部５１ｂが光軸方向に長くなってしまい、３群レンズ枠５１の可動範囲が短くなってしまうので、スペース効率上好ましくない。固定環２２と固定ホルダ２３の光軸方向間隔を大きくすれば３群レンズ枠５１の可動範囲は確保できるが、レンズ鏡筒全体の小型化が難しくなるので、これも好ましくない。これに対し、本実施形態のように、回転規制突起５４ｆが回転規制溝５６から外れたときには、固定環２２側の回転規制突起２２ｃ、２２ｄがＡＦナット５４の回り止めを受け持つ構造であれば、３群レンズ枠５１のガイド腕部５１ｂを必要以上に長く形成する必要がなく、かつ固定環２２と固定ホルダ２３の光軸方向間隔を広げる必要もなく、ＡＦナット５４を常に回転規制状態にさせることができる。

以上、図示実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図示実施形態は、カメラのフォーカシング用の駆動機構に適用したものであるが、本発明の送りねじ駆動機構は、これ以外の機器に適用することができる。

本発明を適用した送りねじ駆動機構を備えたデジタルカメラの正面図である。同デジタルカメラの撮影状態における側断面図である。同デジタルカメラの鏡筒収納状態の側断面図である。同デジタルカメラの収納状態におけるズームレンズ鏡筒の斜視図である。ズームレンズ鏡筒の一部の分解斜視図である。ズームレンズ鏡筒の異なる部分の分解斜視図である。３群レンズ枠とＡＦナットの関係を示す斜視図である。図７におけるＡＦナット付近を拡大した斜視図である。３群レンズ枠が前方移動端にある状態のフォーカシングモータとＡＦナット付近の断面図である。図９の状態から３群レンズ枠とＡＦナットがそれぞれの後方移動端へ移動された状態を示す断面図である。図１０の状態におけるフォーカシングモータとＡＦナットのみを取り出して示す一部断面図である。図１１のＡＦナット付近を拡大した断面図である。図９の状態からさらにＡＦナットが前方移動端に移動して、送りねじとの螺合を解除した状態を示す断面図である。ＡＦナットが前方移動端に移動され、かつ３群レンズ枠が後方移動端で停止している状態を示す断面図である。固定環のモータ支持部に突設した回転規制突起とＡＦナットの位置関係を示す、後方から見た斜視図である。ＡＦナットが３群レンズ枠の回転規制溝によって回転規制されている状態における回転規制突起とＡＦナットの関係を示す背面図である。３群レンズ枠の回転規制溝による回転規制が解除された状態における回転規制突起とＡＦナットの関係を示す背面図である。図１７に３群レンズ枠を加えてＤ１-Ｄ１断面線に沿って見た断面図である。

符号の説明

１１カム環
１２第３繰出筒
１３第２繰出筒
１４直進案内環
１５第１繰出筒
１８ヘリコイド環
２２固定環（被駆動部材の移動規制部材、固定部材）
２２ａモータ支持部
２２ｂばね受け溝
２２ｃ２２ｄ回転規制突起
２３固定ホルダ
５１３群レンズ枠（被駆動部材）
５１ａ保持枠部
５１ｂ５１ｃガイド腕部
５２５３ガイド軸
５４ＡＦナット
５４ａねじ孔
５４ｄばね受け溝
５４ｆ回転規制突起
５４ｇサブ回転規制突起
５４ｈ弾性変形部
５４ｍ５４ｎ倒れ防止孔
５５３群枠付勢ばね（被駆動部材の付勢手段）
５６回転規制溝
５６ａ５６ｂ回転規制面
５６ｃ５６ｄ傾斜面
５７ナット係合板部
５７ａ貫通部（挿入孔）
５７ｂ環状溝
６１ナット付勢ばね（ナット付勢手段）
１６０フォーカシングモータ
１６０ａドライブシャフト（送りねじ軸）
１６０ｃ送りねじ
２００デジタルカメラ
２０１ズームレンズ鏡筒
ＬＧ１第１レンズ群
ＬＧ２第２レンズ群
ＬＧ３第３レンズ群
Ｚ１撮影光軸

Claims

送りねじ軸を正逆に回転駆動するモータと、
上記送りねじ軸に螺合するねじ孔を有し、送りねじ軸の正逆回転によってその軸線方向に進退移動されるように回転が規制されたナットと、
送りねじ軸の軸線方向に直線移動可能に案内され、上記ナットによって第１の移動方向へ押圧移動される被駆動部材と、
該被駆動部材を上記第１の移動方向と逆の第２の移動方向へ付勢し、該第２の移動方向へのナットの移動に被駆動部材を追従移動させる付勢手段と、
を有する送りねじ駆動機構において、
上記ナットは、上記第２の移動方向における移動端で送りねじ軸との螺合を解除すること；
上記ナットが送りねじ軸との螺合状態と螺合解除状態のいずれにあるときも、上記第１の移動方向に向けてナットを常時付勢するナット付勢手段を有すること；
上記ナットは、上記ねじ孔に連続して、上記送りねじ軸との螺合解除状態で該送りねじ軸の端部が嵌まり、送りねじ軸に対するナットの傾きを防ぐ倒れ防止孔を有していること；及び
上記ナットは上記倒れ防止孔を囲む環状突出部を有し、上記被駆動部材は該環状突出部を挿入させて保持し被駆動部材に対する上記ナットの傾きを防ぐ挿入孔を有していること；
を特徴とする送りねじ駆動機構。
請求項１記載の送りねじ駆動機構において、上記第２の移動方向への被駆動部材の移動端を決める移動規制部材を備え、上記ナットが上記第２の移動方向における移動端で送りねじ軸との螺合を解除するとき、ナットは上記被駆動部材から離間する送りねじ駆動機構。
請求項１または２記載の送りねじ駆動機構において、上記被駆動部材の付勢手段の付勢力がナット付勢手段の付勢力よりも強い送りねじ駆動機構。
請求項１ないし３のいずれか１項記載の送りねじ駆動機構において、上記ナット付勢手段は、上記モータを支持する固定部材とナットとの間に配した圧縮コイルばねからなる送りねじ駆動機構。
請求項１ないし４のいずれか１項記載の送りねじ駆動機構において、ナットはさらに上記第１の移動方向における移動端で送りねじ軸との螺合を解除する送りねじ駆動機構。
送りねじ軸を正逆に回転駆動するモータと、
上記送りねじ軸に螺合するねじ孔を有し、送りねじ軸の正逆回転によってその軸線方向に進退移動されるように回転が規制されたナットと、
送りねじ軸の軸線方向に直線移動可能に案内され、上記ナットによって移動される被駆動部材と、
を有する送りねじ駆動機構において、
上記ナットは、送りねじ軸に対する少なくとも一方の移動端で該送りねじ軸との螺合を解除すること；
上記ナットは、上記ねじ孔に連続して、上記送りねじ軸との螺合解除状態で該送りねじ軸の端部が嵌まり、送りねじ軸に対するナットの傾きを防ぐ倒れ防止孔を有していること；及び
上記ナットは上記倒れ防止孔を囲む環状突出部を有し、上記被駆動部材は該環状突出部を挿入させて保持し被駆動部材に対する上記ナットの傾きを防ぐ挿入孔を有していること；
を特徴とする送りねじ駆動機構。
請求項６記載の送りねじ駆動機構において、上記ナットは、送りねじ軸に対する両方の移動端で該送りねじ軸との螺合を解除し、ねじ孔を挟んで位置する一対の上記倒れ防止孔を有している送りねじ駆動機構。
請求項１ないし７のいずれか１項記載の送りねじ駆動機構において、上記被駆動部材は、カメラの撮影光学系を構成する光学要素の保持枠である送りねじ駆動機構。
請求項８記載の送りねじ駆動機構において、上記光学要素はフォーカシングレンズ群であり、上記モータは、被写体距離に応じて合焦位置に該フォーカシングレンズ群を移動させるフォーカシングモータである送りねじ駆動機構。