JP4874744B2 - 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によるネジ送り機構により、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駆動モータ、駆動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（又はそのアーム）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又はレンズ枠をナットに向けて付勢するコイルスプリング等を備え、駆動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）。

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、又、ナットの端面がレンズ枠（アーム）の保持面に直接接触（全域で面接触）した状態で保持されているため、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、駆動モータの回転駆動力とその反動等により、ナットの端面と保持面との全域での面接触を介して、ナットからレンズ枠に振動等が伝わり、光軸と垂直な方向において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。

特開平１０−２０１７７号公報 特開２００４−３４１３９２号公報

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、ナットからレンズ枠に振動等が伝達されないようにして、レンズ枠（レンズ）を振動させ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、ハウジング、ハウジングに固定された駆動源、駆動源により回転駆動されるべく光軸方向に伸長するリードスクリュー、リードスクリューに螺合するナット、レンズを保持し光軸方向に移動自在に支持されたレンズ枠、光軸方向の一方からナットに当接するべくレンズ枠に設けられた当接部、ナットと当接部を接触させるように付勢するバネを備えたレンズ駆動装置であって、上記ハウジングは、略矩形形状でかつ光軸方向の後方に開口した箱状に形成され、その隅部領域において光軸方向に長尺に伸長すると共に光軸方向の後方に向けて開口するように形成されたガイドスリットを有し、上記ナットは、ハウジングに対して回転不能に係合させられるべくガイドスリットに挿入される回り止め突起を有し、上記当接部とナットは、光軸方向におけるナットの投影面内において、部分的に接触するように形成されている、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、ナットがハウジング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、その回り止め突起がハウジングのガイドスリット挿入されることによりハウジングに対して回転不能に係合させられ、かつ、レンズ枠の当接部とスラスト方向（光軸方向）において、その投影面内においてベタ当り（全域において面接触）するのではなく部分的に接触するように形成されているため、リードスクリューを介してナットが仮に微小振動を生じても、その振動はハウジングで受け止められ又当接部と部分的に接触しているため、レンズ枠には伝達されない。すなわち、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、ガイドスリットは、ハウジングの隅部領域において光軸方向に長尺に伸長すると共に光軸方向の後方に向けて開口するように形成されているため、ナットの回り止め突起を後方からガイドスリットに挿入するだけで、ナットを回転不能に容易にハウジングに係合させることができる。
さらに、ハウジングの隅部領域（側壁面）に対してガイドスリットが形成されているため、ハウジングをケース状に成型すると同時にガイドスリットを一体成型することができ、ガイドスリットを形成する別部材ハウジング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。

上記構成において、当接部は、光軸方向において環状に突出した環状突部を有し、ナットは、環状突部に当接する平坦面を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、レンズ枠の当接部に形成された環状突部に対してナットの平坦面を当接させるだけで、ナットと当接部とを部分的に接触（ここでは、環状に線接触）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、ナットは、光軸方向において環状に突出した環状突部を有し、当接部は、環状突部に当接する平坦面を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、レンズ枠の当接部に形成された平坦面に対してナットの環状突部を当接させるだけで、ナットと当接部とを部分的に接触（ここでは、環状に線接触）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、ナットに設けられる環状突部は、ナットの光軸方向の両面に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ナットに方向性がないため、ナットを組付ける際に誤組付けを防止できる。

上記構成において、当接部又はナットに形成される環状突部は、その断面が凸状に湾曲するように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ナットと当接部との接触面圧が高くなるのを抑制しつつ、ナットから当接部（レンズ枠）への振動あるいは引き摺り力等の伝達を有効に防止することができる。

上記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は装置の分解斜視図、図２は装置の部分斜視図、図３は装置の一部をなすレンズ枠を示す斜視図及び部分拡大図、図４は装置の一部を拡大した拡大断面図である。

このレンズ駆動装置は、図１及び図２に示すように、ハウジングの一部をなすベース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Ｇ２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駆動モータ４０、駆動モータ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に結合されるハウジングの一部としてのカバー８０、レンズ枠３０の背面及びカバー８０の内側面にそれぞれ貼着された緩衝ラバー９１，９２、レンズ枠３０の初期位置を検出する検出センサ１００、駆動モータ４０に接続されるフレキシブル配線１１０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に示すように、略矩形状に形成され、光を通す円形の開口部１１、リードスクリュー５０を通す円孔１２、バネ７０の一端側を収容して保持する保持部１３、ガイドシャフト２０の一端を嵌合させる嵌合孔１４、カバー８０をネジＢで締結するための取付ボス１５等を備えている。

カバー８０は、樹脂材料により略矩形状でかつ後方に開口した箱状に形成されており、レンズＧ１を後方に保持し光を通す円形の開口部８１、リードスクリュー５０の先端に対向し緩衝ラバー９１が貼着される円形の内壁部８２、ガイドシャフト２０の他端部を嵌合する嵌合孔８３、後述するナット６０の回り止め突起６１を挿入するガイドスリット８４、ネジＢを通してベース１０の取付ボス１５に接合させる接合部８５、検出センサ１００を取り付ける凹部８６等を備えている。

ガイドスリット８４は、図１に示すように、カバー８０の隅部領域において、光軸方向Ｌに長尺に伸長すると共に光軸方向Ｌの後方Ｒに向けて開口するように形成されている。
このガイドスリット８４は、後述するナット６０の回り止め突起６１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。ここで、ガイドスリット８４は光軸方向Ｌの後方Ｒに開口しているため、後述するナット６０の回り止め突起６１を後方Ｒからガイドスリット８４に挿入するだけで、ナット６０を回転不能に容易にカバー８０（ハウジング）に係合させることができる。
また、カバー８０の隅部領域（側壁面）に対してガイドスリット８４が形成されているため、カバー８０をケース状に成型すると同時にガイドスリット８４を一体成型することができ、ガイドスリットを形成する別部材をカバー８０又はベース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１及び図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の嵌合孔１４に嵌合固着され、それらの他端がカバー８０の嵌合孔８３に嵌合固着されている。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１ないし図３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を通すと共にナット６０に当接する当接部３４、延出部３２と反対側において環状部３１から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３５、連結部３５の近傍から伸長して形成されて検出センサ１００により検出されるための被検出片３６等を備えている。

当接部３４は、図１ないし図４に示すように、リードスクリュー５０を非接触にて通す貫通孔３４ａを画定すると共に、光軸方向Ｌの後方Ｒから後述するナット６０の平坦面６２に当接するように光軸方向Ｌの前方Ｆに向けて環状に突出した環状突部３４ｂを画定している。ここで、環状突部３４ｂは、その断面が凸状に湾曲するように（略円弧状に）形成されている。
そして、当接部３４が、光軸方向Ｌの後方からナット６０に当接させられると、後述するナット６０の平坦面６２に環状突部３４ｂの最も突出した領域が環状に線接触するように、すなわち、光軸方向Ｌにおけるナット６０の投影面内において、部分的に接触するように形成されている。
また、環状突部３４ｂの断面が凸状に湾曲するように（略円弧状に）形成されているため、ナット６０と当接部３４との接触面圧が高くなるのを抑制しつつ、ナット６０から当接部３４（レンズ枠３０）への振動あるいは引き摺り力等が伝達するのを有効に防止することができる。

駆動モータ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の背面に固定されている。そして、駆動モータ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１、図２、図４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５０ａを備えている。

ナット６０は、金属材料により形成されており、図１、図２、図４に示すように、リードスクリュー５０の雄ネジ５０ａに螺合する雌ネジ６０ａ、その外周面から径方向に突出すると共にガイドスリット８４に挿入し得る幅をなす回り止め突起６１、レンズ枠３０の当接部３４と当接する平坦面６２等を備えている。
回り止め突起６１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、ガイドスリット８４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１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、その一端がベース１０の保持部１３に形成された掛止部（不図示）に掛止され、その他端がレンズ枠３０の連結部３３の近傍に形成された掛止部（不図示）に掛止されて、所定の圧縮代に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の前方Ｆに向けて付勢し、レンズ枠３０の当接部３４（環状突部３４ｂ）をナット６０（の平坦面６２）に押圧するような付勢力を及ぼすようになっている。

緩衝ラバー９１は、カバー８０の内壁部８２に貼着され、緩衝ラバー９２は、レンズ枠３０の環状部３１の背面に貼着されている。
そして、レンズ枠３０が光軸方向Ｌの前方側Ｆの移動端に移動したときに、ナット６０が緩衝ラバー９１に当接して衝撃が吸収され、レンズ枠３０が光軸方向Ｌの後方側Ｒの移動端に移動したときに、緩衝ラバー９２にベース１０の前面が当接して衝撃が吸収されるようになっている。

検出センサ１００は、投光素子及び受光素子をもつ透過型の光センサであり、カバー８０の凹部８６に取り付けられるようになっている。そして、検出センサ１００は、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。
フレキシブル配線１１０は、駆動モータ４０の駆動及び制御を行うべく、駆動モータ４０の端子に電気的に接続され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が直結された駆動モータ４０をベース１０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の嵌合孔１４に嵌合して固定する。
続いて、レンズ枠３０の連結部３３，３５にガイドシャフト２０を通して、レンズ枠３０を光軸方向Ｌに移動自在に組付けつつ、バネ７０を保持部１３と連結部３３の間において圧縮して組付ける。

続いて、レンズ枠３０を光軸方向Ｌの後方に所定量押し込んだ状態で、ナット６０を前方から近づけてリードスクリュー５０に所定量だけ螺合する。そして、ナット６０の回り止め突起６１をガイドスリット８４に挿入させるようにして、ガイドシャフト２０の他端部を嵌合孔８３に嵌合させつつ、接合部８５を取付ボス１５に当接させて、ネジＢで締結することによりカバー８０をベース１０に堅固に結合する。

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、バネ７０、レンズ枠３０、ナット６０、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の前方（初期位置）に位置するとき、検出センサ１００は被検出片３６を検出する。
そして、駆動モータ４０が正回転すると、リードスクリュー５０が回転し、回り止め突起６１がカバー（ハウジング）８０のガイドスリット８４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Ｒ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の後方Ｒに向けて移動する。
そして、駆動モータ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、駆動モータ４０が逆回転すると、リードスクリュー５０が回転し、回り止め突起６１がカバー（ハウジング）８０のガイドスリット８４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Ｆ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の前方Ｆ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、さらに前方Ｆ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５０ａや雌ネジ６０ａ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、カバー（ハウジング）８０に対して回転不能に係合させられ、かつ、レンズ枠３０の当接部３４とスラスト方向（光軸方向Ｌ）において、その投影面内においてベタ当りするのではなく部分的に接触するように形成されているため、その振動はカバー（ハウジング）８０で受け止められ又平坦面６２から当接部３４（環状突部３４ｂ）への力の伝達が抑制ないし防止されて、レンズ枠３０には伝達されない。

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、レンズ枠３０（レンズＧ２）は振動することなく光軸方向Ｌに安定して移動する。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。

図５及び図６は、本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施形態において、レンズ枠３０の当接部３４´は、ナット６０´に当接する平坦面３４ｂ´を画定し、ナット６０´は、光軸方向Ｌの両面において、光軸方向Ｌにおいて環状に突出した環状突部６２´を画定している。
ここで、環状突部６２´は、その断面が凸状に湾曲するように（略円弧状に）形成されている。

すなわち、当接部３４´が、光軸方向Ｌの後方Ｒからナット６０´に当接させられると、その平坦面３４ｂ´が、ナット６０´の環状突部６２´の最も突出した領域に環状に線接触するように、すなわち、光軸方向Ｌにおけるナット６０´の投影面内において、部分的に接触するように形成されている。
また、環状突部６２´の断面が凸状に湾曲するように（略円弧状に）形成されているため、ナット６０´（環状突部６２´）と当接部３４´（平坦面３４ｂ´）との接触面圧が高くなるのを抑制しつつ、ナット６０´から当接部３４´（レンズ枠３０）への振動あるいは引き摺り力等が伝達するのを有効に防止することができる。
さらに、ナット６０´に設けられる環状突部６２´は、ナット６０´の光軸方向Ｌの両面に形成されているため、ナット６０´に方向性がなく、ナット６０´を組付ける際に誤組付けを防止することができる。

この実施形態に係る装置においても、前述同様に、ナット６０´の回り止め突起６１をカバー（ハウジング）８０のガイドスリット８４に挿入するだけで、ナット６０´を回転不能にカバー（ハウジング）８０に係合させることができ、又、レンズ枠３０の当接部３４´に形成された平坦面３４ｂ´に対してナット６０´の環状突部６２´を当接させるだけで、ナット６０´と当接部３４´とを部分的に接触（ここでは、環状に線接触）させることができる。
すなわち、この装置によれば、構造の簡略化、小型化、組付けの容易化等を達成しつつ、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、その振動がレンズ枠３０に伝達されるのを防止でき、レンズ枠３０（レンズＧ２）を振動することなく光軸方向Ｌに高精度に安定して駆動させることができる。

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。
上記実施形態においては、レンズ枠３０の当接部３４，３４´とナット６０，６０´を、光軸方向Ｌにおけるナット６０，６０´の投影面内において部分的に接触させるために、環状突部３４ｂ，６２´を採用したが、これに限定されるものではなく、点在する突起でもよく、その断面形状も凸状であれば湾曲形状に限らず、その他の形状を適用してもよい。

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分解斜視図である。 図１に示す装置の一部を示す斜視図である。 図１に示す装置に含まれるレンズ枠を示すものであり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその一部を拡大した拡大斜視図である。 図１に示す装置の一部を拡大した部分断面図である。 本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示すものであり、（ａ）はその装置の一部をなすナットの斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すナットの断面図である。 図５に示すナットを備えた装置の一部を拡大した部分断面図である。

符号の説明

Ｌ 光軸方向
Ｆ 前方
Ｒ 後方
Ｂ ネジ
１０ ベース
１１ 開口部
１２ 円孔
１３ 保持部
１４ 嵌合孔
１５ 取付ボス
２０ ガイドシャフト
３０ レンズ枠
３１ 環状部
３２ 延出部
３３，３５ 連結部
３４，３４´ 当接部
３４ａ 貫通孔
３４ｂ 環状突部
３４ｂ´ 平坦面
３６ 被検出片
４０ 駆動モータ（駆動源）
５０ リードスクリュー
５０ａ 雄ネジ
６０，６０´ ナット
６０ａ 雌ネジ
６１ 回り止め突起
６２ 平坦面
６２´ 環状突部
７０ バネ
８０ カバー
８１ 開口部
８２ 内壁部
８３ 嵌合孔
８４ ガイドスリット
８５ 接合部
８６ 凹部
９１，９２ 緩衝ラバー
１００ 検出センサ
１１０ フレキシブル配線

Claims (5)

1. ハウジング、前記ハウジングに固定された駆動源、前記駆動源により回転駆動されるべく光軸方向に伸長するリードスクリュー、前記リードスクリューに螺合するナット、レンズを保持し光軸方向に移動自在に支持されたレンズ枠、光軸方向の一方から前記ナットに当接するべく前記レンズ枠に設けられた当接部、前記ナットと前記当接部を接触させるように付勢するバネ、を備えたレンズ駆動装置であって、
   前記ハウジングは、略矩形形状でかつ光軸方向の後方に開口した箱状に形成され、その隅部領域において光軸方向に長尺に伸長すると共に光軸方向の後方に向けて開口するように形成されたガイドスリットを有し、
   前記ナットは、前記ハウジングに対して回転不能に係合させられるべく前記ガイドスリットに挿入される回り止め突起を有し、
   前記当接部と前記ナットは、光軸方向における前記ナットの投影面内において、部分的に接触するように形成されている、
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記当接部は、光軸方向において環状に突出した環状突部を有し、
   前記ナットは、前記環状突部に当接する平坦面を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 前記ナットは、光軸方向において環状に突出した環状突部を有し、
   前記当接部は、前記環状突部に当接する平坦面を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
4. 前記環状突部は、前記ナットの光軸方向の両面に形成されている、
   ことを特徴とする請求項３記載のレンズ駆動装置。
5. 前記環状突部は、その断面が凸状に湾曲するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項２ないし４いずれかに記載のレンズ駆動装置。

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