JP4973227B2 - 駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラ - Google Patents

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Description

本発明は、被駆動部材を駆動するための駆動装置、及びその駆動装置によりレンズを駆動するレンズ鏡筒及びカメラに関する。
従来、カメラのレンズを駆動する駆動装置として、回転駆動するリードスクリューと、レンズを保持するとともにそのリードスクリューと噛み合って、リードスクリューの回転によって直動するナット部材に連結されたレンズ保持部とを備える装置がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−205556号公報
しかし、ナット部材を用いる構造では、レンズ保持部が駆動装置の端部に到達したときに、例えば、何らかの理由によりリードスクリューの回転が停止しなかった場合、ナット部材とリードスクリューとが食い付いてしまうことがある。この食い付きを防止するために、ナット部材ではなく、係合歯が一面にのみ設けられたラック部材を使用する構造も存在するが、この構造によると、衝撃により歯飛びを生じ易いという問題がある。
本発明は、リードスクリューに対する食い付き、及び歯飛びが生じにくい駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラを提供することを目的とする。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1に記載の発明は、軸を中心として回転駆動するリードスクリュー(2)と、前記リードスクリュー(2)の一方側の側面に対向して備えられた第1の歯(31)と、前記リードスクリュー(2)の前記軸を挟んだ他方側の側面に対向して備えられ前記第1の歯(31)と対向する第2の歯(32)と、前記第1の歯(31)と前記第2の歯(32)との対向する方向と直交する方向の前記リードスクリュー(2)の側面に対向して備えられる第3の歯(33)とを有し、被駆動部材(L)を保持して前記リードスクリュー(2)の回転によって移動する従動部(3)とを含み、前記従動部(3)が前記リードスクリュー(2)の回転によって移動するとき、前記第2の歯(32)及び前記第3の歯(33)は前記リードスクリュー(2)と非接触状態であり、前記第1の歯(31)は前記リードスクリュー(2)と噛み合うことによって前記リードスクリュー(2)から動力が伝達されること、及び、前記従動部(3)が、前記リードスクリュー(2)の側部を、一部が開放した状態で囲む内周面を有し、前記第1の歯(31)、前記第2の歯(32)及び前記第3の歯(33)が、前記内周面に形成されており、前記第3の歯(33)が、更に前記内周面における前記リードスクリュー(2)の回転軸線の方向の一方に片寄って設けられ、前記リードスクリュー(2)と噛み合う前記第1の歯(31)、前記第2の歯(32)及び前記第3の歯(33)が形成されたアーム部(6)と、前記被駆動部材(L)を保持して、第1対向部(14)と第2対向部(15)とを貫通する連結軸(16)を備え、前記連結軸(16)で前記アーム部(6)を連結する連結部(7)と、前記連結軸(16)における、前記第1対向部(14)と前記第2対向部(15)との間に挿入され、らせん状に巻かれた付勢バネ(20)とを備え、前記付勢バネ(20)は、前記アーム部(6)を前記第1の歯(31)が前記リードスクリュー(2)と噛み合う方向に回転可能に付勢すると共に、前記アーム部(6)を前記連結軸(16)の軸方向に移動可能に付勢すること、を特徴とする駆動装置(1)である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載された駆動装置(1)であって、前記第2の歯(32)は、前記リードスクリュー(2)の軸周りの位相が前記第1の歯(31)から180度ずれた位置に備えられ、前記第3の歯(33)は、前記リードスクリュー(2)の軸周りの位相が前記第1の歯(31)から90度ずれた位置に備えられていることを特徴とする駆動装置(1)である。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載された駆動装置(1)であって、前記第3の歯(33)は、前記第1の歯(31)及び前記第2の歯(32)よりも前記被駆動部材(L)に近い位置に備えられていることを特徴とする駆動装置である。
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載された駆動装置(1)であって、前記リードスクリュー(2)による前記被駆動部材(L)の駆動時には移動しない固定部に当接部が設けられ、前記従動部(3)の可動範囲の端部において、前記従動部(3)が前記当接部に当接することによって、前記従動部(3)の前記リードスクリュー(2)に沿った移動が制限されることを特徴とする駆動装置(1)である。
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載された駆動装置(1)であって、前記リードスクリュー(2)による前記被駆動部材(L)の駆動時には移動しない固定部に設けられ、前記従動部(3)における、前記第3の歯(33)が片寄って設けられた前記一方側に対する他方であるとともに、前記第3の歯(33)に対する前記リードスクリュー(2)の回転軸線を挟んだ反対側である部分と当接する当接部を備え、前記従動部(3)の可動範囲の端部において、前記従動部(3)の前記部分が、前記当接部に当接することによって、前記従動部(3)の前記リードスクリュー(2)に沿った移動が制限されることを特徴とする駆動装置(1)である。
請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載された駆動装置(1)であって、前記従動部(3)に回転軸線方向の衝撃が加わった場合、前記第1の歯(31)は前記リードスクリュー(2)との噛み合いを解除し、前記第3の歯(33)がリードスクリュー(2)と噛み合うことを特徴とする駆動装置(1)である。
請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載された駆動装置(1)であって、前記従動部(3)はアームユニットを含み、該アームユニットは前記第1の歯(31)が備わる第1のアームと前記第2の歯(32)が備わる第2のアームからなり、該第1のアームの厚さは該第2のアームの厚さよりも厚いことを特徴とする駆動装置(1)である。
請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載された駆動装置(1)であって、前記駆動装置(1)はレンズ鏡筒に使用されてレンズを駆動することを特徴とする駆動装置(1)である。
請求項9に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載された駆動装置(1)であって、前記駆動装置(1)はカメラに使用されてレンズを駆動することを特徴とする駆動装置(1)である。
本発明によれば、リードスクリューに対する食い付き、及び歯飛びが生じにくい駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態のレンズ駆動装置1について説明する。なお、本実施形態では、AF(オートフォーカス)デジタルカメラにおけるレンズ駆動装置1について説明するが、本発明はこれに限定されず、ビデオカメラ等を含む各種カメラに適用されるものである。
図1はレンズ駆動装置1の斜視図である。レンズ駆動装置1は、回転駆動するリードスクリュー2と、レンズLを保持するとともにリードスクリュー2と噛み合う従動部3とを備える。
リードスクリュー2は、駆動源であるステッピングモータやDCモータ等から伝達される回転力により回転駆動する。リードスクリュー2の側部にはネジ2aが設けられている。
従動部3は、レンズLを保持するレンズ保持部5と、リードスクリュー2と噛み合うアーム部6と、レンズ保持部5とアーム部6とを連結する連結部7と、連結部7に取り付けられて第1のガイドシャフト8が挿入される第1のシャフト保持部9と、レンズ保持部5に取り付けられて第2のガイドシャフト10が挿入される第2のシャフト保持部11と、を備える。
レンズ保持部5は、レンズLが内部に装着され略円筒状の部分である。レンズ保持部5に装着されたレンズLの光軸C1は、リードスクリュー2の回転軸線C2と平行である。
第1のシャフト保持部9は、上述のように連結部7に連続する矩形の部分である。第1のシャフト保持部9には、リードスクリュー2の回転軸線C2と平行な貫通孔9aが設けられ、その貫通孔9aには、リードスクリュー2の回転軸線C2と平行に延びる第1のガイドシャフト8が挿入されている。
第2のシャフト保持部11は、上述のようにレンズ保持部5からレンズ保持部5の外方に延びる断面U字型の部材である。そして、第2のシャフト保持部11のU字部内周11aには、リードスクリュー2の回転軸線C2と平行に延びる第2のガイドシャフト10が挿入されている。なお、これらの第1のガイドシャフト8及び第2のガイドシャフト10によって、従動部3のリードスクリュー2に沿った移動が安定する。
図2は、連結部7及びアーム部6を図1における矢印IIの方向から見た矢視図であり、図3は連結部7及びアーム部6を図1における矢印IIIの方向から見た矢視図である。図示するように連結部7は、レンズ保持部5(図2に図示)の円筒側壁からリードスクリュー2の方向に延びる部分である。連結部7のリードスクリュー2側は、図3に示すようにリードスクリュー2の回転軸線C2に沿った方向に2又に分かれ、第1対向部14と第2対向部15とを構成している。更に、連結部7は、第1対向部14と第2対向部15とを貫通する連結軸16を備える。連結軸16における、第1対向部14と第2対向部15との間には、付勢バネ20が挿入されている。また、連結軸16における付勢バネ20の第1対向部14側には、アーム部6の基部22が挿入されている。
アーム部6は、上述のように、第1対向部14と第2対向部15との間において連結軸16が挿入される基部22と、基部22からリードスクリュー2側に延びるU字部23とを備える。
U字部23の内周面23aは、リードスクリュー2の側部における一方に設けられた第1の歯31と、第1の歯31とリードスクリュー2を挟んで対向する側に設けられた第2の歯32とを備える。また、内周面23aは、リードスクリュー2の回転軸線C2を中心として第1の歯31に対して約90度離れるとともに、リードスクリュー2の側部におけるレンズ側に、更に第3の歯33を備える。
第1の歯31は、図1及び図2に示すように、U字部23の内周面23aの一方に、リードスクリュー2のネジ2aと噛み合うように設けられている。なお、図2に示すように、第1の歯31は、リードスクリュー2の外周形状に合わせてカーブはしておらず、ネジを展開したラック状に設けられている。図4は、レンズ駆動装置の通常の動作時での、図1に示す矢印IVの方向から見た矢視図であり、リードスクリュー2の一部が切り欠かれ、第3の歯33が図示されている。なお、レンズ駆動装置1の通常の動作時とは、従動部3がリードスクリュー2の回転によって直動している状態であって、カメラに衝撃が加わったり、リードスクリュー2と歯との間に食い付き等が生じていない状態をいう。図4に示すように、第1の歯31は、U字部23の内周面23aにおいて、リードスクリュー2の回転軸線C2に沿った2箇所に、それぞれ2山ずつ設けられており、その間には歯は存在していない。また、通常の動作時において第1の歯31は、リードスクリュー2と接触してネジ2aと噛み合っている。
第2の歯32は、図1、図2及び図4に示すように、U字部23の内周面23aにおける第1の歯31と対向する側に設けられている。また、図2に示すように、第2の歯32も、リードスクリュー2の外周形状に合わせてカーブはしておらず、ネジを展開したラック状に設けられている。図4に示すように、第2の歯32も、U字部23の内周面23aにおいて、リードスクリュー2の回転軸線C2に沿った2箇所に、それぞれ2山ずつ設けられており、その間には歯は存在していない。また、第1の歯31と異なり、第2の歯32の谷の部分とリードスクリュー2のネジ2aのねじ山との間には、通常の状態で隙間dが存在しており、通常の動作時において第2の歯32とリードスクリュー2のネジ2aとは非接触状態にある。なお、本実施形態において第2の歯32の高さは0.1mmであり、隙間dは0.04mmである。
第3の歯33は、図2及び図3に示すように、リードスクリュー2の回転軸線C2を中心として第1の歯31から略90度離れてU字部23の内周面23aに設けられている。なお、図2に示すように、第3の歯33も、リードスクリュー2の外周形状に合わせてカーブしておらず、ネジを展開したラック状に設けられている。図3に示すように第3の歯33は、U字部23の内周面23aの一方に片寄って(図3において下側)設けられており、U字部23の内周面23aの他方(図3において上側)の部分には第3の歯33は存在しない。また、図2及び図3に示すように、第3の歯33とネジ2aとの間には、通常動作時に第2の歯32とリードスクリュー2との間の隙間dよりも更に大きな隙間Dが存在し、第3の歯33とネジ2aとは非接触状態にある。なお、本実施形態において第3の歯33の高さは0.19mmであり、隙間Dは0.3mmである。
図2及び図3に示す付勢バネ20は、らせん状に巻かれた一端が、U字部23における第1の歯31が設けられている部分の裏側まで延び、U字部23をリードスクリュー2側に押すことによって、第1の歯31をリードスクリュー2に当接する方向に押圧する。この押圧によって、第1の歯31がネジ2aに確実に噛み合う。
図5はレンズ駆動装置1における、図1で示す矢印Bの方向に進んだ端部を示した図である。図示するように、レンズ駆動装置1は、リードスクリュー2によるAF動作時には移動しない、例えばCCDを固定するCCD台や固定筒の固定部35に固定された当接部36を有する。当接部36は、固定部35からレンズ駆動装置側に延びる矩形部材で、従動部3がリードスクリュー2に沿って固定部35側に直動していったときに、U字部23に当接し、従動部がそれ以上進行方向に移動しないようにするための制限を加えるものである。
この当接部36は、従動部3のU字部23において、第3の歯33が片寄って設けられた一方に対する他方(図3において上側)であって、更に、第3の歯33に対して回転軸線C2を中心とした反対側(図3において右側)であるPの位置と当接するように設けられている。
次に、動作について説明する。図1〜4で示す状態においては、付勢バネ20が外側からU字部23をリードスクリュー2側に押しているので、第1の歯31はリードスクリュー2に当接する方向に押圧されている。このため、第1の歯31がネジ2aに確実に噛み合い、また、上述のように第2の歯32とリードスクリュー2のネジとの間に隙間dが生じている。この状態でリードスクリュー2が回転すると、第1の歯31とネジ2aとの噛み合いにより、従動部3がリードスクリュー2に沿って直動する。この場合、付勢バネ20が第1の歯31を押圧しているので第1の歯31がネジ2aに確実に噛み合い、過負荷が加わらない限り、従動部3は、歯飛び等を生じることなくリードスクリュー2に沿って直動することができる。
図6は、例えばカメラが落下し、図1で示す矢印Aの方向に従動部3に対して衝撃が加わった場合を示した図である。衝撃が加わった場合、従動部3には、慣性により、矢印Aの方向に力が加わる。しかし、従動部3のU字部23は、その第1の歯31がリードスクリュー2と噛み合っているため、その噛み合った位置に留まろうとする。一方、従動部3の、レンズ保持部5(図6において図示せず)及び連結部7は、慣性により矢印Aの方向に移動しようとする。このため、アーム部6は、図6に示す点Qを支点として図のように傾く。傾くことにより、第1の歯31はリードスクリュー2のネジ2aとの噛み合いが解除される。しかし、通常の動作時においてリードスクリュー2のネジ2aと噛み合っていなかった第3の歯33が、アーム部6が傾くことによりネジ2aと噛み合う。この第3の歯33とネジ2aとの噛み合いにより、従動部3のリードスクリュー2に対する歯飛びが防止される。
実際にカメラを落下させて歯飛びが生じるか否かを測定したところ、第3の歯33が設けられていない場合、約2センチのところからカメラを落下した場合であっても歯飛びを生じた。しかし、第3の歯33を有する本実施形態のレンズ駆動装置を有するカメラの場合は、約40cmのところから落下させても歯飛びしなくなった。
なお、例えば、図1において矢印Bで示す矢印Aと反対方向にカメラが落下した場合は、連結軸16に挿入された付勢バネ20のらせん状の部分のバネ力により、落下の衝撃が吸収されるので、従動部3に加わる慣性量が緩衝され、十分に歯飛び防止効果を有する。
次に、従動部3がリードスクリュー2の端部に到達した場合について説明する。図5に示すように、従動部3が、リードスクリュー2の端部まで移動すると、従動部3の図5に示すPの位置が当接部36と当接する。通常の動作時においては、従動部3がリードスクリュー2の端部に到達したことが不図示のセンサやエンコーダにより検知されてリードスクリュー2の回転は停止する。しかし、何らかの理由でリードスクリュー2が回転し続ける場合もある。この場合であっても、本実施形態によれば、当接部36が従動部3におけるPの位置を押さえるので、アーム部6が傾くことがない。この場合、リードスクリュー2は空回りするが、リードスクリュー2のネジ2aと第2の歯32との間に図4で示す隙間dが存在するため、歯飛びが生じ、第1の歯31に過度の食い付きを生じることがない。なお、この位置で歯飛びを生じた場合、モータの空転等が検知され、復帰動作を行うことができる。
ここで、図5に対する比較例を図7に示す。図7は、図5と同様に、レンズ駆動装置1における、リードスクリュー2の送り方向の一端部を示した図である。図5と異なる点は、固定部35’に設けられた当接部36’が、従動部3におけるアーム部6ではなく、従動部3における連結部7の第1対向部14に当接するように設けられている点である。図6に示す構造の場合、従動部3が、リードスクリュー2の端部まで移動すると、第1対向部14と当接部36’とが当接する。この状態でリードスクリュー2が回転し続けると、U字部23はリードスクリュー2に沿って移動しようとするため、アーム部6が傾いてしまう。アーム部6が傾くと第3の歯33がリードスクリュー2のネジ2aと噛み合い、この噛み合い状態でリードスクリュー2が回転を続けるので、いわゆる食い付きを生じることになる。
(変形形態)
以上、説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態において、第1の歯31、第2の歯32、第3の歯33は、単一のU字部23の内周面23aに設けられているが、これに限定されず、これらの歯は、それぞれ互いに独立した部材に設けてもよい。
(2)本実施形態において、第1の歯31及び第2の歯32は、リードスクリュー2の回転軸線C2に沿った2箇所に、それぞれ2山ずつ設けられ、その間に歯は存在しない。しかし、これに限定されず、第1の歯31及び第2の歯32は、内周面23aにおいて連続して設けられていてもよい。
(3)本実施形態において、付勢部材として付勢バネ20を用いたがこれに限定されず、第1の歯31を押圧する機能を有するものであれば、他の付勢部材であってもよい。
(4)本実施形態において、当接部36は、CCD台等のレンズ駆動装置1の端面に設けられたが、これに限定されず、アーム部6の傾きを防止することができれば、他の部分に設けてもよい。また、本実施形態において、当接部36は、矩形の部材で構成したが、これに限定されず、ピンや弾性部材であってもよい。
(5)本実施形態において、従動部3は、アーム部6と、それ以外の連結部7やレンズ保持部5を有する部材との2部材から構成される構造としたが、これに限定されず、従動部3は、3以上の部材で構成されてもよく、また1部材で構成されてもよい。
レンズ駆動装置の斜視図である。 連結部及びアーム部を図1における矢印IIの方向から見た矢視図である。 連結部及びアーム部を図1における矢印IIIの方向から見た矢視図である。 レンズ駆動装置の通常の動作時での図1に示す矢印IVの方向から見た矢視図である。 レンズ駆動装置における、図1で示す矢印Bの方向の端部を示した図である。 カメラが落下し、図1で示す矢印Aの方向にレンズ保持部に対して衝撃が加わった場合を示した図である。 図5と異なる位置に当接部が設けられた図5との比較を示した図である。
符号の説明
1:レンズ駆動装置、2:リードスクリュー、3:従動部、23:内周面、31:第1の歯、32:第2の歯、33:第2の歯、35:固定部、C2:回転軸線

Claims (9)

  1. 軸を中心として回転駆動するリードスクリューと、
    前記リードスクリューの一方側の側面に対向して備えられた第1の歯と、
    前記リードスクリューの前記軸を挟んだ他方側の側面に対向して備えられ前記第1の歯と対向する第2の歯と、
    前記第1の歯と前記第2の歯との対向する方向と直交する方向の前記リードスクリューの側面に対向して備えられる第3の歯とを有し、被駆動部材を保持して前記リードスクリューの回転によって移動する従動部とを含み、
    前記従動部が前記リードスクリューの回転によって移動するとき、前記第2の歯及び前記第3の歯は前記リードスクリューと非接触状態であり、前記第1の歯は前記リードスクリューと噛み合うことによって前記リードスクリューから動力が伝達されること、及び、
    前記従動部が、前記リードスクリューの側部を、一部が開放した状態で囲む内周面を有し、前記第1の歯、前記第2の歯及び前記第3の歯が、前記内周面に形成されており、前記第3の歯が、更に前記内周面における前記リードスクリューの回転軸線の方向の一方に片寄って設けられ
    前記リードスクリューと噛み合う前記第1の歯、前記第2の歯及び前記第3の歯が形成されたアーム部と、
    前記被駆動部材を保持して、第1対向部と第2対向部とを貫通する連結軸を備え、前記連結軸で前記アーム部を連結する連結部と、
    前記連結軸における、前記第1対向部と前記第2対向部との間に挿入され、らせん状に巻かれた付勢バネとを備え、
    前記付勢バネは、前記アーム部を前記第1の歯が前記リードスクリューと噛み合う方向に回転可能に付勢すると共に、前記アーム部を前記連結軸の軸方向に移動可能に付勢すること、
    を特徴とする駆動装置。
  2. 請求項1に記載された駆動装置であって、
    前記第2の歯は、前記リードスクリューの軸周りの位相が前記第1の歯から180度ずれた位置に備えられ、
    前記第3の歯は、前記リードスクリューの軸周りの位相が前記第1の歯から90度ずれた位置に備えられていることを特徴とする駆動装置。
  3. 請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載された駆動装置であって、
    前記第3の歯は、前記第1の歯及び前記第2の歯よりも前記被駆動部材に近い位置に備えられていることを特徴とする駆動装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載された駆動装置であって、
    前記リードスクリューによる前記被駆動部材の駆動時には移動しない固定部に当接部が設けられ、
    前記従動部の可動範囲の端部において、前記従動部が前記当接部に当接することによって、前記従動部の前記リードスクリューに沿った移動が制限されることを特徴とする駆動装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載された駆動装置であって、
    前記リードスクリューによる前記被駆動部材の駆動時には移動しない固定部に設けられ、前記従動部における、前記第3の歯が片寄って設けられた前記一方側に対する他方であるとともに、前記第3の歯に対する前記リードスクリューの回転軸線を挟んだ反対側である部分と当接する当接部を備え、
    前記従動部の可動範囲の端部において、前記従動部の前記部分が、前記当接部に当接することによって、前記従動部の前記リードスクリューに沿った移動が制限されることを特徴とする駆動装置。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載された駆動装置であって、
    前記従動部に回転軸線方向の衝撃が加わった場合、前記第1の歯は前記リードスクリューとの噛み合いを解除し、前記第3の歯がリードスクリューと噛み合うことを特徴とする駆動装置。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載された駆動装置であって、
    前記従動部はアームユニットを含み、該アームユニットは前記第1の歯が備わる第1のアームと前記第2の歯が備わる第2のアームからなり、該第1のアームの厚さは該第2のアームの厚さよりも厚いことを特徴とする駆動装置。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載された駆動装置であって、
    前記駆動装置はレンズ鏡筒に使用されてレンズを駆動することを特徴とする駆動装置。
  9. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載された駆動装置であって、
    前記駆動装置はカメラに使用されてレンズを駆動することを特徴とする駆動装置。
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