JP6942525B2 - レンズ駆動装置の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、、交換レンズ、等の光学機器に適用される、レンズホルダを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置に関するものである。

従来の駆動装置において、ステッピングモータ等を駆動源として送りねじを回転させる。

そして、この送りねじに噛合する雌ネジ部を有するナットを介してレンズホルダを光軸方向に駆動する技術が知られている。

特許文献１では、送りねじとナットとの噛合部に発生するガタに対しては、２種類のバネを用いて問題を解決している。

ナットに回転力を付与するトーションバネとしての機能と、ナットをレンズホルダに対して押圧付勢する圧縮バネとしての機能を有する圧縮トーションバネを用いて、ガタを吸収する技術が開示されている。

特登録４６６６９９５号公報

上述従来の構成によると、圧縮トーションバネの圧縮バネ部の押圧付勢力により、ナット５とレンズホルダ３との光軸方向位置を規定している。

そして、トーションバネ部の作用により回転止めダボに係合したナットをリードスクリューの径方向に付勢することで、ねじガタを吸収する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１では、圧縮トーションバネをレンズホルダの連結部に組み込む際に、圧縮バネを自然状態から組み込み可能な長さまでチャージしてから組み込む必要がある。

しかしながら、この組み込み方法に関する技術的な開示がなされてれていないため組立性に大きな問題が発生することとなる。

そこで、本発明の目的は、送りねじとナットを用いた駆動装置において、送りねじとナットのガタを吸収するとともに、組立性も良好な駆動装置を実現することである。

上述、従来の問題に鑑みて、本発明のレンズ駆動装置の組立方法は、ガイドバーと、前記ガイドバーにより光軸方向に移動可能なレンズホルダと、前記光軸方向に伸びた送りねじを有するモータユニットと、前記送りねじに螺合するナットと、前記ナットを光軸方向に付勢する付勢部材と、を有するレンズ駆動装置の組立方法であって、前記レンズホルダは、光軸方向に付勢された前記ナットが当接する突き当て部を備え、前記付勢部材は、前記突き当て部と前記ナットを光軸方向に付勢する第１の付勢部と前記ナットを前記送りねじに向かって前記送りねじの径方向に付勢する第２の付勢部とが一体形成されており、
前記第１の付勢部の押圧部は、前記ナットを押圧する加圧部より光軸方向に先端部に向かって曲げが形成されている板状部材であり、
前記レンズホルダと前記ナットが前記送りねじの回転軸の回転方向に係合することで、前記ナットの前記送りねじの回転軸を中心とする回転方向の変位を規制しており、
前記ナットが当接する突き当て部の前記送りねじに向かい開口部を有する凹部の係合溝に前記ナットを構成する光軸方向に伸びた凸部が係合することで、前記ナットの送りねじの回転軸を中心とする回転方向の変位を規制しており、
前記送りねじの周方向において、前記第１の付勢部の間に前記第２の付勢部が配置され、前記ナットの前記レンズホルダへの組み込み側の端部を前記第２の付勢部が前記組み込み側の端部を前記送りねじの径方向に向かって付勢しており、
前記ナットを前記レンズホルダへ組み込む以前、前記ナットを前記レンズホルダへ組み込む方向から見た場合、前記第１の付勢部の先端部と前記突き当て部で形成される光軸方向の幅が前記ナットの光軸方向の幅よりも広いことを特徴とする構成した。

本発明によれば、送りねじとナットのガタを吸収しつつ、組立性にも優れた駆動装置を実現できる。

本発明の実施形態を表すレンズ駆動装置１００の要部分解斜視図 ナット近傍の組立前の様子を示す要部斜視図 ナット近傍の組立前の様子をレンズホルダの側面から見た側面図 ナットが前記レンズホルダに組み込まれた後の状態を示す要部側面図 径方向付勢バネを示す要部正面図 モータユニットのフランジ部とナットの関係を示す要部光軸方向視図 レンズホルダとガイドバーのガタ寄を説明するための要部光軸方向図 本発明の光学機器の概略図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（レンズ駆動装置１００の要部分解斜視図の説明）
図１は本発明の実施形態を表す、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、、交換レンズ、等の光学機器に適用されるレンズ駆動装置１００の要部分解斜視図である。

１０１は撮影レンズを保持するためのレンズホルダであり、光軸方向に沿って配置されたガイドバー１０２および１０３によって光軸方向摺動自在に支持されている。

ガイドバー１０２は、レンズホルダ１０１の光軸方向前後二か所に形成された嵌合穴１０１ａと摺動自在に係合する。更に、ガイドバー１０３とは、切欠き形状のＵ字状溝部１０１ｂ（図７参照）と摺動自在に係合している。

レンズホルダ１０１はガイドバー１０２により光軸方向に沿って移動することを可能としている。

そして、ガイドバー１０３により、レンズホルダ１０１が前記ガイドバー１０２を中心として回転することが規制され、安定した光軸方向移動を可能としている。

また、ガイドバー１０２，１０３は図外の鏡筒に組み込まれ撮影レンズなどの光学系の一部を構成する。

１０４はモータユニットであり、１０４ａはモータ本体、１０４ｂは外径部にネジが形成された送りねじ、１０４ｃは送りねじのネジ先端部１０４ｄを支持するために形成されたフランジ部である。

１０５は、送りねじに螺合するナットで、送りねじ１０４ｂと噛合する雌ネジ１０５ａが形成されている。

ナット１０５は、フランジ部１０４ｃがモータ本体１０４ａに取り付けられる際、先に送りねじ１０４ｂに噛合された状態にされ、モータユニット１０４の一部として構成される。

１０６は、付勢部材としての光軸方向付勢バネで、ネジ１０７により、レンズホルダ１０１の取り付け部１０１ｘに予め固定される。

この時、図１に示すように、取り付け部１０１ｘは、前記モータユニット１０４のモータ本体１０４ａに対して、後述する開口部３０１（図３参照）を挟んで光軸方向反対側に形成される。

レンズホルダの光軸方向移動時に、モータ本体１０４ａと取り付け部１０１ｘとの干渉を防ぎ、装置をより小型化することが可能となる。

光軸方向付勢バネ１０６には、ナット１０５を光軸方向に付勢する押圧部１０６ａと共に、ナット１０５を径方向に付勢する、径方向付勢バネ１０６ｂが一体で形成されている。

以上により、本発明のレンズ駆動装置１００が構成される。

（ガタ吸収方法および組立の説明）
次に、図２以降を用いて、本発明のレンズ駆動装置１００における、送りねじ１０４ｂとナット１０５とのガタ吸収方法および組立に関して詳述する。

図２はナット１０５近傍の組立前の様子を示す要部斜視図であり、図１における各構成部品と同一のものには同一符号を付してある。

図２において、光軸方向付勢バネ１０６はネジ１０７によりレンズホルダ１０１に固定され、送りねじに螺合するナット１０５が組み込まれる前の状態となっている。

１０１ｃは、組み込み後ナット１０５の当接面１０５ｂが光軸方向付勢バネ１０６の付勢力により押圧接触する突き当て部である。

光軸方向付勢バネ１０６の押圧部１０６ａは、より詳細にはナット１０５を押圧する加圧部１０６ｃより先端部１０６ｄに向かって曲げが形成される。

よって、レンズホルダ１０１の突き当て部１０１ｃとの光軸方向（ｚ方向）の間隔が広がるように形成されている。

（図２のナット１０５近傍の組立前の様子）
図３は、図２のナット１０５近傍の組立前の様子をレンズホルダ１０１の側面から見た側面図（図１中ｘ方向）である。

光軸方向付勢バネ１０６の加圧部１０６ｃは、レンズホルダ１０１の当接部１０１ｄと当接する。

そして、先端部１０６ｄに向かって曲げが形成され、前述のようにレンズホルダ１０１の突き当て部１０１ｃ（図２参照）との光軸方向（ｚ方向）の間隔が広がるように形成されている。

この時、図３中に示すようにナットの光軸方向の厚さＡに対して、突き当て部１０１ｃと光軸方向付勢バネ１０６の先端部１０６ｄによって形成される開口部３０１の光軸方向の幅Ｂとは、
Ｂ＜Ａ ・・・（１）
となる関係を満足するように設定されている。この結果、ナット１０５を図３中―ｙ方向に向かって開口部に組み込む際、送りねじに螺合するナット１０５が開口部３０１に干渉することなくスムーズに組立を行うことが可能である。

開口部３０１は、前記ナット１０５を組み込む為の組み込み部として機能する。

組み込み後は、加圧部１０６ｃが前記ナット１０５の被押圧部１０５ｃを光軸ｚ方向に加圧する為、前述のとおりナット１０５の当接面１０５ｂが、レンズホルダ１０１の突き当て面１０１ｃに適切な押圧力を持って加圧される。

よって、ナット１０５とレンズホルダ１０１は光軸方向一体となって進退することを可能としている。

（ナット１０５がレンズホルダ１０１に組み込まれた後の状態の説明）
図４はナット１０５がレンズホルダ１０１に組み込まれた後の状態を示す要部側面図である。

前述のとおり、光軸方向付勢バネ１０６の加圧部１０６ｃがナット１０５の被押圧部１０５ｃを押圧する様子が示されている。

（径方向付勢バネ１０６ｂを示す要部正面図の説明）
図５は前記レンズホルダ１０１に組み込まれたナット１０５を前記送りねじ１０４ｂの径方向に向かって付勢する径方向付勢バネ１０６ｂを示す要部正面図（図３中−ｚ方向）である。

ナット１０５には小判形状の凸部１０５ｄが形成され、その円弧部１０５ｅがレンズホルダ１０１の係合溝１０１ｅと図中上下方向（図中ｙ方向）に摺動自在に係合する。

このため、ナット１０５はレンズホルダ１０１の係合溝１０１ｅに沿って図中上下方向（ｙ方向）に移動自在である。更に、円弧部１０５ｅの作用によりその中心軸を中心として搖動可能となっている。

つまり、送りねじに螺合するナット１０５は送りねじ１０４ｂの回転軸を中心とする回転方向の動きが規制されることとなる。

よって、組み込み状態において、ガイドバー１０２と、送りねじ１０４ｂとの平行度にずれが生じても、ナットの図５中、上下方向に移動可能であることと、搖動可能であることから平行度のずれを吸収できる。

更に、ナット１０５の雌ネジ１０５ａを中心とした回転が規制されている。

そのため、送りねじ１０４ｂとナット１０５の雌ネジ部１０５ａとの回転方向ガタは規制されつつ、平行度のずれを吸収することを可能としている。

ナット１０５に形成された小判形状の凸部１０５ｄおよび、レンズホルダ１０１に形成された係合溝１０１ｅとにより、規制手段５０１が形成される。

図５には、さらに、径方向付勢バネ１０６ｂが規制手段５０１の一部である当接部１０５ｆに当接し、ナット１０５を図５中上方向（図中ｙ方向）に付勢している状態が示されている。

径方向付勢部としての径方向付勢バネ１０６ｂは図１、図２に示すように、光軸方向付勢部としての光軸方向付勢バネ１０６に形成された二箇所の押圧部１０６ａの間に形成されている。

つまり、前記送りねじ１０４の周方向において、二箇所の押圧部１０６ａの間に挟まれるように配置されている。

付勢部材の径方向付勢部１０６ｂは、ナット１０５をレンズホルダ１０１へ組み込む方向と反対方向にナットを付勢している。

この結果、送りねじ１０４ｂとナット１０５の雌ネジ部１０５ａとの噛合時に生じるガタを、ナット１０５を径方向に付勢することで吸収することを可能としている。

上述の構成により、モータ本体１０４ａが回転することで、送りねじ１０４ｂが回転する。

よって、送りねじと噛合するナット１０５および、ナット１０５が組み込まれたレンズホルダ１０１はガタの影響を受けず、精度良くレンズホルダ１０１を光軸に沿って駆動することが可能となる。

（フランジ部１０４ｃとナット１０５の関係を示す要部光軸方向視図の説明）
図６はモータユニット１０４のフランジ部１０４ｃとナット１０５の関係を示す要部光軸方向視図（−ｚ方向）である。

図６（ａ）に示すように、モータユニット１０４のフランジ部１０４ｃとナット１０５の規制部１０５ｈとの間には、ナット１０５が正立状態においては、図中Ｃで示される隙間余裕Ｃを有している。

図中（ｂ）に示すように、ナット１０５は一定角度θ以上回転すると、モータユニット１０４のフランジ部１０４ｃに当接しそれ以上回転出来ないように規制部１０５ｈが形成されている。

回転規制部１０５ｈの作用により、ナット１０５を開口部３０１に組み込む際、ナット１０５が送りねじ１０４ｂの軸中心に回転し、組み込み性を阻害しないように機能する。

また、図中１０５ｇは規制部で、組み込み時、レンズホルダ１０１の係合溝１０１ｆ（図１参照）と係合する。

この時、凸形状の規制部１０５ｇと係合溝１０１ｆは光軸方向に一定量のガタを持たせて構成されている。

通常の使用状態においては、前述のとおりナット１０５の当接部１０５ｂとレンズホルダ１０１の突き当て部１０１ｃとが、光軸方向付勢バネ１０６の付勢力により押圧接触している。

しかしながら、例えば、落下などの衝撃力がレンズホルダ１０１の光軸方向（ｚ方向）に作用した時、レンズホルダ１０１は光軸方向付勢バネ１０６の付勢力に抗して、光軸方向（図中ｚ方向）に動くが前記一定量形成されたガタ以上動こうとする。

その場合、規制部１０５ｇと係合溝１０１ｆとが当接し、それ以上、レンズホルダが光軸方向に動くことを阻止するように成してある。

落下などによる衝撃力が作用した場合でも、光軸方向付勢バネ１０６を破壊するなど、装置の破壊を防止することが出来る。

ナットが当接する突き当て部の送りねじに向かい開口部を有する凹部の係合溝０１ｆにナットを構成する光軸方向に伸びた凸部が係合させている。

よって、ナット１０５の送りねじ１０４ｂの回転軸を中心とする回転方向の変位を規制している。

（レンズホルダ１０１とガイドバー１０２、１０３との嵌合ガタを片寄せする作用の説明）
図７は径方向付勢バネ１０６ｂの付勢反力により、レンズホルダ１０１とガイドバー１０２、１０３との嵌合ガタを片寄せする作用を説明するための要部光軸方向図（−ｚ方向）である。

前述のとおり、径方向付勢バネ１０６ｂの付勢反力Ｆが図７中下方向（−ｙ）に作用すると、レンズホルダのガイドバー嵌合穴１０１ａ、およびＵ字状溝部１０１ｂにはそれぞれＥ、Ｇなる片寄力が働く。

この結果、レンズホルダ１０１とガイドバー１０２、１０３との嵌合ガタが片寄されガタを吸収することで、レンズホルダ１０１の光軸方向移動時に、光軸直角方向へのガタによる変動を規制し、安定した光学性能を保証することができる。

この時、Ｕ字状溝部１０１ｂはガイドバー１０２と１０３の中心を結んだ線Ｄと平行にＵ字状溝１０１ｂが形成されている。

よって、片寄力Ｇの溝直角方向分力Ｈが該溝部１０１ｂとガイドバー１０３とのガタ寄せ力として作用する。

この分力Ｇを発生させるため、付勢反力Ｆの方向は、ガイドバー１０２の中心方向（図７中Ｉ方向）に向かないように、径方向付勢バネ１０６ｂと、ガイドバー１０２の配置が決定されている。

図８は、本発明のレンズ駆動装置が組み込まれたレンズ鏡筒８０１がカメラ本体８１０に取り付けられた光学機器８００の要部断面図である。

また、図８は、光学機器を制御するブロック図８０３が示された光学機器のシステムブロック図である。

鏡筒８０１は、第一レンズ群８０４、フォーカスレンズ群である第２レンズ群８０５、そして第３レンズ群８０６で構成され、第２レンズ群８０５に、上述の本発明のレンズ駆動装置１００が適用されている。

また、レンズ鏡筒８０１が組み込まれたカメラ本体８１０には、公知のレリーズスイッチ８１１が備えられており、撮影者が該レリーズスイッチ８１１を操作することにより、後述撮影動作が行われる。

また、カメラ本体８１０には、撮像素子８１２が設けられており、前述の第１、第２、第３のレンズ群により結像される被写体像を電気信号に変換する機能を有している、いわゆる光電変換素子である。

また、カメラ本体８１０には、さらに撮影画像を表示する為の映像表示装置８１３も備えられている。

次にブロック図８０３を用いて、本発明が適用された光学機器８００の撮影動作について説明する。

８２０は中央演算処理装置であり、電源回路８２１からの電力を供給されて前記光学機器８００の撮影動作全般を制御する。

８２２は駆動回路であり、モータ駆動回路８２３を介して、前述モータ本体１０４ａを駆動して、前記第２レンズ群８０５を光軸に沿って進退させることを可能としている。

また、絞り駆動回路８２４を経緯して、鏡筒８０１に組み込まれた公知の絞り８０７を駆動して、撮影光量を制御し、撮影画像を適正露光量に保つ働きをする。

８２５はレリーズ回路であり、レリーズスイッチ８１１が操作されることにより、中央演算処理装置８２０に撮影動作開始を指示する。

８２６は、映像表示回路であり、撮像素子８１２に結像された被写体像を、表示部に表示し、撮影者に明示する。

８２７は測距回路であり、前記撮像素子８１２からの情報を元に、公知のコントラストＡＦや像面位相差ＡＦにより被写体に合焦した撮影画像を得ることを可能としている。

８２８は測光回路で有り、測距回路８２７と同様に、撮像素子８１２からの情報を元に被写体の輝度を判別している。よって、適正露光の撮影画像を得られるように、前記絞り８０７を制御するための情報を得ることを可能としている。

８２９はメモリで上述各回路からの情報を一時的に保存したり、撮影画像を一時的に保存する為の機能を有する。

以上の説明により、本発明が適用された光学機器のシステムが構成されると共に、送りねじとナットのガタを吸収しつつ、組立性にも優れたレンズ駆動装置を実現する事が出来た。

なお、本発明に関わるレンズ駆動装置に関してその具体例を詳述した。

しかしながら、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、請求項記載の範囲に示したものであればどのような形態をとることも可能である。

デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、、交換レンズ、等の光学機器に適用される光学機器の駆動制御を精度よく行う。

１００ レンズ駆動装置
１０１ レンズホルダ
１０２、１０３ ガイドバー
１０４ モータユニット
１０５ ナット
１０６ 光軸方向付勢バネ
１０７ ネジ
３０１ 開口部
５０１ 規制手段

Claims (4)

1. ガイドバーと、前記ガイドバーにより光軸方向に移動可能なレンズホルダと、前記光軸方向に伸びた送りねじを有するモータユニットと、前記送りねじに螺合するナットと、前記ナットを光軸方向に付勢する付勢部材と、を有するレンズ駆動装置の組立方法であって、 前記レンズホルダは、光軸方向に付勢された前記ナットが当接する突き当て部を備え、 前記付勢部材は、前記突き当て部と前記ナットを光軸方向に付勢する第１の付勢部と前記ナットを前記送りねじに向かって前記送りねじの径方向に付勢する第２の付勢部とが一体形成されており、
   前記第１の付勢部の押圧部は、前記ナットを押圧する加圧部より光軸方向に先端部に向かって曲げが形成されている板状部材であり、
   前記レンズホルダと前記ナットが前記送りねじの回転軸の回転方向に係合することで、前記ナットの前記送りねじの回転軸を中心とする回転方向の変位を規制しており、
   前記ナットが当接する突き当て部の前記送りねじに向かい開口部を有する凹部の係合溝に前記ナットを構成する光軸方向に伸びた凸部が係合することで、前記ナットの送りねじの回転軸を中心とする回転方向の変位を規制しており、
   前記送りねじの周方向において、前記第１の付勢部の間に前記第２の付勢部が配置され、前記ナットの前記レンズホルダへの組み込み側の端部を前記第２の付勢部が前記組み込み側の端部を前記送りねじの径方向に向かって付勢しており、
   前記ナットを前記レンズホルダへ組み込む以前、前記ナットを前記レンズホルダへ組み込む方向から見た場合、前記第１の付勢部の先端部と前記突き当て部で形成される光軸方向の幅が前記ナットの光軸方向の幅よりも広いことを特徴とするレンズ駆動装置の組立方法。
2. 前記第２の付勢部の付勢反力が、前記レンズホルダと前記ガイドバーとの間の嵌合ガタを片寄せしている請求項１に記載のレンズ駆動装置の組立方法。
3. 前記付勢部材を前記レンズホルダに固定する取り付け部は、前記モータユニットのモータ本体に対して、光軸方向について前記ナットを挟んで反対側に配置されている請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置の組立方法。
4. 前記付勢部材の第２の付勢部は、前記ナットを前記レンズホルダへ組み込む方向と反対方向に前記ナットを付勢する請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズ駆動装置の組立方法。

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