JP3860718B2

JP3860718B2 - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP3860718B2
Application number: JP2001086017A
Authority: JP
Inventors: 和彦恩田
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: US20020135886A1; JP2002287001A; US6501604B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ、特にピント調節を行うフォーカスレンズを光軸方向に移動させるためのレンズ駆動装置、に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６（ａ）は、特開平９−９６７５３号公報に開示されたレンズ駆動装置の全体図である。このレンズ駆動装置１０１は、リードスクリュー１１１を有する駆動源１０２と、レンズ１１０を保持しリードスクリュー１１１に噛合係合するラック部１１３が設けられたレンズ保持枠１０３と、を備えている。駆動源１０２を駆動することにより、レンズ１１０は光軸方向Ｏに移動される。このレンズ駆動装置１０１では、リードスクリュー１１１とラック部１１３との係合には、図中の光軸方向Ｏにバックラッシが生ずるが、このバックラッシは、レンズ保持枠１０３の移動を逆向きに切り換えた際等にバックラッシ分だけレンズ１１０の移動を遅らせ、レンズ１１０の位置決め精度に悪影響を与えることがあった。なお、同様の構成のレンズ駆動装置は特開２０００−２７５４９４号公報にも開示されている。
【０００３】
図６（ｂ）は、他の従来型レンズ駆動装置の断面図である。レンズ駆動装置２０１では、レンズ保持枠２０３はスプリング２２０によって光軸方向Ｏに付勢されている。これにより、レンズ保持枠２０３は一方向へとバックラッシ分だけ常に片寄せられるため「がたつき」がなくなり、上記したような問題についても解決される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６（ｂ）に示すような従来型のレンズ駆動装置２０１では、スプリング２２０の一端が固定端面２１５に固定されているため、スプリング２２０によってレンズ保持枠２０３に対して付勢される力がレンズ保持枠２０３の位置によってまちまちで、例えば、固定端面２１５に近い位置では、スプリング２２０による付勢作用がより強く働いていた。このような場合、レンズ保持枠２０３のリードスクリュー２１１に対する片寄せ作用がより強く働くことになるため、駆動源２０２の回転に対してより強い負荷がかけられ、その結果、レンズ２１０の位置決めに関しての正確な制御が妨げられレンズ２１０の位置決め精度が低下することがあった。
そこで、本発明の他の目的は、位置決め精度に優れたレンズ駆動装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるレンズ駆動装置は、光軸方向にレンズを移動するレンズ駆動装置であって、駆動源により回転されるリードスクリューと、レンズを保持しリードスクリューのネジ部に対して螺合するネジ部が形成され、リードスクリューの回転によって光軸方向に移動するレンズ保持枠と、リードスクリューのネジ部に対して螺合するネジ部を有し、リードスクリューの回転によって光軸方向に移動する成形品であるナット板と、レンズ保持枠及びナット板が、リードスクリューの回転に伴なって回転することを防止する回転防止手段と、レンズ保持枠とナット板とを互いに近接する方向又は離間する方向に付勢する付勢手段と、を備えて構成され、レンズ保持枠のネジ部及びナット板のネジ部のうちの少なくとも一方は、１ピッチ未満であること特徴とする。
このようなレンズ駆動装置によれば、付勢手段によりレンズ保持枠及びナット板は互いに近接する方向又は離間する方向に付勢されるので、レンズ保持枠及びナット板は、リードスクリューのネジ部との間に生じたバックラッシ分だけそれぞれ移動し、螺合部において片寄せられる。
これらのレンズ保持枠及びナット板は、それぞれリードスクリューの回転によって光軸方向に移動するようにリードスクリューに螺合されているため、リードスクリューの回転にあたってその離間距離は常に一定に保たれた状態で移動し、これにより付勢手段による付勢作用についても常に一定の力に保持される。
また、レンズ及びナット板がリードスクリューの回転に伴なって回転することを防止することにより、リードスクリューの回転によってレンズ保持枠及びナット板は光軸方向に移動するようになり、レンズを正確に光軸方向に移動することが可能となる。
また、これによりレンズ保持枠とナット板との距離が一定に保持されるので、付勢手段による付勢作用が一定に保持される。
【０００６】
また、レンズ保持枠のネジ部及びナット板のネジ部のうちの少なくとも一方が１ピッチ未満であることにより、リードスクリューの各ピッチ幅に誤差があっても、リードスクリューの回転にあたって、その誤差に起因する摩擦・負荷が生じることはない。
また、ネジ部を１ピッチ未満に形成することにより、各部材を成形する際の型抜き工程が簡単になる。
更に、装置全体の小型化に貢献する。
【０００７】
付勢手段は、板バネであることが望ましい。板バネを使用することにより付勢手段は薄く形成されるため、装置全体を小型化することが可能となる。
【０００８】
レンズは、例えば、撮影光学系においてピント調節を行うフォーカスレンズである。
【発明の実施の形態】
【０００９】
以下、図面に従って本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置について説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、実施形態に係るレンズ駆動装置の断面図である。図２は、図１においてＢ方向から見たレンズ駆動装置の正面図である。このレンズ駆動装置１は、撮影光学系に対するピント調節を行うフォーカスレンズ１０を光軸方向Ｏに移動するレンズ駆動装置である。レンズ駆動装置１は、駆動源としてのフォーカスモータ２と、フォーカスレンズ１０を保持しフォーカスモータ２の駆動によって光軸方向Ｏに移動するレンズ保持枠３と、レンズ保持枠３のがたつきを防止するナット板４及び板バネ５（付勢手段としての板バネ５）と、を備えている。
【００１１】
フォーカスモータ２は、光軸方向Ｏに伸び、光軸方向Ｏと平行な回転中心軸を持つリードスクリュー１１を有している。レンズ保持枠３及びナット板４はそれぞれリードスクリュー１１のネジ部１２に対応するネジ部１３，１４を有しており、このネジ部１３，１４によってリードスクリュー１１に対し所定量のバックラッシをもってそれぞれ螺合されている。リードスクリュー１１の回転によって光軸方向Ｏに移動するレンズ保持枠３及びナット板４は、このように所定量のバックラッシをもって自由度のある状態でリードスクリュー１１に螺合されているため、各レンズ保持枠３，ナット板４，リードスクリュー１１の製品ばらつき、或いはリードスクリュー１１とレンズ保持枠３をガイドして光軸方向Ｏへ進退させるガイド軸２５，２６とが完全に平行でない場合、このバックラッシにより位置ずれが吸収されるため、螺合部分の作動負荷の増加が生じて動かなくなる、といった不具合についても防止される。なお、ネジ部１３，１４の形状は必ずしも円形である必要はなく、リードスクリュー１１の各溝に対して噛み合えばＵ字型に形成することも可能である。
【００１２】
また、レンズ保持枠３及びナット板４の各ネジ部１３，１４のピッチ数は、それぞれ１ピッチ未満に設定されている。これにより、互いに噛み合う部分が減るためリードスクリュー１１のピッチのばらつきが吸収されて、リードスクリュー１１のネジ部１２の各ピッチ幅に誤差があっても、その誤差に起因する摩擦・負荷が発生しにくいものとなっている。更に、１ピッチ未満に構成することにより、成形する際の型抜き工程において回し抜きする必要がなくなるため、製造工程が簡単化するという利点や、レンズ駆動装置１のサイズを小型化するという利点もある。
【００１３】
レンズ保持枠３とナット板４との間には、図１に示すような状態で板バネ５が設けられている。板バネ５は、レンズ保持枠３に取り付けられており、これらの部材３，４を互いに離間する方向に付勢している。これにより、リードスクリュー１１の回転に際してレンズ保持枠３にがたつきが生じないようになっている。なお、この板バネ５の付勢作用についての詳細は後述する。この実施形態では、板バネ５は、図２に示されるようにリードスクリュー１１を挟むようにして伸びる２本のバネ部５ａを備えている。板バネ５による付勢作用は、リードスクリュー１１を中心として周囲から平均的に力がかかるように成されることが望ましい。
【００１４】
また、レンズ移動装置１には、光軸方向Ｏに伸びる第１ガイド軸２５及び第２ガイド軸２６が設けられ、レンズ保持枠３には、これらのガイド軸２５，２６を受ける第１ガイド軸受け部１５，第２ガイド軸受け部１６が形成されている。これにより、レンズ保持枠３を光軸方向Ｏに沿って案内させると共に、リードスクリュー１１の回転によりレンズ保持枠３が回転しないようになっている（第１ガイド軸２５及び第２ガイド軸２６，第１ガイド軸受け部１５及び第２ガイド軸受け部１６はレンズ保持枠３の回転を防止する回転防止手段として機能する）。ガイド軸受け部１５は孔に，ガイド軸受け部１６はＵ字形状に形成されている。
【００１５】
また、レンズ保持枠３には光軸方向Ｏに突出するボス１８が形成され、ナット板４にはこのボス１８を受けるボス受け部１９が形成されている。これにより、更にナット板４もリードスクリュー１１の回転によってレンズ保持枠３に対して回転されないようになっている（ボス１８，ボス受け部１９はナット板４の回転を防止する回転防止手段として機能する）。
【００１６】
前述したように、レンズ保持枠３及びナット板４は、リードスクリュー１１に対して所定量のバックラッシをもって螺合されているため、板バネ５が介在せず、離間する方向に付勢されていない状態では、リードスクリュー１１との螺合部分に間隙が在る状態となっているが、この実施形態によるレンズ駆動装置１では、レンズ保持枠３及びナット板４は、板バネ５によって互いに離間する方向に付勢され、リードスクリュー１１の溝の斜面に片寄せされた状態が保持されている（図３参照）。
【００１７】
図３は、リードスクリュー周辺の部分拡大図である。レンズ保持枠３及びナット板４は、リードスクリュー１１に対して所定量のバックラッシをもって螺合されており、これらの部材３，４の間に設けられた板バネ５は、レンズ保持枠３及びナット板４を互いに離間する方向に付勢している。これにより、レンズ保持枠３及びナット板４は、バックラッシ分だけネジ部１２の溝内を移動しそれぞれ異なる方向に片寄せされている。すなわち、図３に端的に示されるように、レンズ保持枠３のネジ部１３の傾斜面はリードスクリュー１１のネジ部１２の傾斜面１２ａに当接し、ナット板４のネジ部１４はリードスクリュー１１のネジ部１２の傾斜面１２ｂに当接しており、この状態が板バネ５の付勢作用により保持されている。
【００１８】
この実施形態によるレンズ駆動装置１では、このように片寄せされた状態がフォーカスモータ２の回転中にも常に保持される。これにより、フォーカスモータ２の回転に際して（特に、回転方向が変わった際などに）、レンズ保持枠３のネジ部１３は、リードスクリュー１１のネジ部１２の溝内をバックラッシ分だけ移動して「がたつき（又はズレ）」を起こすことがない。このがたつきは、位置決め精度に悪影響を与えることがあったが、本実施形態によるレンズ駆動装置１ではこのような不具合は解消されている。
【００１９】
更に、レンズ駆動装置１では、レンズ保持枠３及びナット板４は、ボス１８とボス受け部１９によって相対回転が阻止され、かつ、板バネ５によって離間する方向に付勢されるよう構成されるため、リードスクリュー１１の回転にあたって、その離間距離３１は常に一定に保たれる。これにより、レンズ保持枠３とナット板４とを離間するように作用する板バネ５による付勢作用は常に一定の力で作用することになる。
【００２０】
仮に、リードスクリュー１１の回転によって離間距離３１が著しく縮まり、付勢手段５によるこの付勢作用が増加していく場合には、リードスクリュー１１のネジ部１２の斜面１２ａとレンズ保持枠３のネジ部１３との間の摩擦力が増加し、これに伴なってフォーカスモータ２の駆動回転に対して与える負荷が増大する。フォーカスモータ２に対する負荷が増大すると、フォーカスモータ２の回転制御に対して悪影響が与えられ、レンズ１０に対する位置決め精度を低下させる原因となってしまう。この実施形態によるレンズ駆動装置１では、上記したように付勢作用が一定の力に保持されているため、フォーカスモータ２へかかる負荷が一定になる。これにより、フォーカスモータ２を正確に回転制御することができるため、レンズ１０を正確に位置決めすることが可能となっている。
【００２１】
図４は、本実施形態によるレンズ駆動装置が組み込まれたレンズ鏡胴の断面図である。このレンズ鏡胴８１は、光電変換を行うＣＣＤ(Charged Coupled Device)８５が取り付けられた固定筒８２と、第２レンズ群８７及びフォーカスレンズ１０が設置された中間筒８３と、第１レンズ群８６が設置された移動筒８４と、を備えている。これらの筒８３，８４は光軸方向Ｏに多段的に繰り出し可能となっており、これによってズーム機能が実現されている。各レンズ群８６，８７を通して取り込まれた光情報は、受光面８８から受光されＣＣＤ８５によって電気信号に変換され、電気信号パターンが形成される。このレンズ鏡胴８１はデジタルカメラ本体９０に取り付けられている。この電気信号パターンによって形成される画像は、デジタルカメラ本体９０に設置されたモニターなどを通じて見ることが出来る。
【００２２】
本実施形態によるレンズ駆動装置１は、第２レンズ群８７の後方に設置され、フォーカスレンズ１０を光軸方向に適切な位置に移動させることにより、この撮影光学系においてピント調節を行っている。このような撮影光学系は、直径１ｃｍ程度の受光面８８に数百万画素というデータが集約されるものであるため、フォーカスレンズ１０の微細な位置決め精度が、得られる画質に多大な影響を与える。既に述べたように、本実施形態によるレンズ駆動装置１では、フォーカスレンズ１０を正確に位置決めすることが可能となっているため、レンズ鏡胴８１において正確にピント調節することが可能となっている。
【００２３】
図５は、他の実施形態によるレンズ駆動装置におけるリードスクリュー周辺の部分拡大図である。レンズ保持枠３及びナット板４を囲むように設けられた板バネ９５は、レンズ保持枠３及びナット板４を互いに近接する方向に付勢している。これにより、レンズ保持枠３及びナット板４は、バックラッシ分だけネジ部１２の溝内を移動しそれぞれ異なる方向に片寄せされた状態が保持される。
【００２４】
この他の実施形態によるレンズ駆動装置９１においても、レンズ駆動装置１と同様、片寄せされた状態がフォーカスモータ２の回転中にも常に保持されるため、フォーカスモータ２の回転に際して（特に、回転方向が変わった際などに）、レンズ保持枠３のネジ部１３は、リードスクリュー１１のネジ部１２の溝内をバックラッシ分だけ移動して「がたつき（又はズレ）」を起こすことがない。従って、バックラッシによって位置決め精度に悪影響が与えられることのないものとなっている。また、レンズ駆動装置１と同様の理由により、板バネ９５による付勢作用及びそれによる負荷が常に一定に作用するため、フォーカスモータ２の回転制御に対して悪影響が与えられることのないものとなっている。
【００２５】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、本発明を実施するにあたって前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の請求項の範囲内に該当する発明の全ての変更を包含し、形状、サイズ、配置、構成などについて変更が可能である。
例えば、レンズ駆動装置１をデジタルカメラ本体に対して適用する例を示したが、銀塩フィルムを用いて撮影するカメラや、その他の光学機器のレンズ光学系に適用することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によるレンズ駆動装置では、リードスクリューに螺合されたレンズ保持枠及びナット板は、付勢手段により互いに近接する方向又は離間する方向に付勢されるので、各レンズ保持枠、ナット板は、バックラッシ分だけそれぞれ移動し、片寄せられる。これにより、レンズ保持枠及びナット板はリードスクリューの回転に際して「がたつき」又は「ずれ」を起こすことが無く、レンズを正確に位置決めすることが可能となっている。
また、このレンズ保持枠及びナット板は、リードスクリューの回転にあたってその離間距離は常に一定に保たれるため、付勢手段による付勢作用についても常に一定の力に保持される。これにより、駆動源に対して与える負荷についても一定となり、駆動源の回転制御に対して悪影響を与えることが無く、レンズを正確に位置決めすることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施形態に係るレンズ駆動装置の断面図である。
【図２】図２は、図１においてＢ方向から見たレンズ駆動装置の正面図である。
【図３】図３は、リードスクリュー周辺の部分拡大図である。
【図４】図４は、本実施形態によるレンズ駆動装置が組み込まれたレンズ鏡胴の断面図である。
【図５】図５は、他の実施形態によるレンズ駆動装置において、リードスクリュー周辺の部分拡大図である。
【図６】図６（ａ），６（ｂ）は、それぞれ従来型のレンズ駆動装置を示す図である。
【符号の説明】
１…レンズ駆動装置、２…フォーカスモータ（駆動源）、３…レンズ保持枠、４…ナット板、５，９５…板バネ（付勢手段）、１１…リードスクリュー、１３，１４…ネジ部、Ｏ…光軸方向。

Claims

光軸方向にレンズを移動するレンズ駆動装置であって、
駆動源により回転されるリードスクリューと、
前記レンズを保持し、前記リードスクリューのネジ部に対して螺合するネジ部が形成され、前記リードスクリューの回転によって光軸方向に移動するレンズ保持枠と、
前記リードスクリューのネジ部に対して螺合するネジ部が形成され、前記リードスクリューの回転によって光軸方向に移動する成形品であるナット板と、
前記レンズ保持枠及び前記ナット板が、前記リードスクリューの回転に伴なって回転することを防止する回転防止手段と、
前記レンズ保持枠と前記ナット板とを互いに近接する方向又は離間する方向に付勢する付勢手段と、
を備えて構成され、
前記レンズ保持枠の前記ネジ部が１ピッチ未満であること、
を特徴とするレンズ駆動装置。
前記ナット板の前記ネジ部は、１ピッチ未満である請求項１に記載のレンズ駆動装置。
前記付勢手段は、板バネである請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
前記レンズは、撮影光学系においてピント調節を行うフォーカスレンズである請求項１〜３の何れか１項に記載のレンズ駆動装置。