特開 2019-66870 駆動装置及びこれを用いたレンズユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-66870(P2019-66870A)

(43)【公開日】2019年4月25日

(54)【発明の名称】駆動装置及びこれを用いたレンズユニット

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/04 20060101AFI20190329BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/04 D

   G02B7/04 E

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2018-231599(P2018-231599)

(22)【出願日】2018年12月11日

(62)【分割の表示】特願2015-91560(P2015-91560)の分割

【原出願日】2015年4月28日

(71)【出願人】

【識別番号】000131326

【氏名又は名称】株式会社シグマ

(72)【発明者】

【氏名】関 博之

【テーマコード（参考）】

2H044

【Ｆターム（参考）】

2H044BD02

2H044BD11

2H044BD15

2H044BD16

2H044BE02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】動画撮影時に求められる静粛性を満たしつつ、モータを大型化することなくより重いレンズを駆動することが可能な駆動装置を提供する。
【解決手段】リードスクリュー部５と、リードスクリューに噛合するラック歯が設けられ光軸方向に進退移動するラック部材４と、ラック歯をリードスクリュー側に押圧するバネ部材７と、リードスクリューにより案内され、光軸方向に進退移動自在のレンズ保持部材２と、レンズ保持部材を光軸方向に案内する主軸８１と副軸８２と、レンズ保持部材は、主軸と係合する孔と副軸と係合するガイドと光軸方向に間隔を有して配される一対のラック部材支持部とを有し、レンズ保持部材を光軸方向に進退移動させるモータ６と、レンズ保持部材に配され、副軸をレンズ保持部材に対して当接する方向に付勢する付勢バネとからなり、付勢バネの付勢力は、モータによって駆動される構造物の総重量を持ち上げる以上の力に設定されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光軸と平行に配され回転駆動されるリードスクリュー部と、
前記リードスクリューに噛合するラック歯が設けられ、前記リードスクリューの回転により光軸方向に進退移動するラック部材と、
前記ラック歯を前記リードスクリュー側に押圧するバネ部材と、
前記リードスクリューにより案内され、光軸方向に進退移動自在のレンズ保持部材と、
前記光軸と平行に配され、前記レンズ保持部材を光軸方向に進退移動自在に案内する主軸と副軸と、
前記レンズ保持部材は、前記主軸と係合する孔と前記副軸と係合するガイドと光軸方向に間隔を有して配される一対のラック部材支持部とを有し、
前記レンズ保持部材を前記ラック部材を介して前記リードスクリューに沿って光軸方向に進退移動させるモータと、
前記レンズ保持部材に配され、前記副軸を前記レンズ保持部材に対して当接する方向に付勢する付勢バネと、
前記付勢バネの付勢力は、前記モータによって駆動される構造物の総重量を持ち上げる以上の力に設定されていることを特徴とする駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リードスクリューを用いてレンズを移動する光学機器のレンズ駆動に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、静止画だけでなく動画の撮影も可能なデジタルカメラが製品化されている。そのカメラに用いられる撮影レンズは、電気的に可動レンズなどの光学素子を保持した可動枠を駆動することでフォーカシングやズーミングを行っている。使用者が撮影に伴いフォーカシングやズーミングを操作した際、撮影チャンスを的確にとらえるために可動枠の駆動は、高速かつ精密な動きが求められる。

【0003】

従来は可動枠を駆動する機構として、リードスクリューとナットの組合せによる方法とリードスクリューとラックの組合せによる方法が知られている。これらは、モータなどの回転変位を直線変位に変換するのに有利であるからである。特にステッピングモータと組合せることでこの利点はより発揮される。これは、ねじ山が一重であれば、リードスクリュー１回転に対してナット又はラックが１ピッチ進退する。ステッピングモータの場合、ステップ駆動で回転するため、この回転をパルス制御することで、ナット又はラックの進退を容易に制御することができる。従って、ナット又はラックの進退量を設定することが容易である。可動枠である移動レンズをステッピングモータで直接駆動する例として、特開２０１２−１５０２３４号公報や特開２００７−２９８７１８号公報に開示されているものがある。また、ステッピングモータの代わりに、ＤＣモータや超音波モータを用いることとしてもよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１５０２３４号公報

【特許文献2】特開２００７−２９８７１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

リードスクリューとナットを用いて移動レンズを駆動する機構の場合、第１と第２のガイドシャフトに沿って光軸方向に進退移動自在となっている。第１のガイドシャフトだけでは、モータの回転や停止、正転や逆転運動、などステッピングモータによる駆動の動作が加わると第１のガイドシャフトを中心に可動枠が回転してしまう。そこで、可動枠が第１のガイドシャフトを中心に回転してしまうことを防ぐために第２のガイドシャフトを用いる。しかし、可動枠の有する第２のガイドシャフトの係合部は、クリアランスを有するため、このクリアランスの分だけガタが生じ振動やノイズが発生するという不具合が生じていた。

【0006】

そこで、これらの振動やノイズを防ぐために、特許文献１に記載の駆動装置は、バネを設けて可動枠をガイドシャフトに片寄していた。しかし、この方法は問題点を有している。可動枠をガイドシャフトに片寄せするバネが最も短くなる位置を初期位置とすると、可動枠が初期位置から光軸方向に進退移動すると、可動枠をガイドシャフトに片寄せするための光軸と垂直方向以外に、可動枠を光軸方向の進退移動を妨げる向きにもバネの力が働く。その結果、レンズ移動の為のモータに余計な負荷をかけていた。

【0007】

また、リードスクリューとラックを用いて移動レンズを駆動する機構の場合、リードスクリューとナットを用いて移動レンズを駆動する機構と異なり可動枠を片寄せするバネを用いていない。そのため、可動枠が初期位置から光軸方向に進退移動しても、可動枠を光軸方向の進退移動を妨げる向きに力が働かない。しかし、可動枠を片寄せするバネを用いないことから可動枠と第２のガイドシャフトの係合部がクリアランスの分だけガタが生じ振動やノイズが生じるという課題を有する。

【0008】

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、レンズ保持部材に付勢機構が配されることでレンズ移動時の振動を抑えると同時に姿勢差による振動も抑えられる。また、高速駆動の際にも振動を抑えることができるのでレンズ移動時の静粛性が高まる。加えて、光軸方向へレンズの進退移動を妨げる力が働かない。その結果、動画撮影時に求められる静粛性を満たしつつ、駆動するモータを大型化することなくより重いレンズを駆動する又はレンズを高速に駆動することが可能なレンズを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するための手段である第１の発明は、光軸と平行に配され回転駆動されるリードスクリュー部と、前記リードスクリューに噛合するラック歯が設けられ、前記リードスクリューの回転により光軸方向に進退移動するラック部材と、前記ラック歯を前記リードスクリュー側に押圧するバネ部材と、前記リードスクリューにより案内され、光軸方向に進退移動自在のレンズ保持部材と、前記光軸と平行に配され、前記レンズ保持部材を光軸方向に進退移動自在に案内する主軸と副軸と、前記レンズ保持部材は、前記主軸と係合する孔と前記副軸と係合するガイドと光軸方向に間隔を有して配される一対のラック部材支持部とを有し、前記レンズ保持部材を前記ラック部材を介して前記リードスクリューに沿って光軸方向に進退移動させるモータと、前記レンズ保持部材に配され、前記副軸を前記レンズ保持部材に対して当接する方向に付勢する付勢バネとを備え、前記付勢バネの付勢力は、前記モータによって駆動される構造物の総重量を持ち上げる以上の力に設定されていることを特徴とする駆動装置である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、レンズ保持部材に付勢機構が配されることでレンズ移動時の振動を抑えると同時に姿勢差による振動も抑えられる。また、高速駆動の際にも振動を抑えることができるのでレンズ移動時の静粛性が高まる。加えて、光軸方向へレンズの進退移動を妨げる力が働かない。その結果、動画撮影時に求められる静粛性を満たしつつ、駆動するモータを大型化することなくより重いレンズを駆動する又はレンズを高速に駆動することが可能なレンズを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】至近距離物体合焦時の状態の本発明レンズ駆動装置の斜視図

【図2】至近距離物体合焦時の状態の従来のレンズ駆動装置の斜視図

【図3】無限遠物体合焦時の状態の従来のレンズ駆動装置の斜視図

【図4】レンズ駆動装置の正面図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付の図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

【0013】

図１は、本願発明の実施例のレンズ駆動装置の一例となる。レンズ保持枠２について説明する。レンズ保持枠２の外周部にレンズ（群）１の光軸を挟んで第１の突起部２１と第２の突起部２２が延出されている。第１の突起部２１と第２の突起部２２は、光軸方向に所定の長さを有し、第１の突起部２１の内部には主軸を挿通する為の孔２１１を、第２の突起部２２の内部には副軸を挿通する為のガイド２２２がそれぞれ設けられている。尚、孔２１１は丸孔、矩形孔のいずれも良い。また、光軸と垂直な方向へレンズ保持枠２が外れないよう規制を備えていればＵ字孔などでも良い。ガイド２２２は、副軸を挟持することが可能であれば良い。

【0014】

レンズ保持枠２の周辺の構成を具体的に説明すると、モータ６によって駆動される構造物は、レンズ（群）１をレンズ保持枠２に取り付け、且つレンズ保持枠２にレンズ（群）１の光軸を挟んで第１の突起部２１に形成された孔２１１に主軸８１を、第２の突起部２２に形成されたガイド２２２に副軸８２をそれぞれ係合させ、主軸８１と副軸８２は光軸に対して平行に設けられることで、レンズ保持枠２が主軸８１と副軸８２に沿って光軸方向に移動可能となっている。

【0015】

この時、レンズ保持枠２はレンズ（群）１と共に主軸８１と副軸８２に沿って光軸方向にスムーズに摺動しながら移動する。

【0016】

レンズ保持枠２の外周部には、第１の突起部２１と第２の突起部２２の他に係合部２３が設けられている。係合部２３は、ナット部材４と係合している。ナット部材４はリードスクリュー５と螺合している。

【0017】

また、レンズ（群）１の移動用のモータ６のリードスクリュー５を正転又は逆転させることで、リードスクリュー５と螺合したナット部材４はレンズ保持枠２の係合部２３と係合していることで従動回転することがない。つまり、ナット部材４が、光軸方向前側に移動すると、レンズ保持枠２は、バネ７の付勢によりナット部材４と当接しながら、光軸方向前側へ移動する。ナット部材４が光軸方向後側へ移動すると、同様にレンズ保持枠２は光軸方向後側へ移動する。従って、リードスクリュー５はナット部材４を介してレンズ保持枠２及びレンズ（群）１を光軸方向に進退移動させる。

【0018】

また、レンズ保持枠２は、レンズ保持枠２を光軸方向へ付勢することができればレンズ保持枠２とバネ７の係合する位置はどこでも構わない。また、バネ７の一方は、レンズ保持枠２と係合し、他方は、固定筒（不図示）と係合している。

【0019】

尚、本願発明の本実施例では、リードスクリュー５とナット部材４を用いたが、既に先行技術文献２などにて公知となっているリードスクリュー５とラックを用いた構成であっても良い。

【0020】

具体的には、ナット４に代えてラックとし、係合部２３に代えてラック部をリードスクリューに押圧するバネとラック支持部を用いる構成としてよい。

【0021】

リードスクリュー５とラックを用いた構成としても、副軸周りにクリアランスを有することから、ガタが生じ、振動やノイズが生じる。

【0022】

次に、図２と図３は、従来のレンズ駆動装置の一例を示す。

【0023】

図１と同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

【0024】

従来のレンズ駆動装置は、バネ７に加えてバネ７１と２本のバネにより、レンズ保持枠を付勢する。具体的には、バネ７でレンズ保持枠２を光軸と平行な方向へ付勢する。一方、バネ７１の付勢方向は、レンズ（群）１の位置により異なる。図２はレンズ（群）１の位置が至近距離の場合を示し、図３はレンズ（群）１の位置が無限遠の場合を示す。

【0025】

図２のレンズ（群）１の位置が無限遠の場合を用いて説明する。バネ７１の付勢力（図中ベクトルａ）は光軸と平行な方向の力（同ベクトルｂ）と光軸と垂直な方向の力（同ベクトルｃ）の２種類の力に分解できる。この時、光軸と垂直な方向の力（同ベクトルｃ）は、レンズ保持枠２を副軸８２へ付勢する。一方、光軸と平行な方向の力（同ベクトルｂ）は、モータ６の負荷となる。また、図３のレンズ（群）１の位置が至近距離の場合も同様にバネ７１の付勢力を光軸と垂直な方向と光軸と平行な方向の２つの力に分解できる。以上より、従来のレンズ駆動装置は、レンズ（群）１の無限遠から至近距離の範囲でモータ６に負荷をかける力が発生している。また、レンズ（群）１の位置によってバネ７１の付勢力（同ベクトルａ）が変化することから、光軸と垂直な方向の力、光軸と平行な方向の力ともに変化することが分かる。従って、モータ６の駆動力を制御する際、レンズ（群）１の位置を考慮する必要があった。

【0026】

一方、本願発明のレンズ保持枠２は、レンズ保持枠２上に配された付勢バネ３１が、レンズ保持枠２を光軸と垂直な方向へ付勢する。その為、レンズ保持枠２は第２の突起部２２に設けられたガイド２２２に挿通されている副軸８２と常に接触した状態に保たれる。従って、ガイド２２２と副軸８２の間のクリアランスによって生じる振動や音といった不具合は生じない。更に、本願の付勢バネ３１は、レンズ保持枠２の位置に関わらず常にレンズ保持枠２を光軸と垂直な方向へのみ付勢するので、付勢バネ３１の力がレンズ保持枠２を光軸方向に進退移動を妨げる向きに働くことはない。その結果、レンズ移動の為のモータ６に余計な負荷をかけずに済む。

【0027】

また、本願発明はレンズ（群）１の位置に関わらず、付勢バネ３１がレンズ保持枠２を副軸８２へ片寄せする一定の力が得られる。

【0028】

次に、図４は、本願発明の実施例のレンズ駆動装置の正面図である。

【0029】

尚、図４のレンズ駆動装置の正面図は、図１からカバー３を外した状態のレンズ駆動装置を正面から見たものである。図１と同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。付勢バネ３１は付勢アーム３２を介してレンズ保持枠２を副軸８２へ片寄せする。その結果、フォーカス駆動時のガイド２２２と副軸８２とから発生する振動を抑えることができ、静粛性が高まる。さらに、モータにより駆動された際に、付勢バネ３１はレンズ保持部２に配置されているので、レンズ（群）１やレンズ保持枠２などと共に。付勢バネ３１の付勢する方向は光軸と垂直な方向に限られる。つまり、光軸と平行な方向に付勢することはない。

【0030】

尚、本願発明の実施例では付勢アーム３２を入れた。付勢アーム３２を入れることで副軸８２との摺動性が向上する。しかし、付勢アーム３２を入れることなく付勢バネ３１が直接レンズ保持枠２を副軸８２へ片寄せする構成としても良い。

【0031】

また、付勢バネ３１の付勢力については、モータ６の駆動によりレンズ保持枠２と共に光軸方向に移動する構造物の総重量を持ち上げる以上の力とすることが望ましい。付勢バネ３１の付勢力がモータ６によりレンズ保持枠２と共に光軸方向に移動する構造物の総重量未満である場合、レンズ保持枠２の姿勢によって、つまりは付勢バネ３１の姿勢によって移動する構造物の総重量が付勢バネ３１の付勢する向きと反対に係る方向だった場合、付勢力がキャンセルされてしまいガイド２２２と副軸８２にクリアランスが生じ、振動や音といった不具合が生じることがある。

【0032】

モータ６の駆動によりレンズ保持枠２と共に光軸方向に移動する構造物は、図１の場合、レンズ（群）１とレンズ保持枠２と付勢バネ３１と付勢アーム３２とカバー３となるので、付勢バネ３１の付勢力はこれらの総重量を持ち上げる以上の力が設定値となる。但し、前述したように本願発明は付勢アーム３２を備えなくてもその効果を得ることが可能である。従って、付勢アーム３２を備えなない構成の場合、付勢バネ３１の付勢力は、レンズ（群）１とレンズ保持枠２と付勢バネ３１とカバー３の総重量を持ち上げる以上の力が設定値となる。

【0033】

カバー３についても付勢アーム３２と同様である。カバー３を備えなくても、本願発明の効果を得ることが可能である。従って、カバー３を備えない構成の場合、モータ６の駆動によりレンズ保持枠２と共に光軸方向に移動する構造物には含まれないので、付勢バネ３１の付勢力に加えなくて良い。

【0034】

尚、本願発明の本実施例では、バネ７によりレンズ保持枠２を光軸方向へ付勢し、付勢バネ３１によりレンズ保持枠２を光軸と垂直な方向へ付勢することでガタ取りを行っている。従って、リードスクリューとラックどちらの構成の場合でも、バネ７を用いず付勢バネ３１のみであっても副軸周りにクリアランスを有することから生じる振動やノイズを抑える効果を有する。

【符号の説明】

【0035】

１ レンズ（群）
２ レンズ保持枠
２１ 第１の突起部
２１１ 孔
２２ 第２の突起部
２２２ ガイド
３ カバー
３１ 付勢バネ
３２ 付勢アーム
４ ナット部材
５ リードスクリュー
６ モータ
７ バネ
７１ バネ
８１ 主軸
８２ 副軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】