(57)【要約】【課題】直進移動体の移動量の大きさに制約されにくく、簡単な構成で確実に振動を抑えることが可能な直進移動体の駆動装置を提供する。【解決手段】支持部材に対して直進移動可能に支持される直進移動体と、直進移動体に直進移動方向への駆動力を与えるリニア駆動手段と、支持部材に対して揺動可能に支持される揺動部材を備える。揺動部材は、揺動の中心から偏心した位置で直進移動体に係合し、直進移動体の移動に伴って揺動する。さらに、揺動部材に接触する粘弾性体からなり、リニア駆動手段により直進移動体を駆動させるときの振動を揺動部材に対する粘性抵抗によって抑制する減衰手段を有する。【選択図】図４
2014209141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材；
上記支持部材に対して直進移動可能に支持される直進移動体；
上記直進移動体に上記直進移動方向への駆動力を与えるリニア駆動機構；
上記支持部材に対して軸支される軸支部と、該軸支部から偏心した位置で上記直進移動体に係合する腕部を有し、上記直進移動体の直進移動に伴って該直進移動方向に沿って揺動する揺動部材；及び
上記揺動部材に接触する粘弾性体からなり、上記リニア駆動機構により上記直進移動体を駆動させるときの振動を上記揺動部材に対する粘性抵抗によって抑制する減衰手段；
を有することを特徴とする直進移動体の駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の直進移動体の駆動装置において、上記支持部材は上記揺動部材の上記軸支部を収納する凹部を有し、上記減衰手段は上記凹部内に充填されている直進移動体の駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の直進移動体の駆動装置において、上記直進移動体は上記揺動部材の上記腕部を摺動可能に挿通させる把持部を有し、上記減衰手段は上記腕部と上記把持部の間に充填されている直進移動体の駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の直進移動体の駆動装置において、上記リニア駆動機構は、永久磁石を含む磁性体と、該磁性体の磁界内に設けたコイルを有し、上記コイルへの通電によって上記直進移動体への推力を発生するボイスコイルモータである直進移動体の駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の直進移動体の駆動装置において、上記支持部材は、レンズ鏡筒を構成し撮影光学系の光軸を囲む環状部材であり、
上記直進移動体は、上記撮影光学系を構成する光学要素を保持し、上記環状部材内に上記撮影光学系の光軸方向へ直進移動可能に支持された光学要素保持枠であり、
上記環状部材の外周面に上記揺動部材の上記軸支部を軸支する軸突起が設けられ、上記揺動部材の上記腕部と上記光学要素保持枠が上記環状部材の外側で係合する直進移動体の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直進移動体を直進移動させる駆動装置に関し、特に直進移動体を駆動させる際の振動を抑制する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば撮影レンズのフォーカシングレンズ群（直進移動体）を、回転運動を直線運動に変換する送りねじ機構に代えて、永久磁石とコイルによるボイスコイルモータ（リニア駆動機構）で直進駆動する駆動装置を備えたカメラが知られている。このタイプの駆動装置では、ボイスコイルモータの発振に対する不要な共振を抑制するために、直進移動体を直進案内する直進ガイド部にグリスを塗布する対策がとられていた。しかし、グリスの塗布量を均一にすることが難しいこと、グリスの粘度の温度依存性が大きいこと、経年変化によりグリスの効果が低下しやすいこと等が原因で、安定した性能を得にくかった。また、グリスが漏れて他の部品に付着しやすいという問題もあった。
【０００３】
特許文献１には、カメラに搭載される像振れ補正機構において、可動部材の支持部分に粘弾性体からなる減衰部を配して共振を抑える構成が記載されている。具体的な粘弾性体として紫外線硬化シリコーンゲルが例示されており、こうした粘弾性体を用いるとグリスを用いた場合の前述の諸問題が生じにくい。しかし、フォーカシングレンズ群の駆動量は像振れ補正用の光学要素の駆動量に比して遥かに大きく、特許文献１の減衰部をフォーカシングレンズ群の駆動装置に流用することは無理がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９-１４５７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、直進移動体の移動量の大きさに制約されにくく、簡単な構成で確実に駆動時の振動を抑えることが可能な直進移動体の駆動装置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】
【０００６】
本発明の直進移動体の駆動装置は、支持部材；支持部材に対して直進移動可能に支持される直進移動体；直進移動体に直進移動方向への駆動力を与えるリニア駆動手段；支持部材に対して軸支される軸支部と、該軸支部から偏心した位置で上記直進移動体に係合する腕部を有し、直進移動体の直進移動に伴って該直進移動方向に沿って揺動する揺動部材；及び、揺動部材に接触する粘弾性体からなり、リニア駆動手段により直進移動体を駆動させるときの振動を揺動部材に対する粘性抵抗によって抑制する減衰手段；を有することを特徴としている。
【０００７】
減衰手段は、揺動部材の軸支部に接触する形態と、揺動部材の腕部に接触する形態にすることが可能である。前者の形態では、揺動部材の軸支部を収納する凹部を支持部材に形成し、該凹部に充填した粘弾性体によって減衰手段を構成することができる。後者の形態では、揺動部材の腕部を摺動可能に挿通させる把持部を直進移動体に形成し、該把持部と腕部の間に充填した粘弾性体として減衰手段を構成することができる。この２つの形態を組み合わせて用いることも可能である。
【０００８】
本発明は、磁性体の磁界内に配したコイルへの通電によって直進移動体への推力を発生するボイスコイルモータをリニア駆動手段として用いる駆動装置に好適である。
【０００９】
本発明は様々な分野の直進移動体の駆動装置に適用可能であるが、特にレンズ鏡筒における光学要素の駆動装置に適している。光学要素の駆動装置として適用する場合、支持部材として撮影光学系の光軸を囲む環状部材を設け、直進移動体として環状部材内に撮影光学系の光軸方向へ直進移動可能に光学要素保持枠を支持し、環状部材の外周面に揺動部材の軸支部を軸支する軸突起を設け、揺動部材の腕部と光学要素保持枠を環状部材の外側で係合させるとよい。この構成によると、環状部材の内径サイズに制約されることなく揺動部材の腕部の長さを設定可能であるため、光学要素保持枠の光軸方向移動量が大きくなっても揺動部材を追従させることができ、光学要素保持枠の可動範囲の全体で確実に振動抑制効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、直進移動体の直進移動に伴って揺動する揺動部材に対して粘弾性体からなる減衰手段を接触させることにより、直進移動体の移動量の大きさに関わらず、簡単な構成で確実に振動抑制を行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による直進移動体の駆動装置をレンズ鏡筒のフォーカシングレンズ群の駆動装置に適用した一実施形態を示す前方分解斜視図である。
【図２】図１のレンズ鏡筒の途中組立状態を示す前方分解斜視図である。
【図３】図２を異なる方向から見た後方分解斜視図である。
【図４】フォーカシングレンズ群が光軸方向の最も後方（結像面側）に位置する状態でのレンズ鏡筒の一部の後方斜視図である。
【図５】フォーカシングレンズ群が光軸方向の最も後方（結像面側）に位置する状態でのレンズ鏡筒の一部の側面図である。
【図６】フォーカシングレンズ群が光軸方向の最も前方（被写体側）に位置する状態でのレンズ鏡筒の一部の後方斜視図である。
【図７】フォーカシングレンズ群が光軸方向の最も前方（被写体側）に位置するにある状態でのレンズ鏡筒の一部の側面図である。
【図８】フォーカシングレンズ群の駆動装置の要部を示す後方斜視図である。
【図９】フォーカシングレンズ群の駆動装置の要部を示す側面図である。
【図１０】フォーカシングレンズ群の駆動装置の要部を結像面側から見た図である。
【図１１】揺動部材の軸支部にダンパ部材を接触させた第１の実施形態における、揺動部材の軸支部付近の斜視図である。
【図１２】揺動部材の軸支部にダンパ部材を接触させた第１の実施形態における、揺動部材の軸支部付近の側面図である。
【図１３】揺動部材の腕部にダンパ部材を接触させた第２の実施形態における、揺動部材と可動レンズ枠の係合部付近の斜視図である。
【図１４】揺動部材の腕部にダンパ部材を接触させた第２の実施形態における、揺動部材と可動レンズ枠の係合部付近の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１ないし図３は、本発明による直進移動体の駆動装置をレンズ鏡筒のフォーカシングレンズ群（光学要素）Ｌ１の駆動装置に適用した一実施形態を示している。図示実施形態は、フォーカシングレンズ群Ｌ１の駆動装置のみを描くことを目的としており、この他の部分の構成を省略している。
【００１３】
レンズ鏡筒は、固定部材として、フォーカシングレンズ群Ｌ１を含む撮影レンズ系で形成される被写体像を結像させるイメージセンサ３１等を固定した固定基板（支持部材）３２と、撮影レンズ系を内部に支持する固定環（支持部材）３３を有している。撮影レンズ系の光軸Ｏ方向において、被写体側を前方、結像面側を後方とする。固定基板３２は固定環３３の後端部に組み付けられる。固定基板３２には、光軸Ｏと平行な２本のガイド軸３４、３５の後端部が固定されており、ガイド軸３４、３５の前端部は、固定環３３内に固定されている。
【００１４】
可動レンズ枠（直進移動体、光学要素保持枠）１０は、フォーカシングレンズ群Ｌ１を保持する円筒枠部１０ａと、円筒枠部１０ａから外径方向に延設される径方向腕部１０ｂを有し、径方向腕部１０ｂの先端部に、ガイド軸３４に摺動自在に嵌まる筒状部１０ｃと、ガイド軸３５に摺動自在に係合する二股部１０ｄが形成されている。また、径方向腕部１０ｂの先端部には、筒状部１０ｃと二股部１０ｄの間に位置させて、リニア駆動機構を構成するコイル１１が固定されている。このコイル１１は、巻線中心を光軸Ｏと平行な方向とした偏平な空芯コイルである。可動レンズ枠１０には、コイル１１の空芯部と形状を対応させた横長貫通穴１０ｅ（図１）が形成されている。
【００１５】
固定環３３には、コイル１１とともにリニア駆動機構を構成する磁石ユニット２０が固定されている。磁石ユニット２０は、固定環３３内に固定されるホルダ２１に一対のヨーク２２、２３と永久磁石２４を支持した構成であり、図４ないし図１０ではホルダ２１の図示を省略している。ヨーク２２とヨーク２３はそれぞれ、光軸Ｏ方向に長い長手方向壁２２ａ、２３ａと、長手方向壁２２ａ、２３ａに対して略直交する短手方向壁２２ｂ、２３ｂを有しており、長手方向壁２２ａと長手方向壁２３ａが対向し、短手方向壁２２ｂと短手方向壁２３ｂが対向してヨーク２２とヨーク２３で閉断面を描くように結合されている。永久磁石２４はヨーク２３の長手方向壁２３ａ上に固定される細長形状を有している。ヨーク２２の長手方向壁２２ａは、可動レンズ枠１０の横長貫通穴１０ｅとコイル１１の空芯部に非接触で挿通される。永久磁石２４の磁界内にあるヨーク２２の長手方向壁２２ａとコイル１１がボイスコイルモータを構成しており、コイル１１に正逆に通電することにより、コイル１１と共に可動レンズ枠１０（フォーカシングレンズ群Ｌ１）がガイド軸３４、３５に沿って光軸Ｏ方向に移動する。
【００１６】
レンズ鏡筒は、可動レンズ枠１０を駆動する際のリニア駆動機構の発振による可動レンズ枠１０の共振を抑える振動抑制手段を備える。図１ないし図１２を参照して振動抑制手段の第１の実施形態を説明する。
【００１７】
固定環３３は、フォーカシングレンズ群Ｌ１を含む撮影光学系の構成要素を内部に位置させる筒状部３３ａを有し、筒状部３３ａの外周面上に軸突起３３ｂが形成されている。軸突起３３ｂは、光軸Ｏを含む仮想平面Ｐ（図１０）に対して直交する方向に軸線が向く円筒状部であり、軸突起３３ｂとその外側を囲む外囲壁３３ｃとの間に環状凹部３３ｄが形成されている。
【００１８】
固定環３３の外側に、軸突起３３ｂを中心として揺動可能に揺動部材４０が支持される。揺動部材４０は、軸突起３３ｂの外側（環状凹部３３ｄ）に挿入される環状の軸支部４０ａと、軸支部４０ａから外径方向に延設される連係腕部４０ｂを有している。軸突起３３ｂの中心にはネジ孔が形成されており、このネジ孔に対して抜止ネジ４１（図１ないし図３）が螺合固定される。抜止ネジ４１は揺動部材４０の軸支部４０ａよりも大径の頭部を有しており、軸突起３３ｂに取り付けた状態で抜止ネジ４１の頭部が環状凹部３３ｄの開口部分を塞ぐ。そして、固定環３３の筒状部３３ａから離れる方向（軸突起３３ｂから軸支部４０ａが抜ける方向）への揺動部材４０の移動が抜止ネジ４１の頭部によって規制される。
【００１９】
揺動部材４０の連係腕部４０ｂは、固定環３３の筒状部３３ａの外側に延設されている。連係腕部４０ｂのうち軸支部４０ａに近い部分が外囲壁３３ｃの端面に当接することにより（図１１参照）、筒状部３３ａに接近する方向への連係腕部４０ｂの変形が規制される。連係腕部４０ｂの先端付近は、可動レンズ枠１０に形成した把持部１０ｆ（図１、図２、図４ないし図１０）に係合している。把持部１０ｆは連係腕部４０ｂを挿通させる溝を有しており、この溝に対して連係腕部４０ｂが摺動可能に挿入されている。固定環３３には、把持部１０ｆを含む可動レンズ枠１０の一部を筒状部３３ａの外側に露出させる切り欠きが形成されており（図４ないし図７参照）、固定環３３の外側に配した揺動部材４０の連係腕部４０ｂを把持部１０ｆに対して係合させることが可能になっている。
【００２０】
可動レンズ枠１０が光軸Ｏ方向に移動すると、把持部１０ｆから連係腕部４０ｂに移動力が伝わり、軸支部４０ａを支持する軸突起３３ｂを中心として揺動部材４０が回動する。つまり、可動レンズ枠１０の光軸Ｏ方向の前後移動に追従して揺動部材４０が揺動する。このとき把持部１０ｆに形成された溝に対して揺動部材４０の連係腕部４０ｂが摺動する。図４と図５に示すように、可動レンズ枠１０（フォーカシングレンズ群Ｌ１）が光軸Ｏ方向の最も後方（結像面側）に位置するとき、連係腕部４０ｂを斜め後方に向けた角度に揺動部材４０が位置する。図６と図７に示すように、可動レンズ枠１０（フォーカシングレンズ群Ｌ１）が光軸Ｏ方向の最も前方（被写体側）に位置するとき、連係腕部４０ｂをわずかに斜め前方に向けた角度に揺動部材４０が位置する。
【００２１】
固定環３３の環状凹部３３ｄ内にダンパ剤（減衰手段）５０（図４ないし図７、図１１及び図１２にハッチングで示している）が充填される。ダンパ剤５０は粘弾性体からなり、環状凹部３３ｄ内に充填された状態で揺動部材４０の軸支部４０ａに接触する。ダンパ剤５０は様々な材質を用いることが可能である。その一例として紫外線硬化型のシリコーン樹脂を用いた場合には、環状凹部３３ｄ内に充填した後に紫外線で硬化させる。可動レンズ枠１０の直進移動に追従して揺動部材４０が揺動する際にダンパ剤５０の粘性抵抗が軸支部４０ａに作用して、揺動部材４０の振動が減衰される。これにより、リニア駆動機構を構成するボイスコイルモータにおける発振が可動レンズ枠１０に伝わっても、揺動部材４０を介して可動レンズ枠１０の共振を防ぐことができる。特に、環状凹部３３ｄ内に充填したダンパ剤５０を減衰手段として用いる構成には以下の利点がある。まず、可動レンズ枠１０の筒状部１０ｃとガイド軸３４、３５のように長い摺動範囲を有する箇所にグリスを塗布するタイプの振動抑制手段は、グリスの塗布量や粘性を均一に管理することが難しいが、本実施形態では、環状凹部３３ｄという狭い閉鎖領域にダンパ剤５０を充填するだけで、揺動部材４０に対して可動レンズ枠１０の移動範囲の全体に亘って概ね均一な粘性抵抗を与えることができる。また、ダンパ剤５０を構成する材質はグリスに比して粘度の温度依存性が低い（温度変化による粘度の変化が少ない）という点でも優れている。また、環状凹部３３ｄ内に充填されたダンパ剤５０は、外囲壁３３ｃや抜止ネジ４１の頭部に覆われて保護されるので、他の部材に付着するおそれが少ない。これらの要素によって、簡単かつ省スペースな構成で、可動レンズ枠１０の移動領域の全体に亘って安定した振動抑制効果を得ることができる。
【００２２】
なお、抜止ネジ４１の締め付け量によってダンパ剤５０の圧縮度を変化させ、ダンパ剤５０の効果を調整できるようにしてもよい。
【００２３】
図１３と図１４は第２の実施形態を示している。この実施形態は、可動レンズ枠１０の直進移動に伴って揺動する揺動部材４０を備える点は第１の実施形態と共通している。前述したように、可動レンズ枠１０が光軸Ｏ方向に直進移動する際、把持部１０ｆに形成された溝に対して揺動部材４０の連係腕部４０ｂが摺動する。この把持部１０ｆと連係腕部４０ｂの摺動部分にダンパ剤（減衰手段）６０が配設されている。ダンパ剤６０は第１の実施形態のダンパ剤５０と同様の材質からなり、把持部１０ｆに対して連係腕部４０ｂが摺動する際にダンパ剤６０による粘性抵抗が生じ、振動を減衰させる効果が得られる。そして、ダンパ剤６０を設けるためのスペースが極めて小さくて済む。
【００２４】
以上のように、第１の実施形態では揺動部材４０の揺動中心側の軸支部４０ａにダンパ剤５０を接触させ、第２の実施形態では揺動部材４０の揺動中心から離れた連係腕部４０ｂの先端近くにダンパ剤６０を接触させている。これらの各形態におけるダンパ剤５０とダンパ剤６０は、必要とされる減衰効果に応じて、個別選択的に用いてもよいし、両方を併用してもよい。
【００２５】
揺動部材４０は、トーションバネのような弾性体と、合成樹脂製のレバーのような剛体のいずれによって構成することもできる。揺動部材４０を弾性体とした場合、揺動部材４０自体の弾性変形性とダンパ剤５０、６０の粘性によって幅広く共振周波数をコントロールすることができる。一方、揺動部材４０を剛体とした場合は、ダンパ剤５０、６０による減衰効果を安定させやすく、また駆動力のロスが少ないためリニア駆動機構の消費電力を抑えることができる。
【００２６】
以上、図示実施形態に基づき説明したが、本発明は図示実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は実施形態のようなフォーカシングレンズ群の駆動装置に好適であるが、フォーカシングレンズ群以外の直進移動体の駆動装置としても適用が可能である。光学機器の分野では、変倍用のズームレンズ群の駆動装置などにも適用できる。
【符号の説明】
【００２７】
Ｌ１  フォーカシングレンズ群（光学要素）
Ｏ  光軸
１０  可動レンズ枠（直進移動体、光学要素保持枠）
１０ｆ  把持部
１１  コイル（リニア駆動機構）
２０  磁石ユニット（リニア駆動機構）
２１  ホルダ
２２  ２３  ヨーク
２４  永久磁石
３２  固定基板（支持部材）
３３  固定環（支持部材）
３３ｂ  軸突起
３３ｃ  外囲壁
３３ｄ  環状凹部（凹部）
３４  ３５  ガイド軸
４０  揺動部材
４０ａ  軸支部
４０ｂ  連係腕部
４１  抜止ネジ
５０  ６０  ダンパ剤（減衰手段）
【図１】
2014209141.tif 000003
【図２】
2014209141.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014209141.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2014209141.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2014209141.tif 000016