(57)【要約】【課題】コイルバネの圧縮時の座屈による軸中心からの位置ズレが生じるのを抑え、コイルバネと隣接部品との干渉を抑止し得る駆動装置を提供する。【解決手段】軸部材３２と、軸部材に嵌合して摺接する移動部材１４と、軸部材周りに巻回されて移動部材を軸部材の軸方向に付勢する鼓型コイルバネ３１とを備えて構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材と、
上記軸部材に嵌合して摺接する移動部材と、
上記軸部材周りに巻回されて上記移動部材を上記軸部材の軸方向に付勢する鼓型コイルバネと、
を具備することを特徴とした駆動装置。
【請求項２】
上記軸部材に隣接して平行に設けられて、上記移動部材を上記軸部材の軸方向に駆動する回転軸を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
上記駆動装置は、カメラに用いられるレンズ鏡筒に適用されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動装置、詳しくは送り機構と圧縮コイルバネの付勢力を利用して移動部材を所定の軸方向に駆動する駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影光学系により結像された光学像を光電変換素子等によって順次画像信号に変換し、こうして得られた画像信号を所定の形態の画像データとして記録媒体に記録し得ると共に、この記録媒体に記録された画像データを画像として再生表示する画像表示装置、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）等を備えて構成された撮影装置、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等（以下、これらを総称してカメラという）が一般に実用化され、広く普及している。
【０００３】
このような形態のカメラにおいては、撮影光学系を構成する複数の光学レンズを相対的に光軸に沿う方向に移動させることによって合焦動作や変倍動作を行い得るように構成されるレンズ鏡筒を備えている。
【０００４】
通常のレンズ鏡筒においては、撮影光学系を構成する複数の光学レンズのそれぞれを筒状部材若しくは枠状部材（以下、これらを総称して枠部材等という）によって保持させ、これらの各枠部材等を組み合わせて構成している。そして、各枠部材等が相対的に光軸に沿う方向に移動させるための駆動装置を有している。
【０００５】
このような形態の従来のレンズ鏡筒における駆動装置としては、例えば送り機構と圧縮コイルバネの付勢力とを利用して移動する枠部材等を軸方向に駆動する形態のものが実用化されている。
【０００６】
例えば、特開２００８−２８１７９５号公報によって開示されている駆動装置は、固定部材に固定され光軸方向に平行に設けられたガイドシャフトと、レンズを保持しガイドシャフトによって光軸方向にガイドされるレンズ枠（移動部材）と、レンズ枠に保持されるナットと、このナットに螺合し光軸方向に平行に設けられた送りネジ（即ちリードスクリュー）と、このリードスクリューを回転させる駆動機構（モータ及びギアー列等の駆動力伝達部）と、固定部材とレンズ枠との間において圧縮された状態でガイドシャフトに巻回される圧縮型のコイルバネとを備えて構成している。
【０００７】
このような構成により、上記公報記載の駆動装置においては、駆動機構のモータを駆動させると、そのモータの駆動力はギアー列等を介してリードスクリューを回転させる。リードスクリューが回転すると、これに螺合するナットの作用によりレンズ枠がガイドシャフトに沿って光軸方向に移動するようになっている。この場合において、レンズ枠は、固定部材との間に設けたコイルバネにより一方向に付勢されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２８１７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記特開２００８−２８１７９５号公報によって開示されている駆動装置においては、レンズ枠（移動部材）が固定部材に対し相対移動して、コイルバネが圧縮されるとコイルバネに座屈が生じることが考えられる。コイルバネが圧縮されて座屈が生じた場合には、コイルバネはコイル径方向へ変形変位して位置ズレしてしまうことがある。この場合には、コイルバネの周囲に近接して配設されている各構成部材と、座屈した状態のコイルバネの外径とが干渉してしまうことが考えられる。
【００１０】
特に、近年においては、駆動装置が適用されるレンズ鏡筒の小型化傾向が顕著である。このことは、装置内部における各種の構成部材が極めて密に配置される傾向である。したがって、枠部材が駆動されてコイルバネに座屈が生じたときに、他の構成部材と干渉する可能性が高くなっている。
【００１１】
なお、座屈が生じにくいとされる円錐型のコイルバネであっても、圧縮時の座屈を完全に回避することは容易ではないことも周知である。
【００１２】
また、上記公報等に記載の駆動装置においては、リードスクリュー（送りネジ）とガイドシャフトを用いて移動機構を構成している。このような構成とする場合、リードスクリュー及びナットからなる送り機構と、ガイドシャフト及びコイルバネからなる付勢機構とを互いに離れた位置に配置すると、ガイドシャフト上において、コイルバネの付勢力によりレンズ枠にモーメントがかかり、ガイドシャフトにレンズ枠がかじり付くいわゆるセルフロックと称する現象が生じる。したがって、付勢機構と送り機構とは、できるだけ近付けて配置するのが望ましい。しかしながら、付勢機構と送り機構とを近付けて配置すると、コイルバネが圧縮されて座屈した時、コイルバネが送り機構に干渉しやすくなるという問題点がある。
【００１３】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、送り機構と圧縮コイルバネの付勢力とを利用して枠部材等を軸方向に駆動する形態の駆動装置において、コイルバネの圧縮時にコイルバネの座屈によるコイル径方向への変位である位置ズレが生じるのを抑え、よってコイルバネと隣接する部品との干渉を抑止することのできる駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明による駆動装置は、軸部材と、上記軸部材に嵌合して摺接する移動部材と、上記軸部材周りに巻回されて上記移動部材を上記軸部材の軸方向に付勢する鼓型コイルバネと、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、送り機構と圧縮コイルバネの付勢力とを利用して枠部材等を軸方向に駆動する形態の駆動装置において、コイルバネの圧縮時にコイルバネの座屈によるコイル径方向への変位である位置ズレが生じるのを抑え、よってコイルバネと隣接する部品との干渉を抑止し得る駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の駆動装置が適用されるレンズ鏡筒の断面図
【図２】図１のレンズ鏡筒のうちの一部を取り出して示す要部拡大斜視図
【図３】図１のレンズ鏡筒のうちの一部を取り出して示す要部拡大分解斜視図
【図４】図１のレンズ鏡筒のうちの一部分を拡大して示す要部拡大平面図
【図５】図４の［５］−［５］線に沿う断面図
【図６】図４の［６］−［６］線に沿う断面図
【図７】図４の［７］−［７］線に沿う断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。
【００１８】
本発明の一実施形態は、例えば光学レンズにより形成される光学像を固体撮像素子を用いて光電変換し、これによって得られる画像信号を静止画像又は動画像を表わすデジタル画像データに変換し、こうして生成されたデジタルデータを記録媒体に記録し、また記録媒体に記録されたデジタル画像データに基いて静止画像又は動画像を表示装置に再生表示し得るように構成されるカメラのレンズ鏡筒に適用した場合の例示である。
【００１９】
なお、本実施形態においては、レンズ鏡筒における撮影光学系の光軸を符号Ｏで表す。そして、この光軸Ｏに沿う方向において、カメラの前面に対向する被写体のある側を前方というものとし、カメラの背面側に配置される撮像素子の受光面（結像面）のある側を後方というものとする。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態の駆動装置が適用されるレンズ鏡筒の断面図である。図１に示す状態は、レンズ鏡筒が繰り出されて使用可能状態に設定されている状態を示している。
【００２１】
図２は、図１のレンズ鏡筒のうちの一部を取り出して示す要部拡大斜視図である。即ち、図２においては、本実施形態の駆動装置と、駆動装置が固定される固定枠と、駆動装置に駆動される移動部材とを取り出して、これらが組み立てられている状態を示している。
【００２２】
図３は、図２の組立体（駆動装置，固定枠，移動部材）を分解して示す要部拡大分解斜視図である。図４は、図１の組立体（駆動装置，固定枠，移動部材）における駆動装置近傍部位を拡大して示している。図５は、図４の［５］−［５］線に沿う断面図であって、主に送り機構を示している。図６は、図４の［６］−［６］線に沿う断面図であって、主に付勢機構を示している。図７は、図４の［７］−［７］線に沿う断面図であって、主に送り機構及び付勢機構を示している。
【００２３】
まず、本実施形態の駆動装置が適用されるレンズ鏡筒の構成について図１を用いて以下に簡単に説明する。
【００２４】
本実施形態の駆動装置であるフォーカシングユニット１０が適用されるレンズ鏡筒１は、図１に示すように、複数の枠部材と複数のレンズ保持部材とその他の構成要素等によって構成されている。
【００２５】
即ち、複数の枠部材としては、後方（結像面側）から順に固定枠２，回転枠３，移動枠４，カム枠５，直進ガイド枠６等がある。また、複数のレンズ保持部材としては、前方（被写体側）から順に一群枠１１，二群枠１２，三群枠１３，四群枠１４等がある。そして、これらの構成部材以外の構成要素としては、撮像ユニット１５，シャッターユニット３０等がある。
【００２６】
固定枠２は、内周部にカム溝や直進溝等を有して円筒形状に形成される筒状部材である。固定枠２は、本レンズ鏡筒１が適用されるカメラ（図示せず）の固定部に固定される。固定枠２の外周側には、ズーミングユニット（図示せず）やフォーカシングユニット１０が配設されている。ズーミングユニットは、撮影光学系のうち変倍動作に関わる光学レンズを光軸方向に移動させるための駆動装置である。このズーミングユニットは、本発明に直接関連しない部分であるのでその詳細は省略する。
【００２７】
フォーカシングユニット１０は、本実施形態の駆動装置である。その詳細構成については後述する。
【００２８】
回転枠３は、カム溝や直進溝等を内周部に形成された円筒形状からなる筒状部材である。回転枠３は、固定枠２の内側において、回動自在かつ光軸Ｏに沿う方向に進退自在となるように配設される。そのために、回転枠３の外周側に設けられたカムフォロワーと固定枠２の内周カム溝とが摺動可能にカム結合している。また、回転枠３は、ズーミングユニット（図示せず）からの駆動力を受けて回転するようになっている。したがって、この構成により、回転枠３が回転すると、回転しながら光軸Ｏに沿う方向への進退動作（沈胴位置と撮影状態における短焦点位置との間）と、光軸Ｏに沿う方向に移動することなく回転するズーム動作（撮影状態における短焦点位置と長焦点位置との間）が行われる。
【００２９】
移動枠４は、回転枠３に対して相対的に回転自在となるように回転枠３の内側に配設されている。移動枠４は、固定枠２に対して回転規制された状態で、回転枠３と共に光軸Ｏに沿う方向に移動するようになっている。
【００３０】
なお、固定枠２に対して回転枠３，移動枠４が組み込まれたユニットに対して、その後方には、撮像素子１５ａを有する撮像ユニット１５が配設されている。
【００３１】
カム枠５は、移動枠４の内周部に配置されている。カム枠５は、回転枠３と共に回転し、かつ回転枠３に対して相対的に光軸Ｏに沿う方向に移動自在となっている。
【００３２】
直進ガイド枠６は、カム枠５に対してバヨネット結合されている。また、直進ガイド枠６は移動枠４によって回転規制されている。これにより、直進ガイド枠６は、カム枠５と共に光軸Ｏに沿う方向に移動自在となっている。
【００３３】
一方、一群枠１１は一群レンズ２１を保持している。二群枠１２は二群レンズ２２を保持している。三群枠１３は三群レンズ２３を保持している。四群枠１４はフオーカシングレンズである四群レンズ２４を保持している。これら各群レンズ２１，２２，２３，２４は、本レンズ鏡筒１におけるズーミング撮影光学系を構成する光学レンズである。
【００３４】
なお、三群枠１３は、シャッターユニット３０が一体に形成されたユニットを構成している。このユニットは、移動枠４に対して回転規制された状態で光軸Ｏに沿う方向に移動自在に支持されている。また、一群枠１１，二群枠１２は、いずれも直進ガイド枠６によって回転規制された状態でカム枠５によって光軸Ｏに沿う方向に進退自在に支持されている。
【００３５】
フォーカシングユニット１０は、フォーカシングレンズ（四群レンズ２４）を保持する四群枠１４を光軸Ｏに沿う方向進退させるための駆動装置である。
【００３６】
本発明の駆動装置は、枠部材を光軸方向に移動させるための駆動装置である。本実施形態においては、駆動装置により固定枠２に対し相対的に移動する枠部材として、四群枠１４とする。なお、この場合において、固定枠２は固定部材であり、四群枠１４は移動部材である。
【００３７】
次に、本実施形態の駆動装置であるフォーカシングユニット１０の詳細構成を、図２〜図９を用いて以下に説明する。
【００３８】
駆動装置であるフォーカシングユニット１０は、上述したように固定枠２の外周側に配設されている。フォーカシングユニット１０は、固定枠２と一体に形成される凸状部２ａと蓋部２ｂからなるユニット筐体部と、その内部に配置される各種の構成部材、即ちコイルバネ３１，ガイドシャフト３２，直進ナット３３，フォーカスモータ３４，第１フォーカスギア３５，第２フォーカスギア３６，送りネジ（リードスクリュー）３７等によって構成される。
【００３９】
固定枠２の凸状部２ａは、内部に空間２ｇを有して形成されていて、この凸状部２ａの内部空間２ｇを覆い内部構成部材を支持するために、蓋部２ｂが、凸状部２ａに対して二本のネジ２ｃ等を用いて固定されている。
【００４０】
ガイドシャフト３２は、四群レンズ２４を保持する移動部材である四群枠１４を光軸Ｏに沿う方向に進退自在に案内し支持する軸部材である。そのために、ガイドシャフト３２は、四群枠１４の腕部の先端部近傍に形成されたガイド孔１４ａに挿通された状態で、一端が凸状部２ａの空間２ｇ内部の光軸と直交する平面から構成される壁面２ｈに光軸と平行に穿設された孔部２ｅ（図６，図７参照）に軸支されており、他端が蓋部２ｂに穿設された孔部２ｄに軸支されている。これにより、ガイドシャフト３２は、フォーカシングユニット１０のユニット筐体部内において、光軸Ｏに対して平行となるように両端が支持されている。そして、この構成により、四群枠１４は、ガイドシャフト３２に嵌合し、これに摺接して光軸Ｏに沿う方向に移動するようになっている。
【００４１】
コイルバネ３１は、両端よりも中央部位がくびれた形状の鼓型（あるいは糸巻型もしくは砂時計型ともいう）コイルバネ（hourglass-shaped spring）である。すなわち、コイル両端の外径に対し、該両端からコイル長さ方向の中央に向かって徐々にコイル外径を減少させたコイルバネである。
【００４２】
コイルバネ３１は、ユニット筐体部内において、ガイドシャフト３２周りに巻回されている。これにより、コイルバネ３１は四群枠１４の腕部と蓋部２ｂとの間において圧縮状態にて配置されている。したがって、これにより、コイルバネ３１は、四群枠１４をガイドシャフト３２の軸方向において、図７に示す矢印Ｆ方向に付勢している。これにより、コイルバネ３１とガイドシャフト３２とによって付勢機構が構成されている。
【００４３】
一方、直進ナット３３，フォーカスモータ３４，第１フォーカスギア３５，第２フォーカスギア３６，送りネジ３７とによって、四群レンズ２４を保持する四群枠１４を光軸Ｏに沿う方向に進退駆動するための送り機構（駆動機構）が構成されている。
【００４４】
つまり、この送り機構は、フォーカスモータ３４の駆動力によって撮影光学系のうちのフォーカシング光学系である四群レンズ２４（を保持する四群枠１４）を光軸Ｏに沿う方向に進退駆動させるフォーカス駆動機構として機能する。
【００４５】
フォーカスモータ３４は、フォーカス動作を実行するための駆動源である。フォーカスモータ３４は、固定枠２の外周面上に固定配置されている。フォーカスモータ３４の駆動軸の先端にはピニオンギア３４ａ（図３参照）が固設されている。このピニオンギア３４ａは、ユニット筐体部内に配置されている。
【００４６】
ピニオンギア３４ａには、第１フォーカスギア３５が噛合している。第１フォーカスギア３５はユニット筐体内に回動自在に固設される二段歯車である。
【００４７】
第１フォーカスギア３５には、第２フォーカスギア３６が噛合している。第２フォーカスギア３６は送りネジ３７に固設される平歯車である。
【００４８】
送りネジ３７は、四群枠１４を軸方向、即ち光軸Ｏに沿う方向に進退自在に駆動する回転軸部材である。送りネジ３７の外周面上には、雄ネジ部が形成されている。また送りネジ３７の一方の端部近傍には第２フォーカスギア３６が一体的に固設されている。
【００４９】
送りネジ３７は、四群枠１４の腕部において上記ガイド孔１４ａに隣接した位置に形成される貫通孔１４ｂを挿通した状態で配置される。この場合において、送りネジ３７は、一端が固定枠２の凸状部２ａの空間２ｇ内部の光軸と直交する平面から構成される壁面２ｈに穿設された孔部２ｇ（図６，図７参照）に回動自在に軸支されており、他端が蓋部２ｂに穿設された孔部２ｆに回動自在に軸支されている。そして、送りネジ３７は、フォーカシングユニット１０のユニット筐体部内において、ガイドシャフト３２に隣接して平行にとなるように、よって光軸Ｏに対して平行となるように両端が支持されている。
【００５０】
送りネジ３７の雄ネジ部には、直進ナット３３が螺合している。直進ナット３３は、凸状部２ａ内の固定部に対して自身が回転しないように、かつ送りネジ３７の軸方向（光軸Ｏに沿う方向）に対して移動自在にガイドされている。そして、直進ナット３３は、四群枠１４の腕部と凸状部２ａの内部の壁面２ｈとの間に配置されている。この場合において、上述したように、四群枠１４は、コイルバネ３１により図７の矢印Ｆ方向に付勢されていることから、四群枠１４の腕部の一面は直進ナット３３に常に当接するようになっている。
【００５１】
このような構成により、所定のタイミングでフォーカス動作が行われる際には、まずフォーカスモータ３４が回転する。フォーカスモータ３４が回転すると、その回転駆動力はピニオンギア３４ａから第１フォーカスギア３５，第２フォーカスギア３６へと伝達されて送りネジ３７を回転させる。送りネジ３７が回転すると直進ナット３３は、自身が回転することなく送りネジ３７の軸方向（光軸Ｏに沿う方向）に移動する。この直進ナット３３が送りネジ３７の軸方向に移動することによって、四群枠１４は直進ナット３３に押圧されるか、若しくはコイルバネ３１の付勢力を受けて、光軸Ｏに沿う方向に移動するようになっている。
【００５２】
この場合において、四群枠１４がコイルバネ３１を圧縮する方向に移動した時、コイルバネ３１は鼓型コイルバネが採用されていることから、ガイドシャフト３２にガイドされ座屈しても、その座屈が制限され軸中心からの位置ズレも制限される。
【００５３】
以上説明したように上記一実施形態によれば、ガイドシャフト３２（軸部材）に巻回されて四群枠１４を光軸Ｏに沿う方向に付勢するコイルバネ３１として鼓型コイルバネ（hourglass-shaped spring）を採用したので、フォーカス動作時に四群枠１４が移動してコイルバネ３１を圧縮したとき、コイルバネ３１が座屈によって軸中心からの位置ズレが生じても、よってコイルバネ３１が隣接する部材と干渉するのを抑えることができる。これにより、四群枠１４の光軸Ｏに沿う方向への移動を常に円滑に行なうことができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、本発明の駆動装置によって移動させる移動部材として、固定枠２に対する四群枠１４を例示している。この場合においては、固定枠２に対して四群枠１４を移動させる場合の具体的な構成を示しているが、これに限ることはなく、相対的に移動する移動部材を駆動する構成であれば、全く同様に適用できる。そして、そのような場合にも、全く同様の効果を得ることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、本発明の駆動装置をカメラのレンズ鏡筒に適用した場合を例示しているが、これに限られることはなく、本発明は、移動部材を移動させる駆動装置に対して広く適用し得るものである。
【００５６】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００５７】
１……レンズ鏡筒
２……固定枠
２ａ……凸状部
２ｂ……蓋部
３……回転枠
４……移動枠
５……カム枠
６……直進ガイド枠
１０……フォーカシングユニット
１１……一群枠
１２……二群枠
１３……三群枠
１４……四群枠
１５……撮像ユニット
１５ａ……撮像素子
２１……一群レンズ
２２……二群レンズ
２３……三群レンズ
２４……四群レンズ
３０……シャッターユニット
３１……コイルバネ
３２……ガイドシャフト
３３……直進ナット
３４……フォーカスモータ
３４ａ……ピニオンギア
３５……第１フォーカスギア
３６……第２フォーカスギア
３７……送りネジ（リードスクリュー）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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