(57)【要約】【課題】ラックの歯飛びや欠けを抑制することができるレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】レンズ駆動装置１０は、レンズを保持したレンズ枠２と、レンズの光軸Ｏに沿った回動軸６ａを中心にレンズ枠に対して回動可能に設けたラック６と、光軸に沿って延設されたリードスクリュー５と、回動軸を中心にラックを回動させてリードスクリューに押し付けて、ラックの歯６ｂをリードスクリューの歯５ａに歯合させるトーションバネ１７と、リードスクリューを回転させるモータ７と、光軸に沿ってラックとの間に隙間Ｃを有して対向した後端面８ｃを有し、リードスクリューにガタを有して歯合して、且つレンズ枠に対して回転不能に設けたナット８と、を有する。リードスクリューの歯の半ピッチをＡとし、リードスクリューとナットとの間の光軸に沿ったガタをＢとした場合、Ａ＞Ｂ＋Ｃが成り立つ。【選択図】図５
2019128388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持したレンズ枠と、
前記レンズの光軸に沿った回動軸を中心に前記レンズ枠に対して回動可能に設けたラックと、
前記光軸に沿って設けたリードスクリューと、
前記回動軸を中心に前記ラックを回動させて前記リードスクリューに押し付けて、前記ラックの歯を前記リードスクリューの歯に歯合させるバネと、
前記リードスクリューを回転させる駆動部と、
前記光軸に沿って前記ラックとの間に隙間Ｃを介して対向した端面を有し、前記リードスクリューに対してガタを有して歯合して、且つ前記レンズ枠に対して回転不能に設けたナットと、を有し、
前記リードスクリューの歯の半ピッチをＡとし、前記リードスクリューと前記ナットとの間の前記光軸に沿ったガタをＢとした場合、
Ａ＞Ｂ＋Ｃ
が成り立つことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記ナットは、前記リードスクリューの歯に歯合する歯を全周に有する全周ナットである、
請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記ナットと前記レンズ枠の連結部は、
前記ナットと前記レンズ枠の一方に前記光軸に沿って設けた溝と、
前記溝に対してスライド可能に設け、且つ前記ナットと前記レンズ枠の他方に設けた突起と、を有する、
請求項１または請求項２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】
レンズを保持したレンズ枠と、
前記レンズの光軸に沿った回動軸を中心に前記レンズ枠に対して回動可能に設けたラックと、
前記光軸に沿って設けたリードスクリューと、
前記回動軸を中心に前記ラックを回動させて前記リードスクリューに押し付けて、前記ラックの歯を前記リードスクリューの歯に歯合させるバネと、
前記リードスクリューを回転させる駆動部と、
前記光軸に沿って前記レンズ枠との間に隙間Ｄを介して対向した端面を有し、前記リードスクリューに対してガタを有して歯合して、且つ前記レンズ枠に対して回転不能に設けたナットと、を有し、
前記リードスクリューの歯の半ピッチをＡとし、前記リードスクリューと前記ナットとの間の前記光軸に沿ったガタをＢとした場合、
Ａ＞Ｂ＋Ｄ
が成り立つことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項５】
前記ナットは、前記リードスクリューの歯に歯合する歯を全周に有する全周ナットである、
請求項４に記載のレンズ駆動装置。
【請求項６】
前記ナットと前記レンズ枠の連結部は、
前記ナットと前記レンズ枠の一方に前記光軸に沿って設けた溝と、
前記溝に対してスライド可能に設け、且つ前記ナットと前記レンズ枠の他方に設けた突起と、を有する、
請求項４または請求項５に記載のレンズ駆動装置。
【請求項７】
レンズを保持したレンズ枠と、
前記レンズの光軸に沿った回動軸を中心に前記レンズ枠に対して回動可能に設けたラックと、
前記光軸に沿って設けたリードスクリューと、
前記回動軸を中心に前記ラックを回動させて前記リードスクリューに押し付けて、前記ラックの歯を前記リードスクリューの歯に歯合させるバネと、
前記リードスクリューを回転させる駆動部と、
前記光軸に沿って前記ラックとの間に隙間Ｃを介して対向した一端面、および前記光軸に沿って前記レンズ枠との間に隙間Ｄを介して対向した他端面を有し、前記リードスクリューに対し得ガタを有して歯合して、且つ前記レンズ枠に対して回転不能に設けたナットと、を有し、
前記リードスクリューの歯の半ピッチをＡとし、前記リードスクリューと前記ナットとの間の前記光軸に沿ったガタをＢとした場合、
Ａ＞Ｂ＋Ｃ  および
Ａ＞Ｂ＋Ｄ
が成り立つことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項８】
前記ナットは、前記リードスクリューの歯に歯合する歯を全周に有する全周ナットである、
請求項７に記載のレンズ駆動装置。
【請求項９】
前記ナットと前記レンズ枠の連結部は、
前記ナットと前記レンズ枠の一方に前記光軸に沿って設けた溝と、
前記溝に対してスライド可能に設け、且つ前記ナットと前記レンズ枠の他方に設けた突起と、を有する、
請求項７または請求項８に記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ駆動装置は、例えば、カメラの交換レンズに設けられる。交換レンズは、鏡筒を有する。鏡筒内には、複数のレンズが光軸方向に並んで設けられている。レンズ駆動装置は、フォーカスレンズやズームレンズを鏡筒の内部で光軸方向に駆動する。
【０００３】
レンズ駆動装置は、例えば、レンズを保持したレンズ枠、レンズ枠に設けたラック、ラックと歯合するリードスクリュー、およびリードスクリューを回転するモータを有する。リードスクリューは、光軸と平行に設けられる。ラックは、リードスクリューの歯に歯合する歯を有する。
【０００４】
モータを回転すると、リードスクリューが回転し、リードスクリューに歯合したラックが光軸方向に移動する。ラックが移動すると、レンズを保持したレンズ枠が光軸方向に移動する。
【０００５】
ラックは、バネによりリードスクリューに押し付けられている。言い換えると、バネは、光軸方向と直交する方向にラックを付勢し、リードスクリューに押し付ける。このため、交換レンズに外部から強い衝撃が加わった場合、ラックは、バネの付勢力に抗して、リードスクリューから離れる方向に移動する。これにより、衝撃による応力を逃がしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２５２２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、外部からの衝撃により、ラックに歯飛びや欠けを生じると、レンズの正確な駆動制御ができなくなる。
【０００８】
本発明の目的は、ラックの歯飛びや欠けを抑制することができるレンズ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレンズ駆動装置の一態様は、レンズを保持したレンズ枠と、レンズの光軸に沿った回動軸を中心にレンズ枠に対して回動可能に設けたラックと、光軸に沿って設けたリードスクリューと、回動軸を中心にラックを回動させてリードスクリューに押し付けて、ラックの歯をリードスクリューの歯に歯合させるバネと、リードスクリューを回転させる駆動部と、光軸に沿ってラックとの間に隙間Ｃを介して対向した端面を有し、リードスクリューに対してガタを有して歯合して、且つレンズ枠に対して回転不能に設けたナットと、を有する。リードスクリューの歯の半ピッチをＡとし、リードスクリューとナットとの間の光軸に沿ったガタをＢとした場合、Ａ＞Ｂ＋Ｃが成り立つ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ラックの歯飛びや欠けを抑制することができるレンズ駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係るレンズ駆動装置を備えた交換レンズを示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２のレンズ駆動装置の一部を分解した斜視図である。
【図４】図４は、図２のレンズ駆動装置の要部を示す部分拡大断面図である。
【図５】図５は、図２のレンズ駆動装置のリードスクリューに対するラックおよびナットの歯合部分を部分的に拡大して示す部分拡大断面図である。
【図６】図６は、図２のレンズ駆動装置のリードスクリューに対するラックおよびナットの歯合状態を示す断面図である。
【図７】図７は、図６の状態からラックに対して後方に向かう応力が作用したときの歯合状態を示す断面図である。
【図８】図８は、図６の状態からラックに対して前方に向かう応力が作用したときの歯合状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。  
図１に示すように、カメラの交換レンズ１００は、複数のレンズを収容した鏡筒１０１を有する。複数のレンズは、光軸Ｏに沿って同軸に設けられている。複数のレンズのうち、例えば、フォーカスレンズ１は、レンズ駆動装置１０によって光軸Ｏ方向に移動可能に取り付けられている。ズームレンズなど他のレンズをレンズ駆動装置１０によって移動可能に鏡筒１０１内に取り付けることもできる。以下の説明において、図示しないカメラ本体から図示しない被写体に向かう方向を前方と称し、その反対を後方と称する。
【００１３】
図２に示すように、レンズ駆動装置１０は、フォーカスレンズ１を保持したレンズ枠２、レンズ枠２を光軸Ｏに沿ってスライド可能に支持したつり軸３および回転止め軸４、光軸Ｏに沿って延設したリードスクリュー５、光軸Ｏと平行な回動軸６ａ（図３）を介してレンズ枠２に対して回動可能に取り付けたラック６、リードスクリュー５を回転させるモータ７（駆動部）、およびナット８を有する。つり軸３および回転止め軸４は、鏡筒１０１に取り付けられている。
【００１４】
レンズ枠２は、つり軸３を挿通するスライドスリーブ１１を一体に有する。スライドスリーブ１１は、光軸Ｏに沿って延設されている。レンズ枠２は、スライドスリーブ１１を介してつり軸３に沿ってスライド可能に支持される。また、レンズ枠２は、光軸Ｏを間に挟んでスライドスリーブ１１の反対側に、回転止め軸４をスライド可能に受け入れるＵ字状の受溝１２を有する。さらに、レンズ枠２は、ラック６を取り付けるための一対の支持片１３、１４を一体に有する。支持片１３、１４は、光軸Ｏと直交する方向に延設されている。
【００１５】
図３に示すように、支持片１３、１４は、光軸Ｏに沿って互いに離間して配置されている。支持片１３、１４は、ラック６の回動軸６ａの両端を圧入して固定するための固定孔１３ａ、１４ａを有する。回動軸６ａの端部は、例えば、接着剤などを用いて、支持片１３、１４に固定されてもよい。ラック６は、回動軸６ａに対して回動可能である。固定孔１３ａ、１４ａは、光軸Ｏ方向に並んで同軸に設けられている。支持片１３、１４の互いに対向する内面１３ｂ、１４ｂの間隔は、ラック６の幅よりわずかに大きい幅に形成されている。
【００１６】
リードスクリュー５は、保持フレーム１５を介してレンズ枠２に取り付けられている。保持フレーム１５は、図２に一部を破断した状態で図示してある。保持フレーム１５は、例えば、略矩形の金属板の両端を同じ面側に略直角に折り曲げた構造を有する。保持フレーム１５の折り曲げた両端部には、リードスクリュー５を回転可能に支持した図示しない軸受孔が設けられている。保持フレーム１５の後方の端部の外面側には、モータ７が固設されている。モータ７の回転軸は、保持フレーム１５の後方の端部を貫通し、リードスクリュー５を同軸に接続している。
【００１７】
図３および図４に示すように、ラック６は、リードスクリュー５の螺旋状の歯５ａに歯合する複数本の直線状の歯６ｂを有する。ラック６は、断面略Ｕ字形に形成された歯合部１６ａと回動軸６ａを挿通する軸部１６ｂとを一体に有する。複数本の歯６ｂは、リードスクリュー５の螺旋状の歯５ａに沿って傾斜して歯合部１６ａの一方の内面に設けられている。つまり、複数本の歯６ｂは、回動軸６ａと直交する方向に対してわずかに傾斜している。
【００１８】
ラック６の軸部１６ｂは、後方に向けて段階的に外径を小さくした形状を有する。すなわち、軸部１６ｂは、大径部１６ｂ１、中径部１６ｂ２、および小径部１６ｂ３を有する。中径部１６ｂ２の外面にトーションバネ１７が取り付けられ、小径部１６ｂ３の外面に圧縮バネ１８が取り付けられている。トーションバネ１７と圧縮バネ１８の間にはワッシャ１９が配置される。ワッシャ１９は、小径部１６ｂ３より大きく中径部１６ｂ２より小さい内径を有する。
【００１９】
トーションバネ１７の一端はラック６に固定されており、トーションバネ１７の他端はレンズ枠２に固定されている。トーションバネ１７は、この状態で、回動軸６ａを中心にラック６をリードスクリュー５に押し付ける方向に付勢する。言い換えると、トーションバネ１７は、その復元力によってラック６をリードスクリュー５に押し付けることができる状態で、ラック６とレンズ枠２との間に取り付けられる。
【００２０】
また、圧縮バネ１８は、軸方向に押し縮められた状態で、支持片１３とワッシャ１９の間に配置される。圧縮バネ１８は、ラック６を支持片１４に向けて押圧することで、ラック６の光軸Ｏ方向のガタを無くしている。つまり、ラック６は、圧縮バネ１８によって、図４で右方向に付勢されており、レンズ枠２の前方の支持片１４の内面１４ｂにラック６の当て付け面６ｃが当接している。これにより、ラック６がレンズ枠２に対して光軸Ｏ方向に高精度に位置決めされている。
【００２１】
ナット８は、所定の隙間を介して、ラック６の前方に配置されている。ナット８は、例えば、リードスクリュー５の螺旋状の歯５ａに歯合する歯８ａを全周に有する全周ナットである。ナット８は、必ずしも全周ナットである必要はなく、周方向の一部が欠けたものであってもよく、ハーフナットであってもよい。いずれにしても、ナット８は、リードスクリュー５との間に光軸Ｏ方向に沿ってガタを有してリードスクリュー５に歯合される。
【００２２】
また、ナット８は、レンズ枠２に対する回転止めのための突起８ｂ（図３）を一体に有する。一方、レンズ枠２から延出した支持片１４には、ナット８の突起８ｂをスライド可能に受け入れる溝１４ｃが設けられている。また、支持片１４は、その内面１４ｂより前方に位置した当接面１４ｄを有する。支持片１４の内面１４ｂと当接面１４ｄとの間の段差は、ナット８の厚みよりわずかに大きい。そして、この段差部分に、内面１４ｂと当接面１４ｄをつないだ上述した溝１４ｃが設けられている。溝１４ｃは、光軸Ｏ方向に延設されている。よって、ナット８は、内面１４ｂと当接面１４ｄとの間の段差の範囲内で光軸Ｏ方向に移動可能に設けられている。
【００２３】
上記構成のレンズ駆動装置１０において、モータ７を付勢してリードスクリュー５を回転させると、リードスクリュー５に歯合したラック６が光軸Ｏ方向に移動する。このとき、ナット８も、レンズ枠２とともに光軸Ｏ方向に移動する。しかし、ナット８は、レンズ枠２（支持片１４）およびラック６に対して光軸Ｏ方向に沿ってわずかに移動可能に設けられているとともにリードスクリュー５に対してガタを有して歯合しているため、基本的に、支持片１４の当接面１４ｄおよびラック６の前方の端面６ｄ（反対側の当接面６ｄとして機能する）に対して非接触状態となる。
【００２４】
図５は、レンズ駆動装置１０が正常に動作しているときの、ラック６の歯６ｂとリードスクリュー５の歯５ａとの間の歯合部分、およびナット８の歯８ａとリードスクリュー５の歯５ａとの間の歯合部分を部分的に拡大した部分拡大断面図である。図６は、レンズ駆動装置１０が正常に動作しているときの、リードスクリュー５に対するラック６およびナット８の歯合状態を示す断面図である。図７は、ラック６に対して図示左方向への応力Ｆｒが作用した場合の歯合状態を示す断面図であり、図８は、ラック６に対して図示右方向への応力Ｆｆが作用した場合の歯合状態を示す断面図である。以下、図５乃至図８を参照して、本実施形態のレンズ駆動装置１０の機能について説明する。
【００２５】
まず、前提条件として、図５に示す正常動作時において、リードスクリュー５の歯５ａの光軸Ｏ方向に沿ったピッチの半分（以下、半ピッチと称する）をＡとし、リードスクリュー５の歯５ａとナット８の歯８ａとの間の光軸Ｏ方向（スラスト方向）のガタをＢとし、ラック６の当接面６ｄとナット８の後端面８ｃとの間の距離をＣとし、支持片１４の当接面１４ｄとナット８の前端面８ｄとの間の距離をＤとする。
【００２６】
本実施形態では、上記前提条件を踏まえて、下式（１）および（２）を満たすように各部の寸法を設計した。  
Ａ＞Ｂ＋Ｃ・・・（１）
Ａ＞Ｂ＋Ｄ・・・（２）
【００２７】
例えば、交換レンズ１００を落下するなどして、レンズ枠２に強い衝撃が加わった場合、トーションバネ１７の付勢力に抗して、レンズ駆動装置１０のラック６がリードスクリュー５から離れる方向に移動する。これにより、強い衝撃力がラック６の歯６ｂに加わることを防止して、ラック６の歯６ｂが欠ける不具合を防止している。
【００２８】
このとき、例えば、図７に示すように、レンズ枠２に対して、後方に向かう応力Ｆｒが作用すると、レンズ枠２の支持片１４も後方に移動し、支持片１４の当接面１４ｄがナット８の前端面８ｄに当接する。そして、さらに、ナット８が当接面１４ｄによって後方に押されてわずかに移動し、ナット８の歯８ａがリードスクリュー５の歯５ａに噛合う。これにより、レンズ枠２のこれ以上後方への移動が禁止される。つまり、上述した式（１）を満たすことによって、リードスクリュー５の歯５ａの半ピッチを超えてレンズ枠２が後方へ移動することを防止することができ、ラック６の歯飛びを防止することができる。
【００２９】
また、例えば、図８に示すように、レンズ枠２に対して、前方に向かう応力Ｆｆが作用すると、ラック６が前方に移動し、ラック６の当接面６ｄがナット８の後端面８ｃに当接する。そして、さらに、ナット８が当接面６ｄによって前方に押されてわずかに移動し、ナット８の歯８ａがリードスクリュー５の歯５ａに噛合う。これにより、レンズ枠２のこれ以上前方への移動が禁止される。つまり、上述した式（２）を満たすことによって、リードスクリュー５の歯５ａの半ピッチを超えてレンズ枠２が前方へ移動することを防止することができ、ラック６の歯飛びを防止することができる。
【００３０】
以上のように、本実施形態によると、ラック６に隣接してリードスクリュー５に歯合するナット８を設けたため、交換レンズ１００を落下させるなどして、レンズ枠２に強い衝撃が加わった場合であっても、レンズ枠２の光軸Ｏ方向への移動を規制することができ、ラック６の歯飛びや欠けを抑制することができる。
【００３１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を超えることなく任意に変更可能である。  
例えば、上述した実施形態では、ナット８のレンズ枠２に対する連結部において、ナット８に突起８ｂを設けてレンズ枠２に溝１４ｃを設けたが、レンズ枠２に突起を設けてナット８に溝を設けてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１…フォーカスレンズ、  ２…レンズ枠、  ３…つり軸、  ４…回転止め軸、  ５…リードスクリュー、６…ラック、  ６ａ…回動軸、  ６ｂ…歯、  ６ｄ…当接面、  ７…モータ、  ８…ナット、  ８ａ…歯、  ８ｂ…突起、  ８ｃ…後端面、  ８ｄ…前端面、  １０…レンズ駆動装置、  １１…スライドスリーブ、  １２…受溝、  １３、１４…支持片、  １３ａ、１４ａ…固定孔、  １４ｄ…当接面、  １５…保持フレーム、  １７…トーションバネ、  １８…圧縮バネ、  Ｆｒ、Ｆｆ…応力  １００…交換レンズ、  １０１…鏡筒、  Ｏ…光軸。
【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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【図８】
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