(57)【要約】【課題】光学素子を保持する保持部材に作用する案内軸に対する付勢力と、ラック噛合部が送りねじを付勢する力、の各々について、容易に所望の力に設定すること。【解決手段】光学素子を保持する保持部材（１）と、前記光学素子の光軸と平行な方向に延びる第１軸部（７）を介して回動可能なラック（６）と、前記ラックに設けられた第１係合部と係合する送りねじ（８）を回転させて前記保持部材を光軸方向に駆動させる駆動部材（９）と、前記保持部材に前記光軸と平行な方向に延びる第２軸部を介して回動可能に取り付けられ、前記第２軸部の周方向に付勢されて前記ラックに設けられた第２係合部と係合するとともに該第２係合部を介して前記ラックを付勢するラック付勢部材（４）と、を有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を保持する保持部材と、
前記光学素子の光軸と平行な方向に延びる第１軸部を介して回動可能なラックと、
前記ラックに設けられた第１係合部と係合する送りねじを回転させて前記保持部材を光軸方向に駆動させる駆動部材と、
前記保持部材に前記光軸と平行な方向に延びる第２軸部を介して回動可能に取り付けられ、前記第２軸部の周方向に付勢されて前記ラックに設けられた第２係合部と係合するとともに該第２係合部を介して前記ラックを付勢するラック付勢部材と、を有することを特徴とする光学素子駆動装置。
【請求項２】
前記第１軸部と前記第１係合部との間の第１距離は、前記第１軸部と前記第２係合部との間の第２距離と異なることを特徴とする請求項１に記載の光学素子駆動装置。
【請求項３】
前記第１距離は前記第２距離よりも短く、前記送りねじに加わる第１付勢力は前記ラック付勢部材が前記ラックを付勢する第２付勢力よりも強いことを特徴とする請求項２に記載の光学素子駆動装置。
【請求項４】
前記第１距離は前記第２距離よりも長く、前記送りねじに加わる第１付勢力は前記ラック付勢部材が前記ラックを付勢する第２付勢力よりも弱いことを特徴とする請求項２に記載の光学素子駆動装置。
【請求項５】
前記第１係合部の位置および前記第２係合部の位置は、前記第１軸部に対し同じ側に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子駆動装置。
【請求項６】
前記第１軸部は、前記第１係合部の位置と前記第２係合部の位置との間に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子駆動装置。
【請求項７】
前記第２係合部および前記ラック付勢部材は、一方が凸部を有し、他方が凹部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学素子駆動装置。
【請求項８】
前記第２軸部の周方向に付勢力を発生させる弾性部材を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学素子駆動装置。
【請求項９】
前記ラックは、前記第１軸部が延びる方向に沿って移動可能であり、
前記ラック付勢部材および前記ラックは、前記ラック付勢部材と前記第２係合部が係合することで一体的に移動することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子駆動装置。
【請求項１０】
光学素子を有する光学系と、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学素子駆動装置と、を有することを特徴とする光学機器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光学機器と、
前記光学機器を通過した光を光電変換する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を駆動する光学素子駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータにより回転される送りねじに、レンズを保持するレンズ保持枠に取り付けられたラックを噛み合わせた、いわゆるラック式レンズ駆動装置について開示されている。特許文献１において、ラックは、レンズ保持枠に回動可能に取り付けられ、ねじりコイルばねが発生するねじり方向（回動方向）および軸方向（伸縮方向）の弾性力によって、送りねじに噛み合う方向とレンズ保持枠に押し付けられる方向にそれぞれ付勢される。また、上記回動方向の弾性力は、レンズ保持枠に形成された該レンズ保持枠を光軸方向に案内する案内軸の係合穴部に対して、ガタなく押し付ける力としてレンズ保持枠にも作用する。この構成により、ラックと送りねじ、およびレンズ保持枠とのがたつきが防止され、レンズ保持枠を光軸方向にがたつきなく高精度に移動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５６４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ねじりコイルばねによって生成されるレンズ保持枠に作用する付勢力や送りねじを付勢する力は、レンズ保持枠が保持するレンズの重量や送りねじを回転させるモータのトルク等によって所望の値に設定する必要がある。
【０００５】
例えば、レンズ重量が重い場合は、姿勢差によるレンズ保持枠のガタつきを考慮して、レンズ保持枠が案内軸に更に付勢されるように、ラック回動方向の付勢力を大きくする必要がある。一方、レンズ保持枠の案内軸係合穴部において案内軸とレンズ保持枠との摺動音を低減させたい場合、あるいは摺動部の擦れや摩耗を低減させたい場合、レンズ保持枠に作用する付勢力を小さくする為にラック回動方向の付勢力を小さくする必要がある。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術では、ねじりコイルばねの力がラックを介して送りねじに伝達しているため、ラック回動方向の付勢力と、ラック噛合部が送りねじを付勢する力、レンズ保持枠を案内軸に付勢する力は比例関係となる。ラック回動方向の付勢力を大きくすると、ラック噛合部が送りねじを付勢する力も大きくなってしまうため、送りねじの負荷トルクも大きくなってしまう。その結果、駆動源であるモータのスペックアップ、又は駆動電圧を大きくする等の対策が必要であるが、モータのスペックアップには物理的なメカ余裕とコストが必要、駆動電圧は制御システム上の制限があることが多く、容易に対応することは難しい。一方、ラック回動方向の付勢力を小さくすると、ラック噛合部が送りねじを付勢する力も小さくなる。すると、噛合部の付勢が不安定となり送りねじの回転が上手くラックに伝わらない可能性や、外部からの衝撃によりラック噛合部が送りねじから外れる歯飛び現象が生じる可能性が高くなる。予期せず歯飛びが生じるとレンズ保持枠の位置が不定となり位置が制御出来ないだけでなく、送りねじと噛合するラックの歯部が削れてしまう場合もある。
【０００７】
さらに、上述したラック回動方向の付勢力、送りねじの回転負荷トルクを決定付けるラック噛合部が送りねじを付勢する力、レンズ保持枠が案内軸に付勢される力は、ねじりコイルばねの付勢力だけではなく、構成部品の形状や配置等によっても変化する。具体的には、レンズ保持枠に対する案内軸とラック回動軸とラック噛合部の位置、ねじりコイルばねによって付勢される力の方向、レンズ保持枠の重心位置、レンズ駆動装置の姿勢等である。ゆえに、ねじりコイルばねだけでの付勢力の調整が困難な場合は、大規模な設計変更を行う必要がある。また、レンズ保持枠のガタつきを十分に防止できないと、レンズ保持枠が保持するレンズの位置精度が悪化し、光学性能にも悪影響を及ぼしてしまうため、付勢力の値は十分に考慮して適切な値に設定する必要がある。
【０００８】
このように従来のレンズ駆動装置は、レンズ保持枠に作用する案内軸に対する付勢力と、ラック噛合部の送りねじを付勢する力を、各々所望の値に設定にすることが複雑で、ある程度メカ設計が進んでしまうと付勢力を変更・調整することが困難であった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、光学素子を保持する保持部材に作用する案内軸に対する付勢力と、ラック噛合部が送りねじを付勢する力、の各々について、容易に所望の力に設定することを可能にした、光学素子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】
【００１０】
本発明の一側面としての光学素子駆動装置は、光学素子を保持する保持部材と、前記光学素子の光軸と平行な方向に延びる第１軸部を介して回動可能なラックと、前記ラックに設けられた第１係合部と係合する送りねじを回転させて前記保持部材を光軸方向に駆動させる駆動部材と、前記保持部材に前記光軸と平行な方向に延びる第２軸部を介して回動可能に取り付けられ、前記第２軸部の周方向に付勢されて前記ラックに設けられた第２係合部と係合するとともに該第２係合部を介して前記ラックを付勢するラック付勢部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学素子を保持する保持部材に作用する案内軸に対する付勢力と、ラック噛合部が送りねじを付勢する力、の各々について、容易に所望の力に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の斜視図である。
【図２】第一の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の第一の分解斜視図である。
【図３】第一の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の第二の分解斜視図である。
【図４】第一の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の正面図である。
【図５】第一の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の側面図である。
【図６】図４に示す二点鎖線Ｋの断面図である。
【図７】図５に示す二点鎖線Ｌの断面図に、Ｙ軸負の方向に重力が生じる場合の、ＹＺ平面方向における釣合いの力を表した図である。
【図８】本発明の第一、第二、第三の実施例に係るレンズ駆動装置１０１で、主要部１００の構成の概略図である。図８（ａ）は、第一の実施例に示す主要部１００の概略図で、図８（ｂ）は、第二の実施例に示す主要部１００の概略図で、図８（ｃ）は、第三の実施例に示す主要部１００の概略図である。
【図９】第二の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の斜視図である。
【図１０】第二の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の正面図である。
【図１１】第二の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の側面図である。
【図１２】図１１に示す二点鎖線Ｍの断面図に、Ｙ軸負の方向に重力が生じる場合の、ＹＺ平面方向における釣合いの力を表した図である。
【図１３】第三の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の斜視図である。
【図１４】第三の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の正面図である。
【図１５】第三の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の側面図である。
【図１６】図１５に示す二点鎖線Ｎの断面図に、Ｙ軸負の方向に重力が生じる場合の、ＹＺ平面方向における釣合いの力を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好適な実施例を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
以下では、後述する主要部１００を構成する部材の配置によって、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す３つのパターンに分けて説明する。図８（ａ）は第一実施例、図８（ｂ）は第二実施例、図８（ｃ）は第三実施例の構成を示しており、３つのパターンの詳細は各々の実施例の中で説明する。
【実施例１】
【００１５】
まず、本発明の第一の実施例について、図１〜８を参照して説明する。図内では、光軸方向をＸ軸、光軸直交方向の所定の方向にＹ軸、光軸直交方向でＹ軸と垂直な方向をＺ軸と設定する。
【００１６】
本発明のレンズ駆動装置１０１（光学素子駆動装置）は、複数のレンズ群を有する光学系を備えたデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等のレンズ鏡筒（光学機器）において、光軸方向に移動する変倍用のレンズ群や合焦用のレンズ群に適用可能である。なお、本発明の光学素子駆動装置は、レンズを駆動するものに限定されず、例えば、絞り、プリズム、フィルターなどの光学素子を駆動するものであってもよい。また、本発明の光学素子駆動装置を有する光学機器は、レンズ一体型の撮像装置に限定されない。例えば、光学素子を有する光学系を備えたレンズ装置と、該レンズ装置が着脱可能に装着されて、該レンズ装置を通過した光を光電変換する撮像素子を有する撮像装置本体と、から構成されるものであってもよい。すなわち、いわゆるレンズ交換型の撮像装置にも本発明は適用可能である。本発明の光学素子駆動装置は、レンズ交換型の撮像装置においては、撮像装置（本体）に着脱可能なレンズ装置（光学機器）において、レンズ装置に含まれる光学系の光学素子を駆動するのに適用可能である。また、本発明の光学素子駆動装置は、双眼鏡、望遠鏡及びフィールドスコープ等の観察装置等の光学機器に含まれる光学系の光学素子を駆動するのにも適用可能である。
【００１７】
図１は本発明の第一の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の斜視図で、図２、図３は各々視点を変えた方向から見た第一、第二の分解斜視図である。図４は本発明の第一の実施例に係るレンズ駆動装置１０１のＸ軸方向から見た正面図で、図５はＺ方向から見た側面図である。図６は図４に示す二点鎖線Ｋの断面図でラック６と付勢部材４の当接を説明する図、図７は図５に示す二点鎖線Ｌの断面図で力の釣り合いについての説明をする図である。
【００１８】
レンズ駆動装置１０１は、モータ９の出力軸に形成された送りねじ８の回転を駆動源に、
案内軸２と案内軸３に沿ってレンズ保持枠１を光軸方向に移動させるレンズ駆動装置である。
【００１９】
最初に、送りねじ８の回転をレンズ保持枠１の光軸方向の移動へ変換するメカニズムについて説明する。
【００２０】
レンズ保持枠１は、図１に示されるように、レンズ（光学素子）を保持する保持部材である。レンズ保持枠１は光軸方向に延びる案内軸２と穴部１ａ、１ｂにおいて摺動可能に係合しており、レンズ保持枠１が案内軸２に沿ってスムーズに移動出来るように穴部１ａと１ｂは十分な間隔をおいて配置されている。また、レンズ保持枠１は光軸方向に延びる案内軸３を、Ｕ溝部１ｃで所定の方向に係合することで、案内軸２周りの回転を規制しながら案内軸３に沿って光軸方向に移動することが出来る。
【００２１】
レンズ保持枠１はラック付勢部材４を回転軸Ａ（光軸と平行な第２軸）周りに回動可能な状態で保持している。具体的に、ラック付勢部材４は、光軸と平行な方向に延びる軸部４ｂ，４ｃ（第２軸部）を有し、軸部４ｂがレンズ保持枠１の穴部１ｄに、軸部４ｃがレンズ保持枠１の穴部１ｅに、嵌合することにより回転軸Ａ周りに回動可能に取り付けられる。ここで、回転軸Ａは、軸部４ｂ，４ｃ（第２軸部）の中心軸に相当する。ラック付勢部材４はラック６と当接（係合）する球状の当接部４ａを有している。
【００２２】
送りねじ８に噛合する歯部６ｂを有するラック６は、光学素子の光軸と平行な方向に延びる案内軸７（第１軸部）に対して摺動可能（移動可能）、且つ、ラック回転軸Ｂ（光軸と平行な第１軸）周りに回動可能に案内軸７と係合している。ここで、送りねじ８と係合する歯部６ｂの係合部分を第１係合部という。また、回転軸Ｂは、案内軸７（第１軸部）の中心軸に相当する。なお、本実施例では、案内軸７は、レンズ保持枠１に保持されておらず、不図示の固定筒（固定部材）に保持される固定軸として機能する。また、ラック６は、ラック付勢部材４と当接（係合）するＶ字形状の当接面６ａを有している。ここで、ラック付勢部材４の当接部４ａと係合する当接面６ａの係合部分を第２係合部という。このように、ラック付勢部材４の当接部４ａおよびラック６の当接面６ａは、一方が凸部（球状の当接部）を有し、他方が凹部（Ｖ字形状の当接面）を有する。
【００２３】
ねじりコイルばね５（弾性部材）を介してラック付勢部材４をレンズ保持枠１に組み込むことで、ラック付勢部材４はレンズ保持枠１に対して、２方向において弾性力で付勢される。そのうちの一方は、ねじりコイルばね５の回動方向で、Ｆ＿ｓｐの力でラック付勢部材４を回転軸Ａ周りに付勢している。換言すれば、ねじりコイルばね５は、軸部４ｂ，４ｃ（第２軸部）の周方向に付勢力Ｆ＿ｓｐを発生させている。もう一方は、ねじりコイルばね５の伸縮方向で、ラック付勢部材４をレンズ保持枠１に対して常にＸ軸方向に押し当てるように付勢している。換言すれば、ねじりコイルばね５は、光軸方向に常に付勢力を発生させている。
【００２４】
図６に示すように、ラック付勢部材４は回動方向（第２軸部の周方向）の弾性力（Ｆ＿ｓｐ）によって付勢されて回転軸Ａ周りに回転し、ラック付勢部材４の球状の当接部４ａがラック６のＶ字形状の当接面６ａ（第２係合部）に当接する。その結果、図７に示すようにラック付勢部材４は当接面６ａ（第２係合部）を介してラック６を回転軸Ｂ周りに付勢することになる。ここで、図６に示されるように、ラック付勢部材４の球状の当接部４ａは、ラック６の当接面６ａによって光軸方向（Ｘ軸方向）の移動が規制される。したがって、ラック６が光軸方向に移動した場合は、ラック付勢部材４もラック６と一体となって光軸方向に移動する。
【００２５】
そして、ラック付勢部材４に付勢されたラック６は、回転軸Ｂ周りに回転し第１係合部を介して送りねじ８を付勢する。
【００２６】
上述の構成により、モータ９の出力軸である送りねじ８が回転すると、送りねじ８に噛合する歯部６ｂを有するラック６は、ラック付勢部材４に付勢されながら案内軸７に沿ってラック付勢部材４と一体的に光軸方向に移動する。そして、ラック付勢部材４が移動すると、ねじりコイルばね５の弾性力でラック付勢部材４に付勢されたレンズ保持枠１も、ラック付勢部材４と一体的に案内軸２と案内軸３に沿って光軸方向に移動することができる。つまり、モータ９（駆動部材）は、ラック６に設けられた歯部６ｂと係合する送りねじ８を回転させることでレンズ保持枠１を光軸方向に駆動させることができる。
【００２７】
このように、レンズ保持枠１とラック付勢部材４、ラック６と送りねじ８は、ねじりコイルばね５が発生する付勢力を伝達しあうことで、送りねじ８が回転するとレンズ保持枠１とラック付勢部材４、ラック６が一体的に光軸方向に移動することが出来る。
【００２８】
次に図７を用いて、力の釣り合いについて説明する。
【００２９】
図７は、図５に示す二点鎖線Ｌの断面図に図中Ｙ軸負の方向に重力が生じる場合の、ＹＺ平面における力の釣合いを表した図である。上述した様に、ねじりコイルばね５の回転軸Ａ周りに生じる回動方向の弾性力（Ｆ＿ｓｐ）により、ラック付勢部材４はＦａの力でラック６と当接している。このとき、力Ｆａでラック６が付勢される箇所（第２係合部）を１００ａとする。また、ラック６が力Ｆａによって回転軸Ｂ周りに回転し、送りねじ８を付勢する力をＦｂとしたときに、力Ｆｂによって送りねじが付勢されている箇所（第１係合部）を１００ｂとする。
【００３０】
レンズ保持枠１は、ねじりコイルばね５がラック付勢部材４を回転軸Ａ周りに付勢する力Ｆ＿ｓpの反力と、重力によって生じる力ｍｇを受けて、案内軸２との間にＦｃの力、案内軸３との間にＦｄの力でＹＺ平面上に付勢される。特にＦｃについては、レンズ保持枠１のＸ軸方向の重心位置によって、案内軸２と係合する穴部１ａ、１ｂでＦｃの働く方向が異なるが、図７ではその合力をＦｃとして表示している。ゆえに、レンズ保持枠１はＹＺ平面において案内軸２にＦｃの力で付勢されながら、且つ、案内軸３ではＦｄの力で付勢されながら各々の案内軸と摺動し、光軸方向に移動する。
【００３１】
このようにラック付勢部材４がラック６を付勢する力Ｆａと、ラック６が送りねじ８を付勢する力Ｆｂ、案内軸２がレンズ保持枠を付勢する力Ｆｃ、案内軸３がレンズ保持枠１を付勢する力Ｆｄは、全てねじりコイルばね５の力Ｆ＿ｓpによって変化する力である。
【００３２】
基本的にＦ＿ｓｐに比例してＦａ、Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄ，は大きく（または小さく）なるが、スムーズにレンズ移動枠１が移動するためには各々の所望の値に設定する必要がある。
【００３３】
例えば、Ｆ＿ｓｐを大きくするとＦｃとＦｄ、Ｆｂが大きくなり、レンズ保持枠１は案内軸２、案内軸３に十分付勢されるが、光軸方向に移動する際の負荷が増すため、送りねじを回転する力、即ちモータ９の回転トルクを大きくする必要がある。特に送りねじを直接付勢するＦｂが大きくなると、モータ９の必要トルクが大きくなってしまう。一方、モータ９への負荷トルクを軽くする為にＦ＿ｓｐを小さくすると、ＦｃとＦｄの力も小さくなり、レンズ保持枠１がＹＺ平面において十分付勢されないため、外力によってガタつきが生じ光学性能に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００３４】
ゆえに、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄについては、レンズ保持枠１を案内軸２と案内軸３に適切な力で付勢出来て、且つ外力によってレンズ保持枠１はガタつかず、且つモータ９が問題なく送りねじ８を回転出来る、適切な値に設定する必要がある。
【００３５】
第一の実施例は特にＦ＿ｓｐと自重ｍｇに起因するレンズ保持枠１に作用する付勢力、ＦａとＦｃとＦｄの力をまず設計し、ＦｂをＦａよりも大きくする方向に調整したい場合の設計に有効なメカ配置である。このＦｂのみを調整するメカ配置の主要部（ラック付勢部材４、ラック６、送りねじ８、ラック当接部１００ａ、送りねじ当接部１００ｂ、ラック付勢部材回転軸Ａ、ラック回転軸Ｂ）を１００とし、その概略図を図８に示した。
【００３６】
このうち、第一の実施例は図８（ａ）の構成である。
【００３７】
ねじりコイルばね５が発生する力Ｆ＿ｓｐによって、ラック付勢部材４がラック６を回転軸Ｂ周りにＦａの力で付勢すると、ラック６は送りねじ８をＦｂの力で付勢する。このとき、回転軸Ｂ（第１軸部の中心）と送りねじ８の付勢箇所１００ｂ（ラック６の第１係合部の位置）との距離をＬｂ（第１距離）とする。また、回転軸Ｂ（第１軸部の中心）とラック６の付勢箇所１００ａ（ラック６の第２係合部の位置）との距離をＬａ（第２距離）とする。
【００３８】
第一の実施例の主要部１００は、回転軸Ｂとラック付勢部１００ａの間に送りねじ８の付勢部１００ｂを配置させ、Ｌｂ＜Ｌａを満足するメカ構成である。換言すれば、ラック６の第１係合部の位置およびラック６の第２係合部の位置は、第１軸部に対し同じ側に配置され、かつ、第１距離Ｌｂは、第２距離Ｌａと異なる（第１距離Ｌｂが第２距離Ｌａよりも短い）ように構成されている。ラック６の回転軸Ｂ周りのモーメント計算をするとＬａ＊Ｆａ＋（−Ｌｂ）＊Ｆｂ＝０が成り立つ為、Ｆｂ＝（Ｌａ＊Ｆａ／Ｌｂ）より、ＦｂはＬａとＬｂの長さの比を可変することで調整出来、Ｌａに対してＬｂを短くすればするほどＦｂは大きくなる。本実施例においては、第１距離Ｌｂは第２距離Ｌａよりも短く、送りねじ８に加わる第１付勢力Ｆｂはラック付勢部材４がラック６を付勢する第２付勢力Ｆａよりも強い。
【００３９】
このようにして、第一の実施例ではＦａより強い力で送りねじ８を付勢したいとき、レンズ保持枠１をＹＺ平面上で付勢する力Ｆｃ、Ｆｄを変更することなく、Ｌｂを可変することで送りねじ８の付勢力Ｆｂのみを調整し、決定することが出来る。
【実施例２】
【００４０】
以下、本発明を適用した第二の実施例について、図８〜図１２を参照して説明する。第二の実施例は、第一の実施例における主要部１００の別タイプで、図８（ｂ）に示す構成である。主要部１００以外は第一の実施例と同様である為、第一の実施例との共通部の説明は割愛する。
【００４１】
図９は本発明の第二の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の斜視図で、図１０はＸ軸方向から見た正面図で、図１１はＺ方向から見た側面図である。図１２は図１１に示す二点鎖線Ｍの断面図で力の釣り合いについての説明をする図である。
【００４２】
第二の実施例も第一の実施例と同様に、送りねじ８が回転すると送りねじ８に噛合する歯部６ｂを有するラック６は、ラック付勢部材４に付勢されながら案内軸７に沿って付勢部材４と一体的に光軸方向に移動する。そして、ラック付勢部材４が移動すると、ねじりコイルばね５の弾性力でラック付勢部材４に付勢されたレンズ保持枠１も、ラック付勢部材４と一体的に案内軸２と案内軸３に沿って光軸方向に移動することができる。
【００４３】
第一の実施例ではラック付勢部材４が球状の当接部４ａを、ラック６がＶ形状の当接面６ａを有しているが、第二の実施例では当接形状が逆となっている。第二の実施例ではラック６が球状の当接部を、ラック付勢部材４がＶ形状の当接面を有し、ねじりコイルばね５の回転軸Ａ周りの弾性力Ｆ＿ｓｐによって当接している。
【００４４】
図１２に示すように、レンズ保持枠１は、ねじりコイルばね５がラック付勢部材４を回転軸Ａ周りに付勢する力Ｆ＿ｓｐの反力と、重力によって生じる力ｍｇを受けて、案内軸２との間にＦｃの力、案内軸３との間にＦｄの力でＹＺ平面上に付勢される。
【００４５】
ここで、第一の実施例と異なる主要部１００の構成は、送りねじ８を付勢する箇所１００ｂが、ラック付勢部材４がラック６を付勢する箇所１００ａよりも、回転軸Ｂから離れた箇所に配置しているところにある。この構成は、Ｆ＿ｓｐと自重ｍｇに起因するＦａとＦｃとＦｄの力をまず設計し、ＦｂをＦａよりも小さくする方向に調整したい場合の設計に有効なメカ配置である。
【００４６】
第二の実施例の主要部１００の概略図を図８（ｂ）に示す。
【００４７】
第一の実施例と同様に、ねじりコイルばね５が発生する力Ｆ＿ｓｐによって、ラック付勢部材４がラック６を回転軸Ｂ周りにＦａの力で付勢すると、ラック６は送りねじ８をＦｂの力で付勢する。このとき、回転軸Ｂ（第１軸部の中心）と送りねじ８の付勢箇所１００ｂ（ラック６の第１係合部の位置）との距離をＬｂ（第１距離）とする。また、回転軸Ｂ（第１軸部の中心）とラック６の付勢箇所１００ａ（ラック６の第２係合部の位置）との距離をＬａ（第２距離）とする。
【００４８】
図８（ｂ）に示すように、第二の実施例の主要部１００は、送りねじ８の付勢部１００ｂとラック６の回転軸Ｂとの間にラック付勢部１００ａを配置させ、Ｌｂ＞Ｌａを満足するメカ構成である。換言すれば、ラック６の第１係合部の位置およびラック６の第２係合部の位置は、第１軸部に対し同じ側に配置され、かつ、第１距離Ｌｂは、第２距離Ｌａと異なる（第１距離Ｌｂが第２距離Ｌａよりも長い）ように構成されている。ラック６の回転軸Ｂ周りのモーメント計算をするとＬａ＊Ｆａ＋（−Ｌｂ＊Ｆｂ）＝０が成り立つ為、Ｆｂ＝（Ｌａ＊Ｆａ／Ｌｂ）より、ＦｂはＬａとＬｂの長さの比を可変することで調整出来、Ｌａに対してＬｂを長くすればするほどＦｂは小さくなる。本実施例においては、第１距離Ｌｂは第２距離Ｌａよりも長く、送りねじ８に加わる第１付勢力Ｆｂはラック付勢部材４がラック６を付勢する第２付勢力Ｆａよりも弱い。
【００４９】
このようにして、第二の実施例ではＦａより小さい力で送りねじ８を付勢したいとき、レンズ保持枠１をＹＺ平面上で付勢する力Ｆｃ、Ｆｄを変更することなく、Ｌｂを可変することで送りねじ８の付勢力Ｆｂのみを調整し、決定することが出来る。
【実施例３】
【００５０】
以下、本発明を適用した第三の実施例について、図８、図１３〜図１６を参照して説明する。第三の実施例は、第一、第二の実施例における主要部１００の更に別タイプで、図８（ｃ）に示す構成である。主要部１００以外は第一、第二の実施例と同様である為、共通部の説明は割愛する。
【００５１】
図１３は本発明の第三の実施例に係るレンズ駆動装置１０１の斜視図で、図１４はＸ軸方向から見た正面図で、図１５はＺ方向から見た側面図である。図１６は図１５に示す二点鎖線Ｎの断面図で力の釣り合いについての説明をする図である。
【００５２】
第三の実施例も第一、第二の実施例と同様に、送りねじ８が回転すると送りねじ８に噛合する歯部６ｂを有するラック６は、ラック付勢部材４に付勢されながら案内軸７に沿って付勢部材４と一体的に光軸方向に移動する。そして、ラック付勢部材４が移動すると、ねじりコイルばね５の弾性力でラック付勢部材４に付勢されたレンズ保持枠１も、ラック付勢部材４と一体的に案内軸２と案内軸３に沿って光軸方向に移動することができる。
【００５３】
不図示であるが、第一の実施例と同様にラック付勢部材４が球状の当接部４ａを、ラック６がＶ形状の当接面６ａを有し、ねじりコイルばね５の回転軸Ａ周りの弾性力Ｆ＿ｓｐによって双方が当接している。そして、図１６に示すように、レンズ保持枠１は、ねじりコイルばね５がラック付勢部材４を回転軸Ａ周りに付勢する力Ｆ＿ｓｐの反力と、重力によって生じる力ｍｇを受けて、案内軸２との間にＦｃの力、案内軸３との間にＦｄの力でＹＺ平面上に付勢される。
【００５４】
ここで、主要部１００の構成について、第三の実施例では、送りねじ８と噛合する歯部６ｂを有するラック６に、サブラック１０が設けられている。サブラック１０はねじりコイルばね１１によって、ラック６に組込まれ、ねじりコイルばね１１の回動方向である回転軸Ｃ軸周りと伸縮方向であるＸ軸方向において、ラック６に弾性力で付勢されている。サブラック１０も送りねじ８と噛合する歯部１０ｂを有しているが、通常の動作、即ち送りねじ８の回転によってレンズ保持枠１が光軸方向に移動する際は、送りねじと８とサブラック１０は非接触である。ただし、外力等で強い力が生じた際には、ねじりコイルばね１１の弾性力が外力に負けて、ラック６だけでなく、サブラック１０の歯部１０ｂも送りねじに噛合する。そしてラック６とサブラック１０はお互いが送りねじ８を開放する方向に回転し、送りねじ８から噛合部６ｂと１０ｂが離れる歯飛び現象を積極的に発生させて、ラック６の歯部６ｂの削れを防止する構成となっている。この構成は可動部であるレンズ保持枠１がより重い場合に有効で、歯飛び現象が生じるとレンズ保持枠１の位置が不定となるので別途位置検出センサが必要となるが、本件とは関係が無いのでセンサ等の詳細は記載しない。
【００５５】
第三の実施例の主要部１００において第一、第二の実施例と異なる構成は、ラック６の回転軸Ｂが、送りねじ８を付勢する箇所１００ｂと、ラック付勢部材４がラック６を付勢する箇所１００ａとの間に配置されているところにある。この構成は、Ｆ＿ｓｐと自重ｍｇに起因するＦａとＦｃとＦｄの力をまず設計し、Ｆａの大きさに因らずＦｂを所望の大きさに設定したい場合の設計に有効なメカ配置である。第一と第二の実施例よりもラック６が大型化するためスペースが必要であるが、送りねじ８を付勢する力Ｆｂの設計の自由度は高い。
【００５６】
第三の実施例の主要部１００について、図８（ｃ）に示す様に送りねじ８＿１が配置された場合と、送りねじ８＿１ではなく送りねじ８＿２が配置された場合の両方の場合において、Ｆｂの大きさについて説明する。
【００５７】
送りねじ８＿１が配置された場合、ねじりコイルばね５が発生する力Ｆ＿ｓｐによって、ラック付勢部材４がラック６を回転軸Ｂ周りにＦａの力で付勢すると、ラック６は送りねじ８＿１をＦｂ１の力で付勢する。一方、送りねじ８＿２が配置された場合は、ラック６は送りねじ８＿２をＦｂ２の力で付勢する。
【００５８】
回転軸Ｂ（第１軸部の中心）と送りねじ８＿１の付勢箇所１００ｂ１（ラック６の第１係合部の位置）との距離をＬｂ１（第１距離Ａ）とする。また、回転軸Ｂ（第１軸部の中心）と送りねじ８＿２の付勢箇所１００ｂ２（ラック６の第１係合部の位置）との距離をＬｂ２（第１距離Ｂ）とする。また、回転軸Ｂ（第１軸部の中心）とラック６の付勢箇所１００ａ（ラック６の第２係合部の位置）との距離をＬａ（第２距離）とする。
【００５９】
図８（ｃ）に示すように、送りねじ８＿１を配置した場合、即ち、Ｌｂ１＜Ｌａのとき、
ＦｂはＦａよりも大きな力となる。一方、送りねじ８＿２を配置した場合、即ちＬｂ２＞Ｌａのとき、ＦｂはＦａよりも小さな力となる。換言すれば、第１軸部は、ラック６の第１係合部の位置とラック６の第２係合部の位置との間に配置され、かつ、第１距離Ｌｂ１，Ｌｂ２は、第２距離Ｌａと異なる（第１距離が第２距離よりも短い、又は、長い）ように構成されている。この様に、第三の実施例は回転軸Ｂから近いところに送りねじ８を配置した場合は大きな力Ｆｂで送りねじ８を付勢し、回転軸Ｂから遠いところに送りねじ８を配置した場合は小さな力Ｆｂで送りねじ８を付勢する構成となっている。
【００６０】
第三の実施例も、図１６より回転軸Ｂ周りのモーメントを考慮するとＬａ＊Ｆａ＋（−Ｌｂ＊Ｆｂ）＝０が成り立つ為、Ｆｂ＝（Ｌａ＊Ｆａ／Ｌｂ）より、ＦｂはＬａとＬｂの長さの比を可変することで調整出来る。
【００６１】
このようにして、第三の実施例では、回転軸Ｂと送りねじ８の付勢箇所１００ｂの距離Ｌｂと、回転軸Ｂとラック６の付勢箇所１００ａの距離Ｌａの長さの比を変更するだけで、送りねじ８を付勢する力Ｆｂを所望の値に調整可能である。レンズ保持枠１をＹＺ平面上で付勢する力Ｆｃ、Ｆｄを変更することなく、ＬａとＬｂの長さを可変することで送りねじ８の付勢力Ｆｂのみを調整し、決定することが出来る。
【００６２】
このように、第一の実施例、第二の実施例、第三の実施例において、レンズ保持枠１を案内軸２と案内軸３に付勢する力Ｆｃ、Ｆｄを変更することなく、Ｌａ、Ｌｂの長さを可変することで送りねじ８の付勢力Ｆｂのみを調整し、決定することが出来る。言い換えれば、レンズ保持枠１を付勢する力Ｆｃ、Ｆｄを決めた後に、ラック６の回転軸Ｂとラック当接部１００ａ、送りねじ当接部１００ｂの配置関係を調整することで、送りねじの８の負荷トルクを調整することが可能となる。したがって、レンズ保持枠に作用する案内軸に対する付勢力と、送りねじの回転負荷トルクを決定付けるラック噛合部が送りねじを付勢する力の各々について、容易に所望の力に設定することを可能にした、レンズ駆動装置を提供することができる。
【００６３】
実際には、更にねじりコイルばね５による回動力Ｆ＿ｓｐも、ばねの線径や巻き数、自然角等を変更することで調整可能である。よって本発明を用いることで、ある程度設計が進み、レンズ保持枠１と案内軸２、案内軸３の設計変更を避けたい場合においても、送りねじ８を回転させる必要な負荷トルクの設計において、調整の自由度が高くなる。
【００６４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、コンパクトデジタルカメラ、一眼レフカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置に使用される光学系を有する光学機器に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１  レンズ保持枠
４  ラック付勢部材
６  ラック
６ａ  当接部
６ｂ  噛合部
７  ラック案内軸
８  送りねじ
９  駆動部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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