(57)【要約】【課題】レンズ駆動装置において、レンズ保持枠を付勢するバネの負荷変動を抑制し、駆動動作の円滑化を図る。【解決手段】ベース１０に固定されたガイド部材３１、ガイド部材３１により光軸方向に案内される複数のレンズ保持枠４１，５１、光軸方向においてカム作用をなすカム溝８１，８２を有するカム部材８０、カム溝８１，８２に挿入されるべくレンズ保持枠４１，５１に設けられたフォロワピン４２，５２等を備え、レンズ保持枠４１，５１をそれぞれベース１０に向けて同一方向に付勢する複数のバネ９０，１００を設けた。これにより、ガタ寄せを行ないつつ、駆動手段に加わるバネの負荷変動を抑制でき、安定した高精度な駆動が行なわれる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、レンズを保持するレンズ保持枠と、前記ベースに固定され前記レンズ保持枠を光軸方向に案内するガイド部材と、光軸方向においてカム作用をなすカム溝を有するカム部材と、前記カム溝に挿入されるべく前記レンズ保持枠に設けられたフォロワピンと、前記レンズ保持枠を光軸方向に付勢するバネと、前記カム部材に回転駆動力を及ぼす駆動手段とを備え、
前記レンズ保持枠は、光軸方向に配列された複数のレンズ保持枠を含み、
前記カム部材は、前記複数のレンズ保持枠に設けられた各々のフォロワピンを受け入れる複数のカム溝を含み、
前記バネは、前記複数のレンズ保持枠をそれぞれ前記ベースに向けて同一方向に付勢する複数のバネを含む、
ことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記レンズ保持枠は、光軸方向において、被写体寄りに配置された第１レンズ保持枠と、前記第１レンズ保持枠の後方に配置された第２レンズ保持枠と、を含み、
前記カム部材は、前記第１レンズ保持枠に設けられた第１フォロワピンを受け入れる第１カム溝と、前記第２レンズ保持枠に設けられた第２フォロワピンを受け入れる第２カム溝と、を含み、
前記バネは、前記第１レンズ保持枠を前記ベースに向けて付勢する第１バネと、前記第２レンズ保持枠を前記ベースに向けて付勢する第２バネと、を含む、
ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記複数のバネは、前記ガイド部材の近傍において光軸方向に伸縮するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】
前記複数のバネは、前記複数のレンズ保持枠を前記ベースに向けてそれぞれに引き寄せる引張りバネである、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ等に搭載されて光軸方向にレンズを移動させるレンズ駆動装置に関し、特に、複数のレンズ群をカム溝及びフォロワピンを含む駆動機構により駆動するレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレンズ駆動装置（レンズ鏡胴）としては、カメラの本体に固定され内周面にヘリコイドネジが形成された固定筒、固定筒の内側に入れ子状に配置されると共に外周面にヘリコイドネジ及び内周面にヘリコイドネジとカム溝とが形成された後部筒（円筒状のカム部材）、後部筒の内側に配置されてレンズを保持する前部筒（第１レンズ群）及び２つのレンズ保持枠（第２レンズ群及び第３レンズ群）、後部筒のヘリコイドネジに螺合されるべく前部筒の外周面に形成されたヘリコイドネジ、後部筒のカム溝に挿入されるべく二つレンズ保持枠に設けられたフォロワピン、前部筒及び二つのレンズ保持枠の相互間に配置され光軸方向においてお互いを引き寄せる二つの引きバネ等を備えたものが知られている。
【０００３】
この装置は、駆動源により、固定筒内の後部筒が回転させられると、ヘリコイドネジの作用により後部筒が光軸方向に出没すると同時に、一方の引きバネが前部筒と一方のレンズ保持枠とを引き寄せ又他方の引きバネが二つのレンズ保持枠同士を引き寄せてガタ寄せを行ないつつ、後部筒のヘリカルネジ及びカム溝の作用により、前部筒及び二つのレンズ保持筒が光軸方向に出没して、変倍動作及び合焦動作が行なわれるものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１１１７８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のレンズ駆動装置においては、前部筒及び二つのレンズ保持枠相互の間隔が離れるときには引きバネの荷重が大きくなり、一方、前部筒及び二つのレンズ保持枠相互の間隔が近づくときには引きバネの荷重が小さくなるため、レンズの駆動に伴なうバネの負荷変動が大きく、駆動源によるレンズの駆動を安定して高精度に制御するのが困難であった。
また、二つの引きバネにより、前部筒及び二つのレンズ保持枠と後部筒との間のガタ寄せは行なわれるものの、装置本体と後部筒との間のガタ寄せを行なうには、別個のバネを設ける必要があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡略化を図りつつ、ガタ寄せのためのバネによる付勢力の変動をできるだけ抑えて、円滑で安定した駆動動作が得られ、さらには薄型化が図れ、デジタルカメラ等に好適なレンズ駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のレンズ駆動装置は、ベースと、レンズを保持するレンズ保持枠と、ベースに固定されレンズ保持枠を光軸方向に案内するガイド部材と、光軸方向においてカム作用をなすカム溝を有するカム部材と、カム溝に挿入されるべくレンズ保持枠に設けられたフォロワピンと、レンズ保持枠を光軸方向に付勢するバネと、カム部材に回転駆動力を及ぼす駆動手段とを備え、上記レンズ保持枠は、光軸方向に配列された複数のレンズ保持枠を含み、上記カム部材は、複数のレンズ保持枠に設けられた各々のフォロワピンを受け入れる複数のカム溝を含み、上記バネは、複数のレンズ保持枠をそれぞれベースに向けて同一方向に付勢する複数のバネを含む、ことを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、駆動手段によりカム部材が回転させられると、複数のレンズ保持枠（レンズ）がガイド部材に沿って光軸方向に移動する。この際、複数のレンズ保持枠は、それぞれバネによりベースに向けて付勢されているため、カム溝とフォロワピンとの間のガタ寄せが行なわれると同時に、複数のバネが同一方向に付勢力を及ぼしているため、カム部材のガタ寄せも行なわれる。
したがって、複数のバネの初期設定力を比較的大きく設定することで、レンズ保持枠の移動に伴なうバネによる付勢力の変動率を小さくすることができ、駆動手段に加わるバネの負荷変動を抑制できる。これにより、安定した高精度な駆動制御が行なわれる。また、カム部材をガタ寄せする専用のバネが不要になる。
【０００９】
上記構成において、レンズ保持枠は、光軸方向において、被写体寄りに配置された第１レンズ保持枠と、第１レンズ保持枠の後方に配置された第２レンズ保持枠とを含み、カム部材は、第１レンズ保持枠に設けられた第１フォロワピンを受け入れる第１カム溝と、第２レンズ保持枠に設けられた第２フォロワピンを受け入れる第２カム溝とを含み、バネは、第１レンズ保持枠をベースに向けて付勢する第１バネと、第２レンズ保持枠をベースに向けて付勢する第２バネとを含む、構成を採用できる。
この構成によれば、カム部材が回転すると、第１カム溝及び第１フォロワピンを介して第１レンズ保持枠が光軸方向に移動し、第２カム溝及び第２フォロワピンを介して第２レンズ保持枠が光軸方向に移動し、広角〜望遠の変倍動作が行なわれる。この際、第１バネは第１フォロワピンと第１カム溝とのガタ寄せを行ない、第２バネは第２フォロワピンと第２カム溝とのガタ寄せを行なうと同時に、第１バネ及び第２バネはカム部材のガタ寄せを行なう。
【００１０】
上記構成において、複数のバネは、ガイド部材の近傍において光軸方向に伸縮するように配置されている、構成を採用できる。
この構成によれば、複数のレンズ保持枠を案内するガイド部材の近傍において複数のバネの付勢力が作用するため、複数のレンズ保持枠は、傾き等が防止されつつ円滑に駆動される。
【００１１】
上記構成において、複数のバネは、複数のレンズ保持枠をベースに向けてそれぞれに引き寄せる引張りバネである、構成を採用できる。
この構成によれば、複数のバネが引張りバネであるため、それぞれのレンズ保持枠とベースとの間に張設するだけで、容易にバネを取り付けることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図６は、本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示し、図１ないし図３は装置の斜視図、図４及び図５は装置の一部を示す斜視図及び正面図、図６はカム部材の展開図及び断面図である。
【００１３】
このレンズ駆動装置は、図１ないし図３に示すように、ベース１０、ベース１０に連結されるケース２０、ベース１０とケース２０との間に固定されたガイド部材３１及びガイドを兼ねる回り止め部材３２、ガイド部材３１及び回り止め部材３２により光軸方向Ｌに案内される第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０、ベース１０に固定された第２のガイド部材６１及びガイドを兼ねる回り止め部材６２、第２のガイド部材６１及び回り止め部材６２により光軸方向Ｌに案内される第３レンズ群７０、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０に隣接して配置されたカム部材としての円柱カム８０、第１レンズ群４０をベース１０に向けて付勢する第１バネ９０、第２レンズ群５０をベース１０に向けて付勢する第２バネ１００、円柱カム８０に回転駆動力を及ぼす駆動手段１１０、第３レンズ群７０を駆動する第２の駆動手段１２０等を備えている。
【００１４】
ベース１０は、図１ないし図３に示すように、横方向に長尺な略矩形形状の輪郭をなし、ローパスフィルタ１１、撮像素子としてのＣＣＤ１２等が取り付けられ、又、第１バネ９０の一端を掛止する掛止片１３、第２バネ１００の一端を掛止する掛止片１４を有する。
ケース２０は、図１ないし図３に示すように、扁平な直方体形状をなすように形成され、ベース１０に固定されると共にベース１０と協働して、ガイド部材３１、回り止め部材３２、円柱カム８０を回動自在に支持する支軸８０ａを堅固に保持する。
【００１５】
第１レンズ群４０は、最も被写体寄りに配置され、図１ないし図４に示すように、レンズＧ１を保持する第１レンズ保持枠４１、第１レンズ保持枠４１に形成され第１カム溝８１に挿入される第１フォロワピン４２、連結部４３，４４、連結部４３に形成された掛止片４５等を備えている。
【００１６】
第１バネ９０は、図１ないし図３に示すように、コイル状の引張りバネからなり、一端がベース１０の掛止片１３に掛止され、他端が第１レンズ保持枠４１の掛止片４５に掛止されている。
そして、第１バネ９０は、初期設定力（初期張力）に対して、第１レンズ保持枠４１（第１レンズ群４０）の光軸方向Ｌにおける移動に伴なう付勢力（バネ力）の変化量（付勢力の変動率）が比較的小さくなるように、すなわち、第１バネ９０の付勢力による負荷変動が極力小さくなるように設定されている。
また、第１バネ９０は、図１ないし図３に示すように、ガイド部材３１の近傍において光軸方向Ｌに伸縮するように配置されている。したがって、第１レンズ保持枠４１は、その傾き等が極力防止されつつガイド部材３１に案内されて、円滑に往復動する。
【００１７】
したがって、円柱カム８０が回動すると、第１レンズ群４０は、ベース１０に向けて付勢されてガタ寄せが行なわれつつ、光軸方向Ｌにおいて円滑に前進及び後退する。この際に、第１バネ９０が駆動手段１１０に及ぼす負荷変動は、極力抑制される。
【００１８】
第２レンズ群５０は、光軸方向Ｌにおいて、第１レンズ群４０の後方に配置され、図１ないし図４に示すように、レンズＧ２を保持する第２レンズ保持枠５１、第２レンズ保持枠５１に形成され第２カム溝８２に挿入される第２フォロワピン５２、連結部５３，５４、第２レンズ保持枠５１から突出して形成された掛止片５５、シャッタユニット（不図示）等を備えている。
【００１９】
第２バネ１００は、図１ないし図３に示すように、コイル状の引張りバネからなり、一端がベース１０の掛止片１４に掛止され、他端が第２レンズ保持枠５１の掛止片５５に掛止されている。
そして、第２バネ１００は、初期設定力（初期張力）に対して、第２レンズ保持枠５１（第２レンズ群５０）の光軸方向Ｌにおける移動に伴なう付勢力（バネ力）の変化量（付勢力の変動率）が比較的小さくなるように、すなわち、第２バネ１００の付勢力による負荷変動が極力小さくなるように設定されている。
また、第２バネ１００は、図１ないし図３に示すように、ガイド部材３１の近傍において光軸方向Ｌに伸縮するように配置されている。したがって、第２レンズ保持枠５１は、その傾き等が極力防止されつつガイド部材３１に案内されて、円滑に往復動する。
【００２０】
したがって、円柱カム８０が回動すると、第２レンズ群５０は、ベース１０に向けて付勢されてガタ寄せが行なわれつつ、光軸方向Ｌにおいて円滑に前進及び後退する。この際に、第２バネ１００が駆動手段１１０に及ぼす負荷変動は、極力抑制される。
【００２１】
円柱カム８０は、図１ないし図６に示すように、第１レンズ保持枠４１等に比べて小径に形成され、第１レンズ保持枠４１及び第２レンズ保持枠５１の外側の一方側において、その中心軸Ｓが光軸方向Ｌと平行に伸長するように配置されている。円柱カム８０の外周面には、第１カム溝８１と、第２カム溝８２とが形成され、第２カム溝８２の終端部には、図６に示すように、第２フォロワピン５２を停止させるストッパ壁８２ａ，８２ｂが形成されている。また、円柱カム８０の一端部には、歯車８３が形成されている。
【００２２】
ここで、第１カム溝８１と第２カム溝８２との関係は、第２フォロワピン５２がストッパ壁８２ａ，８２ｂに当接する時点で、第１カム溝８１の終端部が第１フォロワピン４２に接触しないように、第１カム溝８１は両側の終端部において余裕代をもって形成されている。
これにより、第２フォロワピン５２が第２カム溝８２の終端部にてストッパ壁８２ａ，８２ｂに当接して円柱カム８０の回転が止まると、第２レンズ保持枠５１が停止すると同時に、第１レンズ保持枠４１は、第１フォロワピン４２が第１カム溝８１の終端部に当接することなく、停止する。
したがって、第２フォロワピン５２が第２カム溝８２の終端部にて停止する際に、フォロワピン４２，５２の食い込みが防止され、ロック現象等を生じることなく、円滑な動作が行なわれる。
【００２３】
上記のように、円柱カム８０は、第１レンズ保持枠４１、第２レンズ保持枠５１等を取り囲むように同軸に配置されるのではなく、第１レンズ保持枠４１、第２レンズ保持枠５１の外側の一方側に隣接して平行に配置されるため、円柱カム８０の外径を小さくすることができ、装置の薄型化、扁平化を行なえる。
【００２４】
駆動手段１１０は、図１ないし図３に示すように、ベース１０又はケース２０に固定されるＤＣモータ１１１、ＤＣモータ１１１のピニオン１１１ａと歯車８３との間に配列されて回転駆動力を伝達する歯車列１１２等により形成されている。また、駆動手段１１０は、円柱カム８０の後方において、第２レンズ保持枠５１及び第３レンズ保持枠７１の一方側に隣接して配置されている。
【００２５】
そして、ＤＣモータ１１１が回転すると、歯車列１１２、歯車８３を介して円柱カム８０が回転し、第１カム溝８１が第１フォロワピン４２にカム作用を及ぼし、第２カム溝８２が第２フォロワピン５２にカム作用を及ぼす。これにより、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、光軸方向Ｌにおいて相対的に移動して、広角〜望遠の変倍動作を行なう。
【００２６】
第３レンズ群７０は、図１ないし図３に示すように、レンズＧ３を保持する第３レンズ保持枠７１、第３レンズ保持枠７１に形成された連結部７２，７３、ナット部７４等を備えている。
第２の駆動手段１２０は、図１ないし図３に示すように、ベース１０又はケース２０に固定されるステップモータ１２１、ステップモータ１２１に直結され第３レンズ保持枠７１のナット部７４に螺合するリードスクリュー１２２等により形成されている。また、第２の駆動手段１２０は、第２のガイド部材６１と共に、第２レンズ保持枠５１及び第３レンズ保持枠７１の他方側に隣接して配置されている。
そして、ステップモータ１２１が回転すると、リードスクリュー１２２及びナット部７４を介して、第３レンズ群７０は、光軸方向Ｌにおいて前進及び後退して合焦動作を行なう。
【００２７】
上記のように、レンズ保持枠４１，５１，７１の一方側には、円柱カム８０、ガイド部材３１、及び駆動手段１１０が隣接して配置され、又、レンズ保持枠４１，５１，７１の他方側には、第２のガイド部材６１及び第２の駆動手段１２０が隣接して配置されているため、ケース２０を扁平な直方体とすることができ、装置を薄型化できる。
【００２８】
次に、上記のレンズ駆動装置がデジタルカメラに搭載された場合の一般的な動作について説明する。先ず、非撮影の待機状態において、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、図１に示すように、光軸方向Ｌの後方に向けて後退した広角端撮影位置にある。
このとき、第１フォロワピン４２及び第２フォロワピン５２は、第１カム溝８１及び第２カム溝８２に対して図６中の符号４２，５２で示す位置に位置しており、第２フォロワピン５２の当接面５２ａがストッパ壁８２ｂに当接している。
【００２９】
この状態から、駆動手段１１０により、円柱カム８０が回転させられると、フォロワピン４２，５２がそれぞれカム溝８１，８２に案内されて、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、図２に示す中間撮影位置に移動する。
このとき、第１フォロワピン４２及び第２フォロワピン５２は、第１カム溝８１及び第２カム溝８２内を、図６中の符号４２，５２から符号４２´，５２´で示す位置まで移動する。この際に、レンズ保持枠４１，５１は、バネ９０，１００によりベース１０に向けてそれぞれ付勢されているため、フォロワピン４２，５２はガタ寄せされつつカム溝８１，８２内を移動する。
【００３０】
さらに、駆動手段１１０により、円柱カム８０が同一方向に回転させられると、フォロワピン４２，５２がさらにカム溝８１，８２に案内されて、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、図３に示す望遠端撮影位置に移動する。
このとき、第１フォロワピン４２及び第２フォロワピン５２は、第１カム溝８１及び第２カム溝８２内を、図６中の符号４２´´，５２´´で示す位置まで移動し、第２フォロワピン５２の当接面５２ａがストッパ壁８２ａに当接して停止する。ここでも、レンズ保持枠４１，５１は、バネ９０，１００によりベース１０に向けてそれぞれ付勢されているため、フォロワピン４２，５２はガタ寄せされつつカム溝８１，８２内を移動する。
ここで、第３レンズ群７０は、第２の駆動手段１２０により、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０の位置に応じた合焦点位置に適宜移動する。
【００３１】
一方、駆動手段１１０が逆向きに作動して円柱カム８０が逆回転させられると、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、逆の経路を辿って、図１に示す広角端撮影位置に移動する。
【００３２】
このように、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、第１バネ９０及び第２バネ１００によりそれぞれベース１０に向けて付勢されて、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０の移動に伴なう付勢力（バネ力）の変動率が小さくなるように設定されているため、図７に示すように、バネ９０，１００の付勢力が駆動手段１１０に及ぼす負荷変動が従来に比べて極力抑制される。これにより、安定した高精度な駆動制御が行なわれる。
【００３３】
上記実施形態においては、円柱カム８０により駆動されるレンズ保持枠として、第１レンズ保持枠４１及び第２レンズ保持枠５１を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、三つ以上のレンズ保持枠（三つ以上のレンズ群）を駆動する構成であってもよい。
また、上記実施形態においては、第１バネ９０及び第２バネ１００として、コイル状の引張りバネを示したが、これに限定されるものではなく、圧縮バネでもよく、コイル以外のタイプのバネを採用してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置によれば、ベースに固定されたガイド部材により光軸方向に案内される複数のレンズ保持枠、光軸方向においてカム作用をなす複数のカム溝を有するカム部材、それぞれカム溝に挿入されるべくレンズ保持枠に設けられたフォロワピン等を備え、複数のレンズ保持枠をそれぞれベースに向けて同一方向に付勢する複数のバネを設けたことにより、カム溝とフォロワピンとの間のガタ寄せを行ないつつ、カム部材のガタ寄せも行なうことができる。したがって、カム部材をガタ寄せする専用のバネが不要になる。
また、レンズ保持枠の移動に伴なうバネ付勢力の変動率を小さくすることができ、駆動手段に加わるバネの負荷変動を抑制できる。これにより、安定した高精度な駆動制御が行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、広角端撮影位置にある状態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、中間撮影位置にある状態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、望遠端撮影位置にある状態を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るレンズ駆動装置の一部を示す斜視図である。
【図５】本発明に係るレンズ駆動装置の一部を示す正面図である。
【図６】カム部材を示すものであり、（ａ）は展開図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅにおける断面図である。
【図７】カム部材の回転角度に対するバネの付勢力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　ベース
１３，１４　掛止片
２０　ケース
３１　ガイド部材
３２　回り止め部材
４０　第１レンズ群
Ｇ１　レンズ
４１　第１レンズ保持枠
４２　第１フォロワピン
４５　掛止片
５０　第２レンズ群
Ｇ２　レンズ
５１　第２レンズ保持枠
５２　第２フォロワピン
５５　掛止片
６１　第２のガイド部材
６２　第２の回り止め部材
７０　第３レンズ群
Ｇ３　レンズ
７１　第３レンズ保持枠
７４　ナット部
８０　円柱カム（カム部材）
８１　第１カム溝
８２　第２カム溝
８２ａ，８２ｂ　ストッパ壁
８３　歯車
９０　第１バネ
１００　第２バネ
１１０　駆動手段
１１１　ＤＣモータ
１１２　歯車列
１２０　第２の駆動手段
１２１　ステップモータ
１２２　リードスクリュー
Ｌ　光軸方向
【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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