(57)【要約】【課題】  衝撃の作用時および作用後においてナット板と可動体との連係姿勢に位置ズレがなく駆動力の伝達系としての機能を保持でき、耐衝撃性があり、シンプルな構造で設計の自由度が高く小型化に有利なアクチュエータユニットを提供すること【解決手段】  箱体状の支持体１にステッピングモータ２９を固定し、その出力軸２０に設けたリードスクリュー３にナット板４を噛み合わせる。貫通孔１３側にはレンズ枠体３０を配置し、レンズ枠体３０の略筒状の本体から張り出す連係部３２の上にナット板４を載せて上バネ部材６と下バネ部材７を上下に配置して押さえ力を作用させ、連係部３２に対してナット板４を一体に連係する。ナット板４には送り方向へ延びる突起部５を設け、突起部５は、連係部３２に設けた姿勢保持孔部３６に移動可能に嵌め合わせる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータなどの駆動源を支持体に固定し、当該駆動源の出力軸に設けたリードスクリューにナット板を噛み合わせるとともに、前記ナット板は可動体に連係し、前記出力軸の回転動作に伴って前記ナット板を送り移動するアクチュエータユニットであって、
前記可動体は略筒形状の本体から張り出す連係部を有し、
前記ナット板には送り方向へ延びる突起部を設けるとともに、前記連係部には前記突起部が移動可能に嵌め合う姿勢保持孔部を設けて、前記ナット板は前記連係部の上に載せて前記突起部が前記姿勢保持孔部へ嵌め合う状態とし、
バネ部材を配置して押さえ力を作用させることにより前記連係部に対して前記ナット板を一体に連係することを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項２】
前記ナット板は金属材料から形成し、当該板材料の一部を折り曲げ加工することで起立させた部位を前記突起部とすることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータユニット。
【請求項３】
前記ナット板は樹脂材料から形成し、当該板部材に対して前記突起部は別部材を固着させる構成、あるいは一体成形する構成とすることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動可能に支持した可動体をモータ駆動により機械的に動かすアクチュエータユニットに関するもので、より具体的には、携帯電話機に搭載する超小型カメラなどに適用するようにしたものにおける駆動力の伝達系の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動可能に支持した可動体をモータ駆動により機械的に動かすアクチュエータユニットは、例えば特許文献１，２，３に見られるようなものが知られている。つまり基本的には、駆動源となるステッピングモータを支持体に固定し、当該ステッピングモータの出力軸に設けたリードスクリューにナット板を噛み合わせるとともに、そのナット板は可動体に連係してモータの出力軸の回転動作に伴ってナット板を送り移動する構成になっている。
【０００３】
上記特許文献のものは、可動体はレンズ枠体であって、レンズを装着したレンズ枠体を光軸方向に動かすような光学系のためのアクチュエータユニットになっている。近年は、超小型カメラを組み込んだ携帯電話機の普及が進んでいることもあって、そうしたレンズ駆動ユニットの開発要求が高まっている。
【０００４】
リードスクリューに噛み合わせるナット板は、可動体に一体に固着するのではなく、可動体の所定部位に当てがうとともに、バネ部材を配置して押さえることにより一体に組み付ける構成を採ることが多い。これは組み立て誤差を吸収し、過大な外力が作用した際に各部が損傷することを防止する等のためである。さらに、リードスクリューとナット板の噛み合い関係の動作抵抗を低減化でき、バネ部材の連係を工夫することでバックラッシュの補償が行えるメリットもある。
【特許文献１】特開２００２−２９６４８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２９５０３０号公報
【特許文献３】特開２００５−２９２５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
携帯電話機等のポータブル機器は、持ち運んで使用するものであるため、ぶつけたり落としたりした際に衝撃がかかるので、耐衝撃性が高いことが求められる。具体的には耐衝撃性に関して落下衝撃試験を行っており、試験規定はＪＩＳＣ００４４等にある。ところが、上記した特許文献１，２などに示されたような従来のアクチュエータユニットにあっては、衝撃が作用した際に可動体が瞬間的にズレ動くため各部に衝突して損傷することがあり、衝撃に対する耐性が低いという問題がある。つまり、可動体に対してナット板をバネ部材により押さえることで一体化する構造を採るものでは、衝撃により瞬間的にズレ動いた可動体は、衝撃の解除に伴いバネ部材の押さえ力がはたらくので元の位置に戻ることになるが、落下衝撃試験を行ってみると、衝撃を繰り返して加えているうちに各部の取り合い関係が狂ってしまい、動作異常を起こすことがある。
【０００６】
その点、特許文献３のものでは、可動体の下部に同芯状に接触面を設け、ガイドピンのガイドにより移動する可動体はその接触面が支持体側の受け面に着座する構成を採る。これは落下等による衝撃が作用した際は、可動体の重心と略同芯の領域である接触面が支持体の受け面に打ち当たり、当該受け面に対して傾きなく全域で接触するため衝撃を素直に広く分散でき、耐衝撃性を高くすることができる。しかし、この種の装置については、前述したように小型化への開発要求があり、開発はより高いレベルを目指して続くことになるため、より一層の小型化が行えるような機構の見直しが求められている。
【０００７】
一つには、リードスクリューにナット板を噛み合わせる構成では、ナット板の位置ズレを防ぐため、ナット板にガイドピンを突き通して姿勢の案内を行うようにしているので、ガイドピンを配置することに係る設計上の制約があり、設計の自由度を損なう問題がある。
【０００８】
この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、衝撃の作用時および作用後においてナット板と可動体との連係姿勢に位置ズレがなく駆動力の伝達系としての機能を保持でき、衝撃に対する耐性が高く、よりシンプルな構造，構成を採ることで設計の自由度が高くて小型化に有利であり、信頼性が高く超小型カメラなどの光学装置に適用が好ましいアクチュエータユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明に係るアクチュエータユニットは、ステッピングモータなどの駆動源を支持体に固定し、当該駆動源の出力軸に設けたリードスクリューにナット板を噛み合わせるとともに、前記ナット板は可動体に連係し、前記出力軸の回転動作に伴って前記ナット板を送り移動するものであって、前記可動体は略筒形状の本体から張り出す連係部を有し、前記ナット板には送り方向へ延びる突起部を設けるとともに、前記連係部には前記突起部が移動可能に嵌め合う姿勢保持孔部を設けて、前記ナット板は前記連係部の上に載せて前記突起部が前記姿勢保持孔部へ嵌め合う状態とし、そしてバネ部材を配置して押さえ力を作用させることにより前記連係部に対して前記ナット板を一体に連係する構成にする。
【００１０】
また、前記ナット板は金属材料から形成し、当該板材料の一部を折り曲げ加工することで起立させた部位を前記突起部とする構成にするとよい。そして、前記ナット板は樹脂材料から形成し、当該板部材に対して前記突起部は別部材を固着させる構成、あるいは一体成形する構成とすることもよい。
【００１１】
係る構成にすることにより本発明では、ナット板の突起部が連係部の姿勢保持孔部と嵌め合うので、可動体が移動範囲の下限に位置した際でもその嵌め合い関係が外れない構成となる。このとき、突起部の長さは可動体の移動範囲に対して適正に長く設定する必要があり、ここではもちろん適正な設定を採る。したがって、落下等の衝撃により可動体が瞬間的にズレ動くような際でも、ナット板と可動体との連係姿勢はそのまま保つことができ、可動体が元の位置に戻る際も位置ズレを起こすことなく姿勢を保持できる。
【００１２】
ナット板と可動部との連係姿勢を保つための構成は、従来の構成つまりナット板にガイドピンを突き通して姿勢の案内を行うような構成ではないため、ガイドピンを配置することに係る設計上の制約がなくなり、設計の自由度が高くなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るアクチュエータユニットは、ナット板には突起部を設け、可動体の対応部位に姿勢保持孔部を設けて嵌め合わせるので、落下等の衝撃により可動体が瞬間的にズレ動くような際でも、ナット板と可動体との連係姿勢はそのままに保つことができる。したがって、衝撃の作用時および作用後においてナット板と可動体との連係姿勢に位置ズレがなく駆動力の伝達系としての機能を保持でき、衝撃に対する耐性が高く、信頼性を高めることができる。
【００１４】
ナット板と可動部との連係姿勢を保つための構成は、従来の構成つまりナット板にガイドピンを突き通して姿勢の案内を行うような構成ではないため、ガイドピンを配置することにかかる設計上の制約がなくなり、設計の自由度が高くなる。また、駆動機構は、出力軸のリードスクリューにナット板を噛み合わせる構成のなのでシンプルであり、このため小型化に有利である。その結果、超小型カメラなどの光学装置に好ましく適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の好適な一実施の形態を示している。本実施の形態において、アクチュエータユニットは、ステッピングモータ２９を駆動源とし、その出力軸２０に設けたリードスクリュー３にナット板４を噛み合わせて、当該出力軸２０の回転動作を直接的に直線動作に変換する構成を採り、ナット板４は可動体（レンズ枠体３０）と連係し、これを所定の軸方向へ送り移動するようになっている。そして、略矩形で箱体状の支持体１の底側に、立ち上げ縁部がない側の約１／３の領域で駆動部１１、残りの領域でレンズ部１２を形成している。
【００１６】
駆動部１１は駆動源（ステッピングモータ２９）を組み付ける部分となり、レンズ部１２はレンズ枠体３０を移動可能に装着する部分となっている。このレンズ部１２には中央に大径の貫通孔１３を形成し、貫通孔１３の中心が光軸Ｌになり、図示は省略するがこの貫通孔１３の背側の所定位置にＣＣＤ等の撮像素子を配置する。また、レンズ部１２の一方の隅から張り出し、光軸Ｌに沿う向きにガイドレール１４を形成してあり、レンズ枠体３０の対応部位（溝部３１）に嵌め合い、光軸（Ｌ）方向にガイドする回り止めになっている。また更に、ガイドレール１４の対角の位置に、光軸Ｌに沿う向きにガイドピン４５を設けており、レンズ枠体の対応部位であるガイド孔部３８に嵌め合い、光軸Ｌ方向へスライドするガイドになっている。
【００１７】
駆動部１１には、２つのステータをロータの両側に配置する構成のステッピングモータ２９を組み付けてあり、立ち上げ縁を無くした辺側から見て中央にロータを配置し、それの出力軸２０が光軸Ｌと平行に突き出している。出力軸２０は多極に着磁した永久磁石からなるロータを有し、その両側にはステータコイルをそれぞれ配置して、帯形状の前後のブラケット２１，２２を上下両側から挟み合わせに組み付けし、ブラケット２１，２２にはそれぞれヨーク板を備えている。これらヨーク板は中央の開口縁に櫛歯状の極歯の並び列を有し、前後のブラケット２１，２２を組み付けることでロータの外周でそれら極歯が噛み合って誘導子（磁極）をなすクローポール式になっており、２つのステータコイルがロータ軸の両側に対象に張り出る扁平形状の構成になっている。そして、出力軸２０の先端部分には所定長さのネジ条を有するリードスクリュー３を設けている。
【００１８】
レンズ枠体３０は略筒形状の本体を有し、その本体の外周に、回り止めのための溝部３１と、ガイドのためのガイド孔部３８と、駆動部１１に連係させる連係部３２とを張り出させて形成している。本体中央は貫通孔３３になっており、当該貫通孔３３にレンズ２を装着し、本体下部は光軸Ｌを中心に細径に形成して外周との境を環状の段差面３４に形成している。本体外周の溝部３１は、支持体１のガイドレール１４に対向する位置でこれと嵌め合い、ガイド孔部３８は、ガイドピン４５と嵌め合う。そして、連係部３２には凹部３５を形成してあり当該凹部３５内にナット板４を嵌め込む構成になっている。凹部３５には、ナット板４の突起部５が嵌め合う姿勢保持孔部３６と、出力軸２０が嵌め合う貫通孔部３７とをそれぞれ対応する位置に設け、貫通孔部３７の内径は、出力軸２０のリードスクリュー３の外径よりも大きく形成してあり、両者の嵌め合いは互いに干渉しない設定になっている。
【００１９】
したがって、レンズ枠体３０は、貫通孔部３７を出力軸２０に嵌め合わせるとともに、ガイド孔部３８をガイドピン４５に対して、及び、溝部３１をガイドレール１４に対してそれぞれ嵌め合わせることで支持体１へ装着し、光軸方向への移動が行えるようになっている。なお、レンズ枠体３０の移動を案内するガイド孔部３８と溝部３１は、レンズ枠体３０の周囲に対して、位置を適宜に変更することが出来る。
【００２０】
ナット板４は長板形状に形成してあり、凹部３５に嵌め合い、一方の角部には突起部５を設け、リードスクリュー３が噛み合うネジ条孔４３を、出力軸２０との対応位置に設けている。本形態ではナット板４は金属材料から形成し、板部材の一方の角部を延長させてあり、当該部分を折り曲げ加工することで起立させた部位を突起部５とする構成にしている。この突起部５は凹部３５の対応位置に設けた姿勢保持孔部３６に嵌め合い、凹部３５に装着した状態のナット板４には、その上面つまり図３（ａ），（ｂ）に示す蓋板１０との間に上バネ部材６を配置して押さえつけ、裏側についても、連係部３２と前ブラケット２１との間に下バネ部材７を配置して押さえつけている。これにより、ナット板４は図３（ａ），（ｂ）に示すように、レンズ枠体３０に一体に組み付き、そしてリードスクリュー３と噛み合っているので、出力軸２０の正逆回転に伴ってナット板４つまりレンズ枠体３０がガイド方向に移動する。そして、支持体１側の撮像素子に対しては光軸Ｌに整列したレンズ２の位置関係に応じて結像ポイント（焦点）が変化し、フォーカス動作が行える。
【００２１】
この場合、光軸Ｌに対して出力軸２０が平行であるため、リードスクリュー３と噛み合うナット板４の直線動作はそのまま直ちに光軸（Ｌ）方向での直線動作になり、回転動作から直線動作への変換が直接的な一段の変換動作になるので効率がよい。したがって、駆動源を低出力のもので構成でき、小型化の面で有利である。
【００２２】
また、突起部５に対して姿勢保持孔部３６の内径を所定に大きく設定してあり、両者の嵌め合い関係には、出力軸２０の回転ブレを見込んだ所定の隙間値を設定している。このため、ステッピングモータ２９の組み付け誤差等により出力軸２０に回転のブレがあっても、ネジ条孔４３での回転ブレは突起部５を横ブレさせるものの、嵌め合い関係に隙間値があるのでナット板４を載せた連係部３２側には伝わらない。すなわち、ステッピングモータ２９の組み付け誤差を許容でき、回転ブレがレンズ枠体３０側に伝達することを防止できる。
【００２３】
ところで、レンズ枠体３０の移動はガイドレール１４により光軸（Ｌ）方向にガイドしている。このとき、撮像素子から離れる向きは筒状の本体側の天面が蓋板１０の裏面に接触するところが限界（上限）であり、撮像素子に近づく向きは段差面３４が貫通孔１３の周縁面８に接触するところが限界（下限）になっている。つまり、レンズ枠体３０では段差面３４に連なる細径部分は支持体１の貫通孔１３よりも小径に形成してあり、撮像素子に近づく向きでは当該細径部分が貫通孔１３に嵌め合い、段差面３４が周縁面８に接触する設定になっている。なお、リードスクリュー３，ナット板４の噛み合い関係において、リードスクリュー３の長さを適正に調整してあり、通常動作の駆動では移動範囲の限界点に到達する手前でナット板４の噛み合いが外れてしまい、限界点には到達しない設定になっている。そして、レンズ枠体３０は、重心がレンズ２の中心つまり光軸Ｌの近辺に位置するようにバランスさせている。また、ナット板４の突起部５は、レンズ枠体３０が移動範囲の下限に位置した際でも姿勢保持孔部３６との嵌め合いが外れない長さ設定になっている。
【００２４】
したがって、落下等による衝撃が作用することでは、その衝撃の際に、レンズ枠体３０は図３（ａ）に示す通常の可動範囲に位置する状態から瞬間的にズレ動き、図３（ｂ）に示すように、段差面３４が支持体１の周縁面８に打ち当たり、段差面３４は重心と略同芯の領域であることから、これは当該周縁面８に対して傾きなく全域で接触することになる。そして、レンズ枠体３０の重心と略同芯の広い領域が打ち当たるので、衝撃を素直に広く分散させることができる。このため、落下等の衝撃に対する耐性を高くすることができる。
【００２５】
ここで、ナット板４の突起部５は、レンズ枠体３０が移動範囲の下限に位置した際でも先端部分が姿勢保持孔部３６に位置し、このため、連係部３２つまりレンズ枠体３０との連係姿勢はそのまま保つことができ、レンズ枠体３０が元の位置に戻る際も位置ズレを起こすことなく姿勢を保持できる。
【００２６】
すなわち本発明にあっては、衝撃の作用時および作用後においてナット板４と可動体（レンズ枠体３０）との連係姿勢に位置ズレがなく駆動力の伝達系としての機能を保持でき、衝撃に対する耐性が高く、各部の取り合い関係をそのまま保持できて信頼性が高い。
【００２７】
ところで、ナット板４は本形態に示す構成例に限定されなく、適宜に変更できる。例えば、図４（ａ）に示すように、突起部５は板部材とは別の部材から形成し、それを板部材の側へ固着させる構成を採ることができる。また、ナット板４は図４（ｂ），（ｃ）に示すように、樹脂材料から形成することもよく、樹脂材料からなる板部材に対して突起部５は別部材を固着させたり、あるいは一体成形することができる。そして、ナット板４の形状も適宜に設定すればよく、図４（ｂ）に示すように短辺側を略円弧形状に形成したり、図４（ｃ）に示すように板部材そのものを略円形状に形成することもよい。ナット板４にあっては、基本的にはネジ条孔４３と突起部５を有するものであればよい。
【００２８】
このように本発明にあっては、ナット板４と可動部（レンズ枠体３０）との連係姿勢を保つための構成は、従来の構成つまりナット板４にガイドピンを突き通して姿勢の案内を行うような構成ではないため、ガイドピンを配置することに係る設計上の制約がなくなり、設計の自由度が高く、より小型化することができる。そして、ナット板４はネジ条孔４３と突起部５とを設けることができればよいので、従来よりもより小さい面積サイズにでき、面積サイズが小さいことは衝撃など外力による変形に有利になり、衝撃変形に対して強くできる。
【００２９】
また、ナット板４にガイドピンを突き通して姿勢の案内を行う構成では組み付けに順序ができ、ナット板４はガイドピンを突き通した状態でリードスクリュー３とネジ合わせするので、ナット板４側は回すことができなく、回転軸２０側を回さなければ組み付けることができなく制限が多い。しかし本発明によれば、ナット板４側を回すことができ、組み付けに制限がないので組み立ての工程管理が容易になるメリットがある。
【００３０】
そして、ナット板４にガイドピンを突き通さない為、レンズ枠体３０の移動を案内するガイド孔部を、光軸Ｌ方向にいくぶん長く設計できることから、レンズ枠体の傾きに対する精度を向上させることができる。
【００３１】
また、駆動機構は、出力軸２０のリードスクリュー３にナット板４を噛み合わせる構成のなのでシンプルであり、このため小型化に有利である。その結果、超小型カメラなどの光学装置に好ましく適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るアクチュエータユニットの好適な一実施の形態を分離して示す斜視図である。
【図２】レンズ枠体の移動を案内する構成の他例を説明する平面図（ａ）とその断面図（ｂ）である。
【図３】落下等による衝撃が作用した際の動きを説明する断面図であり、（ａ）は衝撃がない通常の状態、（ｂ）は衝撃が作用した際の状態をそれそれ示している。
【図４】ナット板の他の形態例を示す斜視図であり、（ａ）は他例１、（ｂ）は他例２、（ｃ）は他例３をそれそれ示している。
【符号の説明】
【００３３】
１  支持体
２  レンズ
３  リードスクリュー
４  ナット板
５  突起部
６  上バネ部材
７  下バネ部材
８  周縁面
１０  蓋板
１１  駆動部
１２  レンズ部
１３，３３  貫通孔
１４  ガイドレール
２０  出力軸
２１  前ブラケット
２２  後ブラケット
２９  ステッピングモータ
３０  レンズ枠体（可動体）
３１  溝部
３２  連係部
３４  段差面
３５  凹部
３６  姿勢保持孔部
３７  貫通孔部
３８  ガイド孔部
４３  ネジ条孔
４５  ガイドピン
Ｌ  光軸
【図１】
2007181368.tif 000003
【図２】
2007181368.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007181368.tif 000006