(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、前記ベースに固定されて光軸方向に軸心をもつ固定筒と、前記固定筒に対し光軸方向に出没自在に前記固定筒の内側に配置されかつカム作用をもつ円筒カムと、レンズを保持すると共に前記円筒カムの内側で光軸方向の前方に配置され前記円筒カムにより往復動される一つ以上の前方レンズ枠と、前記前方レンズ枠よりも後方において光軸方向に往復動自在に配置されてレンズを保持する後方レンズ枠と、前記後方レンズ枠を駆動するべく，駆動源，前記駆動源により回転させられるリードスクリュー，前記リードスクリューに螺合すると共に前記後方レンズ枠に保持されるナット，前記後方レンズ枠を光軸方向に案内するガイド軸，前記後方レンズ枠が光軸回りに回転するのを規制する回り止め軸を含む駆動機構とを備え、
前記駆動源は、前記固定筒の外側において、その駆動軸を前記ベース側に向けるようにして前記ベース上に固定され、
前記リードスクリューは、光軸方向において、その一端部が前記ベースに埋没するようにして前記固定筒の外側に配置され、
前記ガイド軸は、前記固定筒の外側において前記リードスクリューの近傍に配置され、
前記後方レンズ枠は、前記固定筒の外側まで伸長する腕部において、前記リードスクリューを貫通させると共に前記ナットを保持しかつ前記ガイド軸に連結されている、
ことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記前方レンズ枠は、被写体側から順次に配列された第１レンズ枠及び第２レンズ枠を有し、
前記第１レンズ枠及び第２レンズ枠は、変倍動作を行ない、
前記後方レンズ枠は、合焦点動作を行なう、
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】
前記リードスクリューは、前記固定筒の外側において前記駆動源に直結され、
前記回り止め軸は、前記固定筒の内側に配置されている、
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光軸方向においてレンズを移動させるレンズ駆動装置に関し、特に、駆動機構としてステップモータ等の駆動源を含む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としては、図７及び図８に示すように、フィルタ１ａ及び撮像素子としてのＣＣＤ１ｂを保持するベース１に固定された固定筒２、固定筒２の内側に配置されて出没する円筒カム３、円筒カム３の内側において光軸方向Ｌに順次に配列されそれぞれにレンズＧを保持する第１レンズ枠４、第２レンズ枠５、第３レンズ枠６、円筒カム３を駆動する駆動機構７、第３レンズ枠６を駆動する駆動機構８等を備えたものが知られている。
【０００３】
駆動機構８は、図７及び図８に示すように、第３レンズ枠６に保持されたナット８ａ、光軸方向Ｌに伸長しナット８ａに螺合させられたリードスクリュー８ｂ、リードスクリュー８ｂに直結されて回転駆動力を発生する駆動源としてのステップモータ８ｃ、第３レンズ枠６を光軸方向Ｌに案内するガイド軸８ｄ、第３レンズ枠６の光軸回りの回転を規制する回り止め軸８ｅ等を備えている。
そして、ステップモータ８ｃによりリードスクリュー８ｂを回転させると、それに伴なってナット８ａと共に第３レンズ枠６が光軸方向Ｌに移動するようになっている。
【０００４】
【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、第３レンズ枠６を駆動するためのステップモータ８ｃが円筒カム３の内側に配置されているため、ステップモータ８ｃを収容するのに十分は空間を確保しなければならず、円筒カム３の内径Ｄが大きくなる。
また、円筒カム３の内側にステップモータ８ｃを配置するため、沈胴状態において、第２レンズ枠５及び第１レンズ枠４を後退させるには限界があり、光軸方向Ｌにおいて装置がその分だけ厚みを要することになる。
【０００５】
その結果、このレンズ駆動装置を搭載するカメラとしても、本体から出没する鏡筒（円筒カム３及び第１レンズ枠４）が大きくなり、又、光軸方向における本体の厚みも必要になり、カメラの小型化、薄型化は困難である。
また、ステップモータ８ｃの外装は一般に金属材料により形成されているため、円筒カム３の内側に配置する場合は、ステップモータ８ｃの表面での反射に起因するフレアの対策が必要になり、コスト増加を招く。
【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、所望の機能を確保しつつ、低コスト化、小型化、薄型化等が図れる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、ベースに固定されて光軸方向に軸心をもつ固定筒と、固定筒に対し光軸方向に出没自在に固定筒の内側に配置されかつカム作用をもつ円筒カムと、レンズを保持すると共に円筒カムの内側で光軸方向の前方に配置され円筒カムにより往復動される一つ以上の前方レンズ枠と、前方レンズ枠よりも後方において光軸方向に往復動自在に配置されてレンズを保持する後方レンズ枠と、後方レンズ枠を駆動するべく，駆動源，駆動源により回転させられるリードスクリュー，リードスクリューに螺合すると共に後方レンズ枠に保持されるナット，後方レンズ枠を光軸方向に案内するガイド軸，後方レンズ枠が光軸回りに回転するのを規制する回り止め軸を含む駆動機構とを備え、上記駆動源は、固定筒の外側において、その駆動軸をベース側に向けるようにしてベース上に固定され、上記リードスクリューは、光軸方向において、その一端部がベースに埋没するようにして固定筒の外側に配置され、ガイド軸は、固定筒の外側においてリードスクリューの近傍に配置され、後方レンズ枠は、固定筒の外側まで伸長する腕部において、リードスクリューを貫通させると共にナットを保持しかつガイド軸に連結されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、後方レンズ枠を駆動する駆動源，リードスクリュー，及びガイド軸が円筒カム及び固定筒の外側に配置されているため、円筒カム及び固定筒の外径を小さく形成することができ、又、沈胴状態において、前方レンズ枠を後方レンズ枠にさらに近づけた位置まで後退させることができ、さらに、駆動源がその駆動軸をベース側に向けるようにしてベース上に固定され、リードスクリューが光軸方向においてその一端部をベースに埋没するように配置されているため、装置の光軸方向における薄型化が行なえる。
したがって、この装置がカメラ等に搭載される場合に、カメラ本体から出没する鏡筒（円筒カム及びレンズ枠）を小径化、小型化でき、又、カメラ本体を薄型化できる。また、フレア対策等が不要になり、装置の低コスト化が行なえる。
さらに、ガイド軸がリードスクリューの近傍に配置され、後方レンズ枠は、その一部から固定筒の外側に伸長する腕部において、リードスクリューを貫通させると共にナットを保持しかつガイド軸に連結されているため、リードスクリューによる駆動力が効率良くレンズ枠に伝達され、レンズ枠をスムーズに移動させることができる。
【０００９】
上記構成において、前方レンズ枠は、被写体側から順次に配列された第１レンズ枠及び第２レンズ枠を有し、第１レンズ枠及び第２レンズ枠は変倍動作を行ない、後方レンズ枠は合焦点動作を行なう、構成を採用できる。
この構成によれば、第１レンズ枠、第２レンズ枠、第３レンズ枠を独立して備える三つのレンズ群からなる変倍撮影が可能なレンズ駆動装置において、小型化、薄型化、低コスト化が行なえる。
【００１１】
上記構成において、リードスクリューは、固定筒の外側において駆動源に直結され、回り止め軸は、固定筒の内側に配置されている、構成を採用できる。
この構成によれば、直結された駆動源によりリードスクリューが回転され、ガイド軸によりレンズ枠が光軸方向に案内される際に、リードスクリューによる駆動力が効率良くレンズ枠に伝達され、レンズ枠をスムーズに移動させることができる。
【００１３】
【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３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は一部の構成部品を省略した正面図、図２及び図３は展開断面図である。
このレンズ駆動装置は、図１に示すように、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等が取り付けられるベース１０、ベース１０に固着され光軸方向Ｌに軸心をもつ円筒状の固定筒２０、固定筒２０の内側において回転及び直進自在に支持されてカム作用をもつ円筒カム３０、円筒カム３０の内側において、光軸方向Ｌに移動自在に支持された第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０、ベース１０に対して光軸方向Ｌに移動自在に支持された第３レンズ群６０、円筒カム３０に駆動力を伝える駆動機構７０、第３レンズ群６０に駆動力を伝える駆動機構８０等を備えている。
【００１４】
円筒カム３０は、図２及び図３に示すように、外周面に形成されたフォロワーピン３１及び弧状歯車部３２、内周面に形成されて第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０にカム作用を及ぼすカム溝３３，３４、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０の回転を規制しつつ光軸方向Ｌへ案内するガイド筒３５等を備えている。
そして、フォロワーピン３１は、固定筒２０のカム溝２１に挿入されており、円筒カム３０は、駆動機構７０により回転させられることで、光軸方向Ｌにおいて前進及び後退する。
【００１５】
第１レンズ群４０は、図２及び図３に示すように、レンズＧを保持する前方レンズ枠としての第１レンズ枠４１、第１レンズ枠４１に形成されカム溝３３に挿入されたフォロワーピン４２等を備えている。そして、円筒カム３０が回動すると、第１レンズ群４０は光軸方向Ｌにおいて前進及び後退する。
【００１６】
第２レンズ群５０は、図２及び図３に示すように、レンズＧを保持する前方レンズ枠としての第２レンズ枠５１、第２レンズ枠５１に形成されカム溝３４に挿入されたフォロワーピン５２、第２レンズ枠５１に固定されたシャッタユニットＳ等を備えている。尚、シャッタユニットＳは、シャッタ羽根あるいは絞り羽根を駆動する電磁駆動源Ｓ１を備えている。そして、円筒カム３０が回動すると、第２レンズ群５０は、光軸方向Ｌにおいて前進及び後退する。
【００１７】
第３レンズ群６０は、図１ないし図３に示すように、レンズＧを保持する後方レンズ枠としての第３レンズ枠６１を備える。第３レンズ枠６１は、円筒カム３０の内側においてレンズＧを保持するレンズ枠部６２、レンズ枠部６２の近傍に形成された連結部６３、レンズ枠部６２から固定筒２０の外側に伸長する腕部６４、腕部６４の先端部に形成されたナット保持部６５、ナット保持部６５の近傍に一体的に形成された連結部６６等により形成されている。
【００１８】
連結部６３は、図１ないし図３に示すように、回り止め軸８１をレンズＧの径方向に遊挿させると共にレンズＧの周方向において密接して摺動するように受け入れる長孔６３ａを有する。そして、長孔６３ａに、回り止め軸８１が挿入されることにより、第３レンズ枠６１は、光軸方向Ｌに垂直な面内で（光軸回りに）回転しないように規制される。
【００１９】
腕部６４は、レンズ枠部６２から光軸方向Ｌの後方に伸長し、その後端部からベース１０に沿って円筒カム３０の切り欠き部３６及び固定筒２０の切り欠き部２２を通り、固定筒２０の径方向外側まで伸長している。また、腕部６４は、円筒カム３０の内側から固定筒２０の外側まで伸長する長尺なものであるため、その撓みを防止するべく、その上面又は下面には、補強用のリブ６４ａが形成されている。これにより、第３レンズ枠６１は、腕部６４が比較的長くなっても、光軸方向Ｌに高精度に移動させられる。
【００２０】
ナット保持部６５は、図１及び図３に示すように、ナット６７を若干の隙間を持って挟み込むと共にその回転を規制する挟持空間６５ａ、光軸方向Ｌに貫通する貫通孔６５ｂを有する。挟持空間６５ａには、図１に示すように、ナット６７の突起６７ａを嵌め込む凹部６５ａ´が形成されており、ナット６７が光軸方向Ｌに垂直な面内で回転するのを規制している。
【００２１】
連結部６６は、図１及び図３に示すように、ナット保持部６５の近傍に一体的に形成され、光軸方向Ｌにおいて離隔した位置に形成された２つの連結片６６ａ，６６ｂを有する。連結片６６ａ，６６ｂには、光軸方向Ｌに伸長するガイド軸８２が摺動可能に挿入される貫通孔６６ａ´，６６ｂ´がそれぞれ形成されている。
【００２２】
連結片６３ａの後方面とベース１０との間には、図３に示すように、コイルスプリング８３が圧縮された状態で配置されている。コイルスプリング８３は、連結部６６すなわち第３レンズ枠６１を光軸方向Ｌの前方（被写体側）に向けて付勢する。尚、この付勢力は、第３レンズ枠６１が最も前方側（被写体側）に前進した状態においても、第３レンズ枠６１を前方に向けて付勢するように設定されている。
【００２３】
図３に示すように、固定筒２０の外側において、ベース１０から突出して伸長する固定板１３には、駆動源としてのステップモータ８４が固定され、その駆動軸８４ａには、光軸方向に伸長するリードスクリュー８５が直結されている。そして、リードスクリュー８５は、ナット６７に螺合されている。
【００２４】
上記駆動源としてのステップモータ８４、リードスクリュー８５、ガイド軸８２、回り止め軸８１、ナット６７により、第３レンズ枠６１（第３レンズ群６０）を光軸方向Ｌに駆動する駆動機構８０が構成されている。
【００２５】
ここでは、比較的に大きい輪郭をなすステップモータ８４が、固定筒２０の外側に配置されているため、円筒カム３０及び固定筒２０の外径を小さく設定することができ、さらには、第１レンズ枠（鏡筒）４１、第２レンズ枠５１、第３レンズ枠６１（レンズ枠部６２）の径寸法を小さくでき、それ故に、全体として外径の小さいレンズ鏡胴を形成することができる。
【００２６】
また、ステップモータ８４が固定筒２０の外側に配置されたことにより、沈胴状態において、第２レンズ群５０及び第１レンズ群４０を、第３レンズ群６０側にさらに後退させて停止させることができ、光軸方向Ｌにおいて装置を薄型化できる。さらに、一般的に金属の外装により形成されるステップモータ８４が円筒カム３０の外側に配置されることにより、その表面での反射に起因するフレアの対策が不要になり、その分コストを低減することができる。
【００２７】
また、ナット保持部６５の近傍に連結部６６が形成されて、リードスクリュー８５の近傍にガイド軸８２が配置されているため、リードスクリュー８５とナット６７との噛み合いは偏ることなく均一に行なわれ、リードスクリュー８５による駆動力が第３レンズ枠６１に効率良く伝達される。したがって、第３レンズ枠６１は光軸方向Ｌにスムーズに移動させられる。
【００２８】
駆動機構７０は、図２に示すように、ベース１０に固定されたＤＣモータ７１、その駆動軸７１ａに固着されたウォーム７２、ベース１０に支持されウォーム７２に噛合するウォームホイール７３、ウームホイール７３と同軸にて一体的に形成されたウォーム７４、ベース１０に支持されウォーム７４に噛合するウォームホイール７５、ウォームホイール７５と同軸にて一体的に形成された歯車７６、ベース１０に支持され歯車７６及び弧状歯車部３２に噛合する歯車７７等により構成される。尚、上記ＤＣモータ７１も固定筒２０の外側に配置されているため、前述同様に固定筒２０及び円筒カム３０の小型化に寄与する。
【００２９】
上記駆動機構７０においては、ＤＣモータ７１が回転すると、ウォーム７２、ウォームホイール７３、ウォーム７４、ウォームホイール７５、歯車７６、歯車７７を介して、円筒カム３０が回転し、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は光軸方向Ｌにおいてそれぞれ前進又は後退する。すなわち、第１レンズ群４０及び第２レンズ５０は、広角撮影から望遠撮影までの幅広い撮影が行なえるように変倍動作を行なうものである。
【００３０】
また、上記駆動機構８０においては、ステップモータ８４が回転すると、リードスクリュー８５、ナット６７を介して、第３レンズ群６０が光軸方向Ｌに前進又は後退する。すなわち、第３レンズ群６０は、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０の変倍動作に応じて、ＣＣＤ１２の撮像面に対する合焦点動作を行なうものである。
【００３１】
次に、上記のレンズ駆動装置９０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、撮影を行なわない沈胴状態において、第１レンズ群４０及び第２レンズ群５０は、光軸方向Ｌの後方に向けて後退し、沈胴状態にある。
【００３２】
この沈胴状態から、駆動機構により円筒カム３０が回転しつつ光軸方向Ｌ前方に向かって直進し、又、円筒カム３０の回転により、フォロワーピン４２，５２がそれぞれカム溝３３，３４に案内されて、第１レンズ群４０が前方に第２レンズ群５０が例えば後方に移動し、広角撮影位置に至る。一方、第３レンズ群６０は、駆動機構８０（ステップモータ８４等）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移動させられる。
【００３３】
この広角撮影位置から、駆動機構により円筒カム３０がさらに同方向に回転し前方に向かって直進すると、フォロワーピン５２がカム溝３４に案内されて、第２レンズ群５０は前方に向けて移動し、望遠撮影位置に至る。一方、第３レンズ群６０は、駆動機構８０（ステップモータ８４等）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移動させられる。
【００３４】
上記望遠撮影位置においては、図４に示すように、第１レンズ枠（鏡筒）４１及び円筒カム３０は、カメラ本体１００から突出した状態となるが、第１レンズ枠４１及び円筒カム３０の外径が小さく形成されているため、カメラ本体１００から出没する鏡胴（円筒カム３０及び第１レンズ枠４１）を小径化、小型化できる。また、レンズ駆動装置９０が薄型に形成されるため、この装置を搭載するカメラ本体１００も薄型化できる。
すなわち、図４に示すように、本発明に係るレンズ駆動装置９０を搭載したカメラ本体１００は、二点鎖線で示す従来のカメラ本体１００´に比べて、鏡胴部分が小径化、小型化され、光軸方向において薄型化される。
【００３５】
図５及び図６は、本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示す正面図及び縦断面図である。尚、前述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
この装置においては、図５及び図６に示すように、第３レンズ枠６１´は、レンズ枠部６２、レンズ枠部６２に一体的に設けられた連結部６３、レンズ枠６２に一体的にかつ相互に隣接して設けられたナット保持部６５´及び連結部６６´により形成されている。すなわち、リードスクリュー８５´、ガイド軸８２、及び回り止め軸８１が、固定筒２０及び円筒カム３０の内側に配置されている。
【００３６】
駆動機構８０´は、固定筒２０の外側でベース１０に固定されたステップモータ８４、その駆動軸８４ａに固着された歯車１１０、リードスクリュー８５´に固定された歯車１２０、ベース１０に支持されて歯車１１０と歯車１２０との間に配置され二段歯車１３０，１４０，１５０を含む歯車列等により構成される。
【００３７】
この装置においては、前述の実施形態のような腕部６４を設けず、ナット保持部６５´及び連結部６６´をレンズ枠部６２に直接形成し、ステップモータ８４の駆動力を、歯車列を介してリードスクリュー８５´に伝達するため、第１レンズ枠６１´を小型化できる。
また、レンズ枠部６２に対して、リードスクリュー８５´、ガイド軸８２、及び回り止め軸８１を集約化（集積化）しているため、第１レンズ枠６１´が傾くことなく光軸方向Ｌに高精度に案内され、かつ、駆動力が効率良く伝達されてよりスムーズに移動させられる。
【００３８】
上記実施形態においては、複数のレンズ群４０，５０，６０を備えるレンズ駆動装置において、第３レンズ群６０に対して本発明に係る構造を採用したが、これに限定されるものではなく、一つのだけのレンズ群、あるいは二つのレンズ群を備えるレンズ駆動装置において、本発明に係る構造を採用しても、同様の小型化、薄型化が行なえる。
【００３９】
また、上記実施形態においては、第３レンズ群６０を駆動する駆動機構８０としてリードスクリュー８５，８５´を用いた場合を示したが、これに限定されるものではなく、駆動源により駆動力が伝達されて第３レンズ枠６１，６１´が駆動させられるものであれば、その他の駆動機構を用いる構成において、本発明に係る構造を採用してもよい。
【００４０】
【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固定筒の内側において光軸方向に往復動自在に配置されたレンズ枠を駆動する駆動源を、固定筒の外側においてベース上に配置することにより、その分だけ固定筒を小さく形成でき、装置の小型化、薄型化を行なうことができる。また、この装置を搭載するカメラ等の小型化、薄型化を行なうことができる。
さらに、駆動源の表面反射に起因するフレア対策等が不要になり、装置の低コスト化を行なうことができる。
【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正面図である。
【図２】図１に示すレンズ駆動装置の円筒カムを駆動する駆動機構を示す縦断面図である。
【図３】図１に示すレンズ駆動装置の第３レンズ枠を駆動する駆動機構を示す縦断面図である。
【図４】図１に示すレンズ駆動装置がデジタルカメラに搭載された場合を示す外観斜視図である。
【図５】本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示す正面図である。
【図６】図５に示すレンズ駆動装置の第３レンズ枠を駆動する駆動機構を示す縦断面図である。
【図７】従来のレンズ駆動装置を示す正面図である。
【図８】従来のレンズ駆動装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０  ベース
１１  フィルタ
１２  ＣＣＤ
１３  固定板
２０  固定筒
３０  円筒カム
４０  第１レンズ群
４１  第１レンズ枠（前方レンズ枠）
５０  第２レンズ群
５１  第２レンズ枠（前方レンズ枠）
６０  第３レンズ群
６１，６１´  第３レンズ枠（後方レンズ枠）
６２  レンズ枠部
６３  連結部
６４  腕部
６５，６５´  ナット保持部
６６，６６´  連結部
６７  ナット
７０  駆動機構
７１  ＤＣモータ
７２，７４  ウォーム
７３，７５  ウォームホイール
７６，７７  歯車
８０，８０´  駆動機構
８１  回り止め軸（駆動機構）
８２  ガイド軸（駆動機構）
８３  コイルスプリング
８４  ステップモータ（駆動源、駆動機構）
８５，８５´  リードスクリュー（駆動機構）
９０  レンズ駆動装置
１００  カメラ本体
１１０，１２０  歯車（歯車列）
１３０，１４０，１５０  二段歯車（歯車列）
Ｇ  レンズ
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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【図８】
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