(57)【要約】【課題】ラックの円筒状回動部とレンズ保持枠の略円筒状軸受け形状の間の勘合隙間のガタつきを抑え、オートフォーカスの高精度化ができるレンズ駆動装置を提供することを目的としたものである。【解決手段】レンズ駆動装置において、ラック５の円筒状回動部を支持するレンズ保持枠３の部分に２つの互いに角度を持った面を有し、前記円筒状回動部がこの２つの面に付勢され保持させるよう構成することにより、簡単な構造でラック５をレンズ保持枠３にガタ無く支持させることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持したレンズ保持枠と、このレンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド軸と、このレンズ保持枠を光軸方向に駆動するために駆動源により回転されるリードスクリューと、このリードスクリューに噛合するラックギア部と、このラックギア部を該リードスクリューに向けて付勢可能な略円筒状回転支持部を有し前記リードスクリューの回転に応じて前記レンズ保持枠を光軸方向に駆動するラックを備えたレンズ駆動装置において、前記レンズ保持枠には前記ラックの略円筒状回転部を支持する略円筒状のラック軸受け部を有し、このラック軸受け部の一部に２つの互いに角度を持った面を有し、前記円筒状回動部がこの２つの面に付勢され保持させるよう構成したレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記ラックの支持軸に、前記レンズ保持枠のラック軸受け部の一部に設けられた２つの互いに角度を持った面に当節する小径円筒部分と、前記レンズ保持枠の円筒状のラック軸受け部に当節する大径円筒部分を有し、前記小径円筒部分の半径が、前記大径円筒部分の半径より小さくなるよう構成した請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記小径円筒部分の半径中心と、前記大径円筒部分の半径中心が同軸になるよう構成した請求項２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】
前記ラックがバネにより前記リードスクリューに付勢され、この付勢力の反作用にて前記ラックの略円筒形状をした軸部が前記２つの互いに角度を持った面に付勢され保持させるよう構成した請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項５】
前記ラックの一端が略円錐形状もしくは略球状、他端が光軸方向に略円筒形状をした軸部を有すると共に、前記レンズ保持枠の一端が円形穴形状、他端に略円筒状軸受け形状を有し、前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状部には２つの互いに角度を持った面を有し、前記ラックの略円錐形状もしくは略球状部が前記レンズ保持枠の円形穴部に当接しコイルバネの圧縮復元力にて付勢され保持されるとともに、前記ラックの円筒状回動部が前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状に嵌合し、前記ラックが光軸方向と直角方向に回動可能に保持され、前記バネのねじりコイル作用により前記リードスクリューに付勢され、この付勢力の反作用にて前記ラックの略円筒形状をした軸部が前記２つの互いに角度を持った面に付勢され保持させるよう構成した請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラ、ビデオカメラなどに搭載するズームレンズ／フォーカスレンズにおけるレンズ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラは、毎年のように、小型・軽量化、および高倍率、高性能化が進んでいる。上述のビデオカメラにおいては、焦点を整合させる方式として、映像信号を用いたオートフォーカス方式が用いられている。このオートフォーカス方式は、撮像素子からの映像信号における高域周波数成分信号（焦点電圧）のピーク位置を合焦位置とするもので、焦点電圧が最大となるようにたとえばフォーカスレンズの位置を高精度に制御している。
【０００３】
又、ズームレンズにおいても小型化、高倍率化により高精度な移動制御が求められている。
【０００４】
このようなレンズを移動させるよう駆動を伝達する装置としては、
特開平０５−２７２１４９号公報に記載されたものがある。この装置では、被駆動部材であるレンズ枠の近傍に、光軸方向に平行なリードスクリューを有するモータが配設され、このリードスクリューには被駆動部材であるレンズ保持枠に設けられたラックのラックギアが噛み合うとともにラックの一端が台形形状、他端が光軸方向に略円筒形状をした軸を有すると共に、前記レンズ保持枠の一端が円筒穴形状、他端に略円筒状軸受け形状を有し、前記ラックの台形部が前記レンズ保持枠の円筒穴部に当接付勢されるとともに、前記ラックの円筒状回動部が前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状に勘合し、前記ラックが光軸方向と直角方向に回動可能に保持され、リードスクリューに所定の圧力を与えるバネ材が配設されている。そしてモータを所定の制御により駆動することにより、レンズ保持枠を移動させるようになっている。
【特許文献１】特開平０５−２７２１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来例では、ラックの円筒状回動部が前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状に回動可能に構成されている為、勘合隙間を極めて小さく構成したとしても構造的にいくらかのガタつきがあった。
【０００６】
このガタつきによって、フォーカスレンズを光軸方向に数ミクロンの振幅で前後運動をさせる動作に誤差が生じ、オートフォーカスの高精度化に支障となった。
本発明は、この問題を解決するもので、上記勘合隙間のガタつきを抑え、オートフォーカスの高精度化ができるレンズ駆動装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１のレンズ駆動装置は、レンズを保持したレンズ保持枠と、このレンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド軸と、このレンズ保持枠を光軸方向に駆動するために駆動源により回転されるリードスクリューと、このリードスクリューに噛合するラックギア部と、このラックギア部を該リードスクリューに向けて付勢可能な略円筒状回転支持部を有し前記リードスクリューの回転に応じて前記レンズ保持枠を光軸方向に駆動するラックを備えたレンズ駆動装置において、前記レンズ保持枠には前記ラックの略円筒状回転部を支持する略円筒状のラック軸受け部を有し、このラック軸受け部の一部に２つの互いに角度を持った面を有し、前記円筒状回動部がこの２つの面に付勢され保持させるよう構成する。
【０００８】
さらに本発明の請求項２のレンズ駆動装置は、請求項１の構成において、前記ラックの支持軸に、前記レンズ保持枠のラック軸受け部の一部に設けられた２つの互いに角度を持った面に当節する小径円筒部分と、前記レンズ保持枠の円筒状のラック軸受け部に当節する大径円筒部分を有し、前記小径円筒部分の半径が、前記大径円筒部分の半径より小さくなるよう構成する。
【０００９】
さらに本発明の請求項３のレンズ駆動装置は、請求項２の構成において、前記小径円筒部分の半径中心と、前記大径円筒部分の半径中心が同軸になるよう構成したレンズ駆動装置である。
さらに本発明の請求項４のレンズ駆動装置は、請求項１の構成において、前記ラックがバネにより前記リードスクリューに付勢され、この付勢力の反作用にて前記ラックの略円筒形状をした軸部が前記２つの互いに角度を持った面に付勢され保持させるよう構成する。
さらに本発明の請求項５のレンズ駆動装置は、請求項１の構成において、前記ラックの一端が略円錐形状もしくは略球状、他端が光軸方向に略円筒形状をした軸部を有すると共に、前記レンズ保持枠の一端が円形穴形状、他端に略円筒状軸受け形状を有し、前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状部には２つの互いに角度を持った面を有し、前記ラックの略円錐形状もしくは略球状部が前記レンズ保持枠の円形穴部に当接しコイルバネの圧縮復元力にて付勢され保持されるとともに、前記ラックの円筒状回動部が前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状に嵌合し、前記ラックが光軸方向と直角方向に回動可能に保持され、前記バネのねじりコイル作用により前記リードスクリューに付勢され、この付勢力の反作用にて前記ラックの略円筒形状をした軸部が前記２つの互いに角度を持った面に付勢され保持させるよう構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレンズ駆動装置によれば、請求項１に示す簡単な構造でラックをレンズ保持枠にガタ無く支持させることができ簡単で安価な構成で高精度のレンズ移動動作をおこなうことができる。
【００１１】
さらに、請求項２に示すように前記レンズ保持枠部分に設けた２つの互いに角度を持った面に付勢される前記ラックの円筒状軸部の半径が、それ以外の前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け部と前記ラックの円筒状軸部の摺動半径より小さく構成することで、前記レンズ保持枠部分に設けた２つの互いに角度を持った面のなす角度を小さくすることができ、Ｖ受けの効果がより顕著になる。
【００１２】
さらに、請求項３に示すように前記レンズ保持枠部分に設けた２つの互いに角度を持った面に付勢される前記ラックの円筒状軸部の回動中心と、それ以外の前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け部と前記ラックの円筒状軸部の摺動部分の回動中心を同軸上に配置することで、構成部品の精度ばらつきによりリードスクリューとガイドポールの平行がずれ、保持枠の移動によりラックが保持枠の回動中心基準で回動した場合でも円筒同士で支持されている部分のクリアランスが変化することは無く、安定した動作を得ることができる。
さらに、請求項４に示すように、前記ラックがバネにより前記リードスクリューに付勢され、この付勢力の反作用にて前記ラックの略円筒形状をした軸部が前記２つの互いに角度を持った面に付勢され保持させるよう構成した請求項１に記載のレンズ駆動装置であり、ラックをレンズ保持枠にガタ無く支持させることができる。
さらに、請求項５に示すように、前記ラックの一端が略円錐形状もしくは略球状、他端が光軸方向に略円筒形状をした軸部を有すると共に、前記レンズ保持枠の一端が円形穴形状、他端に略円筒状軸受け形状を有し、前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状部には２つの互いに角度を持った面を有し、前記ラックの略円錐形状もしくは略球状部が前記レンズ保持枠の円形穴部に当接しコイルバネの圧縮復元力にて付勢され保持されるとともに、前記ラックの円筒状回動部が前記レンズ保持枠の略円筒状軸受け形状に嵌合し、前記ラックが光軸方向と直角方向に回動可能に保持され、前記バネのねじりコイル作用により前記リードスクリューに付勢され、この付勢力の反作用にて前記ラックの略円筒形状をした軸部が前記２つの互いに角度を持った面に付勢され保持させるよう構成した請求項１に記載のレンズ駆動装置であり、ラックをレンズ保持枠にガタ無く支持させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明のレンズ駆動装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態）
図１．Ａ、図１．Ｂ、図２、図３及び図４は本発明の特徴を最もよく表わす図面であり、図１．Ａ、図１．Ｂは断面図、図２は正面図、図３、図４、は軸受け部詳細図である。又図５は従来の軸受け部詳細図である。
【００１５】
図１．Ａ、図１．Ｂ、図２において、１、２は光軸と平行に配置されているガイドポール、３は光軸方向に移動可能に上記ガイドポール１、２に支持されたレンズ保持枠、４はレンズ保持枠３に保持されたレンズ、５はレンズ保持枠３に取り付けられたラック、６はレンズ保持枠３を光軸方向に駆動する為にラックギア部５ｃ、５ｄと噛み合っているリードスクリュー、７はリードスクリューを回転駆動する動力源であるところのモータ、８はラック５とレンズ保持枠３とのガタを無くすために圧縮ばねとして機能し、かつ、ラックギア部５ｃ、５ｄとリードスクリュー６との噛み合いガタを無くす為ねじりコイルバネとして機能するガタ取りのコイルバネである。
【００１６】
上記レンズ保持枠３はガイドポール１側に突設した支持腕に設けられた角穴部３ａをガイドポール１に係合させ、かつ、他側に突設した支持腕に設けられた円筒穴３ｂ、３ｃにガイドポール２を貫通させて光軸方向に移動可能に支持されている。
【００１７】
ラック５は一方の側面端部に円錐又は球面部５ａが突設され、この円錐又は球面部５ａの軸線上における他方の側面に支持軸５ｂが突設されている。
【００１８】
上記レンズ保持枠３には前記支持軸に設けられた円筒穴３ｂ、３ｃの近傍に平行に形成された支持腕３ｄ、３ｅを設け、一方の支持腕３ｄに設けた穴３ｉにラック5の円錐部５ａを係合させ、他方の支持腕３ｅの円筒形状部３ｊに支持軸５ｂを係合させてラック５をレンズ保持枠３に組み付ける。この時、組み立て易くする為、円筒形状部３ｊにスリットを設け、一方ここに支持される支持軸５ｂがこのスリットを通過できるよう小判状にしておき、ラック５を挿入後、使用位置に回動することで円筒形状同士の軸受けを構成して保持される。
【００１９】
この組付け時に支持軸５ｂに嵌めたコイルバネ８をラック５と支持腕３ｅとの間に圧縮状態で介在させる。
【００２０】
そして、リードスクリュー６をラックギア部５ｃ，と５ｄとの間に介在させ、上記コイルバネ８の一端８ａをラック５の５ｅ位置、コイルバネ８の他端８ｂをレンズ保持枠３の３ｆ位置に係止させ、リードスクリュー６に押圧させるように係止させている。
【００２１】
上記の組立て状態において、コイルバネ８の伸長復元力は、円錐部５ａを支持腕３ｄの穴部３ｉに対し押圧方向にラック５に作用するとともにねじり復元力はリードスクリュー７をラックギア部５ｃに対して押圧する。
【００２２】
上記支持軸３ｅには、図３に示すようにバネ８の両端８ａ、８ｂのなす角度の略中間方向１０のラインに対称になる位置に、前記支持軸５ｂの円筒面を支持する面３ｇ、３ｈが設けられている。
【００２３】
この構成により支持軸５ｂはバネ８により、略Ｔの方向に付勢され、支持枠３ｅに設けられた３ｇ、３ｈ面に付勢される。この状態はちょうどＶブロックに円筒部材が設置されたのと同じ状態であり、ガタがなくかつ円筒中心軸周りに回動可能に位置決めされる。
【００２４】
従って、レンズ保持枠３に対しラック５がガタなく取り付けられ、かつ、リート゛スクリュー６とラック５の相対位置がばらついても、レンズ保持枠３に対しラック５が回転可能であることから、ラック５とリードスクリュー６との噛み合い状態を良好に保持することができる。
【００２５】
このような構成をとることで、オートフォーカスの動作を行う為、フォーカスレンズを光軸方向に数ミクロンの振幅で前後運動をさせるようモータ７を動作させラック５を通じてフォーカスレンズを保持したレンズ保持枠３に前後動作の作用をさせた場合、従来の構成ではラック５に設けられた支持軸５ｂとレンズ保持枠３に設けられた円筒形状部３ｊのクリアランスの影響でラック５とレンズ保持枠３の間での移動が発生し、その分レンズ保持枠３の光軸方向の移動が少なくなり、フォーカス動作で得られる情報に誤差が生じ、精度の良いオートフォーカス動作が得られなくなるが、本特許によれば、クリアランスの影響を小さくすることが可能になり、従来より高精度のオートフォーカス動作を行うことができる。
【００２６】
特に、近年ズームの高倍率化、レンズ自体の小型化を進めることで、オートフォーカス時のフォーカスレンズの前後移動量を小さくすることが求められており、こうした構造のズームレンズを構成する場合、本特許は極めて有効である。
【００２７】
又、オートフォーカスのレンズの制御はズームレンズの位置と連動させて制御しており、ズームレンズの移動精度もオートフォーカスの高精度化に必要であり、高倍率、小型化のズームレンズを構成する為、ズームレンズの移動枠の駆動機構においても本特許の構成は極めて効果的である。
【００２８】
なお、Ｔの方向については、バネの形状、特性によりかならずしもバネ８の両端８ａ、８ｂのなす角の中間とは限らない為、実際のバネの負荷構成に即して最適な位置に支持面３ｇ、３ｈを設ければよい。又、構成上の制約から、支持面３ｇ、３ｈに均等に付勢する位置がらずれる位置であっても、両面に付勢力があれば同様な効果を得られる。
【００２９】
図４に請求項２、請求項３の発明に記載された軸受け部詳細図を示す。ラック５の支持軸５ｂに、レンズ保持枠３の円筒形状部３ｊに設けられた支持面３ｇ、３ｈに当節する円筒半径Ｒａの小径円筒部分５ｂ−ａと、レンズ保持枠３の円筒形状部３ｊに当節する円筒半径Ｒｂの大径円筒部分５ｂ−ｂを有し、半径Ｒａが半径Ｒｂより小さくすると共に、それぞれの半径の中心を同芯に配置したもので、他の構成は図１．Ａ、図１．Ｂ、図２に示す実施例と全く同じである。
【００３０】
このように、支持面３ｆ、３ｇで当節する部分のラック５の円筒半径を小さくすることで、支持面３ｆ、３ｇのなす角度Sを小さくすることができ、Ｖ受けの効果がより顕著になると共に、ラックバネ８によるラック５の支持面３ｇ、３ｈへの付勢角度ばらつきにも有利となる。
【００３１】
さらに、支持面３ｇ、３ｈに当節する円筒半径中心と円筒同士で支持される部分の半径中心を同軸上に配置することで、構成部品の精度ばらつきによりリードスクリューとガイドポールの平行がずれ、保持枠の移動によりラックが保持枠の回動中心基準で回動した場合でも円筒どうしで支持されている部分のクリアランスが変化することは無く、安定した動作を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかるレンズ駆動装置はビデオカメラなどに搭載するズームレンズ装置の、ズームレンズ及びフォーカスレンズの駆動装置に関するものである。本発明のズームレンズ装置は、小型軽量、低コストで高精度なレンズ駆動機構を有し、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどのズームレンズ装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１．Ａ】本発明の１実施例を示すレンズ駆動装置の断面図
【図１．Ｂ】図１．Ａのラック部を説明する拡大図
【図２】本発明の1実施例を示すレンズ駆動装置の正面図
【図３】本発明の1実施例を示すレンズ駆動装置のラック保持部の詳細図
【図４】本発明の請求項1、請求項２、請求項３の実施例を示すレンズ駆動装置のラック保持部の詳細図
【図５】従来の実施例におけるレンズ駆動装置のラック保持部の詳細図
【符号の説明】
【００３４】
１  ガイドポール
２  ガイドポール
３  レンズ保持枠
４  レンズ
５  ラック
６  リードスクリュー
７  モータ
８  コイルバネ
Ａ  図１．Ｂに記載の部分
Ｒａ、Ｒｂ  ラック５に設けた支持軸５ｂの半径
Ｓ  平面３ｇ、３ｈの相対角度
Ｔ  方向を示す矢印
３ａ      レンズ保持枠に設けた角穴部
３ｂ      レンズ保持枠に設けた円筒穴
３ｃ      レンズ保持枠に設けた円筒穴
３ｄ      レンズ保持枠に設けた支持腕
３ｅ      レンズ保持枠に設けた支持腕
３ｆ      レンズ保持枠に設けたコイルバネ８係止位置
３ｇ      レンズ保持枠に設けた５の支持軸を受ける平面
３ｈ      レンズ保持枠に設けた５の支持軸を受ける平面
３ｉ      ３ｄに設けた穴
３ｊ      ３ｄに設けた円筒形状部
５ａ      ラックに設けた円錐または球状突起部
５ｂ      ラックに設けた支持軸
５ｂ−ａ  ５ｂ支持軸に設けられた小径円筒部分  
５ｂ−ｂ  ５ｂ支持軸に設けられた大径円筒部分
５ｃ      ラックに設けたラックギア部
５ｄ      ラックに設けたラックギア部
【図１．Ａ】
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【図１．Ｂ】
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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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