CN103389557A - 摄像装置的透镜框驱动装置 - Google Patents

Abstract

提供一种摄像装置的透镜框驱动装置。摄像装置的透镜框驱动装置（20）具有：第1透镜框（12），其沿着多个引导轴（14、15）移动；第2透镜框（13），其沿着多个引导轴移动；以及驱动轴（27），其形成有用于驱动第1透镜框的凸轮单元（28）、用于驱动第2透镜框的螺母（29）、与该螺母螺合的进给丝杠单元（27a）、以及接受来自电机（21）的驱动力而使凸轮单元和进给丝杠单元同时旋转的被驱动部（26），凸轮单元和进给丝杠单元使第2透镜框的总移动量与第1透镜框相比极小，并且第2透镜框由与进给丝杠单元螺合的螺母驱动以校正第1透镜框的移动量。

Description

摄像装置的透镜框驱动装置

技术领域

本发明涉及分别驱动多个透镜框的摄像装置的透镜框驱动装置，所述多个透镜框分别保持摄像装置的摄影光学系统内的多个透镜组。

背景技术

在以往的摄像装置的透镜框驱动装置中，在进行变焦和对焦动作等时，需要使多个透镜组分别以不同的移动量在光轴方向上移动。因此，例如除了设置分别专用于变焦用和对焦用的驱动源的驱动机构以外，例如还通过日本实用新型登记第2521866号公报、日本特开平4－317015号公报等提出了各种驱动机构并实现了实用化，所述驱动机构在1根驱动轴上形成两种凸轮和螺丝，通过用1个驱动源对凸轮和螺丝进行旋转驱动，实现相同的作用。

由上述日本实用新型登记第2521866号公报公开的摄像装置的透镜框驱动装置构成为一体地形成第1进给丝杠和第2进给丝杠，利用驱动源的驱动力，通过第1进给丝杠使1组移动框，通过第2进给丝杠使2组移动框分别以不同的移动量在光轴方向上移动。并且，第2进给丝杠构成为通过凸轮在光轴方向上移动，所述凸轮利用驱动源的驱动力进行旋转。

由上述日本特开平4－317015号公报公开的摄像装置的透镜框驱动装置构成为经由离合单元来连结对焦兼变焦用驱动环与变焦用驱动环，在离合单元的空跑时仅使对焦兼变焦用驱动环旋转来进行对焦，在离合单元的卡合时使对焦兼变焦用驱动环和变焦用驱动环一起旋转来进行变焦。

但是，由上述日本实用新型登记第2521866号公报公开的单元存在如下问题：需要设置用于驱动第2进给丝杠的凸轮、和使该凸轮转动的机构，从而使机构大型化。此外，在通过进给丝杠的旋转使预定部件在光轴方向上直进移动时，由于螺距较小，因此对移动量产生制约。即，为了确保基于进给丝杠的部件移动的移动量，需要增加轴的旋转量，旋转所需的时间也较多。因此，为了对预定移动量的移动缩短时间，可以增加驱动源的旋转速度，但存在驱动源的负载增加这样的问题。

由上述日本特开平4－317015号公报公开的单元是通过凸轮使多个部件在光轴方向上移动的机构，在移动对象的多个部件的各个移动量为大致相同程度、且相对的移动量较小时没有问题。但是，例如当构成为在基于一个凸轮的部件的移动量与基于另一个凸轮的部件的移动量显著不同的情况下，当使移动量较大一侧的凸轮旋转多次时，可能会变为如下状况：移动量较小一侧的凸轮的凸轮槽彼此过于接近，产生凸轮彼此的干涉，或者无法充分确保应该卡合到凸轮槽中的凸轮从动件（凸轮销）的卡合空间，因此凸轮自身不能发挥作用。因此，为了使移动量较小一侧的凸轮发挥作用，可以使得该凸轮的旋转量变为1次旋转以下。但是，该情况下，移动量较大一侧的凸轮的导程量变大（倾斜大），因此施加到该凸轮自身的负载增大。因此，为了在使移动量较小一侧的凸轮的旋转量为1次旋转以下的同时，减小移动量较大一侧的凸轮的负载，需要将移动量较大一侧的凸轮的外径设定得较大，从而存在带来机构的大型化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种即使在两个框部件的总移动量的差明显较大的情况下，也能够进行有效驱动的摄像装置的透镜框驱动装置。

本发明的一个方式的摄像装置的透镜框驱动装置具备：第1透镜框，其沿着多个引导轴移动；第2透镜框，其沿着多个引导轴移动；以及驱动轴，其形成有用于驱动上述第1透镜框的凸轮单元、用于驱动上述第2透镜框的螺母及与该螺母螺合的进给丝杠单元、以及接受来自电机的驱动力而使上述凸轮单元和上述进给丝杠单元同时旋转的被驱动部，上述凸轮单元和上述进给丝杠单元使得上述第2透镜框的总移动量与上述第1透镜框相比极小，并且上述第2透镜框由与上述进给丝杠单元螺合的螺母驱动以校正上述第1透镜框的移动量。

根据如下的详细说明，本发明的目的和优点将变得更清楚。

根据本发明，可提供一种即使在两个框部件的总移动量的差明显较大的情况下，也能够进行高效驱动的摄像装置的透镜框驱动装置。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的摄像装置中的透镜框驱动装置的概略结构图。

图2是示出在本发明的一个实施方式的摄像装置的透镜框驱动装置中进行光学校正前的像面弯曲量的曲线图。

图3是与图2的曲线图对应的像面弯曲量的数据表。

图4是示出在本发明的一个实施方式的摄像装置的透镜框驱动装置中进行光学校正后的像面弯曲量的曲线图。

图5是与图4的曲线图对应的像面弯曲量的数据表。

具体实施方式

以下，通过图示的实施方式说明本发明。

本发明的摄像装置的透镜框驱动装置能够应用于以下的摄像装置（以下简称作照相机），该摄像装置例如构成为使用固体摄像元件对由摄影光学系统形成的光学像进行光电转换，将由此得到的图像信号作为表示静态图像或动态图像的数字数据记录到记录介质，并能够根据记录介质所记录的数字图像数据将静态图像或动态图像再现显示到显示装置上。

以下说明的本发明的一个实施方式是应用于透镜框驱动装置时的例示，该透镜框驱动装置用于分别驱动分别保持摄像装置（照相机）的摄影光学系统中的多个透镜组的多个透镜框中的配设成可沿光轴方向移动的至少两个以上的可动透镜框。

图1是示出本发明的一个实施方式的摄像装置的透镜框驱动装置的概略结构的图。如图1所示，本实施方式的摄像装置的透镜框驱动装置20被组装到摄像装置的镜头镜筒10中，构成其一部分。更详细地说，透镜框驱动装置20是为了使分别保持镜头镜筒10的摄影光学系统内的两个透镜组的两个透镜框（12、13）沿着图1所示的箭头X方向即沿着摄影光学系统的光轴O的方向移动的驱动装置。

此处，摄像装置的镜头镜筒10由以下部件等构成：固定框11；由多个透镜组（12a、13a）构成的摄影光学系统；分别保持这多个透镜组（12a、13a）的多个透镜框（12、13）；在沿着光轴O的方向（箭头X方向）上可移动地支撑这多个透镜框（12、13）的多个引导轴（14、15）；以及透镜框驱动装置20。另外，在图1中，关于镜头镜筒10自身的结构，仅简略示出与本发明的说明相关的结构部件，对于与说明本发明不相关的结构部件，省略其图示。

固定框11是镜头镜筒10的基本壳体。在该固定框11的内部，分别在预定位置配设有构成该镜头镜筒10的各种结构部件。

如上所述，该镜头镜筒10的摄影光学系统由多个透镜组构成。其中，在图1中，仅图示了作为可动透镜的两个透镜组（12a、13a）。此处，在作为可动透镜框的两个透镜组内，第1透镜组12a例如是主要有助于变焦的透镜组。第1透镜组12a被第1透镜框12保持。

另一方面，第2透镜组13a是通过与第1透镜组12a联动地移动来进行变焦辅助的透镜组。此外，第2透镜组13a也是用于校正由于在制造构成摄影光学系统的光学透镜时产生的误差等而引起的光学性能的波动（偏差）的透镜组。第2透镜组13a被第2透镜框13保持。

多个透镜框（12、13）是分别保持上述摄影光学系统内的多个透镜组（12a、13a）的框状或筒状部件。其中，第1透镜框12保持第1透镜组12a，第2透镜框13保持第3透镜组13a。并且，第1透镜框12、第2透镜框13被多个引导轴（14、15）在沿着光轴O的方向（箭头X方向）可移动地支撑。即，第1透镜框12、第2透镜框13是沿着多个引导轴（14、15）移动的框部件。

在多个引导轴（14、15）内，第1引导轴14是在沿着光轴O的方向（箭头X方向）上可移动地支撑上述多个透镜框（12、13）的主引导轴。此外，第2引导轴15是副引导轴，其与上述主引导轴（第1引导轴14）同样在沿着光轴O的方向（箭头X方向）上可移动地支撑上述多个透镜框（12、13），并且限制上述多个透镜框（12、13）以上述第1引导轴14为旋转中心转动。

在第1透镜框12的固定部12b与第2透镜框13的固定部13b之间，例如伸展架设有由螺旋弹簧等构成的收缩性的施力部件16。通过该施力部件16，两框12、13始终在相互牵拉的方向上被施力。

另一方面，从第1透镜框12的一端部起，形成有在与光轴O垂直的方向上延伸的臂部12c。并且同样，从第2透镜框13的一端部起，形成有在与光轴O垂直的方向上延伸的臂部13c。并且，上述臂部12c与后述的透镜框驱动装置20的凸轮筒28凸轮结合，并且上述臂部13c与后述的透镜框驱动装置20的驱动螺母29卡合。利用该结构，上述两个框12、13分别抵抗施力部件16的作用力而被配置到预定位置，并被限制了位置。

透镜框驱动装置20由以下部件等构成：电机21、电机支架22、蜗轮23、由齿轮24和小齿轮25构成的二级齿轮、驱动齿轮26、驱动轴27、作为凸轮单元的凸轮筒28以及驱动螺母29。

电机21是该透镜框驱动装置20的驱动源。作为电机21，应用例如步进电机等。在电机21的一端固定设置有电机支架22的一端。该电机支架22是截面形成为大致通道形状的支撑配件。在从电机支架22的一端到另一端之间，插通着电机21的电机旋转轴21a，在另一端转动自如地轴支撑着该电机旋转轴21a。另外，在电机21的电机旋转轴21a上固定设置有蜗轮23。

上述蜗轮23与二级齿轮的齿轮24螺合。二级齿轮被转动自如地轴支撑到固定框11的固定部（未图示）。上述二级齿轮的小齿轮25与驱动齿轮26螺合。

驱动轴27主要由凸轮筒28（凸轮单元）、驱动螺母29、螺旋状螺丝部27a（进给丝杠单元）和驱动齿轮26（被驱动部）等构成。

驱动轴27被转动自如地轴支撑到固定框11的固定部。在驱动轴27的一端部附近、且靠近电机21的位置处，与该驱动轴27同轴地固定设置有驱动齿轮26。驱动齿轮26是用于接受来自上述电机21的驱动力并使凸轮单元（28）和进给丝杠单元（27a）同时旋转的被驱动部。

一方面，在驱动轴27的靠近另一端的部位形成有螺旋状螺丝部27a。在该螺旋状螺丝部27a上螺合着驱动螺母29。驱动螺母29是用于驱动上述第2透镜框13的驱动部件。驱动螺母29在螺合到了螺旋状螺丝部27a上的状态下，相对于固定框11被限制旋转，并且在沿着光轴O的方向（箭头X方向）上被可移动地配设到固定框11的预定位置。此外，螺旋状螺丝部27a是与上述驱动螺母29螺合的进给丝杠单元。另外，在该情况下，例如从图1的上侧（用箭头A所示一侧）观察时，螺旋状螺丝部27a形成为沿着顺时针方向的朝向下方的螺旋状。并且，在上述驱动螺母29上卡合着上述第2透镜框13的臂部13c。

另一方面，将凸轮筒28插通到驱动轴27上。在该情况下，凸轮筒28被固定设置到驱动轴27的中间部位处的预定位置。凸轮筒28是用于驱动上述第1透镜框12的凸轮单元。凸轮筒28是在圆筒状的外周面上具有螺旋状的肋凸轮部28a而形成的圆筒肋凸轮部件。例如从图1的上侧（用箭头A所示一侧）观察时，凸轮筒28的肋凸轮部28a形成为沿着逆时针方向的朝向上方的螺旋状。并且，在该凸轮筒28的肋凸轮部28a上凸轮结合有上述第1透镜框12的臂部12c。

另外，使用例如粘接剂等将凸轮筒28固定设置到驱动轴27。此处，在应用该透镜框驱动装置20的镜头镜筒10的制造时，按照每个个体对凸轮筒28与螺旋状螺丝部27a的相对位置设定进行调整设定。该情况下，凸轮筒28与螺旋状螺丝部27a的相对位置设定即等同于进行两个透镜框12、13的相对定位。换言之，在进行分别由两个透镜框12、13保持的两个透镜组12a、13a的相对位置设定时，进行包含这两个透镜组12a、13a的该镜头镜筒10中的摄影光学系统的光学校正、例如像面弯曲量的校正。

利用这种结构，在本实施方式的透镜框驱动装置20中，能够通过凸轮筒28使第1透镜框12在光轴O方向上移动，通过驱动螺母29使第2透镜框13在光轴O方向上移动。该情况下，关于第1透镜框12和第2透镜框13的移动量，相比第1透镜框12（利用凸轮的移动），将第2透镜框13（利用进给丝杠的移动）的移动量设定得极小。即，相比作为凸轮单元的凸轮筒28的肋凸轮部28a的凸轮宽度（凸轮从动件的宽度），将作为进给丝杠单元的螺旋状螺丝部27a的螺距设定得足够小。

此外，构成为在驱动轴27接受电机21的旋转驱动力而转动时，例如如果第1透镜框12在图1的箭头X1方向上移动，则第2透镜框13在图1的箭头X2方向上移动。即，凸轮筒28的肋凸轮部28a的螺旋方向（旋转方向）、和螺旋状螺丝部27a的螺旋方向（旋转方向）被设定为相反相位。

以下简单说明应用了如上那样构成的本实施方式的透镜框驱动装置20的镜头镜筒10的作用。

首先，在透镜框驱动装置20中，在电机21在预定方向上被旋转驱动时，电机旋转轴21a和蜗轮23开始在该方向上旋转。蜗轮23使二级齿轮（齿轮24、小齿轮25）在预定方向上转动，二级齿轮使驱动齿轮26在预定方向上旋转。由此，驱动轴27和凸轮筒28同时在预定方向上开始旋转。此处，与凸轮筒28的肋凸轮部28a凸轮结合的第1透镜框12例如在图1的箭头X1方向上抵抗施力部件16的作用力而移动。于是，第2透镜框13被驱动螺母29按压而在图1的箭头X2方向上稍微移动。

另外，在本实施方式的透镜框驱动装置20中，构成为用不同的部件构成具有螺旋状螺丝部27a的驱动轴27、和具有肋凸轮部28a的凸轮筒28，在为组装后的状态时，通过相对于驱动轴27固定设置凸轮筒28，使得驱动轴27和凸轮筒28能够同轴旋转。

因此，在应用该透镜框驱动装置20的镜头镜筒10的制造时，能够通过调整凸轮筒28相对于驱动轴27的固定设置位置，按照每个个体将凸轮筒28的肋凸轮部28a与螺旋状螺丝部27a的相对位置调整得适当。

在能够进行这种调整的本实施方式的透镜框驱动装置中，能够得到如下所示的效果。

图2～图5示出在本发明的一个实施方式的透镜框驱动装置中进行光学校正前后的像面弯曲量的数据。其中，图2、图3是光学校正前的数据，图4、图5是光学校正后的数据。另外，在图2～图5中，标号Zx（x=l、2、3）表示变焦位置，接着的标号S表示弧矢面、标号M表示子午面。在图3、图5中，设横轴为像高比、纵轴为像面弯曲量。

此处，在应用本实施方式的透镜框驱动装置20的镜头镜筒10中，如上所述，可动框（12、13）中第1透镜框12保持主要有助于变焦的第1透镜组12a。第1透镜框12的移动量相对于第2透镜框13被设定得较大。

另一方面，第2透镜框13保持与第1透镜组12a联动地移动来进行变焦辅助的透镜组即第2透镜组13a。另外，该第2透镜组13a还是用于校正摄影光学系统的光学性能波动（偏差）的透镜组。第2透镜框13的移动量相对于第1透镜框12被设定得极小。

对于上述两个可动框（12、13）的移动量，例如将第1透镜框12的变焦时的移动量设为大约17mm左右。与此相对，第2透镜框13的移动量大约为1mm左右，将其中的大约0.5mm左右用于光学性能的校正。

通过调整上述两个可动框（12、13）的相对距离，进行镜头镜筒10中的摄影光学系统的光学性能的校正。因此，例如是如下的校正方法：

（1）调整对第2透镜框13进行驱动的驱动螺母29在滑动方向上的初始位置设定；

（2）调整对第1透镜框12进行驱动的凸轮筒28的肋凸轮部28a、与对第2透镜框13进行驱动的驱动轴27的螺旋状螺丝部27a在旋转方向上的定位形状。即，调整肋凸轮部28a和螺旋状螺丝部27a的旋转方向的相位。

此处，在镜头镜筒10的摄影光学系统的光学性能中，例如产生像面弯曲的原因是由于与第1透镜组12a的光学透镜的厚度相关的制造上的误差等。具体而言，例如第1透镜组12a由多片（例如3片）光学透镜构成，其中的2片由接合透镜构成。该情况下，假定3片结构的第1透镜组12a中的2片光学透镜产生了0.02mm的制造误差的情况。

在具有这种摄影光学系统的镜头镜筒中，光学性能的校正前后的像面弯曲量的变化如图2～图5的数据所示，尤其在望远（TELE）侧，像面弯曲量的校正效果明显。

如以上说明的那样，根据上述一个实施方式，具有沿着多个引导轴（14、15）移动的两个透镜框（12、13），并且具有驱动轴27，该驱动轴27形成有如下部件：用于驱动第1透镜框12的凸轮单元28；用于驱动第2透镜框13的驱动螺母29；与该驱动螺母29螺合的驱动轴27的螺旋状螺丝部27a（进给丝杠单元）；以及接受来自电机21的驱动力而使凸轮筒28（凸轮单元）和上述进给丝杠单元同时旋转的驱动齿轮26（作为被驱动部的驱动齿轮26）。

并且，关于凸轮筒28的肋凸轮部28a（凸轮单元）和驱动轴27和螺旋状螺丝部27a（进给丝杠单元），构成为在沿着光轴O的方向上，相比第1透镜框12，将第2透镜框13的总移动量设定得极小，并且第2透镜框13由驱动螺母29移动以校正第1透镜框12的移动量。

利用这种结构，本实施方式的摄像装置中的透镜框驱动装置能够通过利用电机21的驱动力对1根驱动轴27进行旋转驱动，至少使两个框部件（12、13）分别以不同的移动量在光轴方向上移动。该情况下，即使在两个框部件（12、13）的总移动量之差明显较大的情况下，也能够在不使凸轮筒28的肋凸轮部28a大型化、并且不施加会增加电机21的旋转量等的对电机21的过负载的情况下，仅通过一个电机21的驱动力，高效地使移动量差异较大的两个可动框（12、13）移动。与此同时，能够在制造时的调整中容易地进行由于制造上的误差等而产生的摄影光学系统的光学性能的校正。

并且，存在基于第2透镜组13a的微小驱动的像面变动灵敏度，因此在光学全长方面有利于小型化。此外，能够通过对第2透镜组13a进行微小驱动在微距状态下使像面位置活动到靠近至近的位置。因此，还能够得到可放大微距区域和放大微距等倍区域的效果。

另外，在上述一个实施方式的透镜框驱动装置20中，构成为在用于将电机21的驱动力传递至驱动轴27的驱动力传递路径中，有多个齿轮，即蜗轮23、二级齿轮（24，25）和作为被驱动部的驱动齿轮26等介在，但不限于该结构。作为其他方式，例如可以配置成使电机21的电机旋转轴21a和驱动轴27一致。

本发明不限于上述实施方式，当然能够在不脱离发明主旨的范围内实施各种变形和应用。并且，上述实施方式包含了各种阶段的发明，可以通过所公开的多个结构要素的适当组合提取各种发明。例如，即使从上述一个实施方式所示的全部结构要素中删除几个结构要素，也能够解决发明要解决的课题，并且，在能够得到发明的效果的情况下，删除了该结构要素的结构也可以作为发明而被提取。本发明除了被附件权利要求限定以外，不被特定的实施方式制约。

本发明不限于具有摄影功能且具备进行变焦和对焦等的透镜框驱动装置的电子设备即数字照相机等摄像装置，还能够应用于具备透镜框驱动装置的其他形式的电子设备，例如移动电话、录音设备、电子记事本、个人计算机、游戏设备、电视、钟表、利用了GPS（Global Positioning System：全球定位系统）的导航设备等具有摄影功能且具备透镜框驱动装置的各种电子设备。

并且，同样还能够应用于具有使用摄像元件取得图像的摄像功能、且具备进行变焦和对焦等的透镜框驱动装置的电子设备中的例如望远镜、双筒镜、显微镜等观察用光学设备。

Claims (5)

1.一种摄像装置的透镜框驱动装置，其特征在于，具备：

第1透镜框，其沿着多个引导轴移动；

第2透镜框，其沿着多个引导轴移动；以及

驱动轴，其形成有用于驱动上述第1透镜框的凸轮单元、用于驱动上述第2透镜框的螺母及与该螺母螺合的进给丝杠单元、以及接受来自电机的驱动力而使上述凸轮单元和上述进给丝杠单元同时旋转的被驱动部，

上述凸轮单元和上述进给丝杠单元使得上述第2透镜框的总移动量与上述第1透镜框相比极小，并且上述第2透镜框由与上述进给丝杠单元螺合的螺母驱动以校正上述第1透镜框的移动量。

2.根据权利要求1所述的摄像装置的透镜框驱动装置，其特征在于，

上述电机的旋转轴被配置成与上述驱动轴一致。

3.根据权利要求1所述的摄像装置的透镜框驱动装置，其特征在于，

上述进给丝杠单元的螺距比上述凸轮单元的凸轮从动件的宽度小。

4.根据权利要求1所述的摄像装置的透镜框驱动装置，其特征在于，

上述凸轮单元的旋转方向与上述进给丝杠单元的旋转方向为相反相位。

5.根据权利要求1所述的摄像装置的透镜框驱动装置，其特征在于，

上述驱动轴中，由不同的部件形成上述凸轮单元的结构部和上述进给丝杠单元的结构部。

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