CN107153245B - 透镜组件以及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透镜组件以及摄像装置，小型且廉价并且能够实现透镜的高精度的光轴方向移位。使用压缩弹簧(109)，相对于承接部(131)在图2中朝箭头方向(Z)对凸轮组件(106)施力，所以作用于凸轮组件(106)的下表面与基座部(105a)的上表面之间的摩擦力变高。由此，即使在蜗杆副(107a)与蜗轮(106a)的齿彼此之间存在齿隙，也由于凸轮组件(106)针对基座部(105a)的保持力变高，能够有效地抑制过冲等。

Description

透镜组件以及摄像装置

技术领域

本发明涉及能够实现透镜的光轴方向移位的透镜组件以及摄像 装置。

背景技术

近年来，搭载有使用了CCD(Charge Coupled Device：电荷耦 合器件)型影像传感器或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)型影像传感器等固体摄像 元件的摄像装置的数字静像照相机(Digital still camera)、便携终端 等摄像设备得到了普及。然而，一般而言，用户要求提高这些摄像设 备的携带方面的便利性、设计性是不言而喻的，还要求进一步促进高 画质化。作为促进高画质化的例子，为了抑制被摄体的散焦，存在使 摄像装置具备使聚焦透镜在光轴方向上移位的聚焦功能的情况等。另 一方面，为了提高摄像设备的携带方面的便利性、设计性，需要摄像 装置小型化。

在此，如专利文献1所示，已知如下技术：为了使变焦透镜在光 轴方向上移位，通过使保持变焦透镜的透镜移动框体的一部分(称为 抵接部)抵接到设置于旋转体的外周的凸轮部，使所述旋转体旋转， 从而经由抵接部而与保持框体一体地驱动变焦透镜。旋转体的旋转角 高精度地对应于透镜移动框体的抵接部所抵接的凸轮部的光轴方向 位置，所以能够通过确定其旋转角而使变焦透镜高精度地移位。

专利文献1：日本特开2006-98652号公报

发明内容

另外，专利文献1的旋转体经由齿轮系来传递马达的旋转驱动 力。一般而言，为了平滑地传递旋转驱动力，在齿轮系的咬合的齿彼 此之间设置齿隙的情形较多。但是，当在咬合的齿彼此之间存在齿隙 时，即使在驱动源侧的齿轮静止的状态下，成为被驱动侧的旋转体的 齿轮也被允许在齿隙量下任意旋转，由此产生无法高精度地进行保持 框的定位这样的问题。作为更具体的例子，有可能发生如下的所谓过 冲(overshoot)现象：由于驱动时的各部分的惯性力等，相对于驱动 源侧的齿轮的旋转量，与其咬合的旋转体的旋转量变得过剩。

相对于此，还考虑另行设置用于朝向该凸轮部在光轴方向的一个 方向上对透镜移动框体的抵接部施力的弹簧部件等的结构。根据这样 的结构，由于弹簧部件等的作用力而在凸轮部的抵接点产生与其倾斜 度对应的切线方向分力，因此能够利用它始终对旋转体赋予旋转方向 的一个方向的扭矩，所以由此抑制咬合的齿彼此分离，从而能够抑制 过冲现象等。在此，在为了能够有效地抑制咬合的齿彼此分离而想要 提高切线方向分力时，需要使凸轮部相对于轴线正交方向的倾斜度变 大、或者强化弹簧部件等以能够赋予更强大的作用力等。

然而，在使凸轮部的倾斜度变大的情况下，旋转体的整个长变长 而招致结构的大型化。另一方面，存在如下问题：在强化了弹簧部件 等的情况下，有可能在凸轮部产生抵接部的压痕、损伤等而妨碍抵接 部相对于凸轮部平滑地滑动，另外对应于被强化的弹簧部件等而需要 提高了旋转驱动力的高输出的驱动源等。因此，期望如下对策：不依 赖于作用于凸轮部的抵接点的切线方向分力，而能够有效地抑制咬合 的齿彼此分离。

本发明以解决上述课题为目的，其目的在于提供一种小型且廉价 并且能够实现透镜的高精度的光轴方向移位的透镜组件以及使用该 透镜组件的摄像装置。

本发明的透镜组件具有：

基部，设置有驱动源；

第1齿轮，根据所述驱动源的驱动力而旋转；

第2齿轮，具备凸轮面，相对于所述基部以能够旋转的方式相接， 通过与所述第1齿轮咬合而能够传递所述驱动力；以及

保持框，具备与所述凸轮面抵接的抵接部，保持透镜，

被传递所述驱动力的所述第2齿轮相对于所述基部而旋转，与此 对应地，所述凸轮面与所述抵接部的抵接位置在光轴方向上移位，由 此所述保持框在光轴方向上被定位，

设置有弹性部件，该弹性部件相对于所述基部对所述第2齿轮施 力。

本发明的透镜组件具有：

基部，设置有驱动源；

第1齿轮，根据所述驱动源的驱动力而旋转；

第2齿轮，具备凸轮面，相对于所述基部以能够旋转的方式相接， 通过与所述第1齿轮咬合而能够传递所述驱动力；以及

保持框，具备与所述凸轮面抵接的抵接部，保持透镜，

被传递所述驱动力的所述第2齿轮相对于所述基部而旋转，与此 对应地，所述凸轮面与所述抵接部的抵接位置在光轴方向上移位，由 此所述保持框在光轴方向上被定位，

所述基部与所述第2齿轮的相互抵接的抵接面的至少一方是粗 糙面。

根据本发明，能够提供一种小型且廉价并且能够实现透镜的高精 度的光轴方向移位的透镜组件以及使用了该透镜组件的摄像装置。

附图说明

图1是包括本实施方式的透镜组件的摄像装置100的分解图。

图2是用通过图1的II-II线的面来切断拆下摄像组件的摄像装 置100而在箭头方向上观察的图。

图3是本实施方式的凸轮组件106的立体图，但简略图示蜗轮。

图4是本实施方式的基座部105a和轴部105b的立体图。

图5是另一实施方式的凸轮组件106’的立体图，但简略图示蜗 轮。

图6是另一实施方式的基座部105a’和轴部105b的立体图。

图7是变形例的凸轮组件106’的立体图。

图8是将包括又一实施方式的透镜组件的摄像装置的上盖和摄 像组件拆下而示出的立体图。

图9是用通过图8的IX-IX线的面来切断拆下摄像组件的摄像 装置而在箭头方向上观察的图。

(附图标记说明)

100：摄像装置；101：框体；101a：底壁；101b-101e：侧壁； 102、103：导轴；104：悬挂部；105a、105a’：基座部；105b：轴部； 105c：上表面；105c’：环状面；106、106’：凸轮组件；106a：蜗轮 (worm wheel)；106b：凸轮片；106c：凸轮面；106d：卡合部；106e： 贯通孔；106f：平面部；107：马达；107a：蜗杆副(worm gear)； 108：悬挂部；109：压缩弹簧；110：摄像组件；111：基板；112： 光电变换部；120：保持框；121、122：突出部；121a：圆形开口； 122a：开口；123：臂部；124：钩部；125：盘簧；126：钩部；127： 盘簧；128：盘簧；130：上盖；130a：开口部；131：承接部。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。图1是包括本实施方 式的透镜组件的摄像装置100的分解图，切除框体的一部分(用阴影 线示出的部位)而示出。图2是用通过图1的II-II线的面来切断拆 下摄像组件的摄像装置100而在箭头方向上观察的图，但拆下了摄像 组件。图3是本实施方式的凸轮组件106的立体图，但简略图示了蜗 轮(worm wheel)。图4是本实施方式的基座部105a和轴部105b的 立体图。摄像装置100搭载于便携电话、智能手机等便携设备，作为 照相机发挥功能。在此，将透镜的光轴方向设为Z方向，将与Z方向正交的方向设为X方向以及Y方向。

在图1中，在无上壁的箱状的框体101的下侧，安装有摄像组件 110。摄像组件110包括矩形形状的基板111和形成于基板111的上 表面的由CCD传感器或者CMOS传感器构成的光电变换部112。摄 像组件110连接于未图示的控制电路，具有将光学图像变换为电信号而向外部输出的功能。

框体101具有：安装有摄像组件110的底壁101a、以及从底壁 101a的周边朝向上方而延伸的侧壁101b～101e(其中侧壁101e以被 切口的状态而图示)。在底壁101a，与光电变换部112相对置地形成 有开口部(未图示)，夹着该开口部而植入设置有2根导轴102、103来作为引导部件。圆筒状的导轴102、103平行于后述的透镜LS的光 轴方向(Z方向)而延伸。导轴102、103的上端如图2所示与上盖 130的下表面抵接地被保持。

在底壁101a处的导轴102的附近，形成有L字状的悬挂部104。 另外，在导轴103的附近处的侧壁101d的内侧面，如图2所示形成 有L字状的悬挂部108。

而且，在底壁101a处的导轴102的附近，形成如图4所示的圆 筒状的基座部105a，并且从基座部105a的平滑的上表面105c的中央， 轴部105b与光轴OA平行地延伸。轴部105b的上端如图2所示与形 成于上盖130的下表面的承接部131抵接地被保持。

作为第2齿轮的凸轮组件106如图3所示，在蜗轮106a的上表 面粘合或者一体成型了凸轮片106b。在凸轮片106b的上表面，形成 有高度随着朝向周向而变化的螺旋状的凸轮面106c。凸轮面106c的 中央成为隆起为圆筒状的卡合部106d。

在凸轮组件106的中央形成有贯通孔106e，轴部105b旋转自如 地嵌合于贯通孔106e。在上述状态下，凸轮组件106的平滑的下表面 106g与基座部105a的上表面105c作为抵接面而相互抵接。而且，在 图2中，在承接部131的下表面与卡合部106d之间且轴部105b的周 围，配置有压缩弹簧109，相对于承接部131，在图2中朝箭头方向 (Z方向下方)对凸轮组件106施力。此外，作为弹性部件，也可以 代替压缩弹簧109而设置橡胶、树脂等。关于卡合部106d，上端既可 以是平面，也可以是能够嵌合压缩弹簧109的锥形面。

而且，在底壁101a，安装有作为驱动源的马达107。在马达107 的旋转轴，安装有作为第1齿轮的蜗杆副107a，该蜗杆副107a与凸 轮组件106的蜗轮106a咬合。蜗杆副107a的轴线在X方向上延伸。

在图1中，保持作为聚焦透镜的透镜LS(也可以是多个)的保 持框120具有整体上是圆筒状且在光轴正交方向上突出的2个突出部 121、122。突出部121具有与导轴102卡合的圆形开口121a，突出部 122具有与导轴103卡合的开口122a。在此，通过将开口122a设为在光轴正交方向上长的长孔，能够减少装配允许难度。在上述情况下， 优选通过导轴102与圆形开口121a的嵌合来执行装配基准。

另外，作为抵接部的板状的臂部123从突出部121向凸轮组件 106侧延伸，其前端如图2所示与凸轮面106c抵接。而且，在突出部 121处突出地设置有钩部124。在钩部124、以及框体101的悬挂部 104处分别安装有作为第1施力部件的盘簧125的端部，如图2所示， 朝向框体101的底壁101a侧在Z方向上对保持框120施力。另外， 经由臂部123，凸轮组件106也被底壁101a侧施力，由此凸轮组件 106的光轴方向位置也被固定。此外，关于使臂部123与凸轮面106c 压接的盘簧125的作用力，设为不会对凸轮面106c造成滑动痕迹等 的程度的比较低的值。

另一方面，在突出部122处突出地设置有钩部126。在钩部126、 以及框体101的悬挂部108处分别安装有作为第2施力部件的盘簧127 的端部，朝向框体101的侧壁101e侧在Y方向上对保持框120施力。 盘簧127相对于导轴102、103在Y方向上对保持框120施力，从而具有针对框体101高精度地定位光轴OA的功能。

在框体101的侧壁101b～101e的上端，安装有矩形板状的上盖 130。在上盖130处形成有开口部130a。由包括基座部105a的框体 101和上盖130构成基部。在将透镜LS以及保持框120装配于框体 101与上盖130之间的状态下，上盖130的开口部130a使其物体侧露出。另外，在上述状态下，被导轴102、103所引导，保持框120能 够在光轴方向上移位。由盘簧125、框体101、上盖130、透镜LS、 保持框120、凸轮组件106以及马达107的蜗杆副107a构成透镜组件。

接下来，说明本实施方式的摄像装置的动作。在摄影时，如果使 搭载于未图示的摄像设备的摄像装置100的透镜LS朝向被摄体，则 经由透镜LS而入射的被摄体光成像于摄像组件110的光电变换部 112。光电变换部112将被摄体的像变化为电信号，输出到未图示的 液晶显示器。由此，在显示器中显示被摄体的图像。当用户在适合的 定时(timing)进行释放操作时，被摄体被摄像，其图像数据从光电 变换部112被输出，在进行了预定的图像处理之后被记录于未图示的 存储器。

本实施方式的摄像装置100能够根据被摄体距离使透镜组件在 光轴方向上移位而进行聚焦动作。在由未图示的测距装置测量了直至 被摄体为止的距离(被摄体距离)之后，如果马达107进行正转驱动 而使蜗杆副107a旋转时，蜗轮106a绕正向旋转，凸轮组件106绕相 同方向旋转。在此，由于盘簧125的作用力，臂部123的前端压接到 凸轮片106b的凸轮面106c，所以凸轮面106c的Z方向高度位置根据 凸轮组件106的旋转而变化，与此对应地，保持框120与臂部123一 起被导轴102、103所引导并且在光轴方向上移位，能够使透镜LS向 适合于被摄体距离的光轴方向位置移位。

在本实施方式中，如上所述盘簧125的作用力比较小且凸轮面 106c的斜度也小，所以在从臂部123的前端对凸轮面106c赋予按压 力时，在凸轮面106c处所产生的切线方向分力变小。因此，仅基于 此，由于在蜗杆副107a与蜗轮106a的齿彼此之间存在的齿隙的存在， 难以抑制由驱动时的各部分的惯性力等所引起的过冲等。

因此，在本实施方式中，使用压缩弹簧109，相对于承接部131 在图2中朝箭头方向(Z方向下方)对凸轮组件106施力，所以作用 于凸轮组件106的下表面106g与基座部105a的上表面105c之间的 摩擦力变高。由此，即使例如在蜗杆副107a与蜗轮106a的齿彼此之 间存在齿隙，也由于凸轮组件106针对基座部105a的保持力变高， 从而能够有效地抑制过冲等。

图5是另一实施方式的凸轮组件106’的立体图，但简略图示蜗 轮。图6是另一实施方式的基座部105a’和轴部105b的立体图。图5 所示的凸轮组件106’在下表面106g(与基座部105a’相对置的面)形 成有环状地突出的平面部106f，并且将其表面设为粗糙面。另一方面， 基座部105a’的轴部105b的周围的环状面105c’为粗糙面。除此以外 的结构与上述实施方式相同。

平面部106f的表面以及环状面105c’例如在注塑成型用的模具的 转印面设置皱纹等，能够与成型同时地形成。平面部106f的表面以及 环状面105c’的表面粗糙度按算术平均粗糙度Ra而优选为12.5μm以 上且200μm以下。另外，平面部106f的表面以及环状面105c’的摩擦 系数优选为0.5以上。此外，只要将平面部106f的表面以及环状面 105c’的至少一方设为粗糙面即可。

根据本实施方式，将相互抵接的平面部106f的表面和环状面 105c’设为预定的粗糙面，所以即使在不使用压缩弹簧109的情况下， 并且即使在蜗杆副107a与蜗轮106a的齿彼此之间存在齿隙，也能够 提高凸轮组件106针对基座部105a的摩擦力，有效地抑制过冲等。 此外，通过组合压缩弹簧109来使用，能够进一步提高凸轮组件106 针对基座部105a的保持力。

图7是变形例的凸轮组件106’的立体图。在本变形例中，相对于 图5的实施方式，将平面部106f设为在周向上等间隔地分离的3个扇 形状。由此，能够使平面部106f的面积变小，所以能够抑制成本且提 高模具加工精度等，并且能够更稳定地保持与环状面105c’抵接时的 摩擦系数。

图8是将包括又一实施方式的透镜组件的摄像装置的上盖和摄 像组件拆下而示出的立体图，切除框体的一部分(用阴影线示出的部 位)而示出。图9是用通过图8的IX-IX线的面来切断拆下摄像组件 的摄像装置而在箭头方向上观察的图，不过以安装了上盖的状态来示 出。

在本实施方式中，在保持框120的突出部121处设置的钩部124 与在框体101的底壁101a处设置的悬挂部104相对于Z方向而偏移， 因此，两端分别安装于钩部124和悬挂部104的盘簧128(施力部件) 如图9所示，其轴线AX相对于Z方向以及Y方向而倾斜。与此相伴地，未设置图1、2的实施方式中的盘簧125、127。除此以外的结构 与上述实施方式相同。

根据本实施方式，由于相对于Z方向而倾斜地安装的盘簧128 的作用力的Z方向分量Fz，能够与盘簧125同样地使臂部123的前 端压接到凸轮面106c。另外，由于盘簧128的作用力的Y方向分量 Fy，相对于导轴102、103在Y方向上对保持框120施力，从而能够 针对框体101高精度地定位光轴OA。并且，代替盘簧125、127而设 置了盘簧128，所以部件件数变少，对成本降低做出贡献。

在以上的实施方式中，经由相互咬合的蜗杆副和蜗轮将马达的驱 动力传递到凸轮组件，但不限于此，也可以经由例如正齿轮等来传递 驱动力。

Claims (8)

1.一种透镜组件，具有：

基部，设置有驱动源；

第1齿轮，根据所述驱动源的驱动力而旋转；

第2齿轮，具备凸轮面，相对于所述基部以能够旋转的方式相接，通过与所述第1齿轮咬合而能够传递所述驱动力；以及

保持框，具备与所述凸轮面抵接的抵接部，保持透镜，

被传递所述驱动力的所述第2齿轮相对于所述基部而旋转，与此对应地，所述凸轮面与所述抵接部的抵接位置在光轴方向上移位，由此所述保持框在光轴方向上被定位，

设置有弹性部件，该弹性部件以使作用于第2齿轮与基部之间的接触面的摩擦力变高的方式相对于所述基部对所述第2齿轮施力。

2.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，

所述第2齿轮设置有与所述弹性部件卡合的卡合部。

3.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，

所述基部与所述第2齿轮的相互抵接的抵接面的至少一方是粗糙面。

4.根据权利要求3所述的透镜组件，其特征在于，

所述粗糙面的表面粗糙度按算术平均粗糙度Ra是12.5μm以上。

5.根据权利要求3所述的透镜组件，其特征在于，

所述粗糙面的摩擦系数是0.5以上。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的透镜组件，其特征在于，具有：

所述基部所具备的引导部件，在光轴方向上引导所述保持框；

第1施力部件，相对于所述基部在光轴方向上对所述保持框施力；以及

第2施力部件，相对于所述基部在光轴正交方向上对所述保持框施力。

7.根据权利要求1～5中的任意一项所述的透镜组件，其特征在于，具有：

所述基部所具备的引导部件，在光轴方向上引导所述保持框；以及

施力部件，相对于所述基部在与所述透镜的光轴倾斜的方向上对所述保持框施力。

8.一种摄像装置，具有：

光电变换部，对被摄体图像进行光电变换；以及

权利要求1～7中的任意一项所述的透镜组件。

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