JP2005077914A - Lens unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズ系をモータ駆動により機械的に可動するレンズユニットに関するもので、より具体的には、カメラ付き携帯電話機等への搭載を鑑みた、小型化及び駆動部動作構成の改良に関する。 The present invention relates to a lens unit that mechanically moves a lens system by driving a motor. More specifically, the present invention relates to downsizing and improvement of an operation configuration of a drive unit in consideration of mounting on a camera-equipped mobile phone or the like.
レンズ系をモータ駆動により機械的に可動するレンズユニットは各種の構成のものが提案されている。そして、駆動部にカム部材を用いる構成としては、例えば特許文献1,2に見られるようなものが知られている。
Various lens units have been proposed that mechanically move the lens system by motor drive. And as a structure which uses a cam member for a drive part, what is seen by
特許文献1に開示された発明は、円板形状のカム部材を用いた構成であり、カム部材を回転軸に取り付けるとともに、外周のカム面はレンズ枠体の光軸方向の面に連係させ、そのカム部材を回転駆動することにより外周のカム面に従う軌跡でレンズ枠体を光軸方向に動かすようになっている。
The invention disclosed in
また特許文献2に開示された発明は、傾斜面を有するカム部材を用いた構成であって、カム面はリング部材の光軸方向の面に対して設けたカム部材としており、そのリング部材とレンズ枠体とを光軸方向に重ねて配列して、リング部材を回転駆動することによりそのカム面に従う軌跡でレンズ枠体を光軸方向に動かすようになっている。
しかしながら、そうした従来のレンズユニットでは以下に示すような問題がある。すなわち、特許文献1に開示された発明では、カム部材がレンズ枠体に連係して光軸方向に張り出す配置となり、光軸方向の寸法が大きくなってしまうため、小型化が難しい。また、特許文献2に開示された発明では、カム面を有するリング部材とレンズ枠体とを光軸方向に重ねて配列するので、これも光軸方向の寸法が大きくなってしまい、小型化を図ることが難しい。
However, such a conventional lens unit has the following problems. That is, in the invention disclosed in
一方、近年は超小型カメラを組み込んだ携帯電話機が普及しており、この超小型カメラは寸法形状の制限がきびしく、これに搭載されるレンズユニットは小型が必要で、特に光軸方向の薄厚化への要求が高い。 On the other hand, in recent years, mobile phones incorporating ultra-compact cameras have become widespread, and these ultra-compact cameras are severely limited in size and shape, and the lens unit mounted on them needs to be compact, especially in the direction of the optical axis. The demand for is high.
本発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、レンズユニットの光軸方向の薄厚化および駆動部構成の簡素化を実現し、超小型カメラへの適用が可能なレンズユニットを提供することにある。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a lens unit that can be applied to an ultra-compact camera by realizing a reduction in thickness of the lens unit in the optical axis direction and simplification of a drive unit configuration. There is.
上記した目的を達成するために、本発明に係るレンズユニットは、レンズをベース体側の撮像素子に対面させて光軸方向に移動可能に支持するとともに、直線駆動を行う駆動手段により動かすレンズユニットであって、前記光軸方向に延びるガイドピンを少なくとも1本配置し、前記レンズを装着したレンズ枠体に、前記ガイドピンを連係させて移動可能に支持し、前記レンズ枠体に対して、くさび状のカム部材の傾斜面を接触可能に配置し、前記カム部材を前記光軸と直交方向に動かす駆動手段を設け、前記駆動手段により前記カム部材を直線移動させることにより前記レンズ枠体を押し動かすように構成した。 In order to achieve the above-described object, the lens unit according to the present invention is a lens unit that supports the lens so as to face the imaging element on the base body side and is movable in the optical axis direction, and is moved by a driving unit that performs linear driving. And at least one guide pin extending in the optical axis direction is disposed, and the guide pin is linked to a lens frame on which the lens is mounted so as to be movable, and the wedge is supported on the lens frame. An inclined surface of the cam member is disposed so as to be contactable, and driving means for moving the cam member in a direction orthogonal to the optical axis is provided. The cam member is linearly moved by the driving means to push the lens frame. It was configured to move.
そして、好ましくは、前記レンズ枠体を前記カム部材の側へ押さえるバネ等の付勢手段を設けることである。また、前記駆動手段は駆動源をモータとして出力軸の先端部分にリードスクリューを形成するとともに、前記カム部材には前記リードスクリューと噛み合うリードナットあるいはリードナットとなるねじ条を付設して、前記出力軸の回転に伴って前記カム部材を直線移動させる構成とすることができる。さらに前記モータはステッピングモータにすると良く、好ましくはその形状を、ロータの両側にステータコイルを有する扁平形状のステッピングモータにすることである。さらにまた、前記カム部材の先端部分を初期状態において前記レンズ枠体の外縁部分と重畳させる設定とすることができる。この場合に、前記カム部材の先端部分に平坦部を形成し、当該平坦部を前記重畳部位とするようにするとなお良い。 Preferably, biasing means such as a spring for pressing the lens frame toward the cam member is provided. The drive means uses a drive source as a motor to form a lead screw at the tip of the output shaft, and the cam member is provided with a lead nut that engages with the lead screw or a screw thread that becomes a lead nut, and the output The cam member can be moved linearly as the shaft rotates. Further, the motor may be a stepping motor, preferably a flat stepping motor having a stator coil on both sides of the rotor. Furthermore, the tip end portion of the cam member can be set to overlap with the outer edge portion of the lens frame in the initial state. In this case, it is more preferable that a flat portion is formed at the tip portion of the cam member, and the flat portion is used as the overlapping portion.
また、上記した各構成のレンズユニットを収納する箱状のケース本体を更に備え、前記カム部材を、前記レンズ枠体と前記ケース本体との間に形成された隙間に挿入するように配置することもできる。なお、好ましくは、カム部材とケース本体との間には、若干の空間(空隙)が形成されるようにすることである。つまり、係る空間が無くカム部材とケース本体が面接触すると、接触面での摩擦力が大きくなり、スムーズな移動ができなくなるおそれがある(この場合には、少なくとも接触面の一方を低摩擦係数の部材で構成すればよい)が、若干の空間を設けることにより、カム部材が移動する際に、カム部材が前記空間分だけ回転しカム部材の側端縁とケース本体が線接触する。 Further, a box-shaped case main body for storing the lens units having the respective configurations described above is further provided, and the cam member is disposed so as to be inserted into a gap formed between the lens frame body and the case main body. You can also. Preferably, a slight space (gap) is formed between the cam member and the case main body. In other words, if there is no such space and the cam member and the case body are in surface contact, the frictional force on the contact surface will increase, and smooth movement may not be possible (in this case, at least one of the contact surfaces has a low friction coefficient). However, by providing a slight space, when the cam member moves, the cam member rotates by the amount of the space and the side edge of the cam member and the case main body come into line contact.
また、ガイドピンを2本以下とすると良く、好ましくは、ガイドピンを1本とし、かつレンズ枠体の回転防止機構(例えば、レンズ枠体の一部とベース体の一部分を係合させる等)を設けることである。さらにまた、ガイドピンの内の1本を、カム部材の傾斜面とレンズ枠体との接触部分近傍に配置するとなお良い。 Further, it is preferable that the number of guide pins is two or less. Preferably, the number of guide pins is one, and a rotation prevention mechanism for the lens frame (for example, a part of the lens frame and a part of the base are engaged). It is to provide. Furthermore, it is more preferable that one of the guide pins is disposed in the vicinity of the contact portion between the inclined surface of the cam member and the lens frame.
係る構成にすることにより本発明では、駆動手段はカム部材を光軸と直交する方向に動かす構成なので、光軸方向に大きく張り出す部材がなく、光軸方向の寸法を低く抑えることができる。また、くさび形状のカム部材を単に直線動作させ、これによりレンズ枠体を押し動かす構成なので、取り合い関係がシンプルであり、このため各構成要素は形状等が単純になる。 By adopting such a configuration, in the present invention, since the driving means is configured to move the cam member in a direction orthogonal to the optical axis, there is no member projecting greatly in the optical axis direction, and the dimension in the optical axis direction can be kept low. In addition, since the wedge-shaped cam member is simply moved linearly and the lens frame is pushed and moved, the relationship between the components is simple, and the shape of each component is simple.
また、駆動源にステッピングモータを用いるようにすると、1ステップあたりのレンズの移動量(分解能)を、1ステップあたりのモータの回転角度、カム部材の傾斜角度およびリードスクリューのねじピッチから容易に決定できる。このため、所望する分解能に設計することが容易であり、設計自由度が高く、各種の設計条件に対応することに有利性がある。そして、ステップ数を制御することによりレンズの位置制御が行える。 If a stepping motor is used as the drive source, the lens movement amount (resolution) per step is easily determined from the motor rotation angle, cam member tilt angle and lead screw thread pitch per step. it can. For this reason, it is easy to design to a desired resolution, the degree of design freedom is high, and there is an advantage in meeting various design conditions. The position of the lens can be controlled by controlling the number of steps.
さらに、ステッピングモータの形状をロータの両側にステータコイルを有する扁平形状とすると、ある一方向のサイズを小さくすることができ、その小サイズ化された方向を光軸と同一方向となるようにモータを配置することによって、レンズユニットが薄厚化される。 Furthermore, if the shape of the stepping motor is a flat shape having stator coils on both sides of the rotor, the size of one direction can be reduced, and the motor can be configured so that the reduced size is the same direction as the optical axis. By arranging the lens unit, the lens unit is thinned.
また、カム部材の先端部分をレンズ枠体の外縁部分と重畳させるようにすると、初期状態において重畳させることができ、両者の連係関係が外れることがなくなり駆動動作が不能になることを防止できる。 Further, if the tip end portion of the cam member is overlapped with the outer edge portion of the lens frame body, it can be overlapped in the initial state, and it is possible to prevent the driving operation from being disabled without losing the linkage relationship therebetween.
さらに、ケース本体とレンズ枠体の隙間にカム部材を挿入配置するようにした場合には、レンズ枠体からの反力をケース本体で受けることができるとともに、カム部材の過度の回転を防止することができる。 Further, when the cam member is inserted and disposed in the gap between the case main body and the lens frame, the reaction force from the lens frame can be received by the case main body, and excessive rotation of the cam member is prevented. be able to.
さらに、ガイドピンはレンズ枠体と連係させており、当該部分で摩擦が生じる。そのため、その本数が少ない方が、摩擦によるレンズ枠体の動作不良が生じにくく好ましい。また、ガイドピンの配置場所は、レンズ枠体の駆動作用点近傍、すなわちカム部材の傾斜面とレンズ枠体との接触部分近傍にすると、作用点と支点が近くなりコジリなどの応力が小さくなるため、前記摩擦をさらに小さくすることができなお良い。 Furthermore, the guide pin is linked to the lens frame, and friction is generated at that portion. For this reason, it is preferable that the number of lenses is small because malfunction of the lens frame due to friction is less likely to occur. Further, when the guide pin is disposed in the vicinity of the driving action point of the lens frame, that is, in the vicinity of the contact portion between the inclined surface of the cam member and the lens frame, the action point and the fulcrum are close to each other, and stress such as galling is reduced. Therefore, it is preferable that the friction can be further reduced.
本発明に係るレンズユニットでは、光軸方向の寸法を低く抑えることができ、その結果、ユニットを薄厚に小型化することができる。また、カム部材とレンズ枠体との取り合い関係がシンプルであり、各構成要素は形状等が単純になることから、構成を簡素化することができ、超小型カメラへの適用が可能となる。 In the lens unit according to the present invention, the dimension in the optical axis direction can be kept low, and as a result, the unit can be reduced in thickness and thickness. Further, the relationship between the cam member and the lens frame is simple, and the shape and the like of each component are simple. Therefore, the configuration can be simplified, and application to a micro camera is possible.
図1(a),(b)は本発明の第1の実施の形態を示している。本実施の形態においてレンズユニットは、ベース体10にCCD等の撮像素子1を装着し、レンズ2をその撮像素子1に対面させて支持するとともに、くさび形状のカム部材6を直線動作させる駆動手段により光軸(L)方向に動かす構成になっている。
FIGS. 1A and 1B show a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the lens unit is mounted with the
ベース体10は、略矩形の箱状ケースになっており、駆動手段の基部となる駆動部11と光学系の基部となるレンズ部12を形成している。そして、レンズ部12の下には、矩形状の凹部13を形成している。この凹部13に、CCD等の撮像素子1を配置しており、凹部13の中心が光軸Lになる。また、レンズ部12には、ガイドピン5を光軸に沿って延ばして設けている。本実施の形態では、ガイドピン5は3本を設けており、これらガイドピン5…にレンズ枠体30のガイド部31…を軸方向に移動可能に嵌め合うことで光軸方向に案内するとともに、直線駆動する際に回り止めになる。
The
駆動部11には、ステッピングモータ7を配置する。このステッピングモータ7は、ロータの両側にステータコイルを有する扁平形状の構成からなり、収納ケース70に収めた状態で駆動部11に装着する。そして、ロータの軸(出力軸29)の先端部分には、ねじ山を切ってリードスクリュー3を形成している。
A
レンズ枠体30は、環状の本体外周に筒形状のガイド部31を設け、本体中央の貫通孔33にレンズ2を装着している。つまり、ベース体10側のガイドピン5…に対向する位置に、それに係合する形状のガイド部31…を形成し、ガイドピン5…に対してガイド部31…を移動可能に嵌め合わせることにより当該レンズ枠体30を光軸方向に移動可能に装着している。
The
カム部材6は、図2に示すようにくさび形状の本体60に対して連係片61を直角に張り出させて構成される。そして、連係片61の端縁には、ねじ条を設け、そのネジ条の部分が出力軸29側のリードスクリュー3に嵌め合うリードになっている。そして、収納ケース70には切り込み部71を形成してあり、その切り込み部71にカム部材6の本体60が移動可能に嵌め合い、カム部材6は両側をガイドされて直線移動する。
As shown in FIG. 2, the
本実施の形態では直線動作するカム部材6は、その傾斜面がレンズ枠体30の上面に対して重なり動く配置を採る。このためレンズ枠体30の下方にバネ部材8を配置してレンズ枠体30をカム部材6の側へ押さえている。
In the present embodiment, the
また、カム部材6の先端部分を初期状態においてレンズ枠体30の外縁部分と重畳させる設定にするとともに、カム部材6は傾斜面の傾斜が45°以下の設定している。初期状態において、カム部材6の先端部分をレンズ枠体30の外縁部分と重畳させることにより、両者の連係関係が外れることがなくなり駆動動作が不能になることを防止できる。さらに、カム部材6の傾斜面の傾斜を45°以下にすることで、カム部材6の直線移動に伴うレンズ枠体30の押し移動量を相応に低くでき、レンズ枠体を移動させる分解能を相応に上げることができる。さらにバネ部材8は、本実施の形態ではコイルバネを用いている。このバネ部材8としては、例えば板バネにしたりゴム等の弾性部材にするなど、適宜に変更してよい。
In addition, the
したがって駆動手段としては、出力軸29に設けたリードスクリュー3と連係片61の端縁部分(リードナット)が噛み合い、出力軸29の正逆回転に伴ってリードナットつまりカム部材6が直線動作し、カム部材6の傾斜面がレンズ枠体30の上面に対して重なり動くので、レンズ枠体30が押されて光軸方向に移動する。そして、撮像素子1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。
Accordingly, as a driving means, the
このように、駆動手段はカム部材6を光軸Lと直交する方向に動かす構成なので、光軸L方向に大きく張り出す部材がなく、光軸L方向の寸法を低く抑えることができる。その結果、ユニットを薄厚に小型化することができる。
Thus, since the drive means is configured to move the
また、くさび形状のカム部材6を単に直線動作させ、これによりレンズ枠体30を押し動かす構成としたため、取り合い関係がシンプルであり、このため各構成要素は形状等が単純になる。したがって、構成を簡素化することができ、超小型カメラへの適用が可能となる。
In addition, since the wedge-shaped
ところで、ステッピングモータ7によりレンズ2を移動させることでの分解能Xは、
X=(A/360)×P×tanθ
という関係式になり、ここでのA,P,θは、
A:ステッピングモータ7の1ステップの回転角度
P:リードスクリュー3のネジピツチ
θ:カム部材6の傾斜面の角度
である。したがって、上記関係式の各変数A,P,θを変更することにより、分解能Xを適宜に設定することができる。このため、所望する分解能Xに設計することが容易であり、設計自由度が高く、各種の設計条件に対応することに有利性がある。なお、レンズ枠体30の移動量としては設計値が例えば1mm以下であり、レンズ移動が係るオーダとなる超小型のレンズユニットについての設計を想定している。
By the way, the resolution X by moving the
X = (A / 360) × P × tan θ
Where A, P, and θ are
A: One-step rotation angle P of the stepping motor 7: Screw pitch θ of the lead screw 3: Angle of the inclined surface of the
図3(a),(b)は本発明の第2の実施の形態を示している。この第2の実施の形態では、ガイドピン5を1本だけ設ける構成を採る。そして、ベース部10にガイドレール14を光軸Lに沿って設けるとともに、レンズ枠体30にはガイドレール14と対向する位置に張り出し部32を形成し、ガイドレール14に張り出し部32を嵌め合わせることで直線駆動する際の回り止めにしている。なお、前述した第1の実施の形態と同様な構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
3 (a) and 3 (b) show a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a configuration in which only one
さらに本実施の形態ではガイドピン5はカム部材6の近傍に配置し、直線動作するカム部材6は第1の実施の形態と同様に、その傾斜面がレンズ枠体30の上面に対して重なり動く配置を採るので、バネ部材8はレンズ枠体30の下方側でガイドピン5に同芯に配置して、レンズ枠体30をカム部材6の側へ押さえている。
Further, in the present embodiment, the
また、カム部材6は、図4に示すように、連係片61に孔あけしてねじ条を設けることにより当該孔部分をリードナット4に形成している。そして、このリードナット4を出力軸29に設けたリードスクリュー3と噛み合わせ、回転動作から直線動作への変換を行わせている。
As shown in FIG. 4, the
すなわち、ガイドピン5は、レンズ枠体30のガイド孔に嵌め合わせるので、レンズ枠体30を押し動かす駆動では当該嵌め合い部分で摩擦が生じる。この摩擦を少なくするにはガイドピン5は駆動作用点の近辺に設けるのが好ましく、配設数を減らすことが好ましい。本実施の形態は係る理由からガイドピン5を1本だけ設けるとともに、カム部材6の近傍に配置する構成を採る。このため摩擦を相応に低減でき、駆動源を出力が低いものにできることから、より小型化することに有利になる。
That is, since the
駆動手段の動作は第1の実施の形態と同様であり、リードナット4は出力軸29に設けたリードスクリュー3と噛み合い、出力軸29の正逆回転に伴ってリードナット4つまりカム部材6が直線動作し、カム部材6の傾斜面がレンズ枠体30の上面に対して重なり動くので、レンズ枠体30が押されて光軸方向に移動する。
The operation of the driving means is the same as that of the first embodiment. The
図5(a),(b)は本発明の第3の実施の形態を示している。この第3の実施の形態では、ガイドピン5を2本設ける構成を採り、1本はカム部材6の近傍に配置し、他の1本は光軸Lについて反対側の対称位置に設けて直線駆動する際の回り止めにしている。また、前述した第1形態と同様な構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
5 (a) and 5 (b) show a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, a configuration is adopted in which two
直線動作するカム部材6は第1の実施の形態とは逆に、その傾斜面がレンズ枠体30の下面に対して重なり動く配置を採る。このためバネ部材8は、レンズ枠体30の上面側でベース体10の蓋との間でガイドピン5に同芯に配置して、レンズ枠体30をカム部材6の側へ押さえている。
Contrary to the first embodiment, the
カム部材6の先端部分には平坦部を形成し、当該平坦部をレンズ枠体30の下面に対する重畳部位としている。また、レンズ枠体30の下面側は、その外縁部に角をなくした丸角部34を張り出して形成し、当該丸角部34をカム部材6との接触部位としている。
A flat portion is formed at the distal end portion of the
また、駆動手段の動作は、第1の実施の形態と同様であるが、ここではカム部材6の傾斜面がレンズ枠体30の下面に対して重なり動くので、レンズ枠体30が押されて光軸方向に移動する。
The operation of the driving means is the same as in the first embodiment, but here the inclined surface of the
このように、カム部材6の先端部分に平坦部を形成することでは、当該平坦部を重畳部位にするので、駆動動作の不能防止をより確実にすることができる。また、レンズ枠体30の外縁部に角をなくした丸角部34を形成し、当該丸角部34をカム部材6との接触部位とするので、摩擦を減らすことができる。したがって、駆動源には出力が低いものでもよくなり、より小型化することに有利になる。
Thus, by forming the flat portion at the tip portion of the
ところで、図6はレンズ枠体30の他例を示す側面図であり、カム部材6との接触部位について摩擦を減らすように構成している。つまり、レンズ枠体30の外縁部にローラ35を設けて、当該ローラ35をカム部材6との接触部位とし、摩擦を減らすようにしている。
Incidentally, FIG. 6 is a side view showing another example of the
また、図7はカム部材6の他例を示す側面図であり、直線駆動するための連係構成を変更した例である。つまり、カム部材6にあっては本体60にラックギア62を延長させて設けて、ステッピングモータ7の出力軸29の先端にはラックギア62に噛み合うピニオンギア9を設けて両者を噛み合わせるようにした。
FIG. 7 is a side view showing another example of the
1 撮像素子
2 レンズ
3 リードスクリュー
4 リードナット
5 ガイドピン
6 カム部材
7 ステッピングモータ
8 バネ部材
9 ピニオンギア
10 ベース体
11 駆動部
12 レンズ部
13 凹部
14 ガイドレール
29 出力軸
30 レンズ枠体
31 ガイド部
32 張り出し部
33 貫通孔
34 丸角部
35 ローラ
60 本体
61 連係片
62 ラックギア
70 収納ケース
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記光軸方向に延びるガイドピンを少なくとも1本配置し、
前記レンズを装着したレンズ枠体に、前記ガイドピンを連係させて移動可能に支持し、
前記レンズ枠体に対して、くさび状のカム部材の傾斜面を接触可能に配置し、
前記カム部材を前記光軸と直交方向に動かす駆動手段を設け、
前記駆動手段により前記カム部材を直線移動させることにより前記レンズ枠体を押し動かすように構成したことを特徴とするレンズユニット。 A lens unit that faces the imaging element on the base body side and supports the lens so as to be movable in the optical axis direction, and is moved by a driving means that performs linear driving,
Arranging at least one guide pin extending in the optical axis direction;
The lens frame with the lens mounted thereon is movably supported by linking the guide pin,
An inclined surface of a wedge-shaped cam member is disposed so as to be able to contact the lens frame,
Drive means for moving the cam member in a direction perpendicular to the optical axis is provided,
A lens unit configured to push and move the lens frame by linearly moving the cam member by the driving means.
前記カム部材を、前記レンズ枠体と前記ケース本体との間に形成された隙間に挿入するように配置したことを特徴とするレンズユニット。 A box-shaped case main body that houses the lens unit according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
A lens unit, wherein the cam member is disposed so as to be inserted into a gap formed between the lens frame and the case body.
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JP2009104130A (en) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Itt Manufacturing Enterprises Inc | Drive system useful in night vision device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061107 |