JP2006053317A - レンズ駆動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 携帯型電子機器に搭載される光学ズームレンズにおいて、ズーム倍率調整とフォーカス調整とを１個の駆動手段で、かつ駆動力の伝達を切り替える機構を用いずに行なうことができるレンズ駆動機構を提供する。
【解決手段】 複数の可動レンズ５１、５２を軸方向に移動可能に支承し、端部にセンサ６を配設した鏡筒１と、この鏡筒と同軸に構成され鏡筒の周囲で回転可能に配設されると共に、各可動レンズと係合し、回転角に応じて各可動レンズをそれぞれ鏡筒の軸方向に移動させる複数個のカムパターン２８、２９が刻設されたカム２と、カムと結合され、カムを回転駆動させる駆動手段７とを備え、複数個のカムパターンは、カムの回転角に対応した複数の領域が設定され、所定の領域内ではカムの回転に対応してフォーカスの調整を行ない、他の領域に移動することによってズーム倍率の調整を行なう構成とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、レンズ駆動機構、特に携帯電話のような小型可般機器に搭載するオートフォーカス光学ズームカメラにおけるレンズ駆動機構に関するものである。

従来のレンズ駆動機構は、例えばオートフォーカス光学ズームレンズを駆動するために２つのモータを使用していた。
３群構成のレンズの場合、例えば移動可能に構成された第１群レンズ、第２群レンズと固定の第３群レンズとから構成され、第１群レンズと第２群レンズの間の距離を可変とすることでズーム倍率を調整し、かつ、センサまたはフィルムと第１群レンズ及び第２群レンズの平均距離とを可変してフォーカスを調整するものであった。

この場合のレンズの動かし方はレンズの光学設計によりさまざまであるが、一般的にズーム倍率とフォーカスを独立して制御するためには、第１群レンズと第２群レンズをそれぞれ独立して駆動する必要があるため、２個のモータを設置していた。（例えば特許文献１参照）。

また、２個のモータを使用する代わりに、１個のモータと１個の動力伝達切り替え機構とを使用し、第１群レンズと第２群レンズを切り替えてモータに接続し、各レンズ群を時分割的に独立して動かす場合もあった。（例えば特許文献２参照）。

特開平０５−００５８２０号公報（段落０００８−０００９、図１） 特開平０５−００２１２３号公報（段落００１４−００２３、図１）

従来のレンズ駆動機構は以上のように構成されているので、ズーム倍率とフォーカスとを独立して制御可能な２個のモータでそれぞれ駆動するか、または１個のモータと動力伝達切り替え機構を使用して、ズーム倍率とフォーカスとを切り替えることにより、それぞれを独立して調整する必要があった。
従って、２個のモータを必要とし、または１個のモータで切り替え駆動した場合には、ズーム倍率とフォーカスとを同時に調整することができないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、１個のモータによって動力切り替え機構を用いずにズーム倍率とフォーカスとを同時に、かつそれぞれが独立して調整可能としたレンズ駆動機構を提供することを目的とする。

この発明に係るレンズ駆動機構は、複数群の可動レンズと、これらの可動レンズを通して結像されるセンサと、上記可動レンズを駆動する駆動手段とを有し、上記可動レンズ間の距離及び上記可動レンズとセンサとの距離を調整してズーム倍率及びフォーカスを調整するレンズ駆動機構において、上記各可動レンズを軸方向に移動可能に支承し、端部に上記センサを配設した鏡筒と、この鏡筒と同軸に構成され上記鏡筒の周囲で回転可能に配設されると共に、上記各可動レンズと係合し、回転角度に応じて上記各可動レンズをそれぞれ上記鏡筒の軸方向に移動させる複数個のカムパターンが刻設されたカムと、上記カムと結合され、上記カムを回転駆動させる駆動手段とを備え、上記複数個のカムパターンは、上記カムの回転角に対応した複数の領域が設定され、所定の領域内では上記カムの回転に対応してフォーカスの調整を行ない、他の領域に移動することによってズーム倍率の調整を行なうようにされたものである。

この発明に係るレンズ駆動機構は上記のように構成されているため、カム上に形成されたカムパターンによりズーム倍率を操作することができ、かつカムパターンにて定義された領域内でフォーカスを操作することができ、しかもこの操作を１個の駆動手段で連続的に行なうことができる。従って、オートフォーカス光学ズームレンズのレンズ駆動機構を簡略化して小型軽量化することができるものである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１によるレンズ駆動機構の構成を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）はカムパターンを示すものである。

これらの図において、基体となる回路基板８上にイメージセンサ６の電極を固定し、後述するレンズ群による映像を結像させると共に、電気信号に変換して取り出すようにされている。
鏡筒１はレンズ機構全体を支える中空の筒状の構造体で、イメージセンサ６に対応して設けられ、可動の第１群レンズ５１と第２群レンズ５２が後述する構成によって軸方向に移動可能に支承され、固定の第３群レンズ５３が可動のレンズ群５１、５２とイメージセンサ６との間で鏡筒１に固定されている。

第１群レンズ５１はレンズホルダ４１によって固定され、レンズホルダ４１に突設されたカムガイド３１が鏡筒１に形成された溝（図示せず）と係合して鏡筒１の軸方向に移動可能に支承されている。

第２群レンズ５２はレンズホルダ４２によって固定され、レンズホルダ４２に突設されたカムガイド３２が鏡筒１に形成された溝（図示せず）と係合して鏡筒１の軸方向に移動可能に支承されている。

カム２は鏡筒１と同軸に構成され、鏡筒１の周囲で軸方向には動かず、円周方向に回転する筒状の構造体で、回転力は駆動手段である例えばステッピングモータ７の回転軸７１に装着されたギヤ７２及びカム２のギヤ部２１を介して与えられるようになっている。
また、カム２にはカムガイド３１、３２を誘導するための２本のカムパターン２８、２９が刻設されており、２８はカムガイド３１と係合してカムガイド３１をカムパターン２８に従って誘導し、２９はカムガイド３２と係合してカムガイド３２をカムパターン２９に従って誘導するようにされている。

これらのカムパターンは平面に展開した図を図１（ｃ）に示すように、カム２の回転角０度〜３０度の間に設定され、３倍ズーム状態でフォーカス調整を行なう３倍ズーム領域２３と、回転角３０度〜３５度の間に設定され、３倍ズーム領域から後述する２倍ズーム領域へカムガイドをスムーズに誘導するための遷移領域２６と、回転角３５度〜６５度の間に設定され、２倍ズーム状態でフォーカス調整を行なう２倍ズーム領域２４と、回転角６５度〜７０度の間に設定され、２倍ズーム領域から後述する１倍ズーム領域へカムガイドをスムーズに誘導するための遷移領域２７と、回転角７０度〜１１０度の間に設定され、１倍ズーム状態でフォーカス調整を行なう１倍ズーム領域２５とから構成されている。

このようなカムパターンを形成し、カムガイド３１、３２と係合させておくことにより、モータ７によってカム２が回転した時、カムパターン２８、２９と鏡筒１に形成された溝との交差点が変化し、この交差点の変化により第１群レンズ５１と第２群レンズ５２の位置が定まり、可動レンズ群５１、５２の相互の間隔と、これらのレンズ群とイメージセンサ６との平均距離を同時に調整することができる。

この実施の形態に係るレンズ駆動装置によれば、１個のモータ７によってカム２を回転させることにより、ズーム倍率調整とフォーカス調整とを同時に行なうことができる。
レンズの駆動は、ユーザの操作により、あるいは被写体の状態をセンシングしてモータ７を制御する電気信号を生成して行なう。

ズーム倍率を１倍にする場合、レンズの駆動は、カム２の角度が図１（ｃ）に示す７０度〜１１０度の範囲となるよう、モータ７の回転角を制御する。ズーム倍率が１倍のままでフォーカス調整を行なう場合は、モータ７の回転角を制御して７０度〜１１０度の範囲内でカム２の角度を調整し、第１群レンズ５１と第２群レンズ５２の位置を決める。
カムパターン２８、２９は、カム２の角度が７０度〜１１０度の範囲では、ズーム倍率が１倍のままでフォーカス位置のみ変化するように、第１群レンズ５１と第２群レンズ５２を位置決めするパターンが刻まれている。

ズーム倍率を１倍から２倍に変化させる場合は、カム２の角度がマイナス側に３５度回転して回転角が３５度〜６５度となるよう、モータ７を制御する。
この結果、カムパターン２８、２９の２倍ズーム領域２４が使用される。２倍ズーム領域２４のカムパターンは、ズーム倍率が２倍の状態でフォーカス位置のみ変化するように第１群レンズ５１と第２群レンズ５２を位置決めするパターンが刻まれている。
３倍ズームとする場合は、同様に、カム２の角度が０度〜３０度となるように制御する。

なお、上記の実施の形態では、カムパターンの所定の領域内でフォーカスの調整を行ない、他の領域に移動することによってズーム倍率の調整を行なうようにしているが、この関係を逆にして、カムパターンの所定の領域内でズーム倍率の調整を行ない、他の領域に移動することによってフォーカスの調整を行なうようにしてもよい。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。
上述した実施の形態１では、１倍、２倍、３倍の３段階ズームレンズを想定したが、ズーム倍率はいくつでもよく、ズーム倍率の段階数も何段階であっても同様に実施することができる。また、レンズ群の構成については、３群３枚で２群可動のレンズを想定したが、ズーム倍率調整とフォーカス倍率調整のために、複数のレンズを独立して駆動する必要のある構成であれば、他のレンズ構成でも同様に実施可能である。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について説明する。
上述した実施の形態１では、カム２を回転駆動させるために、一般的なステッピングモータの使用を想定しているが、この発明はステッピングモータに限定されるものではなく、回転角を制御しつつ回転駆動力を生成できるアクチュエータであれば、超音波モータや圧電モータのような駆動手段でも使用可能である。また、回転角を制御できない直流モータのようなアクチュエータでも、モータとは別に回転角をセンシングする機能を付加して回転角制御を行なうようにすれば使用可能である。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４について説明する。
上述した実施の形態１では、ズーム倍率毎にカムパターン領域を形成しているが、マクロ撮影用に専用の領域を形成してもよい。
一般的に、マクロ撮影状態では近接した被写体を写すため、ズーム倍率の可変は重要ではない。使用者がカメラと被写体との距離を変化させることで簡単にズームの効果が得られるためである。従って、各ズーム倍率に対応する領域毎にマクロ撮影用のフォーカス設定を可能にする必要はなく、そのレンズが実現可能な最大倍率のみでマクロ撮影可能なフォーカス位置を用意すればよい。これによってカムパターンの無駄な領域を省くことができる。

この発明は、活用例として、デシタルカメラ、カメラ付き携帯電話、監視用カメラなどに利用することができる。

この発明に係るレンズ駆動機構の構成を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）はカムパターンを示すものである。

符号の説明

１ 鏡筒、 ２ カム、 ２１ ギヤ部、 ３１、３２ カムガイド、
４１、４２ レンズホルダ、 ５１ 第１群レンズ、 ５２ 第２群レンズ、
５３ 第３群レンズ、 ６ イメージセンサ、 ７ モータ、 ７１ 回転軸、
７２ ギヤ、 ８ 回路基板、
２３ ３倍ズーム領域、 ２４ ２倍ズーム領域、 ２５ １倍ズーム領域、
２６、２７ 遷移領域、 ２８、２９ カムパターン。

Claims (3)

1. 複数群の可動レンズと、これらの可動レンズを通して結像されるセンサと、上記可動レンズを駆動する駆動手段とを有し、上記可動レンズ間の距離及び上記可動レンズとセンサとの距離を調整してズーム倍率及びフォーカスを調整するレンズ駆動機構において、上記各可動レンズを軸方向に移動可能に支承し、端部に上記センサを配設した鏡筒と、この鏡筒と同軸に構成され上記鏡筒の周囲で回転可能に配設されると共に、上記各可動レンズと係合し、回転角に応じて上記各可動レンズをそれぞれ上記鏡筒の軸方向に移動させる複数個のカムパターンが刻設されたカムと、上記カムと結合され、上記カムを回転駆動させる駆動手段とを備え、上記複数個のカムパターンは、上記カムの回転角に対応した複数の領域が設定され、所定の領域内では上記カムの回転に対応してフォーカスの調整を行ない、他の領域に移動することによってズーム倍率の調整を行なうようにされたことを特徴とするレンズ駆動機構。
2. 複数群の可動レンズと、これらの可動レンズを通して結像されるセンサと、上記可動レンズを駆動する駆動手段とを有し、上記可動レンズ間の距離及び上記可動レンズとセンサとの距離を調整してズーム倍率及びフォーカスを調整するレンズ駆動機構において、上記各可動レンズを軸方向に移動可能に支承し、端部に上記センサを配設した鏡筒と、この鏡筒と同軸に構成され上記鏡筒の周囲で回転可能に配設されると共に、上記各可動レンズと係合し、回転角に応じて上記各可動レンズをそれぞれ上記鏡筒の軸方向に移動させる複数個のカムパターンが刻設されたカムと、上記カムと結合され、上記カムを回転駆動させる駆動手段とを備え、上記複数個のカムパターンは、上記カムの回転角に対応した複数の領域が設定され、所定の領域内では上記カムの回転に対応してズーム倍率の調整を行ない、他の領域に移動することによってフォーカスの調整を行なうようにされたことを特徴とするレンズ駆動機構。
3. 上記カムパターンにマクロ撮影用の領域を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレンズ駆動機構。

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