JP2006259116A - レンズ移動機構及びカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 ナットとリードスクリューの食い付き防止のために特別な付勢部材を使用するレンズ移動機構及びカメラモジュールの提供。
【解決手段】 レンズ移動機構１１において、非線形な弾性特性を有するコイルバネ１８を使用することにより、リードスクリュー２３とナット２４間、ナットとレンズ保持枠１４間の光軸方向の弱い付勢を行う。更に、レンズ保持枠がコイルバネ１８に接近する方向に移動し、レンズ保持枠の通常の移動範囲を越える機械的な端点に近づくと、非線形コイルバネはレンズ保持枠に対して強い付勢力が発生する特性を持つため、モータの回転が停止する。停止した後に、モータの回転方向を逆転させると、ナットとリードスクリューが食い付くことなく、レンズ保持枠を反転移動させることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ移動機構に関するもので、詳しくは、モータとリードスクリューを使用して、レンズ群を光軸方向に移動させる機構を有する光学系のレンズ移動機構及びこれを用いたカメラモジュールに関する。

近年、デジタルスチルカメラ等の撮像装置においては、携帯性の向上・使い勝手の良化が求められ、装置全体の小型化が行われており、撮像装置に用いられる光学系鏡筒及びレンズの小型化も進められているが、更なる高画質化・高画素化の要望は非常に強く、レンズ移動機構を小型化することによって光学系鏡筒としての小型化が要望される。

最近は、デジタルスチルカメラより小型かつ薄型のカメラモジュールを搭載する携帯電話にも、オートフォーカス機能や光学ズーム機能が搭載される状況になり、更なる光学系鏡筒としての薄型化、低コスト化が要求されている。特に携帯電話用のカメラモジュールにおいては、位置決め精度及びモータの制約から、リードスクリューを使用したレンズ駆動機構が有利であり、スペースの制約からフォトインタラプタ等のレンズ位置検出用センサの搭載数も限られるため、フォトインタラプタ等の位置検出デバイスを使用して、光学的なレンズの基準位置を設定し、この基準位置に基づき、ステップモータの入力信号のカウントによるソフトウェア制御によってレンズ移動範囲を設定する場合が多い。

一方で、組立直後やレンズ移動機構動作時の電源遮断等の状態など、所定のレンズ移動範囲を越える可能性も想定して、カメラモジュールに使用されるレンズ移動機構に対しては、レンズ保持枠若しくはナットとリードスクリューとの食い付き防止対策も必要とされている。

この食い付き防止対策を備えた、従来のレンズ移動機構の一例として、リードスクリューと、このリードスクリューと螺合する雌ネジ部を含むナットと、前記ナットを介して、光軸方向である光軸方向へ移動するレンズ保持枠と、このレンズ保持枠に当接し、レンズ保持枠をナットに付勢するレンズ保持枠の付勢部材と、レンズ保持枠とリードスクリューとの食い付き防止用に前記付勢部材とは別の付勢部材（コイルバネ）を設けた特開平１１−８４１０７号公報に記載されたものが知られている。このレンズ移動機構は、駆動機構のリードスクリューの両端部に空転部が設けられ、一方の端部にナットが到達した場合は、レンズ保持枠の付勢部材の収縮力を利用し、他の一方の端部にナットが到達した場合は、食い付き防止用コイルバネの反発力を利用して、再度、リードスクリューに螺合させる。

また、食い付き防止機能を備えたバネを備えた、従来のレンズ移動機構の他の一例として、前記バネとレンズ保持枠の付勢用のコイルバネを兼用し、リードスクリューの一方の端部のみ空転部を設けた特開２００４−３４１３９２号公報に記載されたものが知られている。このレンズ移動機構は、駆動機構のリードスクリューの両端部のうち、ナットと当接するアームが配置される側のみに空転部が設けられている。（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。
特開平１１−８４２０７号公報（第４頁、第３図） 特開２００４−３４１３９２号公報（第５〜６頁、第４図）

しかしながら、前者のレンズ移動機構では、レンズ保持枠の光軸方向のガタ寄せを行なう付勢部材以外に、食い付き防止用のコイルバネ等の別体の付勢部材を使用する必要があった。
後者のレンズ移動機構では、コイルバネが配置され、アームが配置される側の一端の食い付きについては防止できるが、他の一端の食い付きについては防止できないため、両端部の食い付きを防止するためには、前記付勢用コイルバネ別の食い付き防止用のコイルバネともう一方のリードスクリューの端部に空転部が必要であった。

一方、双方のレンズ移動機構とも、通常の線形特性を有するバネを使用しているためにレンズ保持枠の位置によって必要な駆動力の変動が大きく、モータ単体の駆動力のバラツキを考慮すると、モータの駆動力を高く設定する必要があり、レンズ保持枠若しくはナットとリードスクリューと食い付く可能性がより高まる恐れがあった。

更に、双方のレンズ移動機構とも、光学的な精度に大きく影響する光軸ぶれ等のレンズ保持枠のラジアル方向のぶれを解消できない点と、複数のレンズを移動させる構成を想定しておらず、複数のレンズ保持枠が当接して発生する食い付きには対応できない点が課題であった。

本発明は、前記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、レンズ保持枠の光軸方向のガタツキの抑制を図りつつ、部品点数の削減による移動機構の小型化、低コスト化を実現することにより、レンズ保持枠若しくはナットとリードスクリューとの食い付きを解消したレンズ移動機構を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明のレンズ移動機構は、駆動源と、レンズを内包し、光軸方向に移動するレンズ保持枠と、リードスクリューと、該リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、前記リードスクリューの回転に応じて、光軸方向に移動し、前記レンズ保持枠に駆動力を伝達する第１の移動部材と、前記レンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構であって、前記レンズ保持枠を前記第１の移動部材に当接する方向へ付勢する付勢部材を備え、該付勢部材が光軸方向に非線形の弾性特性を有することを特徴としている。

又、前記課題を解決するために、本発明のレンズ移動機構は、駆動源と、リードスクリューと、レンズを内包し、前記リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、光軸方向に移動するレンズ保持枠と、該レンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構であって、前記レンズ保持枠を光軸方向に付勢する付勢部材を備え、該付勢部材が光軸方向に非線形の弾性特性を有することを特徴としている。

この発明では、前記発明において、前記付勢部材として、レンズ保持枠を光軸方向に付勢し、かつ、光軸方向に対して垂直となるラジアル方向にレンズ保持枠を付勢する非線形ねじりコイルバネを使用する場合も含んでいる。

又、前記課題を解決するために、本発明のレンズ移動機構は、駆動源と、リードスクリューと、レンズを内包し、前記リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、光軸方向に移動する第１及び第２のレンズ保持枠と、該第１及び第２のレンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構であって、前記第１のレンズ保持枠に一端を係止し、他の一端を前記第２のレンズ保持枠に係止して光軸方向へ付勢する非線形の弾性特性を有する非線形コイルバネを使用することを特徴としている。

この発明は、前記非線形コイルバネとして、光軸方向に対して実質垂直方向となるラジアル方向に第１のレンズ保持枠と第２のレンズ保持枠を付勢する非線形ねじりコイルバネを使用した場合も含んでいる。

又、前記課題を解決するために、本発明のカメラモジュールは、駆動源と、レンズを内包し、光軸方向に移動するレンズ保持枠と、リードスクリューと、該リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、前記リードスクリューの回転に応じて、光軸方向に移動し、前記レンズ保持枠に駆動力を伝達する第１の移動部材と、前記レンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構を含むカメラモジュールであって、レンズ保持枠を第１の移動部材に当接する方向へ付勢する付勢部材を備え、前記付勢部材が光軸方向に非線形の弾性特性を有するレンズ移動機構を含むことを特徴としている。

又、前記課題を解決するために、本発明のカメラモジュールは、駆動源と、リードスクリューと、レンズを内包し、前記リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、光軸方向に移動するレンズ保持枠と、該レンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構を含むカメラモジュールであって、レンズ保持枠を光軸方向に付勢する付勢部材を備え、前記付勢部材が光軸方向に非線形の弾性特性を有するレンズ移動機構を含むことを特徴とする。
この発明は、前記付勢部材として、レンズ保持枠を光軸方向に付勢し、かつ、光軸方向に対して実質垂直方向となるラジアル方向にレンズ保持枠を付勢する非線形ねじりコイルバネを使用したカメラモジュールも含んでいる。

又、前記課題を解決するために、第１及び第２の駆動源と、第１及び第２のリードスクリューと、レンズを内包し、前記リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、光軸方向に移動する第１及び第２のレンズ保持枠と、該第１及び第２のレンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構を含むカメラモジュールであって、前記第１のレンズ保持枠に一端を係止し、他の一端を第２のレンズ保持枠に係止して光軸方向に付勢する非線形の弾性特性を有する非線形コイルバネを使用したレンズ移動機構を含むことを特徴とする。

この発明は、前記非線形コイルバネとして、光軸方向に対して実質垂直方向となるラジアル方向に第１のレンズ保持枠と第２のレンズ保持枠を付勢する非線形ねじりコイルバネを使用したカメラモジュールも含んでいる。

本発明のレンズ移動機構によれば、レンズ保持枠を付勢する手段として、非線形な弾性特性を有するコイルバネを使用することにより、別体のコイルバネ等を使用することなく、レンズ保持枠若しくはナットとリードスクリュー間に発生する食い付きを防止し、レンズ保持枠の光軸方向の付勢も行い、レンズ保持枠の光軸方向のガタツキを防止することが可能となる。したがって、安定した駆動力がリードスクリューからレンズ保持枠に伝達され、レンズ及びレンズ保持枠は所望の位置に高精度に位置決めされる。

また、隣接するレンズ保持枠間に非線形な弾性特性を有するコイルバネを配置することにより、レンズ保持枠同士が接触して、レンズ保持枠若しくはナットとリードスクリュー間のおける食い付きを防止することが可能となる。

更に、前記コイルバネの代わりに光軸方向に非線形な弾性特性を有し、かつ光軸方向と実質垂直方向であるラジアル方向にも付勢力を有するねじりコイルバネを使用することにより、光軸方向の付勢力を発生させ、それぞれのレンズ保持枠に対して、ガイド軸及び回転止め軸と当接するように付勢することにより、レンズ保持枠のラジアル方向のガタ（光軸ぶれ）も防止することもが可能となる。

更に、光軸方向及びラジアル方向の付勢力が所望の値となるよう、コイルバネの材質、サイズ、形状を規定することにより、駆動源となるモータの小型化、機構全体の小型化、部品点数の削減による低コスト化、レンズ保持枠の位置精度を確保しつつ、レンズ保持枠若しくはナットとリードスクリュー間における食い付きを防止することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明のレンズ移動機構１１を示す分解斜視図であり、ベース部材１２と、レンズ１３と、レンズ１３を保持するレンズ保持枠１４と、レンズ保持枠１４を光軸方向に案内するガイド軸１５と、前記レンズ保持枠１４の回り止めの機能を備える回り止め軸１６と、ガイド軸１５と回り止め軸１６を保持する押え部材１７と、ガイド軸１５と回り止め軸と固定された押え部材１７とレンズ保持枠１４間に配置され、レンズ保持枠の光軸方向の付勢を行なう非線形なたわみ―荷重特性を有する非線形コイルバネ１８と、ベース部材１２に対してレンズ保持枠１４を光軸方向に進退させる駆動源であるモータ２１と、モータの駆動力を伝達する第１減速歯車２２、回転方向の駆動力を光軸方向にの駆動力に変換するリードスクリュー２３と、リードスクリュー２３と螺合し、レンズ保持枠１４に駆動力を伝達するナット２４を、その基本構成として備えている。

ベース部材１２及び押え部材１７は、それぞれ中央部に光を通す開口部１２ａ，１７ａが形成され、光軸方向と平行にガイド軸１５及び回り止め軸１６が保持されている。ベース部材１２には、駆動源となるモータ２１が固定され、１番減速歯車２２及び歯車２３ａ付きのリードスクリュー２３が回転自在に支持されている。

レンズ保持枠１４は、樹脂材料により略円筒形状に形成されており、その内周にレンズ１３を保持する。一方、その外周の一部には、径方向外側に向かって伸長し、ナット２４の係合部２４ｂと当接する係合部１４ｂを有する突起部１４ａが形成され、リードスクリューの回転に伴うナット自体の回転を防止する回転止め機能（図示しない）を備え、ガイド軸１５を内挿する挿入部１４ｃと、回り止め軸１６に当接する回り止め部１４ｄが形成されている。

ナット２４は、リードスクリュー２３のネジ溝に螺合する雌ネジ部２４ａが形成されている。また、レンズ保持枠１４の係合部１４ｂに当接する係合部２４ｂを有する。
図２は、非線形コイルバネ１８の形状とその変化を示す断面図である。図２（ａ）はレンズ保持枠１４がベース部材１２側に位置する状態、図２（ｂ）は押え部材１７側に位置する状態を示す。非線形コイルバネ１８は材質、線断面形状、コイル径は均一であり、線間のピッチＰ１からなる部分とこのＰ１より長いピッチＰ２からなる部分で構成されている不等ピッチコイルバネである。レンズ保持枠１４の押え部材１７側への移動に伴い、非線形コイルバネは収縮し、線間のピッチが短いＰ１の部分で最初に線同士が接触して、弾性特性が変化し、最終的にはＰ２の部分においても線同士が接触することにより、レンズ保持枠１４の移動が不能となる。

次に、前記レンズ移動機構の動作について、図１〜２に基づき説明する。レンズ保持枠１４が停止状態の場合、レンズ保持枠１４は、非線形コイルバネ１８のベース部材１２方向の付勢力により、レンズ保持枠１４とナット２４間のガタ寄せとナット２４とリードスクリュー２３間のガタ寄せが行なわれて、安定した状態で保持されている。後述する制御部の駆動信号により、モータ２１が正転されると、モータ歯車２１ａ、第１減速歯車２２、リードスクリュー歯車２３ａを介して所定の速度に減速され、リードスクリュー２３が正転し始め、レンズ保持枠１４が目標位置まで繰り出される。この繰り出し動作中においても、ナット２４とリードスクリュー２３とはガタ寄せされた状態を維持しており、更に、ナット２４とレンズ保持枠１４も当接した状態を維持している。

一方、制御部の復帰信号により、モータ２１が逆転されると、モータ歯車２１ａ、第１減速歯車２２、リードスクリュー歯車２３ａを介して所定の速度に減速され、リードスクリュー２３が逆転し始め、レンズ保持枠１４が目標位置まで繰り込まれる。この繰り込み動作中においても、ナット２４とリードスクリュー２３とはガタ寄せされた状態を維持しており、更に、ナット２４とレンズ保持枠１４も当接した状態を維持している。

次に、図３に基づき、非線形コイルバネの特性と駆動力の関係について、詳細説明する。

図３（ａ）の線形コイルバネのたわみ−荷重特性、図３（ｂ）は非線形コイルバネのたわみ−荷重特性を示すグラフである。
Ｆ１及びＦ１´は、レンズ保持枠が移動範囲の上端点まで駆動するために必要な駆動力の条件であり、Ｆ２及びＦ２´はコイルバネの線同士が密着し、レンズ保持枠の移動が不能となり、ナットとリードスクリューが食い付く可能性が高くなる駆動力の条件を示す。
図３（ａ）のグラフから、要求される輪列やリードスクリュー間の損失を含めた実効的な駆動力Ｆの条件は、Ｆ1＜Ｆ＜Ｆ2となる。一方、非線形コイルバネの場合、図３（ｂ）のグラフから、非線形コイルバネ１８は荷重の増加に伴って、線間のピッチが短いＰ２の部分で線同士が接触し、弾性特性が変化する変曲点を持つ。この変曲点の前後でたわみ−荷重の関係が大きく変化するため、レンズ保持枠の移動に必要な駆動力Ｆ´の条件は、Ｆ1´＜Ｆ´＜Ｆ2´であり、線形コイルバネに必要な駆動力Ｆより広い範囲となる。よって、モータの駆動力、輪列及びリードスクリュー等の損失の個体差を考慮すると、実効的な駆動力の対応範囲が広い非線形コイルバネを使用する方が、レンズ保持枠のスムーズな駆動及びナットとリードスクリューの食い付き防止対策に有利である。

なお、本発明におけるレンズ移動機構における非線形コイルバネは、前述したコイルバネのピッチが変化する不等ピッチコイルバネに限定するものではなく、コイルバネのバネ径が変化する円錐コイルバネや線径が変化するテーパーコイルバネ等、コイル形状や線材の形状及び材質が変化する非線形コイルバネについても、適用可能である。

図４は、本発明に係るレンズ移動機構の他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態に対して、ナットを使用する代わりに、レンズ保持枠に雌ネジ部を形成して、この雌ネジ部とリードスクリューを螺合し、レンズ保持枠を光軸方向に駆動するレンズ移動機構である。
図４に示すレンズ移動機構１１ａは、図１で示したレンズ移動機構１１とほぼ同様の構成であるが、ナット２４の代わりに、ガイド軸１５を内挿する挿入部１４ｃと、回り止め軸１６に当接する回り止め部１４ｄを外周部に形成し、ガイド軸１５をとリードスクリュー２３のネジ部と螺合する雌ネジ部１９ｂを有する突起部１９ａを外周部に形成したレンズ保持枠１９を使用することにより、レンズ保持枠１９をリードスクリュー２３で直接駆動するように構成されている。

この実施形態に係る移動機構の動作については、前述のレンズ移動機構と基本的に同様である。したがって、本構成についても、レンズ保持枠の光軸方向のガタツキを防止しつつ、レンズ保持枠をスムーズに駆動させ、レンズ保持枠とリードスクリューの食い付きを防止することができる。

図５は、本発明に係るレンズ移動機構の他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態に対して、レンズの光軸傾きと光軸ぶれを抑制することを目的として、非線形コイルバネの代わりに非線形ねじりコイルバネを使用したレンズ移動機構である。
図５に示すレンズ移動機構１１ｂは、図１で示したレンズ移動機構１１とほぼ同様の構成であるが、非線形コイルバネ１８の代わりに非線形ねじりコイルバネ２０を使用し、非線形ねじりコイルバネ２０の一端を押え部材１７に係合し、他の一端をガイド軸１５及び回り止め軸１６に対して回転規制されたレンズ保持枠１４に係合することにより、光軸方向と実質垂直方向となるラジアル方向ａにも付勢するように構成されている。

したがって、ガイド軸１５に対してレンズ保持枠１４の挿入部１４ｃの内面の一部を常時接触させ、回り止め軸１６に対してレンズ保持枠１４の回り止め部の内面の一部を常時接触させることにより、レンズ保持枠１４のラジアル方向のガタツキを防止し、内包するレンズ１３の光軸傾きと光軸ぶれを防止する。

この実施形態に係るレンズ移動機構の動作については、前述のレンズ移動機構と基本的に同様である。したがって、本構成についても、リードスクリューとナット間、ナットとレンズ保持枠間の光軸方向のガタ寄せを行ないつつ、レンズ保持枠をスムーズに駆動させ、ナットとリードスクリューの食い付きを防止することができる。

なお、図１から図５に示すレンズ移動機構において、非線形コイルバネ１８若しくは非線形ねじりコイルバネ２０の一端を押え部材１７に係止するように構成されているが、非線形コイルバネ１８若しくは非線形ねじりコイルバネ２０をレンズ保持枠とベース部材の間に配置し、それぞれのコイルバネの一端をベース部材に係止し、他の一端をレンズ保持枠に係止するように構成することも可能である。ただし、図１のレンズ移動機構に適用する場合、ナット２４の当接面に対して、非線形コイルバネ１８がレンズ保持枠１４を押し付けるように構成する必要がある。

図６は、本発明に係るレンズ移動機構の他の実施形態を示す分解斜視図であり、複数のレンズ保持枠を、それぞれ異なるモータ、歯車、リードスクリューで駆動するズームレンズ移動機構１０１に本発明を適応したものである。
１〜４群レンズ１０２〜１０５、１群レンズを保持する押え部材１０６、２，３群レンズ保持枠１０７〜１０８、４群レンズを保持するベース部材１０９と、１〜４群レンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド軸１１０と、回り止めの機能を備える回り止め軸１１１と、ベース部材１０９に対して２，３群レンズ保持枠１０７，１０８をそれぞれ光軸方向に進退させる駆動源である第１のレンズ駆動用モータ１２１、第２のレンズ駆動用モータ１３１と、第１減速歯車１２２，１３２と、回転方向の駆動力を光軸方向の駆動力に変換する第１のリードスクリュー１２３、第２のリードスクリュー１３３からなり、第１のリードスクリューに螺合する雌ネジ部を有する２群レンズ保持枠１０７、第２のリードスクリューに螺合する雌ネジ部を有する３群レンズ保持枠１０８でレンズ移動機構が構成され、２群レンズ保持枠１０７と３群レンズ保持枠１０８との間に、２，３群レンズ保持枠を光軸方向に付勢する非線形コイルバネ１１２を配置するように構成されている。

ベース部材１０９は、４群レンズ保持枠１０９を内包し、光軸と平行にガイド軸１１０と回り止め軸１１１が保持され、２群レンズ保持枠１０７の駆動源となる第１のモータ１２１が固定され、第１減速歯車１２２と、歯車付きの第１のリードスクリュー１２３が回転自在に支持され、更に、３群レンズ保持枠１０８の駆動源となる第２のモータ１３１が固定され、第１減速歯車１３２、歯車付の第２のリードスクリュー１３３が回転自在に支持されている。

押さえ部材１０６は、１群レンズ保持枠１０７を内包し、ガイド軸１１０、回り止め軸１１１が固定され、第１のリードスクリュー１２３と第２のリードスクリュー１３３が回転自在に支持されている。
２群，３群レンズ保持枠１０７，１０８は、樹脂材料により略円筒形状に形成されており、その内周にそれぞれ、２，３群レンズ１０３，１０４を保持する。また、図４に示すレンズ移動機構のレンズ保持枠と同様に、２群レンズ保持枠１０７の外周の一部には、径方向外側に向かって伸長し、第１のナット１２４と当接する係合部を備える突起部が形成され、さらに、ガイド軸１１０、回り止め軸１１１を内挿する挿入部、回り止め部が形成されている。同様に、３群レンズ保持枠１０８の外周の一部には、径方向外側に向かって伸長し、第２のナット１３４と当接する係合部を備える突起部が形成され、さらに、ガイド軸１１０、回り止め軸１１１をそれぞれ内挿する挿入部、回り止め部が形成されている。

次に、前記ズームレンズ移動機構の動作について、図７に基づき説明する。図７（ａ）〜（ｂ）は、テレ端からワイド端における１〜４群レンズ位置を軌跡を示す説明図である。図７（ｃ）は、ズームレンズ移動機構の動作を説明する説明図である。

最初に、２群レンズ保持枠１０７、３群レンズ保持枠１０８が停止状態の場合、双方のレンズ保持枠が反発する方向に、非線形コイルバネ１１２の付勢力が加わり、２群レンズ保持枠１０７と第１のリードスクリュー１２３間、３群レンズ保持枠１０８と第２のリードスクリュー１３３間のガタ寄せが行なわれて、それぞれ安定した状態で保持されている。ズーム制御により、２群レンズ保持枠１０７と３群レンズ保持枠１０８を繰り出す場合は、後述するカメラモジュールの制御部から駆動信号が出力されると、第１のモータ１２１及び第２のモータ１３１が正転し、減速歯車を介して、リードスクリュー１２３、１３３が正転し始める。すると、ガイド軸１１０及び回り止め軸１１１によって光軸方向にガイドされ、２群レンズ保持枠１０７、３群レンズ保持枠１０８が目標位置まで繰り出される。

一方、ズーム制御により、２群レンズ保持枠１０７が繰り込み、３群レンズ保持枠１０８が繰り出す場合は、第１のモータ１２１が逆転し、第２のモータ１３１が正転し、減速歯車を介して、第１のリードスクリュー１２３が逆転し、第２のリードスクリュー１３３が正転し始め、２群レンズ保持枠１０７が目標位置まで繰り込まれ、３群レンズ保持枠１０８が目標位置まで繰り出される。２群レンズ保持枠１０７と３群レンズ保持枠１０８との間隔が狭くなると、双方のレンズ保持枠に加わる非線形コイルバネ１１２の付勢力が非線形的に大きくなり、所定の間隔より狭くなる場合、双方のレンズ保持枠と螺合するリードスクリューとの食い込みを防止することが可能となる。

次に、ズーム制御により、２群レンズ保持枠１０７が３群レンズ保持枠１０８に対して、より大きく繰り出す場合は、２群レンズ保持枠１０７と３群レンズ保持枠１０８との間隔が広くなり、双方のレンズ保持枠に加わる非線形コイルバネ１１２の付勢力が小さくなる。特に、通常の移動範囲を越える場合には、双方のレンズ保持枠が互いに引き合う方向に付勢力が加わることにより、２群レンズ保持枠１０７と螺合する第１のリードスクリュー１２３との食い込みを防止することが可能となる。

一方、ズーム制御により、３群レンズ保持枠１０８が２群レンズ保持枠１０７に対して、より大きく繰り込む場合は、２群レンズ保持枠１０７と３群レンズ保持枠１０８との間隔が広くなり、双方のレンズ保持枠に加わる非線形コイルバネ１１２の付勢力が小さくなる。この状態でも、３群レンズ保持枠１０８が通常の移動範囲を越える場合には、双方のレンズ保持枠が互いに引き合う方向に付勢力が加わることにより、３群レンズ保持枠１０８と螺合する第２のリードスクリュー１３３との食い込みを防止することが可能となる。

以上述べた実施形態においては、移動部材として切り欠け部を持たない雌ネジ部を含むナットを含むように構成しているが、前記ナットの代わりに雌ネジ部の一部に切り欠け部を有する、いわゆるラックを使用しても、本発明を適用可能である。

図８は図１に示したレンズ移動機構を含むカメラモジュール２０１の概略を示したブロック図である。カメラモジュール２０１は、図１で説明したレンズ移動機構１１、レンズを駆動する駆動源となるモータに対して、必要な駆動信号を出力するモータドライバ２０２、レンズ位置を検出する検出部２０３、ＣＰＵやメモリを含み、前記検出部及び後述する映像信号に基づきレンズ移動機構の制御を行なう制御部２０４、レンズによって収束される光を電気信号に変換する撮像素子２０５、撮像素子が出力する信号を処理し、制御部へ映像信号として出力する信号処理部２０６で構成される。なお、表示部２０７は、カメラモジュール２０１が組み込まれた電子機器に設けられていて、撮像素子２０５で得られた画像情報やその他の制御情報等を表示する。

図９は図６に示した複数のレンズを駆動するズームレンズ移動機構を含むカメラモジュール３０１の概略を示したブロック図である。カメラモジュール３０１は、図６で説明したレンズ移動機構１０１、レンズを駆動する駆動源となるモータ１２１，１３１に対して、必要な駆動信号を出力するモータドライバ３０２、レンズ位置を検出する検出部３０３、ＣＰＵやメモリを含み、検出部３０３と映像信号に基づきレンズ移動機構の制御を行なう制御部３０４、レンズによって収束される光を電気信号に変換する撮像素子３０５、撮像素子が出力する信号を処理し、制御部へ映像信号として出力する信号処理部３０６で構成される。なお、表示部３０７は、カメラモジュール３０１が組み込まれた電子機器に設けられていて、撮像素子３０５で得られた画像情報やその他の制御情報等を表示する。

本発明による第１の実施形態のレンズ移動機構を示す分解斜視図である。 本発明による第１の実施形態のレンズ移動機構における、非線形コイルバネの形状変化を示す詳細断面図である。 本発明による第１の実施形態のレンズ移動機構における、線形コイルバネと非線形コイルバネの弾性特性を比較した説明図である。 本発明による他の実施形態のレンズ移動機構を示す分解斜視図である。 本発明による他の実施形態のレンズ移動機構を示す分解斜視図である。 本発明によるレンズ移動機構を適用し、複数のレンズを駆動するズームレンズ移動機構を示した分解斜視図である。 本発明によるレンズ移動機構を適用し、複数のレンズを駆動するズームレンズ移動機構の動作を示す説明図である。 本発明によるレンズ移動機構を備えたカメラモジュールの概略を示したブロック図である。 本発明によるレンズ移動機構を適用し、複数のレンズを駆動するズームレンズ移動機構を備えたカメラモジュールの概略を示したブロック図である。

符号の説明

１１ レンズ移動機構
１２、１０９ ベース部材
１３、１０２〜１０５ レンズ
１４、１９、１０７、１０８ レンズ保持枠
１５、１１０ ガイド軸
１６、１１１ 回転止め軸
１７、１０６ 押え部材
１８、１１２ 非線形コイルバネ
２０ 非線形ねじりコイルバネ
２１、１２１、１３１ モータ
２２、１２２、１３２ 第１減速歯車
２３、１２３、１３３ リードスクリュー
２４ ナット
１０１ ズームレンズ移動機構
２０１、３０１ カメラモジュール

Claims (10)

1. 駆動源と、レンズを内包し、光軸方向に移動するレンズ保持枠と、リードスクリューと、該リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、前記リードスクリューの回転に応じて、光軸方向に移動し、前記レンズ保持枠に駆動力を伝達する第１の移動部材と、前記レンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構であって、
   前記レンズ保持枠を前記第１の移動部材に当接する方向へ付勢する付勢部材を備え、該付勢部材が光軸方向に非線形の弾性特性を有するレンズ移動機構。
2. 駆動源と、リードスクリューと、レンズを内包し、前記リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、光軸方向に移動するレンズ保持枠と、該レンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構であって、
   前記レンズ保持枠を光軸方向に付勢する付勢部材を備え、該付勢部材が光軸方向に非線形の弾性特性を有するレンズ移動機構。
3. 前記付勢部材として、レンズ保持枠を光軸方向に付勢し、かつ、光軸方向に対して実質垂直方向となるラジアル方向にレンズ保持枠を付勢する非線形ねじりコイルバネを使用した請求項１及び２記載のレンズ移動機構。
4. 駆動源と、リードスクリューと、レンズを内包し、前記リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、光軸方向に移動する第１及び第２のレンズ保持枠と、該第１及び第２のレンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構であって、
   前記第１のレンズ保持枠に一端を係止し、他の一端を前記第２のレンズ保持枠に係止して光軸方向に付勢する非線形の弾性特性を有する非線形コイルバネを使用したレンズ移動機構。
5. 前記非線形コイルバネとして、光軸方向に対して実質垂直方向となるラジアル方向に第１のレンズ保持枠と第２のレンズ保持枠を付勢する非線形ねじりコイルバネを使用した請求項４記載のレンズ移動機構。
6. 駆動源と、レンズを内包し、光軸方向に移動するレンズ保持枠と、リードスクリューと、該リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、前記リードスクリューの回転に応じて、光軸方向に移動し、前記レンズ保持枠に駆動力を伝達する第１の移動部材と、前記レンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構を含むカメラモジュールであって、
   レンズ保持枠を第１の移動部材に当接する方向へ付勢する付勢部材を備え、
   前記付勢部材が光軸方向に非線形の弾性特性を有するレンズ移動機構を含むカメラモジュール。
7. 駆動源と、リードスクリューと、レンズを内包し、前記リードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、光軸方向に移動するレンズ保持枠と、該レンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構を含むカメラモジュールであって、
   レンズ保持枠を光軸方向に付勢する付勢部材を備え、
   該付勢部材が光軸方向に非線形の弾性特性を有するレンズ移動機構を含むカメラモジュール。
8. 前記付勢部材として、前記レンズ保持枠を光軸方向に付勢し、かつ、光軸方向に対して実質垂直方向となるラジアル方向に前記レンズ保持枠を付勢する非線形ねじりコイルバネを使用した請求項６または７記載のカメラモジュール。
9. 第１及び第２の駆動源と、第１及び第２のリードスクリューと、レンズを内包し、前記第１及び第２のリードスクリューのネジ部と螺合する雌ネジ部を含み、光軸方向に移動する第１及び第２のレンズ保持枠と、該第１及び第２のレンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド部材と、前記レンズ保持枠の回転を防止する回り止め部材を備えたレンズ移動機構を含むカメラモジュールであって、
   前記第１のレンズ保持枠に一端を係止し、他の一端を前記第２のレンズ保持枠に係止して光軸方向に付勢する非線形の弾性特性を有する非線形コイルバネを使用したレンズ移動機構を含むカメラモジュール。
10. 前記非線形コイルバネとして、光軸方向に対して実質垂直方向となるラジアル方向に第１のレンズ保持枠と第２のレンズ保持枠を付勢する非線形ねじりコイルバネを使用した請求項９記載のカメラモジュール。

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