JP2011164412A

JP2011164412A - オートフォーカスユニット

Info

Publication number: JP2011164412A
Application number: JP2010027925A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Arifuku; 潔有福; Riki Shindo; 力進藤; Takashi Umeda; 崇史梅田
Original assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Current assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】小型化、大口径レンズの搭載が可能で、かつバレルホルダの移動が正確にできるオートフォーカスユニットを得る。
【解決手段】ベース板３と、ベース板３の上面に固定されたバレル収納フレーム４と、レンズが取付けられるバレルホルダ８と、バレルホルダ８を平行移動させるリンク部材と、ベース板３に固定された一対の電極１０と、バレルホルダ８を上方へ移動させるトグルユニット１１と、一対の電極１０に両端部が固定され、かつベース板３に取付けられたプーリー１２を介装して中央部がトグルユニット１１の下端部に係止された形状記憶合金ワイヤ１４と、バレル収納フレーム４あるいはベース板３に固定されたレンズ用透孔２が形成されたカバー１６と、トグルユニット１１で上方へ押し上げられる部位のバレルホルダ８を常時下方へ押し下げるように付勢する付勢スプリング１７とで構成している。
【選択図】図４

Description

本発明は主にカメラを内蔵した携帯電話機等の電子機器に使用されるオートフォーカスユニットに関する。

従来、この種のオートフォーカスユニットはピエゾ方式、ＶＣＭ方式、ステッピングモータ方式等の方式が搭載されている。

しかしながら、ピエゾ方式では２００Ｖ程度の昇圧電圧を備える電源が必要で、ユニットが小さくても電源部分が大きくなってしまい、携帯電話機等の電子機器では限られた空間で電磁ノイズも無視することができないという欠点があった。
また、ＶＣＭ方式では永久磁石と、それに反発させるための電磁石の組み合わせで制御されるが、サイズが小さくなってくると、必要な量の磁束密度が得られず、制御不能となる。また、磁石の持つ磁束密度でサイズが決まってくるため、現状の小型化には既に限界が見えているという欠点があった。

さらにステッピングモータ方式では、現在小さいものは直径が１．５ｍｍのものが試作されているが、ステッピングモータに組み込まれるローターもサイズが小さくなって、その巻線数が限られてくるため、発生させられるトルクが大型の重いレンズバレルを駆動するには不十分であるという欠点があった。

すなわち、従来のピエゾ方式、ＶＣＭ方式、ステッピングモータ方式では小型化、大口径レンズ搭載という要求に応えられる小型化への技術進歩に限界があった。
このため、形状記憶合金を用いてバレルホルダを移動させることが考えられているが、小型化、大口径レンズ搭載を十分に満足させることができず、かつバレルホルダの移動に十分な信頼性が得られていないという欠点があった。

特開２００２−１３０１１４特開２０００−５６２０８

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、小型化、大口径レンズの搭載が可能で、かつバレルホルダの移動が正確にできるオートフォーカスユニットを提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。

ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明はレンズ用透孔が形成されたベース板と、このベース板の上面に固定されたバレル収納フレームと、このバレル収納フレーム内にコ字状の支持板の後端部側を枢支ピンで枢支するとともに、先端部を枢支ピンで枢支されたレンズが取付けられるバレルホルダと、このバレルホルダを平行移動させる前記支持板の少なくとも一側面の部材と平行に配置されたリンク部材と、前記支持板の後端部側の一側部に位置するように前記ベース板に固定された一対の電極と、この一対の電極と対向する部位の前記バレル収納フレームの上部寄りの部位に下端部が前記一対の電極側へ回動できるように取付けられた、前記バレルホルダを上方へ移動させるトグルユニットと、前記一対の電極に両端部が固定され、かつ前記ベース板に取付けられたプーリーを介装して中央部が前記トグルユニットの下端部に係止された形状記憶合金ワイヤと、前記バレル収納フレームを覆うように、該バレル収納フレームあるいは前記ベース板に固定されたレンズ用透孔が形成されたカバーと、前記トグルユニットで上方へ押し上げられる部位のバレルホルダを常時下方へ押し下げるように付勢する付勢スプリングとでオートフォーカスユニットを構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）請求項１によって、バレルホルダをコ字状の支持板で支持しているので、小型化、大口径レンズの搭載が可能で、かつバレルホルダを正確に上下移動させることができる。
（２）前記（１）により、形状記憶合金ワイヤでトグルユニットを回動させてバレルホルダを移動させるので、形状記憶合金ワイヤの伸縮量を拡大してバレルホルダに伝えて移動させることができる。
したがって、バレルホルダの移動量を大きく設定することができる。
（３）前記（１）によって、形状記憶合金ワイヤを一対の電極に両端部を固定し、かつベース板に取付けられたプーリーを介して形状記憶合金ワイヤの中央部がトグルユニットの下端部に係合されているので、形状記憶合金ワイヤを伸縮動作させた際に、トグルユニットの係合部における形状記憶合金ワイヤのスライド移動をなくして、耐久性の向上を図ることができる。
（４）請求項２も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、形状記憶合金ワイヤをバレルホルダの外周部に位置するように配置することができ、かつ形状記憶合金ワイヤのトグルユニットを移動させるための長さ調整を偏心プーリーで容易に行なうことができる。
（５）請求項３も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、バレルホルダを効率よく移動させることができる。

本発明を実施するための第１の形態の平面図。本発明を実施するための第１の形態の底面図。本発明を実施するための第１の形態の正面図。本発明を実施するための第１の形態の分解斜視図。本発明を実施するための第１の形態のバレルホルダを上死点位置へ移動させた動作説明図。本発明を実施するための第１の形態のバレルホルダを下死点位置へ移動させた動作説明図。本発明を実施するための第１の形態のバレルホルダのバレル収納フレームへの取付け状態の説明図。本発明を実施するための第１の形態のカバーを外した状態の平面図。図５の状態のトグルユニットの説明図。図６の状態のトグルユニットの説明図。本発明を実施するための第１の形態のトグルユニットに加わる力の理論式の説明図。本発明を実施するための第１の形態のトグルユニットの説明図。本発明を実施するための第１の形態のトグルユニットと形状記憶合金ワイヤの係合状態の説明図。本発明を実施するための第１の形態のプーリーの取付け状態の説明図。本発明を実施するための第２の形態の分解斜視図。本発明を実施するための第２の形態のバレルホルダを上死点位置へ移動させた動作説明図。本発明を実施するための第２の形態のバレルホルダを下死点位置へ移動させた動作説明図。本発明を実施するための第３の形態の分解斜視図。本発明を実施するための第３の形態のトグルユニットの説明図。本発明を実施するための第３の形態の形状記憶合金ワイヤの取付け状態の説明図。本発明を実施するための第３の形態の形状記憶合金ワイヤの長さ調整の説明図。本発明を実施するための第４の形態の分解斜視図。本発明を実施するための第４の形態のトグルユニットの説明図。本発明を実施するための第４の形態の形状記憶合金ワイヤの長さ調整の説明図。

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図１４に示す本発明を実施するための第１の形態において、１はカメラを内蔵した電子機器、例えば携帯電話機に組み込まれるカメラに用いられる約８ｍｍ角の大きさの本発明のオートフォーカスユニットで、このオートフォーカスユニット１はレンズ用透孔２が形成された四角形状のベース板３と、このベース板３の上面に固定された外周部が四角形状のバレル収納フレーム４と、このバレル収納フレーム４内にコ字状の支持板５の後端部側を枢支ピン６で枢支するとともに、先端部を枢支ピン７で枢支されたレンズが取付けられる、先端部が台形状の輪郭形状のバレルホルダ８と、このバレルホルダ８を平行移動させる前記支持板５と同じ形状で並列するように、該支持板５と同じように後端部側と先端部を枢支ピン６、７で枢支されたリンク部材９と、前記支持板５の後端部側の一側部に位置するように前記ベース板３に固定された一対の電極１０、１０と、この一対の電極１０、１０と対向する部位の、前記バレル収納フレーム４の上部寄りの部位に下端部が前記一対の電極１０、１０側へ回動できるように取付けられた前記バレルホルダ８を上方へ移動させるトグルユニット１１と、前記一対の電極１０、１０に両端部が固定され、かつ前記ベース板３に取付けられたプーリー１２、１２を介して中央部が前記トグルユニット１１の下端部の係止部１３に係止された形状記憶合金ワイヤ１４と、前記バレル収納フレーム４を覆うように該バレル収納フレーム４あるいは前記ベース板３に固定されたレンズ用透孔１５が形成されたカバー１６と、前記トグルユニット１１で上方へ押し上げられる部位の前記バレルホルダ８の上部と前記カバー１６との間に設けられた、該バレルホルダ８を常時下方へ押し下げるように付勢する付勢スプリング１７とで構成されている。

前記トグルユニット１１は前記バレル収納フレーム４に上部側が枢支ピン１８で枢支され、かつ形状記憶合金ワイヤ１４の係止部１３が形成された前記一対の電極１０、１０側へ回動できるように取付けられたベーストグル１９と、このベーストグル１９の下部寄りの部位に枢支ピン２０で下端部が枢支された動力伝達トグル２１と、この動力伝達トグル２１の上端部にバレルホルダ８を押し上げる上部寄りの部位が枢支ピン２２で枢支され、下部寄りの部位が前記バレル収納フレーム４に枢支ピン２３で枢支された押し上げトグル２４とで構成されている。

前記プーリー１２、１２は前記一対の電極１０、１０および前記トグルユニット１１のベーストグル１９の係止部１３との間の寸法がほぼ同じ寸法となるように回動調整することができる偏心ガイド部１２ａ、１２ａが形成されたものが使用されている。

なお、前記トグルユニット１１の動作範囲を角度で求めると、
ベーストグル１９の枢支ピン１８と枢支ピン２０との間の寸法をＬａ₁
ベーストグル１９の枢支ピン２０と係止部１３との間の寸法をＬａ₂
ベーストグル１９の枢支ピン２０と押し上げトグル２４の枢支ピン２３との間の寸法をＬ₁
ベーストグル１９の枢支ピン１８と押し上げトグル２４の枢支ピン２３との間の寸法をＬ₃
ベーストグル１９の枢支ピン１８と押し上げトグル２４の枢支ピン２３との間の高さ寸法をＸ_１
ベーストグル１９の枢支ピン１８と押し上げトグル２４の枢支ピン２３との間の幅寸法をＸ_２
ベーストグル１９の枢支ピン１８、２０を結ぶ線２５と、ベーストグル１９の枢支ピン１８と押し上げトグル２４の枢支ピン２３とを結ぶ線２６との間の角度をθ₁
ベーストグル１９の枢支ピン１８と押し上げトグル２４の枢支ピン２３とを結ぶ線２６と、ベーストグル１９の枢支ピン２０との押し上げトグル２４の枢支ピン２３とを結ぶ線２７との間の角度をθ₂
押し上げトグル２４の枢支ピン２２、２３を結ぶ線２８と、ベーストグル１９の枢支ピン２０と押し上げトグル２４の枢支ピン２３を結ぶ線２７との間の角度をθ₃
ベーストグル１９の揺動角をθｉｎ
押し上げトグル２４の揺動角をθｏｕｔとし、
θｉｎ→θｏｕｔの関係式は
θ_１は

Ｌ_１は

Ｌθ_１ ^２＝Ｌ_３ ^２＋Ｌ_１ ^２−２Ｌ_１・Ｌ_３・ＣＯＳθ_２（２´）
θ_２は（２´）から

となる。

θｉｎ＝０のときθ_２をθ_２−０とすると、
θｏｕｔは
θｏｕｔ＝θ_２−θ_２−０（４）
となる。

上記構成のオートフォーカスユニット1は一対の電極１０、１０を介して形状記憶合金ワイヤ１４に通電すると、形状記憶合金ワイヤ１４は収縮してトグルユニット１１を一対の電極１０、１０側へ回動させる。このトグルユニット１１の回動によって、ベーストグル１９が一対の電極１０、１０方向に回動し、押し上げトグル２４の先端部が上方へ回動して、付勢スプリング１７の付勢力に抗してバレルホルダ８を押し上げる。この時、バレルホルダ８はコ字状の支持板５およびリンク部材９でバレル収納フレーム４に枢支されているため、平行に撓むことなく上方へ移動する。

また、形状記憶合金ワイヤ１４への通電を停止すると、形状記憶合金ワイヤ１４は伸長するとともに、付勢スプリング１７の付勢力によってバレルホルダ８を下方へ押し下げる。

[発明を実施するための異なる形態]
次に、図１５ないし図２４に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１５ないし図１７に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、バレルホルダ８を平行移動させるため、該バレルホルダ８の一側面にだけ位置する板状のリンク部材９Ａを用いた点で、このようなリンク部材９Ａを用いて構成したオートフォーカスユニット１Ａにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

図１８ないし図２１に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、トグルユニット１１Ａのベーストグル１９Ａの下端部に偏心ガイド部１２ａが形成された偏心プーリー１２を形状記憶合金ワイヤ１４の係止部１３となるように設けた点で、このように構成されたオートフォーカスユニット１Ｂにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られるとともに、偏心プーリー１２の回動調整作業だけで形状記憶合金ワイヤ１４の長さ調整を行なうことができ、なおかつ偏心プーリー１２から各々の電極１０、１０までの長さをほぼ同じ長さに保つことができるので、プーリー１２Ａ、１２Ａは偏心機能を有さない通常のプーリーや単なるガイドピンを用いることが可能となり、形状記憶合金ワイヤ１４の長さ調整をより簡便にすることができるとともに、部品コストを低減することができる。

図２２ないし図２４に示す本発明を実施するための第４の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、トグルユニット１１Ｂのベーストグル１９Ａの形状記憶合金ワイヤ１４の係止部１３Ａに、形状記憶合金ワイヤ１４の長さ調整のための係止片２９を取り替え可能に取付けた点で、このようなトグルユニット１１Ｂを用いて構成したオートフォーカスユニット１Ｃにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

本発明はカメラを内蔵した携帯電話機等の電子機器に使用されるオートフォーカスユニットを製造する産業で利用される。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：オートフォーカスユニット、
２：レンズ用透孔、３：ベース板、
４：バレル収納フレーム、５：支持板、
６：枢支ピン、７：枢支ピン、
８：バレルホルダ、９、９Ａ：リンク部材、
１０：電極、
１１、１１Ａ、１１Ｂ：トグルユニット、
１２、１２Ａ：プーリー、１３、１３Ａ：係止部、
１４：形状記憶合金ワイヤ、１５：レンズ用透孔、
１６：カバー、１７：付勢スプリング、
１８：枢支ピン、１９、１９Ａ：ベーストグル、
２０：枢支ピン、２１：動力伝達トグル、
２２：枢支ピン、２３：枢支ピン、
２４：押し上げトグル、
２５：枢支ピン１８、２０を結ぶ線、
２６：枢支ピン１８、２３を結ぶ線、
２７：枢支ピン２０、２３を結ぶ線、
２８：枢支ピン２２、２３を結ぶ線、
２９：係止片。

Claims

レンズ用透孔が形成されたベース板と、このベース板の上面に固定されたバレル収納フレームと、このバレル収納フレーム内にコ字状の支持板の後端部側を枢支ピンで枢支するとともに、先端部を枢支ピンで枢支されたレンズが取付けられるバレルホルダと、このバレルホルダを平行移動させる前記支持板の少なくとも一側面の部材と平行に配置されたリンク部材と、前記支持板の後端部側の一側部に位置するように前記ベース板に固定された一対の電極と、この一対の電極と対向する部位の前記バレル収納フレームの上部寄りの部位に下端部が前記一対の電極側へ回動できるように取付けられた、前記バレルホルダを上方へ移動させるトグルユニットと、前記一対の電極に両端部が固定され、かつ前記ベース板に取付けられたプーリーを介装して中央部が前記トグルユニットの下端部に係止された形状記憶合金ワイヤと、前記バレル収納フレームを覆うように、該バレル収納フレームあるいは前記ベース板に固定されたレンズ用透孔が形成されたカバーと、前記トグルユニットで上方へ押し上げられる部位のバレルホルダを常時下方へ押し下げるように付勢する付勢スプリングとからなることを特徴とするオートフォーカスユニット。
ベース板、バレル収納フレームおよびカバーの輪郭は四角形状に形成されたものが使用され、形状記憶合金ワイヤの一対の電極とトグルユニット間の中央部に位置するように、該形状記憶合金ワイヤの長さを調整できる回動調整可能な偏心プーリーがベース板に取付けられていることを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスユニット。
トグルユニットはバレル収納フレームに上部側が枢支され、かつ形状記憶合金ワイヤの係止部が形成された下端部が一対の電極側へ回動できるように取付けられたベーストグルと、このベーストグルの下部寄りの部位に枢支ピンで下端部が枢支された動力伝達トグルと、この動力伝達トグルの上端部にバレルホルダを押し上げる上部寄りの部位が枢支され、下部寄りの部位が前記バレル収納フレームに枢支ピンで枢支された押し上げトグルとで構成されていることを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスユニット。